Ученые Пермского Политеха рассказали о конструкции дирижаблей, об их преимуществах и недостатках перед самолетами.
4 октября 86 лет назад советский дирижабль СССР-В6 «Осоавиахим» установил мировой рекорд по протяженности полёта. В XX веке дирижабли были популярны и применялись во многих сферах, но со временем их перестали использовать. Почему они исчезли и есть ли какое-то будущее у этого вида транспорта? Об этом портал “В курсе.ру” пообщался с учёными Пермского Политеха.
Дирижабль – это воздушное судно, которое состоит из длинной, жесткой оболочки, наполненной обычно гелием. Оно имеет двигательную установку и может перевозить пассажиров или грузы.
От физики до конструкции
С точки зрения физики, дирижабль – это аэростат, который поднимается в воздух за счет подъемной силы, создаваемой газом, содержащимся в его оболочке. Управлять дирижаблем довольно легко, об этом рассказывает Олег Зверев, эксперт Пермского Политеха.
— Если сила Архимеда равна силе тяжести, то дирижабль перестанет подниматься. Хотите подняться выше – увеличьте объем гелия, а значит вытесненного воздуха. Хотите опуститься – уменьшите объем гелия. Для движения по горизонтали в дирижаблях используются обычные винты, как на винтомоторных самолетах. Преимущество перед вертолетами в том, что энергия моторов не тратится на удержание дирижабля в воздухе, только на движение по горизонтали, — рассказал он.
Из чего состоит конструкция дирижабля и какие составляющие у неё есть рассказал доцент кафедры «Авиационные двигатели» Пермского Политеха Андрей Плотников.
— Корпус представляет собой тело удобно обтекаемой формы, оснащённое стабилизаторами, а также вертикальными и горизонтальными рулями. Они входят в состав системы управления ориентацией, позволяющей передвигаться в любую сторону независимо от направления воздушных потоков. Кроме того, на дирижаблях устанавливаются поршневые и гибридно-электрические двигатели, приводящие во вращение воздушные винты и создающие тягу, – делится Андрей Плотников.
Дирижабль, аэростат и стратостат – в чём разница?
Аэростат (воздушный шар) в отличие от дирижабля не имеет двигателей с винтами и движется туда, куда его несет ветер. Для изменения направления движения нужно менять воздушный поток, поднимаясь или опускаясь. При подготовке воздушного шара к полёту, его надувают холодным воздухом с помощью специального вентилятора. В полёте воздух подогревается с помощью специальной газовой горелки.
Стратостат – это свободный аэростат, предназначенный для полетов в стратосферу, расположенную над тропосферой (нижним слоем атмосферы). Стратостаты используются для научных исследований, таких как изучение состава атмосферы, наблюдение за космическими лучами и проведение экспериментов в условиях разреженного воздуха. Около земли оболочка имеет сильно вытянутую грушевидную форму, по мере подъема гелий расширяется, и она превращается в шар.
Дирижабль состоит из трех основных частей: оболочки, наполненной газом, кабины для экипажа и пассажиров, а также системы управления. Оболочка дирижабля может быть изготовлена из различных материалов, включая сталь, алюминий, композитные материалы или даже ткань, покрытую лаком. Кабина обычно располагается под оболочкой и содержит кабину для экипажа, двигатели, балластные и топливные баки. Система управления включает в себя органы управления движением дирижабля, такие как рули направления и высоты.
Причины исчезновения дирижаблей с неба
Во-первых, конкуренция с самолетами: дирижабли имели ряд недостатков по сравнению с самолетами, например, высокую стоимость, низкую скорость и большую уязвимость к повреждениям.
Изменились требования к перевозке грузов: с развитием технологий и увеличением объема перевозок, дирижабли стали менее востребованы, так как они не могли конкурировать с более быстрыми самолетами.
На исчезновение дирижаблей повлияли и экономические факторы: в условиях жесткой конкуренции на рынке грузовых перевозок и с учетом высоких затрат на разработку и эксплуатацию дирижаблей, многие компании предпочли инвестировать в более дешевые и эффективные транспортные средства.
Крушения и аварии стали одной из самых главных причин того, почему дирижабли перестали использовать. Несколько происшествий нанесли серьезный ущерб репутации этого вида воздушного транспорта. Например, крупнейшей катастрофой в истории существования считается крушение дирижабля «Гинденбург», который сгорел дотла за 34 секунды. Причиной несчастного случая стала утечка водорода и его возгорание.
Снова в небо. Будущее дирижаблей
Некоторые компании уже ведут разработки современных дирижаблей, которые могут применяться в различных сферах.
— В XX веке скорость движения дирижабля достигала примерно 40 км/ч, сейчас же порядка 150-200 км/ч. Этот факт позволит применять дирижабли в различных отраслях. Появление дирижаблей в XXI веке может сделать доступными транспортные услуги и расширить рынок пассажирских перевозок. Также крайне важным предложением в области применения современных дирижаблей является доставка полезных грузов в удаленные районы без развитой инфраструктуры – нефтяные и газовые месторождения. Дирижабли могут поднять 70-150 тонн груза, а в будущем и до 200 тонн, это обеспечивает высокую грузоподъёмность и наименьшее количество перевозок, делится Андрей Плотников.
Разработки новых дирижаблей имеют ряд преимуществ перед другим воздушным транспортом.
Современные дирижабли могут перевозить большие грузы на огромное расстояние с меньшими затратами, чем самолеты. Также они могут летать высоко, что делает их безопасными. Оболочка дирижаблей обтекаемая. Это позволяет лететь на таких высотах, где воздух более разреженный и менее турбулентный. Также снижается риск столкновений с птицами, деревьями и другими препятствиями.
Кроме того, дирижабли можно использовать для наблюдения за окружающей средой, поскольку они могут оставаться в воздухе в течение длительного времени (порядка 5 суток).
Ещё дирижабли будущего с командой учёных на борту могут применяться для научных целей. С их помощью можно строить карты местности или изучать климатические изменения и погодные явления, наблюдать за нефтепроводами, мониторить лесные пожары и изучать Арктику.
