Техника

Техника

наука

История авиации

оглавление

ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ ЛЕГЧЕ ВОЗДУХА

Аэростаты

Аэростат представляет из себя довольно простое, хотя и громоздкое сооружение. Оно состоит из шара, сделанного из плотной прорезиненной ткани. Шар наполняется воздухом или водородом (у современных аэростатов также гелием), который подогревается с помощью горелки, установленной на пассажирской корзине (гондоле). Горелка представляет собой калорифер, то есть регулирует температуру. Кстати, это приспособление описано уже в романе Жюля Верна «Пять недель на воздушном шаре», написанном в 1863 г.

Корзина (на которой, кстати, размещаются и пассажиры, и пилоты) крепится при помощи тросов к шару, по размерам в несколько раз большему. Именно благодаря этому аэростат получил свое второе, неофициальное название — «воздушный шар». Принятое же во всем мире название составлено искусственно из двух греческих слов — «аэр», что значит «воздух», и «статос», то есть «стоящий, неподвижный».

Как уже было сказано, первые серьезные проекты летательных аппаратов, которые были бы легче воздуха, были предложены еще в XVII в. Самым первым считается проект священника Франческо де Лана-Терци. Модели таких аппаратов появились только в начале следующего столетия. Существенно положение меняется только во второй половине века, когда широкое применение находит водород.

Конкурентом братьев Монгольфье был Жак-Александр Сезар Шарль, работу которого финансировала Парижская академия наук. Один из первых аэростатов он запустил с Елисейских полей в 1783 г. Аппарат вез груз тяжестью 8 кг и продержался в воздухе 45 мин., после чего успешно приземлился недалеко от Парижа. Курьезная подробность: крестьяне, ничего не знавшие об экспериментах, страшно испугались «чудища», спустившегося с небес, и в клочья разорвали прорезиненную оболочку.

Вообще, к приземлению аэростатов местные жители в большинстве случаев относились, на наш взгляд, неадекватно. Например, во время приземления одного из воздушных шаров, в числе пассажиров которого была и женщина, фермер, на чью землю упал аппарат, пришел в ярость, несмотря на то что никогда до этого момента аэростатов не видел. От мести земледельца пассажиров спасла только группа школьников, которые объяснили ему, что это такое.

Многие знают, что по фамилии братьев-изобретателей воздушные шары долгое время называли монгольфьерами. Это название сохранилось и до сих пор для обозначения первых летательных аппаратов такого рода. Но мало кому известно, что применялось и другое название — шарльер. Так назывались аэростаты, наполненные водородом. Естественно, за основу была взята фамилия Сезара Шарля.

Первая женщина отправилась в полет на аэростате «Ле Густав» в 1784 г. во Франции. Ее звали мадам Тибль. Сопровождающим был месье Флёран, и происходил полет в присутствии короля Швеции. Аппарат поднялся на высоту более двух с половиной километров. До Тибль в воздух поднимались четыре другие женщины, маркиза де Монталамбер, графиня де Монталамбер, графиня де Подена и мадемуазель де Лагард. Но они не летали, а только совершили подъем на привязанном воздушном шаре. Это произошло ровно на две недели раньше, 20 мая.

Настоящее путешествие на воздушном шаре осенью того же года совершил итальянский посол Винченцо Лунарди над Великобританией. На шарльере он стартовал в Лондоне, через некоторое время снизился в одной из деревень в графстве Хертфордшир. Там он сбросил балласт и высадил своего кота. Аппарат, естественно, снова поднялся в воздух и пролетел еще несколько миль. На месте посадки аэростата посла поставлена большая мемориальная доска с такой надписью:

«Пусть потомки знают и, узнав, удивятся! 15 дня сентября месяца 1784 г. Винсент Лунарди из Лукки в Тоскане, первый воздушный путешественник в Британии, взлетел с артиллерийского плаца в Лондоне и, проведя в воздушных просторах два часа и пятнадцать минут, в этом месте снова ступил на землю. Этот простой монумент на века сохранит память об удивительном предприятии, успешно завершившемся благодаря могуществу разума, человеческой силе духа и достижениям науки, которые Великий Творец всех знаний, взявший под защиту Провидения изобретения человечества, великодушно даровал ему на благо и во имя своей вечной славы».

В самом деле, это было величественное и знаменательное достижение человека. Оно стало значимым не только для того времени, а явилось порогом, открывшим эру воздушных путешествий.

Рекорд несколько иного рода был поставлен англичанином Чарльзом Грином. Он первым совершил 100 полетов на аэростате. Сотый раз он поднялся в воздух в 1832 г., явив собой пример если не энтузиаста нового способа путешествовать, то заядлого спортсмена и человека с завидным постоянством, что само по себе похвально.

Примерно в те же годы началась настоящая экспансия воздуха, причем не просто так, а на дальность путешествия. Например, в 1836 г. экипаж шарльера «Ройал Воксхолл Баллун» (позже переименованного в «Грейт Нассо Баллун») совершил перелет из Лондона в герцогство Нассо, покрыв расстояние в 772 км.

Уже в то время строители и пилоты аэростатов начали осознавать необходимость управления этими летательными аппаратами. В октябре того же 1784 г. некий Жан-Пьер Бланшар прикрепил к корзине шестилопастный винт. Его нужно было вращать вручную. Само собой, такой способ приведения аппарата в движение оказался абсолютно неэффективным.

Для продления времени полета часто использовали сброс балласта. В его качестве обычно выступали мешки с песком, но иногда — в аварийных ситуациях — самые неожиданные вещи, а точнее, первое, что попадет под руку. Например, упомянутый Бланшар в другом полете, когда его сопровождал американец Джон Джеффрис, чтобы сделать вес аэростата как можно меньше, сбросил за борт почти всю свою одежду. Так же поступил и Джеффрис.

Лишний вес вообще был головной болью испытателей первых воздушных шаров. К примеру, экипаж, приземлившийся на поле фермера, состоял всего из двух человек. Но среди них одним пассажиром была женщина, Летисия Анна Сейдж, которая весила более 90 кг. Из-за нее еще двум членам экипажа пришлось отказаться от полета, и все же аэростат приземлился слишком быстро. Но такие обстоятельства не помешали, например, французу Пьеру Тестю-Брисси отправиться в полет верхом на лошади. Правда, дело происходило в 1798 г., когда аэростаты были уже намного более совершенные и позволяли поднимать в небо и более существенные грузы.

Позднее всего из развитых стран аэростаты появились, по всей видимости, в США  — только в 1793 г., тогда как в Голландии, Бельгии, Германии и других европейских странах (не говоря уже о Франции, Англии и Германии) испытания на них начали проводиться почти на десятилетие раньше. В Австралии первые аэростаты появились только в 1858 г. Самое интересное, что тот первый американский — из Филадельфии в Нью-Джерси — полет совершил небезызвестный Жан-Пьер Бланшар, энтузиаст воздушных полетов.

Бланшар, кстати, и умер в воздухе. В 1809 г. во время одного из полетов на аэростате у него случился сердечный приступ. Спустя десять лет в воздухе же (правда, по иной причине) погибла его вдова, о чем уже говорилось.

Создание и испытание аэростатов не было занятием только любителей-одиночек. Как часто бывает, вокруг нового дела сразу начали появляться различные общественные организации. Известно, что в конце 1830-х гг. возникла Воздухоплавательная ассоциация, которая выпустила акции на сумму 8000 фунтов стерлингов. На доход от акций основатели организации собирались построить аэростат, который покрыл бы все рекорды по величине, вместимости и дальности перелетов. Начинание не имело успеха.

Через 15 лет начал выходить первый ежемесячный журнал, посвященный аэронавтике. Он назывался «The Balloon or Aerostatic Magazine», то есть «Воздушный шар, или Журнал по Аэростатике». Всего вышло почему-то только четыре номера. Почему — остается загадкой. Можно было бы предположить, что это было чисто коммерческим начинанием людей, слабо разбиравшихся в вопросе. Но журнал стоил всего шесть пенсов.

Однако ничто так не поражало воображение и не ужасало, как военные конфликты, разрешавшиеся с помощью воздушной техники. Одна из самых кровопролитных войн проходила на территории Парагвая в 1860—1870-е гг. В результате этого, как сухо констатирует статистика, из почти 250 000 мужчин-парагвайцев в стране осталось около 28 тысяч.

С аэростатов производились и бомбовые атаки. Первая такая атака была совершена в ноябре 1944 г. японцами при нападении на Соединенные Штаты Америки. Кстати, тогда же они применили оригинальное устройство, которое позволило аэростату лететь с неизменной высотой почти 10 000 км над Тихим океаном. Каждый аэростат нес 15-килограммовую осколочную бомбу и два зажигательных снаряда.

Один из японских аэростатов, направляющихся в Соединенные Штаты. На борту — бомба и два зажигательных снаряда

Интересно, что аэростаты (беспилотные) были камикадзе — самоубийцами, то есть оснащались механизмами самоуничтожения. «Полезное» действие такого оружия оказалось чрезвычайно маленьким: из девяти тысяч запущенных аэростатов только одна тысяча достигла берегов Америки. Зарегистрировано было 258 случаев бомбардировки (то есть четверть от этой тысячи и 1/36 часть от количества запущенных аппаратов). Погибло шесть человек.

Как уже говорилось, аэростаты использовались в самых разных целях, в том числе и научных. 11 июля 1897 г. шведские ученые во главе с Соломоном Августом Андре предприняли исследовательскую экспедицию в Арктику с применением воздухотехники. Андре попытался построить управляемый летательный аппарат, но пошел иным путем, нежели в прошлый раз. Инженер оснастил аэростат объемом 4531 м3 парусами. Они крепились к разветвленной системе тросов и рулей, с помощью которых предполагалось вести аппарат в нужном направлении.

К сожалению, экспедиция окончилась трагично. Мы не знаем точно, как погибли трое отважных энтузиастов-ученых. По всей видимости, они не справились с управлением или не смогли противостоять воздушной стихии. Их останки были найдены только в 1930 г. на острове Земля Франца-Иосифа.

Время шло, техника совершенствовалась, и рекорды продолжались. В начале XX в., в 1906 г., в Париже устроили первые массовые состязания пилотов аэростатов. Через два года соревнования стали международными — в них участвовали пять европейских стран.

А в 1901 г. и позже было поставлено несколько рекордов высоты, на которую смогли подняться пилотируемые аэростаты.

Профессора Берсон и Сюринг 30 июня 1901 г. смогли подняться на аэростате на высоту 10 800 м, что стало официальным рекордом, хотя есть мнение, что еще в 1862 г. Джеймс Глейшер поднялся на 11 275 м. Но, во-первых, этот рекорд не был зафиксирован так официально, как достижение начала XX в., а во-вторых — тогда не существовало приборов, которые могли бы с такой точностью измерить высоту полета.

А в 1931 г. швейцарский физик Огюст Пикар совершил полет в стратосферу, взлетев в герметической капсуле на высоту 15 281 м. В следующем году он перекрыл собственный рекорд, поднявшись на 16 201 м. Побит этот рекорд был три года спустя американцами капитанами Орвилом Андерсеном и Альбертом Стивенсом, которые в небе над Южной Дакотой достигли высоты 22 066 м.

Популярность аппаратов, обеспечивавших свободный полет в воздушном пространстве, не ослабевала. Например, в 30-х гг. этот вид спорта приобрел большое количество поклонников. И именно в нашей стране было поставлено много необыкновенных по своей смелости рекордов. Так, в 1935 г. Б. А. Романов смог подняться на высоту 9,8 км, что само по себе не так удивительно, потому что поднимались и выше. Главным было то, что он находился в открытой корзине, а ведь именно на высоте 8—10 км (в разных широтах) начинается стратосфера, условия которой почти непригодны для дыхания и существования в ней человека — чрезвычайно низкие температуры, малое содержание водорода и, напротив, высокое — озона, другие характеристики сильно отличаются от свойств тропосферы, в которой обитаем мы.

В том же году И. И. Зыков и А. М. Тропин пробыли в небе на аэростате 91 ч 15 мин. Этот полет вошел в список мировых рекордов. Впечатляющим был и одновременный старт 25 воздушных шаров, который осуществили советские воздухоплаватели три года спустя.

Но после катастрофы 1937 г., о которой будет рассказано ниже («Дирижабли»), производство и применение аэростатической техники было приостановлено до начала 60-х гг. Это вполне объяснимо, несмотря на изобретение более безопасных и прочных материалов и использование гелия вместо легко воспламеняющегося водорода. Психология человека оказалась решающим фактором.

Но через некоторое время воздухоплавание все же возродилось. В 1962 г. было создано ЛОКБВ (Ленинградское общественное конструкторское бюро воздухоплавания), целью которого было именно возрождение в СССР воздухоплавательной техники. За пять лет до этого появилась комиссия воздухоплавания Географического общества.

Один из сотрудников этих организаций, Феликс Дубинин, разработал собственный проект монгольфьера и воплотил его в жизнь. Для того времени — далекие 60-е — аэростат получился очень и очень неплохим, особенно если учесть условия и уровень информированности создателя. Идея пришла после заметки в английском журнале, где Дубинин увидел фотографию теплового дирижабля (термодирижабля) компании «Камерон Баллунз». Кроме этой заметки и учебников по дирижаблестроению, материалов не было. К сказанному стоит добавить, что в то время именно монгольфьеров нигде не строили, кроме Англии. А выехать туда, чтобы поучиться и набраться опыта, возможности не было.

Но тем не менее проект удался. Помогали сторонники предприятия. Например, один химзавод подарил Феликсу лавсановые пленки для оболочки. Конструкцию горелок и идею использования пропана как горючего он нашел на базе жидкого газа в пригороде. В остальном, как говорил конструктор, он руководствовался законом Архимеда и проектами дирижаблей К. Э. Циолковского.

В процессе разработки Ф. Дубинин применял и собственные нововведения, например двухслойную оболочку, которая сохраняет тепло гораздо дольше, чем обычная, и соответственно увеличивается продолжительность полета. Кстати, в современных аэростатах это изобретение почему-то не используется, и время полета составляет в среднем 2—3 часа.

В целом монгольфьер получился похожим на те, что государственные предприятия начали выпускать на два десятилетия позже. Объем оболочки баллона (в форме огромной груши) составил 2000 м3. Корзина была рассчитана на двух человек. Высота полета и прочие летные качества тоже были достаточно современными. Этот аэростат оказался первым во время «возрождения» летательных аппаратов легче воздуха. В то же время было детально разработано вообще очень большое количество проектов, лишь часть из которых воплощена в жизнь. Назовем лишь некоторые из них.

Арктический дирижабль С. С. Свердлова. Дирижабль для строительства А. И. Васина. Система безориентирной стабилизации дирижаблей Ф. Д. Дубинина. «Ленинградский пожарник» и полутермодирижабль Б. Г. Курдюкова. Применение атомного двигателя для дирижабля — проект Б. К. Федюшина и А. А. Булычева. Новый тип термодирижабля В. Н. Инфантьева. Безбалластный пневмодирижабль П. А. Сапелова. Цельнометаллический дирижабль В. Б. Мурычева. Туристский дирижабль — проект Р. П. Стронга. «Ленинградский лесовоз» Б. С. Шендерея. Двухкорпусный дирижабль Р. М. Мазурова и трехкорпусный — В. К. Шашукова, а также однокорпусный, рассчитанный на 100 т груза, предложенный А. П. Ескевичем. И многие, многие другие.

По всей видимости, либо зарубежные сторонники аэронавтики действовали более убедительно, либо что-то еще помогло, но дирижаблестроение на западе развито намного сильнее, чем у нас. Хотя множество оригинальных идей предложено именно русскими и советскими изобретателями и инженерами. В то время, когда в СССР действовали преимущественно одиночки и добровольные организации, в Европе уже развивались новые виды спорта, естественно, воздушного.

Ставились новые рекорды. К примеру, в 1981 г. — сравнительно недавно — французские спортсмены пробыли в кабине монгольфьера 30 ч и преодолели на практически неуправляемом аппарате 1100 км, а год спустя американцы поднялись на высоту 17 160 м. Естественно, совершенствуется и техника, и по своим возможностям новые аэростаты далеко обогнали те, которые производились хотя бы в начале века. Одна только радиосвязь значит очень многое. С ее помощью легче и узнавать координаты, и разговаривать с теми, кто остался внизу.

Рекордными оказываются и размеры некоторых современных аэростатов. Например, самым большим в мире аэростатом для перевозки людей считают пассажирский «300А» фирмы «Тендер энд Колт»: объем 8495 м3, диаметр 26,46 м, высота 27,19 м (приблизительно с 10-этажный дом).

Самый большой в мире пассажирский монгольфьер «Тендер энд Колт»

А вообще самым большим и самым быстрым в мире монгольфьером, когда-либо поднимавшимся в воздух, является аппарат «Вирджин Оцука Пасифик Флайер» той же фирмы «Тендер энд Колт», объем оболочки которого составляет 73 624 м3, а высота — 68 м. Если уж сравнивать с привычными ориентирами, то это высота 25-этажного дома. Во время тихоокеанского перелета в 1991 г. максимальная скорость, которой достиг аэростат, составила 385 км/ч. Этот рекорд не перекрыт до сих пор. Во время того же полета был поставлен еще один рекорд — на дальность. «Вирджин» пролетел 10 878 км.

Раз уж зашла речь о достижениях аэростатической техники, назовем еще некоторые.

Наибольшая высота, которой достигли пилоты на аэростате, составляет 34 668 м. Рекорд поставили Малколм Д. Росс и В. А. Пратер из ВМС Соединенных Штатов. Неофициальным же рекордом остается полет Николаса Пиантанида, который поднялся на 37 735 м. Во время этого полета он погиб. А беспилотный аэростат в октябре 1972 г. (объем его оболочки, к слову, составлял 1,35 миллиона кубометров) поднялся в небо над Калифорнией на высоту —51 815 м.

Такой гигантский размер, оказывается, не рекордный. Самым большим построенным аэростатом считается аппарат фирмы «Уинсен Рисерч, Инк.». Объем его оболочки составлял 2 000 000 м3.

Самый продолжительный полет совершили Д. Камерон и К. Дэви на гибридном аэростате в конце июля 1978 г. Время полета — 96 ч 24 мин., то есть более четырех суток. Правда, дальность этого полета уступала признанному мировому рекорду, установленному аэростатом «Вирджин Оцука Пасифик Флайер».

Сейчас планируется полет, который побьет оба эти рекорда, так как будет кругосветным, и аэростат «Индевор» фирмы «Камерон Баллунз» пробудет в воздухе от 12 до 20 суток, покрыв расстояние в 12 190 км. Пилот все это время будет находиться в герметической кабине с системами жизнеобеспечения. «Индевор» будет представлять из себя увеличенную в три раза копию аэростата «ULD-1» той же компании, который уже установил 24 мировых и международных рекорда, в том числе и этот: в 1984 г. за 33 ч с небольшим совершил перелет над территорией Австралии.

В настоящее время создаются организации, профессионально занимающиеся разработкой и производством аэростатов. Среди них заслужила известность «Камерон Баллунз», которую возглавил английский бизнесмен и инженер Дональд Камерон. Компания не только выпускает все новые и новые модели, но и проводит многоэтапную проверку аппаратов на прочность в различных условиях.

Таких видов тестирования для каждого аэростата предусмотрено более 200. И покупатель, приобретая новый «камерон», может быть абсолютно уверен в нем. Каждая деталь(а детали поставляют различные фирмы из Японии, Индонезии, Швейцарии, США) выполняется на самом высоком уровне. Известность компании за рубежом и оборот средств позволяют вести такую работу. «Камерон Баллунз» специализируется не только на аэростатах, но и на дирижаблях — одна из моделей, производимых компанией для России, изображена на рисунке.

Дирижабль АС-120 Мк.П производства компании «Камерон Баллунз»

Компания производит также самые большие и вместительные аэростаты. Например, двухъярусная гондола аэростата «Нашуа Намбер Уан» N-850 способна вместить 50 пассажиров, и при этом аппарат сохраняет все свои летные свойства, заметим, довольно приличные.

Двухъярусная гондола аэростата «Нашуа Намбер Уан» N-850, выпускаемого фирмой «Камерон Баллунз»

Почему-то самым сложным для английской фирмы оказалось сотрудничество с Советским Союзом. Никто не собирался оказывать поддержку на высоком уровне, и в дело опять вступили энтузиасты.

Одним из таких любителей, предложивших свое сотрудничество, оказался Геннадий Опарин. Сейчас он — признанный пилот тепловых аэростатов и дирижаблей. Он рассказывал, как Дональд задумал совершить перелет из Лондона в СССР, поставив очень выгодные условия: он обещал подарить аэростат и обучить пилотов. Но советские чиновники отнеслись к идее с профессиональным подозрением.

Геннадий Опарин, узнав о проекте, связался с Камероном и отечественными организациями. Через некоторое время все уладилось (естественно, не без шероховатостей). Сложнее всего обстояло дело с государственными границами, потому что нужно было оговорить точное время и место пересечения каждой.

Аппарат строили по специальным разработкам и эскизам. Оболочку собственно баллона изготовили из современных материалов — кевлара и углеволокна. Она получилась по-настоящему огнеупорной и очень прочной. Специально для этого предприятия была сделана горелка, мощное оснащение получила экспедиция в плане связи — несколько раций, отражатель. Парашюты, костюмы, прочие атрибуты… В целом подготовились основательно.

1 октября 1990 г. метеоусловия создались благоприятные, и аэростат «Доктус» с Геннадием и Дональдом на борту взлетел. Сначала их сопровождал британский вертолет, потом они остались совсем одни в воздушном пространстве. Правда, с землей связывались каждые десять минут, благо средства связи позволяли. На высоте 3 км аэронавты пролетели Северное море, миновали побережье Голландии, Германии, Дании и Швеции. Над Эстонией поднялся ветер 14 м/с, создалась очень плохая видимость. Кроме того, передали плохой прогноз из Ленинграда. Аэростат подняли на высоту около 5 км и снизились только к Латвии. Там, недалеко от Риги, и приземлились.

Так получилось, что посадка пришлась на картофельное поле, местные фермеры очень перепугались. Правда, с ними все быстро уладилось. А посреди ночи, когда оболочку свернули и заснули, Геннадия и Дональда разбудили… сотрудники КГБ. Они сказали, что поступила информация: прилетел большой желтый шар с иностранными надписями, поднялась перестрелка. Последнее, конечно же, было выдумкой.

Полет продолжался 45 ч 55 мин., и за это время был проделан путь в 2200 км. Результат в общем очень хороший, но тем не менее нового рекорда аэронавты не поставили. А Геннадий мечтает установить именно рекорд. Для этого он, правда, выбрал не аэростат, а дирижабль.

Подводя некоторые итоги, хочется отметить, что аэростаты стали не только транспортным средством, но и своеобразным символом нашего времени. Дело в том, что эти аппараты первыми осуществили извечную мечту человека подняться в воздушное пространство. Кроме того, они стали служить человеку во многих областях его деятельности (наука, военное дело, спорт, развлечения и другие), то есть органично влились в его жизнь. И теперь усилиями энтузиастов, часто поддерживаемых людьми, скажем так, с возможностями, этот символ бережно сохраняется и развивается.





Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-