Гибридные воздушные транспортные средства Airlander 10 (первоначально разработанный как HAV 304 ; прозвище « Летающий бродяга » [a] [c] ) — гибридный дирижабль , разработанный и построенный британским производителем Hybrid Air Vehicles (HAV). Состоящий из гелиевого дирижабля со вспомогательными крыльями и хвостовыми поверхностями, он летает, используя как аэростатическую , так и аэродинамическую подъемную силу и оснащен четырьмя пропеллерами с дизельным двигателем .
HAV 304 изначально был построен для программы Long Endurance Multi-intelligence Vehicle (LEMV) армии США . Его первый полет состоялся в 2012 году в Лейкхерсте, штат Нью-Джерси , США . В 2013 году проект LEMV был отменен армией США.
HAV снова приобрела дирижабль и привезла его обратно на аэродром Кардингтон в Англии. Он был пересобран и модифицирован для гражданского использования, и в этой форме был переименован в Airlander 10. Модифицированный самолет завершил испытания по сертификации конструкции, прежде чем был списан [2] , когда он оторвался от своих швартовочных креплений из-за сильного ветра 18 ноября 2017 года на аэродроме Кардингтон.
Производство Airlander 10 откладывалось несколько раз, и в настоящее время поставки запланированы на 2028 год. [3] [4] [5]
В 1990-х годах британская компания Hybrid Air Vehicles (HAV) заключила партнерство с американской аэрокосмической и оборонной компанией Northrop Grumman с целью продвижения этого типа самолетов на оборонных рынках, особенно в США. [6] [7]
После успешной демонстрации малогабаритного демонстратора HAV-3 и при участии Northrop Grumman в качестве основного претендента концепция гибридного дирижабля была принята для проекта LEMV (Long Endurance Multi-intelligence Vehicle) в США, в пользу Lockheed Martin P-791 , который также был представлен. [8] [9]
Программа LEMV была направлена на демонстрацию средневысотного беспилотного летательного аппарата большой продолжительности полета, способного обеспечивать разведку, наблюдение, обнаружение целей и поддержку разведки (ISTAR) для наземных войск. [10] [11] [12] Помимо HAV, в число британских и американских субподрядчиков входили Warwick Mills (разработка и проектирование тканей), ILC Dover (специализированные услуги по разработке и производству), дочерняя компания Textron AAI Corporation (станция управления и распространения информации для БПЛА/самолетов наблюдения OneSystem армии США), Stafford Aero Technologies ( системы управления полетом ) и SAIC (обработка видео с полным движением). [8] Northrop Grumman отвечала за интеграцию различных электрооптических / инфракрасных , сигнальных разведывательных , радиолокационных и ретрансляционных полезных нагрузок на дирижабль. [13]
Требования включали возможность работы на высоте шести километров (20 000 футов) над средним уровнем моря , радиус действия 3000 километров (1900 миль) и готовность к работе в течение 21 дня, обеспечение до 16 киловатт электроэнергии для полезной нагрузки, независимость от взлетно-посадочной полосы и возможность одновременного использования нескольких различных датчиков. По данным армии США, LEMV должен был быть возвращаемой и многоцелевой платформой. Он мог быть размещен впереди для поддержки расширенных геостационарных операций из суровых мест и был способен осуществлять командование и управление за пределами прямой видимости. [10] Опытный образец появился как HAV 304, заполненный гелием дирижабль с двумя соединенными корпусами, имеющими общую внутреннюю емкость 38 000 м 3 (1 300 000 куб. футов). [14]
Общая длина дирижабля составляла 91 метр (299 футов), что было длиннее, чем у любого современного ему конкурента. [15] Однако несколько дирижаблей середины 20-го века были длиннее: например, немецкие дирижабли класса «Гинденбург» имели длину 245 метров (804 фута). «Самый большой» нежесткий дирижабль, военный дирижабль раннего предупреждения ВМС США ZPG-3W 1950-х годов, был длиннее — 123 метра (404 фута) и больше, с объемом оболочки 42 450 кубических метров (1 499 000 кубических футов). [16]
С точки зрения эксплуатации LEMV, как правило, предназначался для автономного или дистанционно управляемого воздушного судна ; для транспортировки на театры военных действий или в пределах обычного гражданского воздушного пространства дирижабль также мог управляться бортовыми операторами. [6] По прогнозам Northrop, один LEMV мог бы обеспечить эквивалент работы 15 средневысотных самолетов с фиксированным крылом . [17]
LEMV должен был быть способен выполнять широкий спектр задач, включая расширенные возможности ISR (разведки, наблюдения и рекогносцировки), связь за пределами прямой видимости и сбор разведывательных сигналов . [11] Он должен был интегрироваться с существующими наземными командными центрами и оборудованием, используемым наземными войсками на передовых оперативных базах, делая свои данные доступными для множества пользователей и аналитиков и сокращая дефицит информации во время операций. [11] [8]
LEMV сможет работать, как вертолет, с небольших передовых баз. Ожидалось, что его эксплуатационные расходы и выносливость будут лучше, чем у других вариантов наблюдения. [8]
Дирижабль мог бы служить постоянным ретранслятором связи, гарантируя, что группы солдат в горных районах никогда не потеряют связь друг с другом, даже если у них нет прямой видимости друг с другом. [8] LEMV мог бы отслеживать важные конвои, ключевые дороги или другую ключевую инфраструктуру в качестве полупостоянного эскорта наблюдения, контролировать интересующую городскую зону для подготовки к крупным сражениям или обеспечения безопасности или сосредоточиться на закрытии пограничных узких мест. [8] LEMV позволил бы американскому Министерству обороны летать с самыми передовыми в технологическом отношении полезными грузами в ближайшей перспективе по мере их появления. [11]
После отмены проекта LEMV спущенный HAV 304 был выкуплен HAV, возвращён в Великобританию и поставлен на хранение на аэродром Кардингтон . [18] Там он был заново собран, отремонтирован и модифицирован для более общей роли; соответственно, самолёт больше не был примером конструкции HAV 304, будучи перестроенным в прототип Airlander 10. Во время владения HAV он получил прозвище « Летающий зад » [a] (или в американском английском « Летающие ягодицы » [b] ).
Airlander 10 разработан в первую очередь для гражданского использования. Однако его можно, как и HAV 304, приспособить для широкого спектра оборонных задач.
HAV 304 / Airlander 10 — это гибридный дирижабль , достигающий подъемной силы и, следовательно, полета, как за счет аэростатических , так и аэродинамических сил. В отличие от большинства конструкций дирижаблей, он не имеет круглого поперечного сечения, приняв эллиптическую форму с контурным и сплющенным корпусом. Такая форма преднамеренная, так что он действует как подъемное тело , внося вклад в аэродинамическую подъемную силу, когда дирижабль движется вперед; создавая до половины [ сомнительно — обсудить ] подъемной силы дирижабля аналогично тому, как это происходит у обычного самолета с фиксированным крылом . [19] [17] Плавучесть также обеспечивается гелием , содержащимся в оболочке, давление которого поддерживает уникальную форму дирижабля , от 60 до 80 процентов веса самолета поддерживается более легким, чем воздух, гелием. [19] [20] Airlander 10 оснащен набором пневматических полозьев, которые позволяют дирижаблю приземляться и взлетать с самых разных поверхностей, а также с воды. [19]
Airlander 10 способен находиться в воздухе в течение пяти дней с экипажем и более двух недель в беспилотном режиме. [21] Этот тип имел потенциал для различных гражданских и военных применений; они включают транспортные цели, ведение воздушного наблюдения, выполнение функций ретранслятора связи, поддержку операций по ликвидации последствий стихийных бедствий и различные пассажирские услуги, такие как развлекательные полеты и роскошные VIP- обязанности. [19] Многие из этих обязанностей могут включать различные конфигурации модуля миссии дирижабля в зависимости от потребностей. [20] Northrop также заявил, что LEMV может использоваться в качестве грузового самолета, заявив, что у него достаточно плавучести, чтобы перевезти 7 тонн (7000 кг; 15000 фунтов) [ необходимо разъяснение ] груза на расстояние 3900 км (2400 миль) со скоростью 50 км/ч (30 миль в час). [22] По данным HAV, конструкция позволит операторам выбирать между выносливостью и грузоподъемностью, перевозя до 14 000 кг (30 000 фунтов) груза. [6]
Airlander 10 имеет большую летную палубу с четырьмя большими окнами от пола до потолка, обеспечивающими высокий уровень внешней видимости. [20] Хотя изначально предполагалось, что дирижабль будет беспилотным , HAV принял опциональный пилотируемый подход в результате интереса клиентов к таким операциям. В 2015 году в Airlander 10 были установлены позиции для одного пилота и наблюдателя; HAV намерены принять конфигурацию с двумя пилотами вместе с большим преобладанием элементов управления и приборов в стиле стеклянной кабины в будущем. [20] Дирижабль управляется боковой ручкой , установленной с правой стороны, несколько напоминающей таковую у винтокрылого аппарата ; нет педалей руля направления , вместо этого боковая ручка автоматически подчиняется лопастям . Кабина оснащена авионикой, созданной Garmin ; в комплект входит система видеонаблюдения , которая позволяет пилоту видеть двигатели, которые в противном случае были бы далеки. [20]
Силовые установки и летающие поверхности подключены к системе управления полетом через оптические системы fly-by-optics , используя оптоволоконные кабели для эффективного управления огромными размерами транспортного средства. [20] Органы управления пилота представляют собой различные переключатели и потенциометры , которые подключены к системе управления полетом для создания цифровых сигналов, закодированных в световые импульсы одним из трех главных контроллеров FCS и переданных на соответствующие спутники FCS, расположенные вокруг транспортного средства. Эти 11 спутников FCS затем электрически подключаются к соответствующему оборудованию, включая приводы летающих поверхностей, органы управления двигателем, вторичные распределители питания и т. д. Выходные сигналы от этих различных блоков также возвращаются обратно в кабину экипажа через систему управления полетом, чтобы обеспечить обратную связь с пилотом о состоянии двигателя, положении летающих поверхностей, условиях вторичного питания и т. д. Переход между несколькими режимами полета транспортного средства регулируется непосредственно системой управления полетом, что позволяет управлять транспортным средством локально, дистанционно или в беспилотной конфигурации. [6] По данным HAV, проектирование режима управления полетом было облегчено естественной маятниковой устойчивостью дирижабля. [20]
Корпус дирижабля состоит из оболочки, изготовленной из трехслойной комбинации композитных материалов . Обшивка удерживает газ и обеспечивает жесткость, благодаря чему судно сохраняет свою форму при надувании. Четыре двигателя, плавники и полетная палуба крепятся непосредственно к нему. [19] Используемые материалы включают вектран , кевлар , тедлар , полиуретан и майлар ; слой майлара, окутанный слоями полиуретановой пленки, образует газовый барьер дирижабля. [20] Airlander 10 имеет только диафрагмы и баллонеты (см. ниже) в качестве внутреннего каркаса; вес от модуля полезной нагрузки распределяется по каждой раме с помощью кабелей, проходящих поперек и в корпус. По словам технического директора HAV Майка Дарема, вся структурная прочность дирижабля достигается за счет надувания до давления чуть выше атмосферного с перепадом давления в 4 дюйма водяного столба (около 0,15 фунтов на квадратный дюйм, 1 кПа или 1% от стандартной атмосферы); эта прочность обусловлена диаметром сосуда, несмотря на относительно низкий перепад давления. [20]
Корпус разделен изнутри диафрагмами на шесть основных отсеков с дополнительными подразделениями; эти отделения могут быть запечатаны в случае чрезвычайных ситуаций, таких как получение боевых повреждений, что позволяет сохранить большую часть гелия дирижабля и, следовательно, его подъемную силу. [20] Баллонеты размещаются внутри этих отсеков для регулирования давления газа; они надуваются на земле для увеличения плотности и уменьшения подъемной силы. [ необходима цитата ] Воздух и гелий не должны смешиваться в баллонетах, что позволяет снабдить каждый из них клапанами и вентиляторами для независимого увеличения и уменьшения объема воздуха; этот подход, по заявлению HAV, является уникальным для дирижаблей. [20]
Согласно оценкам, выполненным Northrop, наибольшей предполагаемой угрозой для HAV 304 являются неблагоприятные погодные условия, такие как сильный ветер или грозы, которые могут ударить по судну. [23] Угроза, создаваемая ветряными условиями, отчасти обусловлена его огромной площадью поверхности по сравнению с большинством самолетов; в частности, наземные операции в таких условиях сложнее, но не считаются невозможными. [6] По словам главного летчика-испытателя HAV Дэвида Бернса, опасность от ракет была относительно низкой, поскольку они могли проходить сквозь дирижабль, не заставляя его падать. [19] Сообщается, что обшивка способна выдерживать огонь из стрелкового оружия и другие причины разрывов из-за уровня встроенной избыточности и относительно низкой разницы давления между внутренней и внешней частью корпуса. [6]
Airlander 10 оснащен четырьмя дизельными двигателями Thielert Centurion мощностью 325 л. с. (242 кВт) V8 , которые приводят в действие наборы трехлопастных воздухозаборных винтов , обеспечивая тягу как для полета, так и для маневрирования. [17] [20] Эти двигатели расположены парами, один набор расположен ближе к задней части дирижабля, в то время как другие расположены вдоль боковых сторон переднего фюзеляжа, установленные на коротких крыльях. Каждый двигатель оснащен генератором мощностью 67 л. с. (50 кВт) , который обеспечивает электроэнергией дирижабль и его системы полета. [20] Сборка для каждого из боковых двигателей может поворачиваться на 20 градусов в любом направлении, направляя тягу для обеспечения управления полетом, особенно во время посадки и взлета; задние двигатели фиксированы. [7] [20] Используя вектор тяги, двигатели могут направлять свою тягу вниз, чтобы обеспечить дополнительную подъемную силу во время взлета. [7] Ряд из четырех треугольных регулируемых лопаток расположен позади двигателей, чтобы обеспечить дополнительную управляемость путем перенаправления тяги от задних двигателей на хвостовые плавники . [20]
Во время крейсерского полета на высоте тяга может быть переключена на более эффективный электропривод, питаемый от центрального генератора дирижабля. [ требуется ссылка ] Благодаря гибридному аэростатическому/аэродинамическому подходу подъемной силы топливо может расходоваться без перехода в состояние положительной плавучести, что потребовало бы регулярного выпуска гелия для приземления, дорогостоящего недостатка, присутствующего в обычных дирижаблях. [7] [6] Топливо в основном содержится в 12-метровом (40 футов) главном топливном модуле, вмещающем до девяти тонн топлива; основной бак дополняется отдельными задним и передним баками, содержащими до четырех тонн (4000 кг; 8800 фунтов) [ требуется разъяснение ] . Для оптимизации крейсерской эффективности угол падения можно регулировать путем перекачивания топлива между носовым и кормовым баками. [20]
14 июня 2010 года было подписано соглашение о разработке проекта между Командованием по космической и противоракетной обороне армии США/Стратегическим командованием армейских сил и Northrop Grumman. [10] Соглашение также включало опции для закупки двух дополнительных дирижаблей. [10] Сроки для LEMV были 18-месячным графиком, начинающимся в июне 2010 года, который включал накачку транспортного средства примерно на 10-м месяце. [10] Дополнительные эксплуатационные характеристики должны были быть получены на испытательном полигоне Юма , штат Аризона, на 16-м месяце. [10] Стоимость проекта составляла от 154 до 517 миллионов долларов в зависимости от всех вариантов. [10] Стоимость включала проектирование, разработку и тестирование системы дирижабля в течение 18-месячного периода времени, а затем транспортировку в Афганистан для военной оценки. [10]
В ходе разработки возникали технологические проблемы и многочисленные задержки. В октябре 2011 года аэрокосмическое издание Flight International сообщило, что первый полет LEMV должен был состояться в ноябре 2011 года, на три месяца позже, чем изначально планировалось. [24] По сообщениям СМИ, первый полет LEMV был перенесен на начало июня 2012 года; [25] [26] однако неуказанные проблемы снова задержали полет до августа 2012 года.
Для LEMV требовалась взлетно-посадочная полоса длиной не менее 300 м (1000 футов) (что является нарушением требования независимости от взлетно-посадочной полосы) и точка крепления с чистой ровной площадкой радиусом 100 м (300 футов) вокруг для парковки, что не позволяло им работать на большинстве крупных баз и на всех мелких базах. [ необходима цитата ]
7 августа 2012 года LEMV, имеющий регистрацию армии США 09-009, совершил свой первый полет над объединенной базой Макгуайр-Дикс-Лейкхерст , штат Нью-Джерси. Полет длился 90 минут и был выполнен с экипажем на борту, пилотировал его главный летчик-испытатель Дэвид Бернс. [19] Первоочередной целью первого полета было выполнение безопасного запуска и восстановления, а вторичной целью была проверка работы системы управления полетом. Дополнительные цели первого полета включали испытания и демонстрацию летной годности, а также проверку производительности на уровне системы. На тот момент боевое развертывание LEMV в Афганистане планировалось на начало 2013 года. [27] [28]
Через два месяца после испытательного полета армия США заявила, что у нее есть опасения по поводу отправки дирижабля за границу; они включали безопасность, транспортировку к театру военных действий и сроки развертывания. [29] Армия США планировала продемонстрировать первый LEMV в Афганистане через 18 месяцев после подписания контракта; в какой-то момент предложения включали планы постройки еще пяти дирижаблей после завершения миссии. [11] В октябре 2012 года Счетная палата правительства (GAO) заявила, что проект LEMV отстает от графика на 10 месяцев из-за сочетания факторов, включая проблемы с производством тканей, таможенную очистку иностранных компонентов и влияние неблагоприятных погодных условий. [13]
14 февраля 2013 года армия США подтвердила, что отменила усилия по разработке LEMV. [30] [31] В заявлении, сделанном представителем Командования космической и противоракетной обороны армии США, отмена была результатом технических и эксплуатационных проблем, с которыми пришлось столкнуться, а также вступивших в силу ограничений ресурсов. [13] Полученные практические и теоретические знания были перенаправлены из программы LEMV в программу JLENS . [32]
Армия США считала, что технические данные и программное обеспечение проекта могут быть полезны для будущих проектов, но что его продажа сэкономит деньги. [33] Компания Hybrid Air Vehicles выразила заинтересованность в покупке дирижабля, заявив, что они хотели бы использовать его для полетов в холодную погоду и других испытаний для разработки своего предлагаемого 50-тонного грузового дирижабля «Airlander 50». [34] Предложение HAV включало базовую авионику, швартовочные мачты и запасные двигатели, но не специальное оборудование или гелий. Поскольку это было единственное предложение на столе, в сентябре 2013 года Пентагон продал дирижабль LEMV обратно HAV за 301 000 долларов. [35] [33] [36]
Спущенный дирижабль был возвращен в Великобританию, где он прошел повторную сборку и модификацию в качестве прототипа Airlander 10 на аэродроме Кардингтон . [15] [20] [37] В апреле 2014 года HAV объявила, что формирует промышленную команду с Selex ES и QinetiQ для разработки и демонстрации сенсорных возможностей Airlander 10, и что запланирован трехмесячный демонстрационный период для Министерства обороны Великобритании . Одно из предложенных применений — в качестве материнского корабля для запуска нескольких БПЛА. [38]
В апреле 2014 года было объявлено, что Европейское агентство по безопасности полетов (EASA) и Управление гражданской авиации Великобритании (CAA) одобрили необходимые разрешения на возобновление полетов Airlander 10. [39] В какой-то момент HAV планировала завершить повторную сборку дирижабля и подготовить его к испытательным полетам к декабрю 2014 года; однако возникли задержки, пока искали дополнительное финансирование от коммерческих и государственных организаций. Проект получил финансирование как от Великобритании, так и от ЕС для поддержки дальнейшего развития дирижабля, что к марту 2016 года составило в общей сложности 7 миллионов фунтов стерлингов. [40] [41] Краудфандинг от представителей широкой общественности также собрал 2,1 миллиона фунтов стерлингов. [19]
Перерегистрированный как G-PHRG, 21 марта 2016 года полностью собранный Airlander 10 был публично представлен; в этот момент HAV объявила, что этот тип будет предлагаться как для гражданского, так и для военного использования в будущем. [19] Airlander 10 также должен служить прототипом для еще более крупной версии дирижабля, называемого Airlander 50. [20] Согласно сообщениям, несколько военных клиентов проявили интерес к потенциальному использованию этого типа, в том числе в проектируемой беспилотной конфигурации. [ 40] [38] Названный Мартой Гвин в честь жены председателя компании, дирижабль стал широко известен как «летающий зад» за «сходство его пухлой передней части с задней частью человека». [42]
17 августа 2016 года состоялся первый испытательный полет на домашней базе самолета, аэродроме Кардингтон в Бедфордшире , Англия , и длился 30 минут. [1] [43] Во время последнего захода на посадку на швартовную мачту в конце второго испытательного полета 24 августа 2016 года швартовный трос дирижабля запутался в проводах, и нос ударился о землю, повредив кабину. Экипаж не пострадал. [44] [21] [45]
Airlander 10 был отремонтирован и оснащен надувными «ногами», которые можно развернуть за 15 секунд, чтобы защитить кабину при аварийной посадке. [46] Летные испытания возобновились 10 мая 2017 года. [47] [48] 13 июня 2017 года во время своего четвертого испытательного полета Airlander достиг высоты 3500 футов (1070 м). [49]
18 ноября 2017 года дирижабль оторвался от своих швартовов из-за сильного ветра, автоматически потянув за предохранительную панель, так что он сдулся и упал на землю. Два человека получили легкие травмы. [50] В январе 2019 года было объявлено, что самолет позволил собрать достаточно данных для завершения программы испытаний и сертификации и будет выведен из эксплуатации. [51]
После испытательных полетов прототипа Airlander 10 получил одобрение производственной организации CAA и одобрение проектной организации EASA .
По состоянию на январь 2020 года компания планирует изготовить партию сертифицированных, стандартных для производства гибридных дирижаблей Airlander 10. По сравнению с прототипом они должны обладать сниженным аэродинамическим сопротивлением, улучшенным шасси и большей грузовой кабиной. [51] [52] По оценкам HAV, выбросы CO2 на одного пассажира на Airlander 10 составят около 9 г/км [53] или 4,5 кг по сравнению с примерно 53 кг на одного пассажира на реактивном самолете. [54]
В феврале 2022 года сообщалось, что производство Airlander будет перенесено в Южный Йоркшир. [55]
В июне 2022 года испанская авиакомпания Air Nostrum объявила, что забронировала десять дирижаблей, поставка которых запланирована на 2026 год. [56] В августе 2023 года заказ был удвоен до двадцати дирижаблей. [57]
Источник: [37] [ необходим лучший источник ]
Технические данные приведены ниже: [58] [53] [59] [60]
Общая характеристика
Производительность
