За счет чего дирижабли держатся в воздухе

Самое главное в дирижабле — оболочка, заполненная газом легче воздуха, за счет которой создается гидростатическая сила, выталкивающая дирижабль вверх. Этим они похожи на воздушные шары, но в отличие от них дирижабли могут не только перемещаться вверх-вниз в океанах воздуха, но и свободно двигаться по горизонтали, вдоль поверхности земли — даже без попутного ветра.

В зависимости от того, чем наполнена их оболочка, дирижабли бывают двух видов: тепловые — их оболочку наполняют нагретым воздухом (его плотность меньше плотности окружающего атмосферного воздуха) — и газовые. Раньше газовые дирижабли заполняли водородом — самым легким из газов, но из-за взрывоопасности водородно-воздушных смесей инженеры перешли на соседа водорода по таблице Менделеева — инертный газ гелий.

Еще дирижабли классифицируют по типу конструкции. Они могут быть мягкие — их оболочка напоминает огромный шар, форма которого поддерживается исключительно давлением газа. Могут быть полужесткими, когда нижняя часть оболочки заключена в металлический каркас, придающую жесткость всей конструкции. И наконец, дирижабли бывают просто жесткие — тогда у них есть фиксированная форма, поддерживаемая каркасом.

Кстати, классическая сигарообразная форма свойственна далеко не всем дирижаблям: они бывают эллипсоидными, тороидальными, линзообразными, а иногда напоминают летающие тарелки.

Как управлять дирижаблем

По вертикали дирижабль перемещается, изменяя свою подъемную гидростатическую силу. В тепловых дирижаблях можно менять температуру закачанного воздуха, из-за чего меняется его плотность и, соответственно, подъемная гидростатическая сила. В газовых же дирижаблях внутри одной большой оболочки есть емкости поменьше — баллонеты, в которые можно закачивать или откачивать из них атмосферный воздух, управляя таким образом общей плотностью газа внутри дирижабля.

Для движения вдоль поверхности земли дирижабли снабжают двигателями внутреннего сгорания, создающими горизонтальную тягу. Кроме этого, дирижаблям придают обтекаемую аэродинамическую форму, и поэтому во время полета на них начинает действовать аэродинамическая подъемная сила — сродни той, что действует на крыло самолета.

Еще у дирижаблей обычно есть несколько баллонет в кормовой и носовой части судна. Это дает дополнительное пространство для маневра: команда дирижабля может, накачивая баллонеты, наклонять воздушное судно либо «вперед», либо «назад».

Важно понимать, что хорошо нагруженный дирижабль уже далеко не всегда легче воздуха, и тогда помимо выталкивающей аэростатической силы держаться в воздухе ему помогают дополнительные моторы с вертикальной тягой, а также подъемная аэродинамическая сила. Так что управление дирижаблем — дело непростое. Команде нужно следить за наполнением оболочки и баллонет, работой разнообразных двигателей и управляться с многочисленными снастями воздушного судна, регулирующими аэродинамическую силу.

Что такое цеппелины

Цеппелины — это в каком-то смысле «ксероксы». В английском языке слово zeppelin означает «дирижабль», но в реальности это только одна марка дирижаблей жесткой конструкции, производившихся немецкой фирмой Zeppelin GmbH с 1899-го по 1938 год и названных в честь своего создателя графа Фердинанда Цеппелина. Всего немцы сделали 130 цеппелинов: часть поставили в армию, а часть — для гражданских перевозок людей и грузов.

Больше всего часов среди всех цеппелинов налетал LZ 127 «Граф Цеппелин». Это был огромный дирижабль объемом 105 тысяч кубических метров, длиной около 236 метров и с максимальным диаметром 30 метров (для сравнения: высота типичной пятиэтажки-хрущевки составляет 15—20 метров). Под килем его оболочки было подвешено несколько гондол для двигателей, а также большая гондола для пассажиров и экипажа, в которой среди прочего помещалась капитанская рубка, технические помещения, десять двухместных кают, просторная кают-компания и отдельное помещение с умывальниками.

Перелеты на дирижаблях вообще и цеппелинах в частности были гораздо комфортней, чем на тогдашних самолетах (да и большинстве современных тоже). Конечно, конструкторы старались снизить загрузку воздушного судна, но все-таки возможностей из-за колоссальной грузоподъемности дирижаблей у них было куда больше, чем у конструкторов самолетов. Иногда это приводило к странным компромиссам: например, на последователе LZ 127 — LZ 129 «Гинденбург» — в кают-компании было установлено «облегченное» фортепиано, сделанное из авиационного сплава дюралюминия.

Всего LZ 127 налетал 1,7 млн километров или 17 200 часов. Суммарно он перевез 13 000 пассажиров, совершил 590 полетов в разные страны мира и 143 раза пересек Атлантику.

Дирижабли — это опасно?

«Граф Цеппелин» был наполнен водородом и отлетал без серьезных аварий все девять лет своей службы, пока его не разобрали на металл. Но уже тогда немцы понимали, что это очень опасно, и поэтому «Гинденбург» был заложен как газовый дирижабль, наполненный гелием. В реальности все получилось по-другому. Нужное количество газа тогда можно было купить только в США, а американцы ввели эмбарго на экспорт гелия. После немецкая сторона договорилась об особых условиях покупки газа, но за это время к власти в Германии пришло НСДАП, и в результате нацисты запретили импорт из Америки дорогостоящего гелия, который вполне можно было заменить, по их мнению, собственным водородом.

В результате огромный «Гинденбург» (он был еще больше «Графа Цеппелина» — 200 тысяч кубометров объема, чуть больше был только последний цеппелин LZ 130) немного переделали и заполнили водородом. Во избежание опасности немцы даже ввели на дирижабле некоторые строгие правила: у всех пассажиров и команды перед посадкой изымались зажигалки, спички и другие источники огня, а курить на судне можно было только в курилке, отделенной от остальных помещений газовыми клапанами. Но ничего из этого не помогло вечером 6 мая 1937 года.

К тому времени «Гинденбург», запущенный 4 марта 1936 года, совершил уже 63 полета, и новый мало отличался от предыдущих. Дирижабль вылетел из немецкого города Франкфурта-на-Майне, пересек Атлантику, пролетел над Нью-Йорком (капитан даже провел «Гинденбург» в максимальной близости от Эмпайр-стэйт-билдинг — так чтобы пассажиры и горожане в восторге помахали друг другу руками) и отправился на посадку на авиабазу Лейкхёрст, примерно в 135 километрах к юго-западу от Нью-Йорка. Там была ненастная погода, и дирижабль некоторое время кружился над базой, но потом ему разрешили посадку и он успешно пришвартовался к дирижабельной мачте.

Спустя несколько секунд раздался взрыв, и, загоревшись, дирижабль в несколько минут осел на землю. На борту было 97 человек, 36 из них погибло. Кого-то раздавала пылающая конструкция, кто-то получил несовместимые с жизнью ожоги, а некоторые разбились, когда в панике прыгали с дирижабля на землю. Позже комиссия постановила, что авария была вызвана, с одной стороны, разгерметизацией одного из баллонов с водородом, смешавшимся с воздухом, а с другой — искрой, проскочившей в этой взрывоопасной атмосфере из-за наэлектризовавшейся во влажном воздухе непогоды оболочки.

В истории дирижаблестроения были и более страшные катастрофы. Например, в 1933 году в Атлантику из-за ошибок пилотирования упал наполненный гелием американский военный дирижабль USS Akron (тогда погибло 73 из 76 людей, большинство — из-за обморожения). Но именно крушение «Гинденбурга» стало началом конца дирижаблей. Катастрофа болезненно ударила по имиджу фашистской Германии. Немцы сначала запретили своим дирижаблям перевозить пассажиров и совершать любые международные полеты, а потом и вовсе свернули производство цеппелинов и пустили последние из них на металлолом.

Во Вторую мировую американцы еще использовали дирижабли в военных целях, но это был уже закат былой славы.

Дирижабли на войне

Да, в свое время эти неповоротливые конструкции, напоминающие огромных китов, были весьма опасным оружием. В 1908 году Герберт Уэллс в книге «Война в воздухе» описал бомбардировки с дирижаблей, уничтожающие целые города, и скоро его предсказания стали сбываться.

В начале Первой мировой войны дирижабли были почти неуязвимы. Они летали на такой большой высоте, что их было сложно подбить и с земли, и с воздуха — истребителям того времени забираться на такую высоту было тяжело. В результате те же цеппелины могли почти безнаказанно атаковать противника.

Самый известный случай — это бомбардировка Лондона вечером 8 сентября 1915 года. Около двух часов дня с немецкой авиабазы вылетело три дирижабля, по пути два из них развернулись из-за внештатных ситуаций, а третий к восьми часам вечера достиг побережья Британских островов. Там он дождался темноты и дальше, на высоте 2800 метров со скоростью около 100 км/ч, никем не замеченный добрался до Лондона. В городе тогда были введены правила световой маскировки, но на деле их никто не соблюдал. Ярко освещенные улицы, набережные — дирижабль на фоне этой засветки так и долетел незамеченным до самого центра города. В результате бомбардировок погибло 22 человека и было ранено 87 человек. Британцы поняли, что они не так неуязвимы, как казалось.

Позднее войска все-таки смогли противостоять дирижаблям. Зенитные орудия стали дальнобойнее, расчеты ПВО работали точней и аккуратней, а самолеты научились подниматься над дирижаблями и сбрасывать на них бомбы. К концу Первой мировой дирижабли уже не были таким грозным оружием и их военные функции стали меняться. Во Второй мировой войне ВМФ США использовали мягкие дирижабли объемом 12—18 тысяч кубических метров уже не для бомбардировки кораблей, городов и разнообразных наземных объектов, а для борьбы с подводными лодками. Дирижабли выслеживали их и атаковали глубинными бомбами, а сами при этом по понятным причинам оставались в относительной безопасности.

Продолжали использовать дирижабли и после Второй мировой — чаще всего для радиолокационной разведки.

Читать далее.