Летающие танкеры и "воздушные авианосцы"

Тенденции дирижаблестроения последнего времени связаны даже не столько с развитием дирижаблестроительных проектов, предусматривающих усовершенствование оболочечных систем, сколько с внедрением высокотехнологичных решений, способных обеспечить надежный и безопасный режим полета и выполнения задач. Пока же конструкторы вплотную работают над аппаратами, призванными участвовать в специальных миссиях, таких, как борьба с лесными пожарами, транспортировка объемных и негабаритных грузов, геологическая разведка и поиск новых месторождений.

Дирижабли, вертолеты, самолеты: области применения летательных аппаратов

Новейшие дирижабельные системы в наибольшей степени отвечают этим требованиям. Среди наиболее интересных проектов, предложенных рядом конструкторских коллективов, выделяются многофункциональные дирижабли. Такие разработки, в частности, предложили и отечественные разработчики из НПО «РосАэроСистемы», и англичане из компании ATG. И если российские государственные структуры пока официально не заявили о своем интересе к аэростатному транспорту, то британские официальные круги обозначили достаточно высокую заинтересованность в успешной реализации проекта SkyCat компании ATG. Однако в российской жизни чувствуются перемены в отношении дирижабельных транспортных технологий — российская компания «Норильский Никель» всерьез прорабатывает возможность использования дирижаблей. О применении дирижабля поднимался вопрос и в других крупных компаниях — «Сибнефть» и «Алроса», этими аппаратами также заинтересовались «Славнефть» и ЮКОС.

Специалисты по разведке нефти и газа в районах Крайнего Севера, где территория представляет собой труднопроходимые болотистые и проблемные грунты, предложили вести разведку полезных ископаемых с помощью как новейших радарных систем, так и направленных ударов с борта специально оборудованного дирижабля. Сейчас такое воздухоплавательное судно для «ударной» геологоразведки разрабатывают в МГТУ им. Баумана.

Об отечественных и зарубежных проектах и областях применения дирижаблей — преимущественно среднего и большого объема — говорится в следующей статье Сергея Бендина, представляющего Русское Воздухоплавательное Общество.

Проекты в контексте современности

(Продолжение. Статья 1)

На повестку дня поставлен вопрос о целесообразности применения дирижабельной транспортной системы в качестве эффективного дополнения к существующему воздушному транспорту. К примеру, сколько времени необходимо, чтобы, скажем, перевезти многотонную турбину из Германии в Казахстан? По железной дороге на подобную операцию потребуются, минимум, два месяца, а сам агрегат придется сначала разбирать и потом уже снова монтировать на месте. Стоить такое предприятие будет $230 тысяч. Но на дирижабле транспортировка уже сегодня обойдется дешевле — где-то в $200 тысяч, а по мере развития воздухоплавательного флота цена упадет еще ниже.

Однако у дирижаблей есть «минус» — это его низкая, по современным меркам, скорость. Но высокоскоростные перевозки в некоторых отраслях не столь уж и важны. Это касается освоения регионов, находящихся на значительном удалении от экономических центров, переноса крупнотоннажных грузов на небольшие расстояния, выполнения спецопераций, в том числе и гуманитарных.

В этом сегменте рынка потенциальный спрос на дирижабли-тяжеловозы уже сегодня достаточно высок. По оценке маркетологов из германской компании CargoLifter, рынок дирижаблей грузоподъемностью 100 тонн и длиной более 25 метров только для одной Америки оценивается в $1 млрд. в год. Ежегодный рост потребности в таких аппаратах составит около 12%. Для рынка грузоперевозок такие показатели можно считать динамичными и многообещающими. Иначе говоря, дирижабли с легкостью смогут завоевать не менее 10% этого рынка. На серьезное коммерческое использование уже сегодня претендуют проекты дирижаблей из разных стран мира — английский SkyCat 200 (200 тонн), российский ДЦ-Н1 (180 тонн), немецкий CL160 (160 тонн), американский Aeros ML.

МД-900

Средний дирижабль МД-900, по оценкам экспертов, займет свою нишу и станет одним из наиболее востребованных транспортных средств. Именно к созданию дирижабля такого класса, похоже, стремится корпорация Zeppelin, отрабатывая технологию на своем 14-местном образце. О таком воздухоплавательном «грузовичке» могут только мечтать фермеры, строители, военные, да и заметная часть бизнеса.

Дирижабль МД-900: внешний вид и конструктивная схема

В 2001 г. конструкторами из НПО «РосАэроСистемы» был завершен аванпроект дирижабля МД-900. Он разработан в полном соответствии с техническими требованиями, предъявляемыми к воздушным судам.

Характеристики дирижабля МД-900

В основе разработки лежит концепция многофункциональной аэростатной системы, которая могла бы, в зависимости от поставленных задач, работать как транспортное, спасательное, пассажирское или специализированное судно. Для этих целей была разработана гондола со сменными модулями, где основа несущей части состоит из авиационных сплавов. Конструкция предполагает оперативную замену этих модулей и включает несколькоадаптированных вариантов — передвижная силовая электроустановка, медицинский пункт с 2 операционными боксами, жилой модуль на 20 человек, кухонный блок и столовая, изотермический модуль-холодильник, складское помещение, а также осветительный модуль. Этот модуль снабжен дизель-электрическим генератором и аэростатно-осветительным комплексом «Луна» с освещаемой поверхностью 3000 м², при рабочей высоте до 30 м. Предусмотрена система дозаправки этих осветительных аэростатов газом. Сменные модули соединены с «баллоном» при помощи четырех замков-креплений. Такое конструктивное решение легко превращает дирижабль в «аэробус», «грузовик» или кран. Более того, замену модулей можно производить в течение считанных минут, то есть вставлять и извлекать их, даже без полного приземления.

Пассажирский модуль МД-900

Оборудование дирижабля состоит из бортового компьютера, аппаратуры радиосвязи, навигационных, пилотажных и других комплексов. Благодаря использованию компьютера, ресурс надежности полета и навигации существенно увеличен. Оболочка аппарата сделана из специальной аэростатной ткани и наполнена гелием. Наполняемый обычным воздухом баллонет является неотъемлемой частью современных дирижаблей и обеспечивает дополнительную устойчивость полета.

Для стационарного базирования в носовой части корпуса дирижабля располагается причальный узел, представляющий собой специальный крепежный замок. Стыковка с передвижной мачтой производится при помощи специальных креплений, установленных в подбрюшной части корпуса. Силовая установка судна состоит из двух маршевых дизельных и одного рулевого двигателя,что делает аппарат не только экономичным, но и высокоманевренным — даже при сильном ветре в режиме зависания, а также во время торможения. Благодаря особенностям конструкции, текущий ремонт и сервис может осуществляться при боковом ветре до 12 м/с, а в эксплуатационном режиме допускается швартовка дирижабля при скорости ветра до 15 м/с.

CL-160

Германо-американская компания CargoLifter AG стала известна на рынке авиатранспортных перевозок благодаря производству усовершенствованных конструкций дирижаблей. Компания в своих PR-акциях заявляла о себе как о разработчике глобальной транспортной сети. Утверждалось, что использование супердирижабля CL-160 грузоподъемность 160 тонн решит эту задачу. Однако постигшие компанию финансовые затруднения, похоже, ставят под вопрос достижимость поставленных задач.

Дирижабль CL-160

На создание полноценного дирижабля CL-160 потребуется еще около $50 миллионов. А пока в окрестностях Берлина в огромном эллинге, рядом с английским управляемым аэростатом SkyCat™, «живет» модель CL-160, выполненная в масштабе 1:8. Проектная скорость будущего супердирижабля определяется как 60 км/ч. Для управления гигантом необходим экипаж в 12 человек. Испытания прототипа CL 160 позволили оценить предложенные технологические решения — киль, сделанный из углеродистой стали, оболочку, выполненную из современных композиционных материалов, шесть двигателей, компактную пассажирскую кабину и облегченный кран. В отчетах экспертов было указано, что аппарат сможет перевозить грузы весом до 450 тонн. Интерес к подобному дирижаблю-гиганту уже проявили несколько крупных фирм. Так, корпорация Boeing планирует заказать 260-метровое чудо для нужд ВС США. Поэтому не стоит удивляться, если финансовый скандал вокруг компании CargoLifter незаметно уляжется, а у американских военных появятся дирижабли-тяжеловозы.

ДЦ-Н1 Проект ДЦ-Н1, или «Дирижабль Циолковского № 1», предлагаемый НПО «РосАэроСистемы», выглядит более привлекательно, нежели разрекламированный CL-160 фирмы CargoLifter. Это детище высоких технологий и научных изысканий российских конструкторов. ДЦ-Н1 создали по оригинальной схеме жестких дирижаблей — цельнометаллическая оболочка объемом около 400000 м³ позволила совершить настоящий прорыв в дирижаблестроении. Именно такие дирижабли предлагал создавать русский изобретатель Константин Циолковский. Он доказывал, что если вес корпуса корабля будет состоять исключительно из веса оболочки, которая представляет собой основу несущей конструкции, то будет достигнута огромная прочность и маневренность дирижабля, а заодно эта же оболочка может использоваться в качестве газовместилища.

Дирижабль ДЦ-Н1 над калужским музеем К.Э. Циолковского

В 1930-х годах были даже построены летающие прототипы цельнометаллических дирижаблей с оболочками объемом 1000 и 3000 м3. Однако полномасштабный аппарат создать тогда не удалось. По причине многочисленных аварий все работы по дирижаблям были свернуты не только в СССР, но и во всем мире. Из наследия Циолковского российские конструкторы ДЦ-Н1 взяли многие технологические решения — управление подъемной силой в широких пределах за счет подогрева несущего газа и базирование конструкции аппарата на наиболее распространенных и освоенных технологиях нашего времени.

При реализации проекта ДЦ-Н1 российские дирижаблисты использовали новые материалы и передовые системы компьютерного контроля. Неотъемлемым инженерным решением стало увеличение эффективности управляющих поверхностей, благодаря их размещению в струе от движителей, то есть воздушных винтов.

Дирижабль ДЦ-Н1

Расчетная грузоподъемность 270-метрового аппарата ДЦ-Н1 составит 180 тонн, а дальность перманентного полета — 5000 км. То есть дирижабль, несущий на борту допустимую полезную нагрузку, может покрыть это расстояние за один рейс — без дозаправки, причаливаний от мачты к мачте и иных «пауз». Несмотря на столь внушительные габариты, проектная скорость аппарата равна 170 км/ч. Силовая установка ДЦ-Н1 состоит из девяти дизельных двигателей. В полете все они могут использоваться как маршевые. Восемь двигателей закреплены по бокам корпуса, а один — в задней части корпуса. Четыре маршевых двигателя установлены таким образом, чтобы, обдувая Х-образное оперение, увеличивать площадь крыльев-стабилизаторов в полтора-два раза. Такая конфигурация дополнительно усиливает балластировку и маневренность дирижабля даже в режиме зависания. Девятый двигатель располагается в кормовой части корпуса и используется как подруливающий. На малых высотах — для оптимального режима маневрирования по высоте, например, при разгрузке судна, — двигателями обеспечивается вертикальный вектор тяги. Для транспортировки сырья, оборудования и других грузов, а также размещения экипажа ферма нижнего пояса дирижабля создана по специальному проекту таким образом, что негабаритные и сверхтяжелые грузы находятся в центральном отсеке, кабина пилота и помещение для команды — в передней части.

ДЦ-Н1 готов обслуживать удаленные регионы

Отличительной особенностью дирижабля ДЦ-Н1 является использование комбинированной системы балластировки, то есть комплекса поддержания равновесия при различных режимах эксплуатации. Именно благодаря таким особенностям конструкции ДЦ-Н1 — без выпуска несущего газа — может взять до 50 тонн солярки. Такой запас топлива обеспечивает дальность перманентного полета до 5000 км при крейсерской скорости 120 км/ч.

Газосодержащая конструкция состоит из связанных между собой 14 отсеков-«мешков». Это оригинальное решение обеспечивает большую безопасность полета, обеспечивающегося гибким режимом управления подогревом несущего газа. Таким образом, будет достигнута высокая маневренности судна и решена проблема обледенения корпуса дирижабля во время эксплуатации. В каждом из отсеков размещается по два дуговых плазменных генератора, имеющих максимальную мощность 140 кВт каждый. Расход топлива на поддержание работы этих плазмотронов при доставке полезной нагрузки на расстояние 15000 км, составит порядка 10 тонн, что делает такой полет высокоэффективным и рентабельным.

ДЦ-Н1: конструктивная схема ДЦ-Н1 и грузовая платформа ДЦ-Н1

В проекте ДЦ-Н1 заложено использование стандартных авиационных конструкций и профилей. Это предопределяет относительную простоту монтажа, модификации и ремонта дирижабля, а также достаточно низкую стоимость всего аппарата. Являясь транспортным средством того же класса, что и самолеты-гиганты типа «Мрiя» и «Руслан», дирижабль ДЦ-Н1 выгодно отличается от них по целому ряду показателей. У него значительно ниже себестоимость, затраты на создание инфраструктуры и эксплуатационно-сервисное обслуживание, а также высокая экологичность. Примерная стоимость реализации проекта «Руслан» определяется суммой порядка $5 млрд., «Мрiя» — $7 млрд., а ДЦ-Н1 — не более $300 млн. Причем инвестиции в проект дирижабля с жесткой конструкцией окупятся уже в процессе реализации первых десяти серийныхаппаратов.

Сравнение характеристик Ан-124 «Руслан», Ан-225 «Мрiя» и ДЦ-Н1

SkyCat

Реализация проекта SkyCat&™ — одно из ключевых направлений компании ATG (Advanced Technology Group). Серия SkyCat™ — это дирижабли, оснащенные подъемным краном, конструкция которых базируется на схеме мягких дирижаблей. Нечто подобное пыталась реализовать в своем проекте CL-160 компания CargoLifter. Однако, в отличие от немцев, предлагаемые ATG решения базируются на многолетнем опыте эксплуатации различных аэростатных систем, что позволяет надеяться на хорошие результаты.

Проект дирижабля SkyCat™

Для позиционирования на рынке подготовлены проекты трех различных дирижабельных систем — SkyCat™ 20, SkyCat™ 200 и SkyCat™ 1000 — с полезной нагрузкой 20, 200 и 1000 тонн соответственно.

В серии SkyCat™ используется оболочка, созданная на основе высокотехнологичных композиционных материалов. Она обладает рядом специфических качеств — легкость, толерантность к солнечному излучению и осадкам, ударопрочность, высокая плотность, способность удерживать текучий гелий. Компания ATG при создании серии «блимпов» SkyCat™ использовала сравнительно немного металлосодержащих конструкций, что, в конечном счете, обеспечило этим воздухоплавательным системам высокую степень радиопрозрачности. Гибкость проекта позволит использовать SkyCat™ как в гражданских, так и военных отраслях. Предполагается коммерческая эксплуатация в широком диапазоне сегментов рынка — от туристического и рекламного бизнеса до транспортировки сверхтяжелых грузов, переброски войск, воздушной защиты, а также для обеспечения телекоммуникационных проектов.

Первый полет 82-метрового дирижабля SkyCat™ 20 планируется произвести уже в 2003 г. Сдвоенная оболочка, оснащенная самоподнимающейся платформой, позволит перевозить до 20 тонн. Гибрид SkyCat™ 20 сочетает в себе воздухоплавательную систему и технологию воздушной подушки. Его предполагается использовать для туризма, рекламы, охраны правопорядка, а также обеспечения патрульных и наблюдательных мероприятий, в том числе для раннего воздушного предупреждения, обнаружения и обезвреживания мин, операций против подводных лодок. За счет применения штатных авиационных конструкций стоимость аппарата будет доступной для среднего бизнеса.

Второй аппарат данной серии — SkyCat™ 200 — рассчитан на 200-тонную нагрузку. Управляться дирижабль будет с помощью турбовинтовых двигателей по 8000 л.с. каждый. Расчетная крейсерская скорость судна составит 139 км/ч при возможности перманентного полета около 6000 км. Проектная длина аппарата — 185 м, размер грузовой платформы — 49,4 х 7,5 х 5 метров. Его планируется оснастить шестью двигателями по 15000 л.с. каждый. Первый полет намечено произвести в 2004–2005 гг. Возможная область применения SkyCat™ 200 достаточно широка — от пассажирских и грузовых перевозок до участия в гуманитарных и миротворческих операциях.

И, наконец, самый амбициозный проект ATG — это создание 305-метрового SkyCat™ 1000, способного поднять 1000 тонн. Реализация этого проекта обойдется компании ATG в $1 млн. Дирижабль данного класса планируется использовать в качестве воздушного тяжеловоза, военного транспортного средства и перевозчика вооружений.

Среди других разработок ATG следует назвать грандиозный проект дирижабля-газоперевозчика Ultra Large Airship Natural Gas System. Его заказал нефтегазодобывающий концерн Shell International Gas. Это гигантское грузовое судно планируется использовать для транспортировки нефтегазовых ресурсов из труднодоступных и удаленных участков, где строительство разветвленной инфраструктуры нецелесообразно.

RAD и Hamilton

Голландский консорциум Rigid Airship Design (RAD) планирует построить 180-метровый жесткий дирижабль с использованием современных материалов. За основу будет взята классическая схема цеппелина. Проектная грузоподъемность RA-180 — 30 тонн, или 240 пассажиров. Четыре винтовых двигателя обеспечат воздушному судну крейсерскую скорость 150 км/ч.

Дирижабль RA-180

Южноафриканская компания Hamilton Airship использует такой же подход. 44-метровый прототип управляемого аэростата, созданный в процессе модернизации классического дирижабля с жестким корпусом, в течение года проходит летные испытания. Уже сейчас Hamilton Airship ведет интенсивные работы по созданию 160-метрового оригинала, который обойдется компании в $30 млн. Летая со скоростью 145 км/ч, аппарат сможет брать на борт до 20 тонн груза. В случае успешной реализации проекта этот аппарат может составить реальную конкуренцию ScyCat 20 компании ATG.

Конструктивная схема дирижабля компании Hamilton Airship

И RAD, и Hamilton планируют использовать свои дирижабли в области как транспортной доставки легких негабаритных или громоздких грузов, например, цветов, так и для туризма. Посмотрим, какому аппарату потребители отдадут предпочтение…

AeroCarrier

Некоторые компании, работающие на далекую перспективу, делают сенсационные заявления о строительстве сверхкрупных дирижаблей. Так, проектная группа из Технологического института в Иллинойсе (Illinois Institute of Technology) ведет работы по созданию гигантского дирижабля AeroCarrier, который будет иметь длину в 2,5 км(!) и сможет поднимать в воздух 35 тыс. тонн грузов, или 3,5 тыс. пассажиров. Однако, постройка дирижабля таких размеров без предварительного создания и эксплуатации меньших воздухоплавательных аппаратов выглядит достаточно сомнительной.

Даже 160-тонный аппарат компании CargoLifter не имел перспектив, пока технология не была отлажена в процессе эксплуатационной проверки систем меньшей грузоподъемности. «Сегодня нет никаких технических препятствий к тому, чтобы сделать дирижабль грузоподъемностью двести тонн, — говорит президент фирмы „РосАэроСистемы“ Геннадий Верба. — Но мы считаем, что браться сразу за такой дирижабль — это афера. Нужно сначала построить малый, затем средний аппарат. И так, постепенно накапливая технологический и эксплуатационный опыт, прийти к 200-тонному». К тому же, как известно, никаких промежуточных действующих систем конструкторы из Иллинойса пока не представили.

Aerocraft

Специалисты NASA в рамках проекта по поддержке так называемых «революционных идей» выбрали для реализации проект пилотируемого дирижабля Aerocraft. Он был предложен исследовательским центром Skunk Works американской корпорации Lockheed-Martin. Летательный аппарат будет иметь форму гигантского «летающего крыла». Предполагается, что половину подъемной силы создаст закачанный в него гелий, а половину — аэродинамические свойства самолета.

Проект Aerocraft

Планируется, что Aerocraft сможет поднимать на борт до 500 тонн груза и перемещаться со скоростью 180 км/ч. Четыре мощных винта с изменяемой плоскостью вращения будут осуществлять вертикальные взлет и посадку машины, а также создавать тягу для полета по горизонтали. При необходимости, аппарат сможет держаться на поверхности воды, что обусловлено его эксплуатационным назначением. Он призван совершать трансокеанские перевозки грузов и пассажиров быстрее морских судов и дешевле самолетов. Причем, на борту дирижабля пассажирам будут предоставляться такие же удобства, как и на комфортабельном океанском лайнере. Этим проектом заинтересовались также и военные. Потребность вооруженных сил в летательном аппарате, который смог бы подолгу зависать и контролировать тот или иной участок акватории Мирового океана, просто огромна.

Stingray

Небольшая швейцарская фирма Prospective Concepts AG вот уже более 5 лет работает по заказам немецкого промышленного гиганта Festa над новыми технологиями применения пневматики в промышленности. Одной из последних ее разработок стал гибрид самолета с дирижаблем Stingray.

Дирижабль Stingray

Летательный аппарат представляет собой самолет, похожий на «летающее крыло», которое наполнено легким газом. Это «крыло», являясь, по сути, «баллоном» аэростата, обеспечивает подъем четверти полезной нагрузки. Stingray взлетает и садится с небольшим разбегом и пробегом. В обозримом будущем разработчики обещают дооснастить аппарат пневматической катапультой, которая даст возможность стартовать без разгона, то есть с места.

Борьба с пожарами и «Летающие авианосцы»

Летние пожары в США, России и ряде других регионов планеты принесли огромный экономический и экологический ущерб. Только в США потери от лесных пожаров ежегодно достигают $2 миллиардов. Причем бюджет пожарного ведомства этой страны составляет $1 миллиард долларов. Для России, с ее огромными лесными территориями, эта проблема не менее актуальна. К тому же лес стал одной из основных статей российского экспорта. Более того, ситуация с летними пожарами время от времени катастрофически обостряется на площадях, подвергшихся мелиорации. Так было в текущем, 2002 году, в Московской области и сопредельных районах.

Ральф Поуп из конструкторской калифорнийской фирмы Wetzone Engineering считает, что для борьбы с лесными пожарами нужно создать воздушное судно длиной триста метров. Согласно его расчетам, оно будет способно принять на борт миллион литров воды.

Такой дирижабль в состоянии обрушить на землю поток воды объемом от 10 до 200 тонн в час. Его размеры позволят заливать огонь широким фронтом, а для борьбы с отдельными очагами будут служить водяные пушки. Однако аппарат имеет более широкие возможности использования, в том числе для борьбы с крупными локальными пожарами, например, на нефтяных вышках. Скептики, комментируя данный проект, приводят контраргумент из области экономической целесообразности. Ведь всплывная сила дирижабля резко увеличивается после сброса водной массы. Чтобы продолжать нормальный полет, придется стравливать в атмосферу гелий, который стоит от 1,5 до 2 долларов за кубометр. Однако, в ряде стран, в том числе и в России, идея использования дирижаблей в пожарных целях нашла поддержку. Возможно, что пожарное воздухоплавательное судно быстрее будет создано даже не в США, а у нас.

Другой американский проект выглядит не менее впечатляющим. По информации Washington ProFile, к 2015 году планируется создать принципиально новые виды транспорта, среди которых выделяется гигантская транспортная платформа, или «плавучий остров». Этот «остров» может использоваться вместо современных авианосцев и транспортных кораблей, обеспечивая переброску военной техники и снаряжения к месту назначения. Комментарии, кажется, излишни…

Размеры дирижаблей, самолета A-380, ракеты «Сатурн V» (проект Аполлон) и известных наземных объектов

Хотя мировое дирижаблестроение еще не в состоянии своими силами реализовывать масштабные проекты, поскольку ограничено возможностями среднего бизнеса, однако наметившаяся тенденция широкого внедрения дирижаблей позволяет надеяться, что частные и государственные инвестиции в эту высокотехнологичную отрасль будут увеличиваться, и воздухоплавательный флот станет неотъемлемой частью нашей жизни.

В ближайшем выпуске разделов «Связь» и «Транспорт» CNews.ru публикация материалов о современных дирижаблях и аэростатах и их применении будет завершена материалом, посвященном проектам и решениям по созданию телекоммуникационных систем на основе летательных аппаратов легче воздуха — стратосферных дистанционно управляемых платформ.

Короткая ссылка на материал: //cnews.ru/link/a375