Жесткий дирижабль — тип дирижабля (или дирижабля), в котором оболочка поддерживается внутренним каркасом, а не сохраняется в форме за счет давления подъемного газа внутри оболочки, как в дирижаблях (также называемых дирижаблями высокого давления) и полужестких дирижаблях . [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 осуществил 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 жесткие дирижабли выполняли различные военные задачи, включая их участие в стратегической бомбардировочной кампании Германии . Многочисленные жесткие дирижабли были произведены и использовались с относительным коммерческим успехом между 1900-ми и концом 1930-х годов. Расцвет жесткого дирижабля был внезапно прекращен уничтожением Гинденбурга пожаром 6 мая 1937 года. Катастрофа не только уничтожила самый большой цеппелин в мире, но и фильм нанес значительный ущерб репутации жестких дирижаблей в целом. Несколько стран прекратили программы создания военных жестких дирижаблей после серьезных аварий в начале десятилетия, но широко распространенные опасения по поводу общественной безопасности после катастрофы «Гинденбурга» заставили несколько стран навсегда прекратить эксплуатацию своих существующих жестких дирижаблей и списать их в последующие годы.
Жесткие дирижабли состоят из структурного каркаса, обычно покрытого легированной тканью, содержащей ряд 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 Hindenburg, были потеряны в катастрофических пожарах. Инертный газ гелий использовался американскими дирижаблями в 1920-х и 1930-х годах; он также используется во всех современных дирижаблях. [3]
Дирижабли полагаются на разницу в плотности между подъемным газом и окружающим воздухом, чтобы оставаться в воздухе. Обычно дирижабли начинают полет с газовыми мешками, надутыми примерно на 95% емкости: по мере того, как дирижабль набирает высоту, подъемный газ расширяется, поскольку окружающее атмосферное давление уменьшается. По мере того, как окружающее атмосферное давление уменьшается, подъемный газ расширяется, вытесняя окружающий воздух. Когда вся оболочка заполнена расширенным подъемным газом, самолет находится на своей высоте давления , которая, как правило, является максимальным эксплуатационным потолком. В этот момент избыточный расширяющийся газ должен быть либо выпущен, либо дирижабль должен снизиться, чтобы подъемный газ мог сжаться, а окружающий воздух был возвращен в корпус. [3]
Дирижабли также могут генерировать определенную аэродинамическую подъемную силу , используя свои рули высоты для полета в положении носом вверх. Аналогично, летя носом вниз, можно генерировать прижимную силу: это может быть сделано для того, чтобы не дать дирижаблю подняться выше его высоты давления. [4]
К 1874 году несколько человек задумали жёсткий дирижабль (в отличие от нежёстких моторных дирижаблей, которые летали с 1852 года). Француз Жозеф Шписс запатентовал конструкцию жёсткого дирижабля в 1873 году, но не смог получить финансирование. [5] Другим таким человеком был немецкий граф Фердинанд фон Цеппелин , который излагал свои мысли о жёстком дирижабле в дневниковых записях с 25 марта 1874 года по 1890 год, когда он ушёл в отставку из армии. [6] Дэвид Шварц думал 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 строительстве от промышленника Карла Берга и Прусского воздушного батальона; между Шварцем и Бергом действовал эксклюзивный контракт, поэтому граф Цеппелин был обязан достичь юридического соглашения с наследниками Шварца, чтобы получить алюминий от Карла Берга, хотя проекты двух людей были разными и независимыми друг от друга: в проекте Шварца отсутствовали отдельные внутренние газовые баллоны, которые характерны для жестких дирижаблей. [8] Используя алюминий Берга, фон Цеппелин смог начать строительство своего первого дирижабля, LZ 1 , в 1899 году. [9]
В июле 1900 года Фердинанд фон Цеппелин завершил LZ 1. [9] Построенный в плавучем ангаре на Боденском озере , он имел длину 128,02 м (420 футов), диаметр 11,73 м (38 футов 6 дюймов) с объемом 11 298 м 3 (399 000 футов 3 ) и был оснащен парой двигателей Daimler мощностью 11 кВт (14 л. с.) . Первый полет, длившийся 20 минут, был совершен 2 июля, но закончился повреждением дирижабля. После ремонта и модификаций в октябре 1900 года было проведено 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 совершил только один полет 17 января 1906 года, во время которого отказали оба двигателя, и цеппелин был вынужден совершить вынужденную посадку в горах Альгой ; впоследствии он был поврежден штормом и не подлежал ремонту. [11] Не испугавшись, еще один цеппелин с во многом похожей конструкцией, LZ 3 , был быстро завершен и запущен в полет. [12]
LZ 3 показал себя достаточно хорошо, чтобы заинтересовать немецкую армию, которая решила приобрести и эксплуатировать его как Z I до 1913 года. [12] Тем не менее, немецкая армия заметила, что им нужен дирижабль, который был бы способен летать в течение 24 часов. Поскольку это было за пределами возможностей LZ 3, было решено спроектировать и построить более крупное судно, LZ 4. Оно было 136 м (446 футов) в длину, 12,95 м (42 фута 6 дюймов) в диаметре и приводилось 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 впечатляющий 12-часовой перелет через всю страну, во время которого он пролетел над Швейцарией в Цюрих, а затем обратно к Боденскому озеру. 24-часовое испытание началось 4 августа, но было прервано отказом одного из двигателей. Он был пришвартован около Эхтердингена для проведения ремонта, но поднялся шторм, в результате чего он сорвался с якоря, после чего его отнесло в деревья и он загорелся. [14] Катастрофа произошла на глазах у примерно 40-50 тысяч зрителей, [15] и вызвала необычайную волну националистической поддержки работы фон Цеппелина. Непрошеные пожертвования от общественности хлынули потоком: в течение 24 часов было получено достаточно средств, чтобы восстановить дирижабль, и в конечном итоге было пожертвовано более 6 миллионов марок, что наконец дало графу Цеппелину надежную финансовую базу для его экспериментов. [16]
Семь цеппелинов эксплуатировались DELAG , первой авиакомпанией в мире. [17] DELAG была основана по предложению Альфреда Колсмана, коммерческого директора Zeppelin Luftschiffbau, стремившегося извлечь выгоду из восторженного интереса немецкой общественности к цеппелинам, разрешив им перевозить пассажиров на борту дирижаблей в качестве коммерческого предприятия; фон Цеппелин дистанцировался от этой коммерциализации, как сообщается, считая такие попытки вульгарным занятием торговцев. [18] Начав такие полеты в 1910 году, DELAG изначально ограничивалась предложением прогулочных круизов в непосредственной близости от существующих баз цеппелинов. [19]
Вскоре DELAG получила более мощные цеппелины, такие как LZ 10 Schwaben , который за время своей карьеры 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 Имперским германским флотом для обучения экипажей, при этом экипажи флота выполняли пассажирские рейсы. [21] К июлю 1914 года, за месяц до начала Первой мировой войны, цеппелины DELAG перевезли в общей сложности 34 028 пассажиров на 1588 коммерческих рейсах; за эти поездки флот пролетел 172 535 километров за 3176 часов полета. [22] [23] Коммерческие операции в Германии были внезапно прекращены из-за начала Первой мировой войны , после чего дирижабли DELAG были переданы немецкой армии для использования в военное время.
В 1911 году был поднят в воздух первый жесткий дирижабль, произведенный немецкой компанией Schütte-Lanz . Разработанный военно-морским архитектором Иоганном Шютте, Schütte-Lanz представил 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 нововведения Schütte-Lanz включали использование осевого кабеля, проходящего по всей длине дирижабля, для уменьшения дополнительного напряжения, вызванного частичным сдуванием одного газового баллона, введение вентиляционных трубок для переноса водорода, сбрасываемого в верхнюю часть корабля, и упрощенные крестообразные поверхности хвостового оперения.
Британский Королевский флот проявил ранний интерес к жестким дирижаблям и заказал Его Величества дирижабль № 1 в 1909 году у Vickers Limited в Барроу-ин-Фернесс . Он был длиной 512 футов (156,06 м) с двумя двигателями Wolseley . Он был завершен в 1911 году, но сломался надвое перед своим первым полетом и был отправлен на слом. [24] Это вызвало временную остановку в разработке британских дирижаблей, но в 1913 году был размещен заказ на HMA № 9r . Из-за различных факторов, включая трудности с приобретением необходимых материалов, он не был завершен до апреля 1917 года. [25] [26]
Единственный жёсткий дирижабль во Франции был спроектирован эльзасским инженером Жозефом Шписсом и построен компанией Société Zodiac на аэродроме Сен-Сир-л'Эколь . [27] Он имел каркас из полых деревянных лонжеронов, скреплённых проволокой, и получил название Zodiac XII, но имел название SPIESS, написанное по бокам оболочки. [28] Он был 113 м (370 футов 9 дюймов) в длину, с диаметром 13,5 м (44 фута 3 дюйма) и был оснащён одним двигателем Chenu мощностью 200 л. с., который приводил в движение два пропеллера. Первый полёт состоялся 13 апреля 1913 года, но стало ясно, что он недостаточно мощный и требует большей подъёмной силы, поэтому его удлинили до 140 м (459 футов 4 дюйма), чтобы разместить ещё три газовых отсека, и добавили второй двигатель. Затем Шписс преподнёс дирижабль французскому правительству в качестве подарка. [29] После дополнительных испытаний он не был принят французскими военными, поскольку, по их мнению, более эффективны были бы более мелкие нежесткие типы. [30] Дирижабль Шписс, по-видимому, был разобран 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 началась бомбардировка Англии с использованием дирижаблей, первый налет состоялся 19 января 1915 года, когда два дирижабля сбросили бомбы на Норфолк . 31 мая 1915 года первые бомбы упали на Лондон. Налеты продолжались в течение всего 1915 года и продолжились в 1916 году. В ночь с 2 на 3 сентября 1916 года первый немецкий дирижабль был сбит над английской землей лейтенантом Лифом Робинсоном, летевшим на BE 2c . Этот и последующие успехи британской обороны привели к разработке новых конструкций Цеппелинов, способных работать на больших высотах, но даже когда они поступили на вооружение, немцы провели лишь небольшое количество налетов дирижаблей на Британию в течение оставшейся части войны, продолжая кампанию с использованием аэропланов и резервируя свои дирижабли для их основной задачи — морского патрулирования над Северным и Балтийским морями. Последние потери 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 деревянной конструкции Шютте-Ланца и остается крупнейшими мобильными деревянными конструкциями, когда-либо построенными. [33] Единственным значительным боевым успехом этих дирижаблей, помимо их сдерживающего эффекта, была помощь в уничтожении SM UB-115 самолетом R29 в сентябре 1918 года. [34]
К концу конфликта два британских дирижабля класса R33 были близки к завершению. R33 стал 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 конструкция адмиралтейства, была почти закончена, когда работы были остановлены в начале 1919 года. [36] R36 и R.37 были удлиненными R.35. R.36 был завершен после войны как гражданский дирижабль, зарегистрированный как G-FAAF. R.36 имел два двигателя от немецкого L71. Модификации для обслуживания пассажиров включали установку комбинированной гондолы управления и пассажира длиной 131 фут для размещения 50 пассажиров. [37] R.36 получил структурный отказ одного горизонтального и одного вертикального киля. Он был отремонтирован и использовался для помощи полиции в регулировании движения на гонках в Аскоте в 1921 году. R.36 был поврежден в результате несчастного случая при швартовке в 1921 году, и, хотя R.36 был отремонтирован, он больше никогда не летал. Сохраненный для возможного использования в качестве коммерческого дирижабля, R.36 был разобран в 1926 году. [38] Было начато четыре дирижабля класса R38 , но только один был завершен: он был продан ВМС США и переименован в ZR-2. В июне 1921 года он развалился в воздухе над Кингстоном-апон-Халлом до того, как его смогли доставить, в результате чего погибло 44 члена его англо-американского экипажа. Последним дирижаблем, который был заказан во время Первой мировой войны, был R80 ; он был завершен в 1920 году, но был испытан на разрушение в следующем году после того, как было обнаружено, 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 значительно ограничивало сферу деятельности компании. [40] Тем не менее, были построены пара небольших пассажирских дирижаблей, LZ 120 Bodensee и однотипный корабль LZ 121 Nordstern , предназначенные для использования между Берлином и Фридрихсхафеном . Впоследствии они были конфискованы и переданы Италии и Франции в качестве военных репараций вместо военных дирижаблей, которые были саботированы их экипажами в 1919 году. Компания Zeppelin была спасена от вымирания заказом на дирижабль, USS Los Angeles , который был размещен ВМС США; Этот дирижабль совершил свой первый полет 27 августа 1924 года. [41] Партнерство Goodyear-Zeppelin продолжалось 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 Imperial Airship Scheme , план по запуску маршрутов дирижаблей по всей Британской империи. Это включало строительство двух больших дирижаблей, R100 и R101 , оплаченное правительством. R100 был построен в частном порядке компанией Vickers-Armstrongs с использованием существующих коммерческих практик, с командой дизайнеров во главе с Барнсом Уоллисом , который ранее был одним из разработчиков R80. [43] После своего первого полета в декабре 1929 года, R100 совершил успешный полет 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 поощрять новые подходы. R101 был сильно перегружен, в основном 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 в свой первый зарубежный рейс, но потерпел крушение на севере Франции в плохую погоду, в результате чего погибли 48 из 54 человек на борту, включая министра авиации и большую часть команды конструкторов. [45] После этой катастрофы полеты R100 были прекращены, а в ноябре 1931 года он был окончательно списан, что ознаменовало конец британского интереса к жестким дирижаблям. [46]
В 1925 году ограничения Версаля были смягчены союзниками, что позволило доктору Хуго Эккенеру , председателю Zeppelin Luftschiffbau, реализовать свое видение разработки дирижабля, подходящего для запуска межконтинентального воздушного пассажирского сообщения. [47] Сумма в 2,5 миллиона рейхсмарок (ℛℳ, эквивалент 600 000 долларов США на тот момент, [48] или 11 миллионов долларов в долларах 2018 года [49] ), была собрана путем открытой подписки, в то время как правительство Германии также выделило более ℛℳ 1 миллиона (4 миллиона долларов) на проект. [50] [51] Соответственно, Zeppelin Lufftschiffbau начала строительство первого из нового поколения дирижаблей, LZ 127 Graf Zeppelin . 18 сентября 1928 года готовый дирижабль впервые поднялся в воздух. [52] Вскоре после этого DELAG начал операции с Graf Zeppelin , получив возможность запускать регулярные, беспосадочные, трансатлантические рейсы за несколько лет до того, как самолеты стали способны преодолевать достаточную дальность, чтобы пересекать океан в любом направлении без остановки. В 1931 году Graf Zeppelin начал предлагать регулярные пассажирские перевозки между Германией и Южной Америкой , маршрут, который продолжался вплоть до 1937 года. За время своей карьеры Graf Zeppelin пересек Южную Атлантику в общей сложности 136 раз. [53] Дирижабль также выполнил множество рекордных полетов, включая успешное кругосветное путешествие. [ 54]
Программа США по созданию жёстких дирижаблей базировалась на военно-морской авиабазе Лейкхерст, штат Нью-Джерси. USS Shenandoah (ZR-1) был первым жёстким дирижаблем, построенным в Америке, и служил с 1923 по 1925 год, когда он развалился в воздухе в суровых погодных условиях, в результате чего погибли 14 членов его экипажа. [55] USS Los Angeles (ZR-3) был немецким дирижаблем, построенным для США в 1924 году. Корабль был списан в 1931 году из-за Великой депрессии, но не разбирался более 5 лет. Пара больших дирижаблей, Akron и Macon , которые оба функционировали как летающие авианосцы, были закуплены ВМС США. [56] Однако оба они были уничтожены в отдельных авариях. « Акрон» был сброшен в море в плохую погоду и развалился, что привело к гибели более семидесяти человек, включая одного из сторонников дирижаблей в ВМС США, контр-адмирала Уильяма А. Моффета . [57] «Мейкон» также оказался в море, когда он попал в штормовую погоду с неотремонтированными повреждениями от более раннего инцидента, но введение спасательных жилетов после потери «Акрона» привело к тому, что погибло только два человека. [58] [59]
LZ 129 Hindenburg перевозил пассажиров, почту и грузы на регулярных коммерческих рейсах из Германии в Северную и Южную Америку. Однако такие рейсы были внезапно прекращены катастрофой Hindenburg в 1937 году. Хотя родственное судно Hindenburg, LZ 130 Graf Zeppelin II , было завершено, оно выполнило только тридцать европейских испытательных и спонсируемых правительством полетов , прежде чем было окончательно остановлено. В 1938 году Luftschiffbau Zeppelin была вынуждена прекратить производство Zeppelin, в то время как вся эксплуатация существующих дирижаблей была прекращена в течение двух лет. [60] Рамы Graf Zeppelin и Graf Zeppelin II , вместе с металлоломом Hindenburg , были впоследствии утилизированы в том же году для получения материалов, которые использовались для удовлетворения военных потребностей в военных самолетах с фиксированным крылом для Люфтваффе . [61]
После катастрофы «Гинденбурга» компания Zeppelin решила использовать гелий в своих будущих пассажирских дирижаблях. Однако к этому времени Европа уже вступила на путь Второй мировой войны , и Соединенные Штаты, единственная страна со значительными запасами гелия, отказались продавать необходимый газ. Коммерческая международная авиация была ограничена во время войны, поэтому разработка новых дирижаблей была остановлена. Хотя несколько компаний, включая Goodyear, предлагали послевоенные коммерческие проекты, они в основном были бесполезны. [62] На послевоенной сессии планирования 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 крыла TR Cave-Browne-Cave, дирижабль не был принят. Предложенный R.104 был описан лордом Бивербруком как «красивое лицо, но бесполезное на кухне». Было принято решение разработать Bristol Brabazon для выполнения спецификации C.18/43. [63] Brabazon был широко разрекламированным провалом послевоенного периода. После быстрого развития авиации во время и после Второй мировой войны, самолеты тяжелее воздуха с фиксированным крылом , способные летать намного быстрее, чем жесткие дирижабли, стали излюбленным методом международных авиаперелетов .
Последние жесткие дирижабли были спроектированы и построены в 1960-х годах. AEREON III был построен в округе Мерсер, штат Нью-Джерси, в середине 1960-х годов. Он должен был использовать метод «движения», разработанный и продемонстрированный доктором Соломоном Эндрюсом в 1860-х годах, а также установленный на корме двигатель. AEREON III, который имел три бок о бок корпуса, перевернулся во время рулежных испытаний и никогда не ремонтировался. Замена, AEREON 26 , с дельта-конфигурацией, была построена и испытана в полете в начале 1970-х годов. Программа испытаний была прекращена из-за истечения срока службы двигателя беспилотника. В последний раз он был зарегистрирован в ангаре в аэропорту Трентон-Роббинсвилл в Нью-Джерси. Неизвестно, существует ли он все еще спустя почти 50 лет. [64]
Компания Zeppelin называет свой корабль NT жестким, но форма оболочки частично сохраняется за счет сверхдавления подъемного газа, поэтому NT правильнее классифицировать как полужесткий. [1]
В сентябре 2013 года компания Aeroscraft получила сертификат летной годности от FAA и приступила к летным испытаниям. [65]
В 2023 году был представлен Pathfinder 1 — прототип электрического дирижабля от LTA Research. Это самый большой современный дирижабль длиной 124,5 метра. [66]
