ДИРИЖАБЛИ ХХI ВЕКА. ИНТЕРВЬЮ С ЧЛЕНОМ-КОРРЕСПОНДЕНТОМ АКАДЕМИИ НАУК АВИАЦИИ И ВОЗДУХОПЛАВАНИЯ ЮРИЕМ ЩЕРБАКОВЫМ.

― Сегодня много говорят о возрождении пассажирских сверхзвуковых перевозок. Для мониторинга и съемки объектов с высоты часто используют различные беспилотники. В условиях ограниченной инфраструктуры и необходимости вертикального взлета на помощь приходят вертолеты. Казалось бы, воздушное пространство поделено, но в концепции говорится о развитии дирижаблей. Где их место в общей структуре воздушного транспорта?

― Дирижабли ни в коем случае не должны конкурировать с самолетами и вертолетами, они уже сформировали отлаженную транспортную систему, работающую в течение десятилетий. Пытаться подвинуть их дирижаблями абсолютно бесперспективно. Но дирижабли должны помочь самолетам и вертолетам в областях, где они неэффективны.

Как обобщенно выглядит концепция применения грузового дирижабля? Надо взять груз, который не поместится в самолет, а вертолет не поднимет, и отвезти его туда, куда вертолет не долетит, а самолет не сядет.

― Как будто бы достаточно узкоспециализированные задачи…

― Да, речь идет о доставке тяжелых и негабаритных грузов на сравнительно большие расстояния в условиях малоосвоенных территорий. Это Сибирь и Дальний Восток — места, где отсутствуют аэродромы, а дальность перевозок и масса груза превышают возможности вертолетов. Примерно так выглядит область применения современных грузовых дирижаблей в логистике.

С пассажирскими перевозками ситуация выглядит иначе. Самолеты справляются с этой задачей гораздо лучше. Они быстрее, надежнее и летают на больших высотах — выше облаков, вне зоны плохой погоды, где практически не трясет. Дирижабль же вынужден летать на высотах до 1,5 км и сильно зависит от погодных условий, что делает такие перевозки некомфортными.

Хотя перспективной нишей для пассажирских дирижаблей могут стать туристические маршруты. Суздаль, Санкт-Петербург, Ростов Великий — места, где с высоты птичьего полета можно показать красивые панорамы.

― То есть не перевозки, а возможность покататься?

― Именно. Покататься, развлечься, посмотреть местные красоты с высоты.

― В интернете можно найти рисунки, на которых дирижабли представлены чуть ли не как океанские лайнеры, только в воздухе, в том числе с бассейнами на верхних палубах…

― Бассейн на дирижабле мы вряд ли поднимем. Честно говоря, я вообще слабо представляю себе полноценный круизный дирижабль дальнего следования, хотя, возможно, ошибаюсь.

Однажды в Русском воздухоплавательном обществе рассматривалась концепция туристического теплового дирижабля. Мы разрабатывали новое поколение этих аппаратов и достигли серьезных успехов: наши модели летали заметно быстрее, чем тепловые дирижабли конкурентов. Тогда мы задумались: не использовать ли их для обзорных экскурсий над живописными местами? Составили смету, прикинули стоимость билета и пришли к выводу, что это бесперспективно.

Однако в 2022 г. мы с удивлением узнали, что один из российских дирижаблей уже возит туристов в Красной Поляне. Мы искренне удивились: ведь казалось, что это нерентабельно. Но когда увидели цену билета, стало ясно — проект вполне окупается и находятся люди, готовые платить за полеты крупные деньги.

― Немного об истории дирижаблестроения. Вы обозначили задачи, для которых дирижабли сегодня могут быть востребованы, хотя так или иначе мы справляемся и без них. Раньше эти задачи решались с помощью дирижаблей? Если говорить о массовом отказе, то, наверное, уже лет 50 их практически нет в небе.

― Надо уточнить, от каких именно дирижаблей отказывались. В Первую мировую войну дирижабли использовались Германией для бомбардировок Англии. Однако к концу войны стало очевидно, что дирижабль-бомбардировщик уверенно вытесняется самолетом-бомбардировщиком. Дирижабли сохранились в нише дальних пассажирских и почтовых перевозок — межконтинентальных и трансокеанских. На тот момент у них просто не было конкурентов: авиация не могла соперничать с ними ни по дальности, ни по комфорту, ни по надежности.

Но после Второй мировой войны и благодаря техническим разработкам военного времени появилась авиация, способная летать выше облаков — на высоте 10–12 км. Появилась возможность межконтинентальных авиаперевозок на границе стратосферы, где не бывает плохой погоды. Это сделало их исключительно надежными. Регулярность и предсказуемость авиаперевозок приблизилась к железнодорожным. Если аэропорты готовы к отправке и приему самолетов, а погодные условия перестают быть проблемой, пассажир гарантированно долетит по расписанию из точки А в точку Б. Именно поэтому дирижабли и сошли со сцены. Однако, вопреки распространенному мнению, их второй расцвет пришелся на годы Второй мировой войны. Огромный флот мягких патрульных противолодочных дирижаблей, развернутый Соединенными Штатами Америки, фактически позволил выиграть битву за Атлантику, вытеснив немецкие подводные лодки из западного сектора океана. При этом суммарный объем этих патрульных аппаратов намного превышал объемы гигантских дирижаблей 1930-х гг.

― Это были наблюдательные или противолодочные аппараты?

― Их применяли и для наблюдения, и при необходимости для уничтожения подводных лодок. Дирижабли были оснащены радарами, которые с высоты без труда выявляли перископ или шноркель немецкой подводной лодки. С точки зрения разведки это оказалось самым эффективным средством: никакие сонары, установленные на кораблях, не обеспечивали таких дальности и точности. Немецкие лодки в подводном положении могли услышать приближение конвоя, но для торпедной атаки им приходилось поднимать перископ. И здесь дирижабли получали решающее преимущество: радар фиксировал перископ, а с высоты отлично виден бурун. Атака корабельных конвоев с подводных лодок стала затруднительным делом, и фактически именно дирижабли выиграли битву за Атлантику.

― Тем не менее вторая Мировая война закончилась — и от дирижаблей постепенно полностью отказались …

― Использование дирижаблей постепенно сошло на нет, а возрождение интереса к ним произошло в 1980-е гг. К тому времени появились синтетические материалы: вместо резиновой смеси оболочки стали покрывать полиуретановыми пленками. Швейное производство уступило место сварке горячим электродом и токами высокой частоты. По своим характеристикам оболочки дирижаблей начиная с 1980-х гг. стали на порядок превосходить старые образцы.

― Какие проблемы были у старых оболочек? Газопроницаемость?

― И газопроницаемость, и прочность, и вес. Во время Второй мировой войны оболочки изготавливали из хлопчатобумажной ткани, на которую с одной или двух сторон был нанесен резиновый слой. Сверху их покрывали серебрянкой, чтобы уменьшить нагрев от солнца. Но прочность хлопчатобумажных материалов невысока, при этом ткани были довольно тяжелыми.

Достижения химии позволили к 1980-м гг. создать материалы с фантастическими по меркам 1940–1950 гг. свойствами. Например, сейчас на вооружении ряда силовых структур стоят аэростаты объемом 40–60 м³ . Они изготовлены из материи, которая весит порядка 150 г/м², а ее прочность позволяет выдерживать массу выше тонны. Сегодня из такого материала делают даже очень маленькие аэростаты. Для сравнения: в конце 1940-х гг. из материи с сопоставимыми прочностными характеристиками был построен советский дирижабль «Победа» объемом 5,5 тыс. м³. При этом ткань была в два с половиной раза тяжелее современной. Таков прогресс.

― Закатом дирижаблестроения, моментом, когда начали массово отказываться от дирижаблей, сегодня называют аварию «Гинденбурга» 6 мая 1937 г. Хотя, конечно, были и другие аварии. Какие выводы были сделаны по итогам тех событий и удалось ли сегодня решить все проблемы?

― Гибель большинства крупных аппаратов — «Акрона», «Мейкона», R101 — произошла из-за грубейших ошибок в эксплуатации. Если направить дирижабль в центр шторма, его не спасут ни высокие динамические характеристики, ни тяговооруженность, ни мощь моторов. Если отправить в полет заведомо неготовый корабль, который нельзя было выпускать в воздух, как случилось с R101, общие свойства дирижаблей тоже не помогут.

Поэтому виной большинства аварий стал преимущественно человеческий фактор.

Единственная авария, причинами которой стали не человеческий фактор и не ошибки эксплуатации, — гибель «Гинденбурга». Обстоятельства того пожара наталкивают на мысль о диверсии. Подозрения вызывает то, что никто не слышал начального хлопка при возгорании гремучего газа. Невозможно не заметить, если где-то скапливается гремучий газ и искра приводит к взрыву. Известны случаи взрывов при эксплуатации водородных аэростатов — это всегда происходит очень громко. А в «Гинденбурге» такой ситуации не было. Скорее всего, сработало некое устройство, которое подожгло мешки с водородом и вызвало пожар.

― Тем не менее авария заставила пересмотреть подходы к используемому в аэростатах газу?

― Она скорее вызвала шок и привела к паническому отказу от использования дирижаблей для пассажирских перевозок. Вскоре началась Вторая мировая война, и вопрос больших пассажирских аппаратов закрылся сам собой — им стало негде летать по политическим причинам.

Современные дирижабли используют безопасный гелий. Кроме того, они обладают высокой тяговооруженностью и, как правило, управляемым вектором тяги: винты можно поворачивать вверх или вниз. Даже на малых скоростях не страшно, если аппарат перегружен или, наоборот, слишком облегчен. Старинные же дирижабли во время взлета и посадки должны были быть строго статически уравновешены: подъемная сила газа обязана была в точности равняться весу аппарата. В полете расходовалось топливо, и приходилось выпускать газ. Пока дирижабли летали на дешевом водороде, это было допустимо. Современные аппараты используют гораздо более дорогой гелий, и выпускать его экономически нерентабельно. Но система управления вектором тяги позволяет взлетать дирижаблям слегка перетяжеленными. В полете они тратят топливо, к концу маршрута оказываются немного переоблегченными, но поворотные винты позволяют спокойно приземляться и в таком состоянии.

Однако при создании грузовых дирижаблей вопрос компенсации переменной массы встает в полный рост. Задача обычно выглядит так: нужно взять груз в определенном оборудованном месте, например у железнодорожной станции, и доставить на площадку без инфраструктуры. Как только груз сброшен, возникает огромная нескомпенсированная плавучесть. В ситуации с доставкой больших грузов компенсировать ее поворотом винтов уже крайне сложно.

Поэтому, скорее всего, придется вернуться к водороду, но уже на современном техническом уровне. Это значит, что необходимо обеспечить проветривание всех полостей, где при утечке может скапливаться водород, оборудовать аппараты датчиками, сигнализирующими об утечке, более тщательно производить элементы оболочки, чтобы конструктивно свести риск утечки к минимуму.

― Концепция научно-технологического развития транспортной отрасли предусматривает развитие технологий дирижаблестроения. Что это за технологии? Какие задачи необходимо решить?

― Основных проблемы две. Первая, о которой я говорил, ― необходимость компенсировать массу при сдаче груза. Ко второй задаче относится комплекс проблем ― это вопросы эксплуатации, в частности сложности с выгрузкой на неподготовленной площадке.

Дирижабледром в тайге никто строить не станет. Если уж расчищать под него площадку диаметром 200–300 м, возможно, проще и выгоднее построить грунтовой аэродром...

Как человек, много работавший с привязными аэростатами, в том числе малыми, знаю не понаслышке о таких неприятных явлениях, как болтанка и аэродинамическая турбулентность в приземном слое. Я твердо уверен: большому дирижаблю приближаться к земле на неподготовленных площадках не следует. И здесь возможны два варианта решения.

Первый: дирижабль сбрасывает канат, встает на привязь, закрепившись за точку на земле, и по этому канату спускает полезную нагрузку. Именно так эксплуатировались американские дирижабли в годы Второй мировой войны: они подлетали к небольшому конвойному авианосцу, сбрасывали трос, цеплялись, и по этому тросу производились смена личного состава, подача топлива, боеприпасов, сухого пайка. Дирижабль обменивался грузом с авианосцем, отцеплялся и продолжал патрулирование. Думаю, примерно так же нужно работать и на неподготовленных наземных площадках.

Второй возможный вариант: дирижабль зависает над площадкой и быстро спускает груз на тросе. Спустил, отцепил — и ушел.

― А полноценное обслуживание при такой схеме проводится на оборудованных площадках где-то у городов?

― Чтобы дирижабельная транспортная система была рентабельной, необходимо обеспечить безэллинговую эксплуатацию. Нельзя на каждой базе, расположенной рядом с транспортными узлами, строить эллинги для хранения дирижаблей — это экономически нецелесообразно. К тому же вывод из эллинга возможен далеко не при любой погоде: если ветер дует поперек, это сложно и опасно.

Нужно использовать наработки, уже существующие в области привязных аэростатов. Привязные аэростаты, особенно большие, эксплуатируются круглый год под открытым небом, их никто не прячет в ангары. Существуют поворотные круги для флюгирования: аппарат всегда должен стоять носом против ветра. Он крепится за носовую или близкую к носу точку и естественным образом ориентируется в правильном направлении. При этом аэродинамические нагрузки, действующие на него, очень невелики даже при сильном ветре. Такие же системы необходимо внедрять и в эксплуатацию дирижаблей: причаливание на базе должно быть автоматизированным, без огромных стартовых команд.

― То есть после строительства дирижабля и его подъема он больше не должен спускаться?

― Конечно, на базе при необходимости ремонта дирижабль спускается и заводится под крышу. Но это должно быть исключением. А храниться дирижабль должен на поворотном круге под открытым небом, чтобы была возможность отчалить в любой момент и при любом ветре.

― В Московском авиационном институте, где вы преподаете, существуют два проекта современных дирижаблей: «Небесный странник» и «Экодисолар». Какова судьба этих проектов?

― «Небесный странник» разрабатывался силами двух преподавателей МАИ, но поскольку они уже не работают в институте, проект постепенно заглох. Хотя по этой теме одна из студенток защищала диплом: получился очень добротный проект грузового дирижабля грузоподъемностью 40 т, объемом порядка 100 тыс. м3 с лишним. Но, увы, проект до сих пор не получил финансирования, хотя энтузиасты и обивают пороги разных инстанций…

Второй проект — скорее учебно-методический. Его авторы — преподаватели кафедры инженерной графики МАИ. К сожалению, отсутствие консультаций со специалистами по аэродинамике привело к разработке нежизнеспособной концепции дискообразного дирижабля, или «летающей тарелки».

Впервые подобный проект появился во Франции. В конце 1970-х гг. его бездумно подхватили несколько фирм в Англии, на это поддался и СССР. У нас проводились очень серьезные исследования, показавшие ровно то, что и должны были показать: дискообразный аппарат неустойчив по тангажу и, как только он набирает воздушную скорость, стремится перевернуться. Бороться с этим крайне сложно. Можно, конечно, установить оперение, но тогда какой смысл в самой форме? В конце 1980-х гг. в МАИ все же попытались воплотить эту концепцию. Конструктивно аппарат был интересен, но бесперспективная аэродинамическая компоновка не позволила проекту реализоваться. Аппарат оказался неустойчивым и, по сути, не может летать.

― В России заговорили о необходимости развития дирижаблестроения. А что происходит в мире? Есть ли какая-то гонка в этом направлении и если да, то на каком месте сегодня Россия?

― Россия находится в несколько особом положении. Пожалуй, только у нас и, возможно, еще в некоторых странах существуют географические и экономические предпосылки для развития грузового дирижабельного транспорта: наличие обширных малоосвоенных территорий, которые при этом представляют экономический интерес, прежде всего благодаря полезным ископаемым в недрах. И важно, что это равнинные территории.

Смотреть видео: на портале "Научная Россия"

Источник: портал «Научная Россия»
Автор: Александр Бурмистров
Фотограф: Елена Либрик
Оператор: Павел Прощенко