Жесткий дирижабль — это тип дирижабля (или дирижабля), оболочка которого поддерживается внутренней рамой, а не за счет давления подъемного газа внутри оболочки, как в дирижаблях (также называемых дирижаблями под давлением) и полужесткие дирижабли . [1] [2] Жесткие дирижабли часто называют цеппелинами , хотя технически это относится только к дирижаблям, построенным компанией Luftschiffbau Zeppelin .
В 1900 году граф Фердинанд фон Цеппелин успешно совершил первый полет своего первого дирижабля; Вскоре последовали и другие модели. До Первой мировой войны Германия была мировым лидером в этой области, во многом благодаря работе фон Цеппелина и его компании Luftschiffbau Zeppelin. Во время конфликта жестким дирижаблям были поручены различные военные задачи, включая их участие в кампании стратегических бомбардировок Германии . В период с 1900-х по конец 1930-х годов были произведены и использовались с относительным коммерческим успехом многочисленные жесткие дирижабли. Расцвет жесткого дирижабля внезапно закончился с уничтожением «Гинденбурга» в результате пожара 6 мая 1937 года. Катастрофа не только уничтожила самый большой дирижабль в мире, но и нанесла значительный ущерб репутации жестких дирижаблей в целом. На фоне широко распространённых проблем общественной безопасности несколько стран решили навсегда заземлить существующие жёсткие дирижабли и списать их в последующие годы.
Жесткие дирижабли состоят из структурного каркаса, обычно покрытого легированной тканью, содержащей несколько газовых мешков или ячеек, содержащих подъемный газ. В большинстве дирижаблей, построенных до Второй мировой войны , для этой цели использовался легковоспламеняющийся водород , в результате чего многие дирижабли, такие как британский R101 и немецкий «Гинденбург» , погибли в катастрофических пожарах. Инертный газ гелий использовался американскими дирижаблями в 1920-х и 1930-х годах; он также используется во всех современных дирижаблях. [3]
Чтобы оставаться в воздухе, дирижабли полагаются на разницу плотностей между подъемным газом и окружающим воздухом. Обычно дирижабли начинают полет с газовыми баллонами, надутыми примерно на 95%: по мере того, как дирижабль набирает высоту, подъемный газ расширяется по мере снижения окружающего атмосферного давления. Когда окружающее атмосферное давление снижается, подъемный газ расширяется, вытесняя окружающий воздух. Когда вся оболочка заполнена расширенным подъемным газом, самолет находится на высоте давления , которая обычно является максимальным эксплуатационным потолком. В этот момент избыток расширяющегося газа должен быть либо выпущен, либо дирижабль должен опуститься, чтобы подъемный газ мог сжаться, а окружающий воздух вернулся в корпус. [3]
Дирижабли также могут создавать определенную аэродинамическую подъемную силу , используя рули высоты для полета с поднятым носом. Аналогичным образом, при полете носом вниз можно создать прижимную силу: это можно сделать, чтобы предотвратить подъем дирижабля выше его барометрической высоты. [4]
К 1874 году несколько человек придумали жесткий дирижабль (в отличие от дирижаблей с нежестким двигателем, летавших с 1852 года). Француз Жозеф Шписс запатентовал конструкцию жесткого дирижабля в 1873 году, но не получил финансирования. [5] Другим таким человеком был немецкий граф Фердинанд фон Цеппелин , который изложил свои мысли о жестком дирижабле в дневниковых записях с 25 марта 1874 года по 1890 год, когда он ушел из армии. [6] Дэвид Шварц задумался о строительстве дирижабля в 1880-х годах и, вероятно, начал проектные работы в 1891 году: к 1892 году он начал строительство. [7]
Однако полностью алюминиевый дирижабль Шварца не совершал никаких испытательных полетов до его смерти в 1897 году. Шварц заручился помощью в его постройке от промышленника Карла Берга и прусского батальона дирижаблей; Между Шварцем и Бергом действовал эксклюзивный контракт, поэтому граф Цеппелин был вынужден заключить юридическое соглашение с наследниками Шварца о получении алюминия от Карла Берга, хотя конструкции двух мужчин были разными и независимыми друг от друга: конструкции Шварца не хватало отдельные внутренние газовые камеры, характерные для жестких дирижаблей. [8] Используя алюминий Берга, фон Цеппелин смог приступить к постройке своего первого дирижабля LZ 1 в 1899 году . [9]
В июле 1900 года Фердинанд фон Цеппелин завершил строительство LZ 1. [9] Построенный в плавучем сарае на Боденском озере , он имел длину 128,02 м (420 футов), диаметр 11,73 м (38 футов 6 дюймов) и объем 11 298 м 3 . (399 000 футов 3 ) и был оснащен парой двигателей Daimler мощностью 11 кВт (14 л.с.) . Первый полет продолжительностью 20 минут был совершен 2 июля, но закончился повреждением дирижабля. После ремонта и модификаций в октябре 1900 года были проведены еще два полета. [10] Однако эти первоначальные эксперименты не привлекли инвесторов, и граф Цеппелин завершил свой следующий проект, LZ 2 , только в 1906 году. Он выполнил только один полет. 17 января 1906 г., во время которого отказали оба двигателя, и дирижабль был вынужден совершить вынужденную посадку в горах Альгой ; Впоследствии он был поврежден и не подлежал ремонту из-за шторма. [11] Не испугавшись, еще один дирижабль с во многом аналогичной конструкцией, LZ 3 , был быстро построен и запущен в полет. [12]
LZ 3 оказался достаточно эффективным, чтобы заинтересовать немецкую армию, которая решила приобрести и эксплуатировать его как Z I до 1913 года. [12] Несмотря на это, немецкая армия отметила, что им нужен дирижабль, способный летать в течение 24 часов. . Поскольку это было за пределами возможностей LZ 3, было решено спроектировать и построить более крупный корабль LZ 4 . Он имел длину 136 м (446 футов), диаметр 12,95 м (42 фута 6 дюймов) и приводился в действие двумя двигателями Daimler общей мощностью 156 кВт (210 л.с.). [13] LZ 4 впервые поднялся в воздух 20 июня 1908 года, а 1 июля совершил захватывающий 12-часовой полет по пересеченной местности, во время которого он пролетел над Швейцарией в Цюрих, а затем обратно к Боденскому озеру. 24-часовые испытания начались 4 августа, но были прерваны из-за отказа одного из двигателей. Его пришвартовали возле Эхтердингена для ремонта, но разразился шторм, из-за которого он оторвался от причалов, после чего его отбросило на деревья и загорелось. [14] Катастрофа произошла на глазах примерно от 40 до 50 тысяч зрителей, [15] и вызвала необычайную волну националистической поддержки творчества фон Цеппелина. Нежелательные пожертвования от общественности посыпались: в течение 24 часов было получено достаточно, чтобы восстановить дирижабль, и в конечном итоге общая сумма пожертвований составила более 6 миллионов марок, что, наконец, дало графу Цеппелину прочную финансовую базу для его экспериментов. [16]
Семь цеппелинов эксплуатировались DELAG , первой авиакомпанией в мире. [17] Компания DELAG была основана по предложению Альфреда Колсмана, бизнес-менеджера Zeppelin Luftschiffbau, стремясь извлечь выгоду из восторженного интереса немецкой общественности к цеппелинам, разрешив им использовать пассажирские дирижабли в качестве коммерческого предприятия; фон Цеппелин дистанцировался от этой коммерциализации, как сообщается, считая такие усилия вульгарным торговым предприятием. [18] Начав такие полеты в 1910 году, DELAG первоначально ограничивался предложением прогулочных круизов в окрестностях существующих баз цеппелинов. [19]
Вскоре DELAG получила более мощные цеппелины, такие как LZ 10 Schwaben , который за свою карьеру перевез в общей сложности 1553 платных пассажира, что включало не только прогулочные полеты, но и ряд дальних рейсов в такие пункты назначения, как Франкфурт , Дюссельдорф и Берлин . [20] Дирижабли компании также использовались Императорским флотом Германии для обучения экипажей, при этом экипажи ВМФ выполняли пассажирские рейсы. [21] К июлю 1914 года, за месяц до начала Первой мировой войны, дирижабли DELAG перевезли в общей сложности 34 028 пассажиров на 1588 коммерческих рейсах; За эти поездки флот набрал 172 535 километров за 3 176 часов налета. [22] [23] Коммерческие операции в Германии внезапно прекратились из-за начала Первой мировой войны , после которой дирижабли DELAG были переданы немецкой армии для службы в военное время.
В 1911 году был поднят первый жесткий дирижабль производства немецкой компании Schütte-Lanz . Судно Schütte-Lanz, спроектированное военно-морским архитектором Иоганном Шютте, привнесло ряд технических новшеств. Форма корпуса была более обтекаемой, чем у ранних цеппелинов, корпуса которых были цилиндрическими на большей части своей длины, что упрощало конструкцию за счет аэродинамической эффективности. Другие инновации Шютте-Ланц включали использование осевого кабеля, проходящего по всей длине дирижабля, чтобы уменьшить дополнительную нагрузку, вызванную частичным сдуванием одного газового баллона, введение вентиляционных трубок для переноса любого выбрасываемого водорода на верхнюю часть корабля и упрощение крестообразные хвостовые поверхности.
Британский Королевский флот рано проявил интерес к жестким дирижаблям и в 1909 году заказал дирижабль Его Величества № 1 у компании Vickers Limited в Барроу-ин-Фернесс . Его длина составляла 512 футов (156,06 м) с двумя двигателями Wolseley . Он был построен в 1911 году, но перед первым полетом разломился на две части и был списан. [24] Это привело к временной остановке развития британских дирижаблей, но в 1913 году был размещен заказ на HMA № 9r . Из-за различных факторов, в том числе трудностей с приобретением необходимых материалов, оно было завершено только в апреле 1917 года. [25] [26]
Единственный во Франции жесткий дирижабль был спроектирован эльзасским инженером Жозефом Списсом и построен компанией Société Zodiac на аэродроме Сен-Сир-л'Эколь . [27] Он имел каркас из полых деревянных балок, скрепленных проволокой, и получил название « Зодиак XII» , но на боковой стороне оболочки было написано имя « SPIESS» . [28] Его длина составляла 113 м (370 футов 9 дюймов), диаметр - 13,5 м (44 фута 3 дюйма) и приводился в движение один двигатель Chenu мощностью 200 л.с., приводивший в движение два гребных винта. Впервые он поднялся в воздух 13 апреля 1913 года, но стало ясно, что он недостаточно силен и требует большей подъемной силы, поэтому его удлинили до 140 м (459 футов 4 дюйма), чтобы разместить еще три газовых аккумулятора, и был добавлен второй двигатель. Затем Шписс подарил дирижабль французскому правительству. [29] После дальнейших испытаний он не был принят французскими военными, поскольку, по их мнению, меньшие нежесткие типы были бы более эффективными. [30] Дирижабль «Шписс», судя по всему, разбился в 1914 году.
Во время Первой мировой войны компания Zeppelin построила в общей сложности 95 военных дирижаблей. Они эксплуатировались как немецким флотом, так и армией. Немецкие военные дирижабльные станции были созданы еще до конфликта, и 2–3 сентября 1914 года Zeppelin LZ 17 сбросил три 200-фунтовые бомбы на Антверпен в Бельгии. В 1915 году была начата бомбардировка Англии с использованием дирижаблей, первый налет состоялся 19 января 1915 года, когда два дирижабля сбросили бомбы на Норфолк . 31 мая 1915 года на Лондон упали первые бомбы. Рейды продолжались на протяжении 1915 года и продолжались в 1916 году. В ночь со 2 на 3 сентября 1916 года первый немецкий дирижабль был сбит над английской землей лейтенантом Лифом Робинсоном на самолете BE 2c . Этот и последующие успехи британской обороны привели к разработке новых конструкций цеппелинов, способных действовать на больших высотах, но даже когда они поступили на вооружение, немцы совершили лишь небольшое количество налетов на Британию в течение оставшейся части войны, неся в кампании, используя самолеты и резервируя свои дирижабли для выполнения своих основных обязанностей по военно-морскому патрулированию над Северным морем и Балтийским морем. Последние жертвы произошли 12 апреля 1918 года. [31]
Первым британским дирижаблем, построенным во время войны, был № 9r , который впервые поднялся в воздух в конце 1916 года и использовался в экспериментальных и учебных целях. [25] К тому времени война против подводных лодок была в самом разгаре, и за 9r быстро последовали четыре дирижабля класса 23 , два класса R23X и два класса R31 , [32] последний из которых был основан на принципе Шютте-Ланца. деревянных построек и остаются крупнейшими мобильными деревянными конструкциями, когда-либо построенными. [33] Единственным значительным боевым успехом этих дирижаблей, помимо их сдерживающего эффекта, была помощь в уничтожении СМ УБ-115 Р29 в сентябре 1918 года. [34]
К концу конфликта строительство двух британских дирижаблей класса R33 близилось к завершению. R33 стала гражданским дирижаблем, завершив свою карьеру экспериментальной работой. R34 стал первым самолетом, совершившим обратный перелет через Атлантику в июле 1919 года, но был серьезно поврежден в январе 1921 года и впоследствии был списан. [35] R.35, уникальная адмиралтейская конструкция, была почти закончена, когда работы были остановлены в начале 1919 года. [36] R36 и R.37 представляли собой удлиненные R.35. R.36 был построен после войны как гражданский дирижабль, зарегистрированный как G-FAAF. Р.36 имел два двигателя от немецкого L71. Модификации для обслуживания пассажиров включали установку комбинированной кабины управления и пассажиров длиной 131 фут для размещения 50 пассажиров. [37] У R.36 сломалась конструкция одного горизонтального и одного вертикального киля. Он был отремонтирован и служил полиции для управления дорожным движением на гонках в Аскоте в 1921 году. R.36 был поврежден в результате аварии при швартовке в 1921 году, и во время ремонта R.36 больше никогда не летал. Сохраненный для возможного использования в качестве коммерческого дирижабля. R.36 был разобран в 1926 году. [38] Было запущено четыре дирижабля класса R38 , но завершен только один: он был продан ВМС США и переименован в ZR-2. В июне 1921 года он разбился в воздухе над Кингстоном-апон-Халлом , не успев доставить его, в результате чего погибли 44 члена англо-американского экипажа. Последним дирижаблем, заказанным во время Первой мировой войны, был R80 ; он был завершен в 1920 году, но в следующем году был подвергнут испытаниям до разрушения после того, как выяснилось, что он не имеет коммерческого использования. [39]
После окончания Первой мировой войны Luftschiffbau Zeppelin возобновила строительство и эксплуатацию гражданских дирижаблей. По условиям Версальского договора Германии было запрещено строить дирижабли вместимостью более 28 000 м 3 (1 000 000 куб. футов), что сильно ограничивало сферу деятельности компании. [40] Однако были построены пара небольших пассажирских дирижаблей, LZ 120 Bodensee и родственный корабль LZ 121 Nordstern , предназначенных для использования между Берлином и Фридрихсхафеном . Впоследствии они были конфискованы и переданы Италии и Франции в качестве военных репараций вместо дирижаблей военного времени, которые были саботированы их экипажами в 1919 году. Компания Zeppelin была спасена от исчезновения заказом на размещение дирижабля USS Los Angeles . ВМС США; этот дирижабль совершил свой первый полет 27 августа 1924 года. [41] Партнерство Goodyear-Zeppelin будет продолжаться вплоть до начала Второй мировой войны . [42]
_in_flight_over_Manhattan,_circa_1931-1933.jpg/1280px-USS_Akron_(ZRS-4)_in_flight_over_Manhattan,_circa_1931-1933.jpg)
В 1924 году британское правительство инициировало Имперскую схему дирижаблей — план открытия маршрутов дирижаблей по всей Британской империи. Это включало строительство двух больших дирижаблей, R100 и R101 , оплаченных правительством. R100 был построен частной компанией Vickers-Armstrongs с использованием существующей коммерческой практики под руководством команды дизайнеров под руководством Барнса Уоллиса , который ранее участвовал в разработке R80. [43] После своего первого полета в декабре 1929 года R100 совершила успешный рейс туда и обратно в Квебек в Канаде в июле и августе следующего года. [44] Конкурирующий R101 был спроектирован и построен Министерством авиации и должен был стимулировать новые подходы. R101 имел сильно избыточный вес, во многом из-за решения использовать дизельные двигатели для снижения риска возгорания, и было решено удлинить корпус дирижабля для увеличения подъемной силы. В октябре 1930 года R101 отправился в Карачи своим первым зарубежным рейсом, но разбился на севере Франции в плохую погоду, в результате чего погибли 48 из 54 человек на борту, включая министра авиации и большую часть команды разработчиков. [45] После этой катастрофы R100 был остановлен и окончательно списан в ноябре 1931 года, что ознаменовало конец британского интереса к жестким дирижаблям. [46]
В 1925 году союзники смягчили версальские ограничения, что позволило доктору Хьюго Эккенеру , председателю Zeppelin Luftschiffbau, реализовать свое видение разработки цеппелина, пригодного для запуска межконтинентальных авиапассажирских перевозок. [47] Сумма в 2,5 миллиона рейхсмарок (ℛℳ, эквивалент 600 000 долларов США на тот момент, [48] или 10 миллионов долларов в долларах 2018 года [49] ) была собрана посредством открытой подписки, в то время как правительство Германии также предоставило более ℛℳ 1 миллион (4 миллиона долларов) на проект. [50] [51] Соответственно, Zeppelin Lufftschiffbau начала строительство первого дирижабля нового поколения, LZ 127 Graf Zeppelin . 18 сентября 1928 года законченный дирижабль впервые поднялся в воздух. [52] Вскоре после этого DELAG начал операции с Graf Zeppelin , получив возможность совершать регулярные беспосадочные трансатлантические полеты за несколько лет до того, как самолеты смогут иметь достаточную дальность полета, чтобы пересекать океан в любом направлении без остановки. В 1931 году «Граф Цеппелин» начал предлагать регулярные регулярные пассажирские перевозки между Германией и Южной Америкой , маршрут, который продолжался до 1937 года. За свою карьеру «Граф Цеппелин» пересек Южную Атлантику в общей сложности 136 раз. [53] Дирижабль также выполнил множество рекордных полетов, в том числе успешное кругосветное плавание . [54]
Программа жестких дирижаблей США базировалась на военно-морской авиабазе Лейкхерст, штат Нью-Джерси. USS Shenandoah (ZR-1) был первым жестким дирижаблем, построенным в Америке и прослужившим с 1923 по 1925 год, когда он разбился в воздухе в суровую погоду, в результате чего погибли 14 членов его экипажа. [55] USS Los Angeles (ZR-3) — немецкий дирижабль, построенный для США в 1924 году. Корабль был остановлен в 1931 году из-за Великой депрессии, но не разбирался более 5 лет. Пара больших дирижаблей «Акрон» и «Мейкон» , которые оба функционировали как летающие авианосцы, были закуплены ВМС США. [56] Однако оба они были уничтожены в результате отдельных аварий. «Акрон » был сброшен в море в плохую погоду и развалился, в результате чего погибло более семидесяти человек, в том числе один из сторонников дирижаблей ВМС США контр-адмирал Уильям А. Моффетт . [57] «Мейкон» также оказался в море, когда он вылетел в плохую погоду с неустраненными повреждениями, полученными в результате предыдущего инцидента, но использование спасательных жилетов после потери «Акрона» означало , что погибло только два человека. [58] [59]
LZ 129 Hindenburg перевозил пассажиров, почту и грузы регулярными коммерческими рейсами из Германии в Северную и Южную Америку. Однако такие услуги были внезапно прекращены из-за катастрофы «Гинденбурга» в 1937 году. Хотя родственный корабль «Гинденбурга», LZ 130 Graf Zeppelin II , был завершен, он выполнил только тридцать испытательных полетов в Европе и спонсируемых правительством полетов , прежде чем был окончательно остановлен. В 1938 году Luftschiffbau Zeppelin была вынуждена прекратить производство Zeppelin, а все операции существующих дирижаблей были прекращены в течение двух лет. [60] Корпуса «Графа Цеппелина» и «Графа Цеппелина II» , а также металлолом с « Гинденбурга », впоследствии были списаны в том же году для получения материалов, которые использовались для удовлетворения потребностей военного времени в военных самолетах для Люфтваффе . [61]
После катастрофы в Гинденбурге компания Zeppelin решила использовать гелий в своих будущих пассажирских дирижаблях. Однако к этому времени Европа уже была на пути ко Второй мировой войне , а США, единственная страна, располагавшая значительными запасами гелия, отказались продавать необходимый газ. Коммерческая международная авиация во время войны была ограничена, поэтому разработка новых дирижаблей была остановлена. Хотя несколько компаний, в том числе Goodyear, предлагали послевоенные коммерческие разработки, они оказались безрезультатными. [62] На послевоенном совещании по планированию Министерства авиации в 1943 году был предложен R.104 для выполнения спецификации Министерства авиации C.18/43. Несмотря на присутствие двух стойких приверженцев дирижаблей, Невила Шута и командира звена Т. Р. Кейва-Брауна-Кейва, дирижабль не был принят на вооружение. Предложенный R.104 был описан лордом Бивербруком как «красивое лицо, но бесполезное на кухне». Было принято решение разработать Бристоль Брабазон в соответствии с C.18/43. [63] Брабазон был широко разрекламированной неудачей послевоенного периода. После быстрого развития авиации во время и после Второй мировой войны, самолеты тяжелее воздуха с неподвижным крылом , способные летать намного быстрее, чем жесткие дирижабли, стали излюбленным методом международных авиаперелетов .
Последние спроектированные и построенные жесткие дирижабли были построены в 1960-х годах. AEREON III был построен в округе Мерсер, штат Нью-Джерси, в середине 1960-х годов. В нем должен был использоваться метод «движения», разработанный и продемонстрированный доктором Соломоном Эндрюсом в 1860-х годах, а также двигатель, установленный в кормовой части. AEREON III, имевший три расположенных рядом корпуса, перевернулся во время рулежных испытаний и так и не был отремонтирован. Замена, AEREON 26 , с дельта-конфигурацией, была построена и испытана в полете в начале 1970-х годов. Программа испытаний завершилась из-за истечения срока службы двигателя дрона. Последний раз сообщалось, что он находился в ангаре в аэропорту Трентон-Роббинсвил в Нью-Джерси. Неизвестно, существует ли он до сих пор спустя почти 50 лет. [64]
Компания Zeppelin называет свой корабль NT жестким, но форма оболочки сохраняется отчасти за счет сверхдавления подъемного газа, поэтому NT правильнее классифицировать как полужесткий. [1]
Aeroscraft получил сертификат летной годности Федерального управления гражданской авиации в сентябре 2013 года и приступил к летным испытаниям. [65]
В 2023 году был представлен Pathfinder 1. Это самый большой современный дирижабль длиной 400 футов. [66]
