Книги
Дирижабли на войне
Совершенно особняком стоят работы К. Э. Циолковского, который еще в 90-х годах XIX столетия развил идею жесткой оболочки с расширяющимся объемом. Эта оболочка должна была изготавливаться из гофрированного металла, расширяющегося и сжимающегося благодаря шарнирным соединениям боковых панелей с верхним и нижним поясом.
Следует отметить также работы доктора медицины К. Данилевского из Харькова, построившего в 1897–1898 годах несколько небольших аэростатов, снабженных специальной системой поворотных плоскостей. Передвижение аппаратов в вертикальной плоскости осуществлялось посредством горизонтально расположенных винтов, приводившихся в движение мускульной силой человека с помощью педалей. Горизонтальное перемещение обеспечивалось в процессе подъема и спуска поворотом плоскостей в ту или иную сторону. Реального применения такие аэростаты найти не могли, однако техническая идея управления полетом была оригинальной.
Неудачи первых опытов управляемого воздухоплавания не расхолодили изобретателей. На протяжении многих лет выдвигались самые необыкновенные проекты. Аббат Миолан предлагал воспользоваться реакцией струи горячего воздуха, выходящей из бокового отверстия оболочки, но эта попытка закончилась пожаром. Австриец Кайзерер додумался до идеи запрячь в аэростат дрессированных орлов и даже написал по этому поводу трактат.
Подобных фантастических проектов было множество. Только в 1850 году удачный опыт парижского часовщика Жюльена с большой моделью аэростата, снабженного парой воздушных винтов, приводящихся в действие часовой пружиной, заинтересовал изобретателей и поставил в неловкое положение Парижскую академию наук, приравнявшую ранее проблему управляемого воздухоплавания к проблеме перпетуум мобиле.
Этот эксперимент подтолкнул талантливого французского инженера-механика Анри Жиффара к осуществлению реального проекта по созданию управляемого аэростата. 24 сентября 1852 года в Париже был совершен первый полет. Аэростат имел веретенообразную оболочку объемом 2500 куб. м, оснащен созданным в 1851 году Жиффаром паровым двигателем, который весил вместе с котлом 150 кг, имел мощность 3 л. с. и развивал скорость около 10 км/ч, Оболочка охватывалась сетью с подвешенным к ней деревянным брусом длиной 20 м. К нему сзади крепился треугольный руль, а снизу подвешивалась деревянная гондола, в которой был установлен двигатель, приводивший в движение трехлопастный воздушный винт диаметром 3,4 м. Частота вращения винта составляла 110 об/мин. На оболочке размещался клапан для выпуска газа, им управляли из гондолы с помощью троса.
Паровые машины тех лет имели малую мощность при большой массе и были непригодны для практического использования на воздушных судах. В первом полете Жиффар не смог даже вернуться к месту старта. Сила ветра превышала скромные возможности его двигателя. Однако изобретателю удавалось разворачивать аэростат и перемещаться в направлении, перпендикулярном ветру. Максимальная высота подъема составила 1800 м.
В 1855 году Жиффар построил еще один управляемый аэростат, который во время испытательного полета был потерян. Некоторое время корабль, на борту которого находились Жиффар и Габриэль Ион, успешно противостоял небольшому встречному ветру. Однако при спуске оболочка сморщилась и газ собрался в одном ее конце. Вследствие этого сетка с прикрепленной к ней гондолой соскользнула с оболочки и устремилась вниз, а облегченная оболочка, поднявшись с большой скоростью, исчезла в облаках. Благодаря тому что авария произошла вблизи земли, находившиеся в гондоле аэронавты практически не пострадали. Недостатком этого управляемого аэростата Жиффара так же, как и предыдущего, являлось отсутствие баллонета, в результате чего при выпуске части газа и его сжатии сетка становилась слишком просторной для оболочки. Кроме того, способ подвески гондолы был менее надежным, чем на первом корабле, где она подвешивалась непосредственно к сетке.
С технической точки зрения управляемые аэростаты Жиффара были весьма несовершенными. Они не имели никаких стабилизирующих устройств, в оболочке отсутствовал баллонет. Тем не менее это стало первой, по-настоящему удачной попыткой постройки управляемого аэростата, способного по воле воздухоплавателя перемещаться в заданном направлении. С управляемого аэростата Жиффара, который с полным правом можно называть дирижаблем, начинается новый этап в истории воздухоплавания — этап применения механических двигателей и отработки соответствующих конструкций оболочек.
Во время франко-прусской войны из осажденного Парижа в провинцию было совершено много полетов на воздушных шарах, которые летали туда, куда их нес ветер. Необходимость создания дирижабля в то время чувствовалась особенно остро.
В 1872 году в осажденном городе известный кораблестроитель Дюпюи де Лом построил дирижабль объемом 3500 куб. м. Он имел баллонет и прогрессивную диагональную подвеску гондолы к так называемому катенарному поясу, пришитому к оболочке. Такая подвеска предотвращала продольное перемещение гондолы относительно оболочки и повышала устойчивость дирижабля. Длина последнего составляла 36,1 м, максимальный диаметр — 14,8 м. Но конструктор вернулся к использованию мускульной силы вместо механического двигателя. Двухлопастный винт диаметром 9 м приводился в движение восемью членами экипажа, при этом частота вращения винта составляла 21 об/мин. Дирижабль мог развивать скорость лишь 8 км/ч. Катенарная подвеска, предложенная Дюпюи де Ломом и усовершенствованная с течением времени, применяется в современных мягких аэростатах и дирижаблях.
В 1872 году в Брюнне немецкий техник Генлейн испытал управляемый аэростат с оболочкой из прорезиненной ткани. Двигателем был газовый мотор Ленуара, работавший на светильном газе (который наполнял оболочку аэростата) и развивавший мощность 3,6 л. с. Для поддержания исходной формы оболочки при убыли из нее газа использовался воздушный баллонет, куда воздух нагнетался вентилятором. Особенностью дирижабля выступала жесткая рама длиной 30 м и шириной 4 м, подвешенная на тросах к сети, охватывавшей оболочку. Снизу к раме крепилась гондола. Такой способ подвески существенно повышал жесткость дирижабля в целом. На этом аппарате впервые были установлены автоматические предохранительные клапаны (их было два), которые открывались при критическом перепаде давления в оболочке. Первый полет дирижабля состоялся 13 декабря 1872 года, достигнутая скорость составляла около 19 км/ч. Недостаток средств заставил изобретателя отказаться от продолжения работ.
Во Франции братья Тиссандье построили дирижабль по типу дирижабля Дюпюи де Лома и установили в гондоле динамомашину Сименса мощностью 2 л. с. Оболочка объемом 1060 куб. м имела длину 28 м и диаметр 9,2 м. Ток для двигателя производили 4 аккумуляторные батареи, весившие 200 кг. 8 октября 1883 года дирижабль Тиссандье совершил первый полет, во время которого достиг скорости 4 м/с.
Наконец, значительного успеха добились в 1884 году военные воздухоплаватели инженер Шарль Ренар и Артур Кребс, которым удалось построить дирижабль с электрическим мотором мощностью 9 л. с. и способностью держаться на месте при скорости ветра 6,2 м/с.
Конфигурация оболочки их дирижабля «Франция» была асимметричной, так называемой «рыбообразной» формы, отличающейся меньшим лобовым сопротивлением и большей устойчивостью, чем симметричные веретенообразные оболочки. В ней находился баллонет объемом 438 куб. м, разделенный вертикальными перегородками на 3 части с целью уменьшения перетекания воздуха. Длинная гондола более равномерно распределяла нагрузку на оболочку, а впервые установленные горизонтальные рули позволяли динамически управлять высотой. Еще одним новым техническим решением стала установка перемещаемого вдоль гондолы груза, посредством которого изменялся дифферент дирижабля. Строительство этого летательного аппарата продолжалось более года, а выжидание безветренной погоды для полета — более трех месяцев. 9 августа 1884 года дирижабль впервые совершил круговой полет, т. е. вернулся к месту старта. Достигнутая скорость в 23 км/ч позволяла успешно бороться со слабым ветром, поэтому из выполненных семи полетов воздушный корабль пять раз возвращался к месту старта. Результаты, достигнутые Ренаром и Кребсом, получили высокую оценку военного министерства, и дирижаблями типа «Франция» начали оснащать воздухоплавательные части французской армии.
После опытов Ренара до конца XIX века проводились многочисленные испытания различных конструкций, но все они успеха не имели. В Германии Вельферт в продолжение многих лет, с 1883 по 1896 год, испытывал ряд небольших аэростатов с электрическими двигателями и впервые применил бензиновый, мощностью 8 л. с., созданный Даймлером. Дирижабль, названный «Германия», поднялся в воздух 31 мая 1897 года. В гондоле находился Вельферт вместе со своим помощником Кнаббе. Вначале полет протекал нормально. Дирижабль хорошо противостоял небольшому ветру. Однако на этапе набора высоты наблюдавшие за полетом с земли заметили, что из гондолы к оболочке тянутся языки пламени. Раздался сильный треск, и охваченный пламенем воздушный корабль рухнул на землю. Оба аэронавта погибли… Причиной катастрофы явилось воспламенение газа, выпускавшегося через газовые клапаны, который соприкасался с горячими элементами двигателя. Этому способствовало слишком близкое расположение двигателя относительно оболочки. Кроме того, в оболочке отсутствовал баллонет, так что при выпуске части газа она могла провиснуть и вплотную приблизиться к гондоле и двигателю.
Начиная 1898 года с дирижаблями много экспериментировал богатый бразильский спортсмен Альберто Сантос-Дюмон. Воздухоплавание его привлекало только как спорт. В течение нескольких лет он построил более десяти дирижаблей и потерпел множество аварий. 18 сентября 1898 года его первый дирижабль при подъеме (из-за ошибки пилотирования) зацепился за деревья, и оболочка получила повреждения. Аэронавт не пострадал. 20 сентября того же года после ремонта оболочки Сантос-Дюмон выполнил еще один полет. Дирижабль поднялся на высоту 300 м. Однако при спуске водород в оболочке сжимался быстрее, чем маломощный вентилятор наполнял баллонет воздухом. В результате этого оболочка, удлинение которой было достаточно велико, перегнулась посередине и дирижабль начал быстро падать. В момент касания гайдропом земли он был подхвачен людьми, наблюдавшими за полетом. Все закончилось благополучно.
11 мая 1899 года Сантос-Дюмон вылетел на своем втором дирижабле, который имел несколько больший объем оболочки. Внезапно пошел дождь, газ стал быстро охлаждаться, в результате чего оболочка перегнулась и дирижабль начал падать. Пилот вновь остался жив.
Следующее происшествие случилось с пятым дирижаблем. 13 июля 1901 года во время спуска Сантос-Дюмон не смог удержать его против ветра, оболочка зацепилась за деревья и получила повреждения. 8 августа того же года во время полета пружины одного из автоматических газовых клапанов ослабли, в результате чего из оболочки вышло большое количество газа. Дирижабль стал быстро снижаться и, пролетая над высокими городскими зданиями, зацепился за одну из крыш. Его обломки упали в проем между строениями, а пилоту удалось выпрыгнуть в небольшую нишу в стене здания и спастись.
Но отважный аэронавт не отчаивался, а построил дирижабль № 6, который 6 и 15 сентября 1901 года потерпел аварии при столкновении с различными препятствиями. Однако в конце концов Сантос-Дюмон достиг своей цели. 19 октября 1901 года на отремонтированной шестой модели дирижабля он обогнул Эйфелеву башню и выиграл приз в 100 000 франков, который учредил Деш де ла Мерт.
14 февраля 1902 года состоялся полет дирижабля над Средиземным морем. Качество выполнения оболочки было настолько низким, что объем баллонета оказался недостаточным для поддержания ее формы. Оболочка деформировалась, газ скопился в ее передней части, в результате резко возрос положительный дифферент дирижабля. Проволочные стропы подвески передней части гондолы получили чрезмерную нагрузку и лопнули. При этом они намотались на винт. Двигатель остановился. Неуправляемый аэростат с едва державшейся гондолой был подхвачен ветром. Сантоса-Дюмона спас подоспевший катер.