Дирижабль

Дирижа́бль (від  — керований), також повітропла́в — літальний апарат, наповнений газом, який легший за повітря, аеростат із двигуном, завдяки якому може рухатися незалежно від напряму повітряних потоків. Має обтічний еліптичний корпус (повітряну кулю), пропелери, стабілізатори, рулі напряму та висоти, одну або кілька гондол для команди, пасажирів чи вантажу.

Повітряна куля заповнюється газом, легшим за повітря, переважно — гелієм, іншими газами, в тому числі — теплим повітрям. У ранню пору дирижаблебудування як газ для заповнення широко використовували легкозаймистий водень. Форма дирижабля підтримується за допомогою внутрішнього тиску або спеціальним каркасом. Дирижаблі рамкового типу з металевим каркасом — так звані «цепеліни» — широко використовували на початку XX-го століття для транспортування пасажирів, подорожей до полюса, ведення воєнних дій і оборони, розваг і реклами.

Історія

Піонери

Ідея дирижабля починає свій шлях з перших газових куль у 1783 році. Головний недолік цих повітряних куль полягав в їхній нездатності до керування. Під егідою братів Робертів форма повітряної кулі подовжується. 1783 року вчений Жан-Батист Марі Мьоньє де Ла Плас придумує рульові органи і розкриває у своїх роботах, які є основою повітроплавання, умови рівноваги еліпсоїдального дирижабля, оснащеного кермом. Однак проєкт так і не побачив світ через передчасну смерть його винахідника та відсутність на той час двигуна. Він пропонує керування перетіканням газу із встановленням повітряної кулі в кожух, щоб перейти від пілотування з постійним об'ємом польоту до пілотування з постійною масою газу..

Дирижаблі у XIX столітті Після чіткого пояснення принципу роботи літака на початку XIX століття англійський винахідник Джордж Кейлі передбачив у 1816 році використання дирижабля для дальньої навігації та використання жорстких дирижаблів, що рухаються за допомогою парового двигунаCourtlandt Canby, Histoire de l'Aéronautique, Éditions Rencontre and Erik Nitsche International, 1962..

У 1825 році французький фізик Едмон-Шарль Жене запропонував проєкт аеростату, що складався з верхньої частини у вигляді подовженого купола, плоского знизу. Рушійний апарат, що складається з величезних гребних коліс, має приводитись в дію двома кіньми.

Перша спроба моторизувати аеростат належить двом французам. Першому, П'єру Жюльєну, годинникарю за фахом, вдається змусити літати дві зменшені моделі, що працюють від годинникового механізму, на трасі паризького іподрому. 1852 року він побудував рибоподібну повітряну кулю під назвою «Попередник», яка ніколи не літала, але мала конфігурацію, необхідну для підтримки польоту. Насправді він був оснащений стернами напрямку та глибини на кормі. Другий, Анрі Жіффард, увійшов в історію в 1852 році тим, що придумав і побудував перший аеростат Жіффара, який, рухаючись завдяки паровому двигуну, розміщеним у гондолі, міг виконувати «з найбільшим успіхом різноманітні маневри кругового руху та бічного відхилення» (відносно вітру).

Історичний політ відбувся 24 вересня 1852 року між паризьким іподромом та містом Еланкур, приблизно 27 км в дирижаблі у формі сигари завдовжки 44 метри. Він був оснащений паровою машиною, що розвивала 3 к. с. (2,21 кВт) і приводила в рух пропелер, розміщений знизуJane's Encyclopedia of Aviation, compilé et édité par Michael J.H. Taylor, New York, Portand House, 1989..

Аеростат розвивав швидкість 10 км/год, але навряд чи міг протидіяти тривалому вітрі, незважаючи на його незаперечну здатність до «керованості». Таким чином Анрі Жіффард міг сказати: «Рух керма відчувався чудово, і ледь я злегка потягнув одну з двох маневрових мотузок, як одразу побачив, як горизонт обертається навколо мене».

Анрі Жіффара можна вважати рівним найвидатнішим попередникам — братам Монгольф'є та братам Райт. Він безсумнівно, випередив свій час, оскільки знадобилося майже двадцять років до нової спроби моторизувати аеростат.

У 1870—1872 роках французький військово-морський інженер Анрі Дюпюї де Лом виготовив подовжений аеростат, який рухався завдяки мускульній силі людини (вісім «моряків» крутили гвинт, щоб привести його в рух) і спочатку мав на меті прорвати облогу Парижа під час Франко-Прусської війни. Він мав довжину 89 м, ширина 13,22 м, об'єм 9000 м³. Випробувальний політ він здійснив 2 лютого 1872 року. Апарат був знищений у ніч з 23 на 24 серпня 1914 року внаслідок дружнього вогню. Весь досвід від будівництва і до випробувального польоту Анрі Дюпюї де Лом надіслав в записці до Паризької Академії наук. Гондола цього дирижабля буде виставлена ​​у великій галереї Паризького Музею авіації та космосу, після його наступного відкрився 29 листопада 2019 року.

У 1873 році був поданий патент на аеростат з жорстким корпусом, за рік до Фердинанда фон Цепеліна. Літальний апарат, що сконструював Джозеф Шпісс, побудували у 1913 році. Це був єдиний французький дирижабль з жорсткою конструкцією XIX століття. Його каркас складався з порожнистих дерев'яних лонжеронів, зміцнених дротом. Його назвали на честь дизайнера: «Spiess». Деякий час дирижабль використовували для коригування артилерії, він був остаточно знищений в 1915 році.

У 1883 і 1884 роках брати-аеронавти Гастон і Альберт Тіссандьє побудували дирижабль, який вони оснастили пропелером, що приводився в рух електродвигуном, котрий живився від батарей, і за допомогою якого їм вдалося піднятися у повітря. Через відсутність фінансування було лише два польоти, які відбулися у вітряну погоду, мінімізуючи вплив двигунаL'aérostat électrique à hélice de MM Tissandier frères. Цей електричний дирижабль живився від акумуляторів «Tissandier». Маса одиниці потужності, обернена питомій потужності, цих батарей становила 170 кг/к. мс. Рушійна сила на одиницю поперечного перерізу повітряної кулі (порівняна з поверхневою щільністю потужності) становила 2 к. с·дм−2.

Приблизно в той же час народився перший по-справжньому маневрений дирижабль «Франція». Він був розроблений капітанами Шарлем Ренаром, інженером, і Артуром Кребсом в аеростатичному закладі Chalais Meudon, директором якого був Шарль Ренар. Це також був електричний дирижабль, але рухався відносно великою рушійною силою порівняно з поперечним перерізом повітряної кулі. Справді, у поперечному перерізі є 16 к. с.дм−2. Двигун вагою 110 кг розвивав 9 к. с. (6,62 кВт). Його маса на одиницю потужності становить 12 кг/к.с. Це перш за все завдяки використанню легких акумуляторів, що дозволяло йому економити вагу в порівнянні з апаратом братів Тіссандьє. Ці хлорохромні батареї мали вищу питому потужність і забезпечували 9 к. с. (6,62 кВт) приблизно на 400 кг, з 44 кг/к.с. 9 серпня 1884 року аеростат здійснив перший круговий політ довжиною близько 7 км. Дослід повторювався тричі протягом 1884 року. Цей дирижабль також був першим, який включав хвостове оперення в задній частині для підтримки стійкості рискання і тангажу, концептуалізуваний Анрі Дюпюї де Ломом і Гюставом Зедебом.

15 жовтня 2018 року Асоціація друзів авіамузею (AAMA) запустила кампанію фінансування для відновлення залишків елементів дирижабля. Підписка, закрита 21 березня 2019 року, зібрала 10 375 євро. Кермо, пропелер, гондола, батареї, а також електродвигун були виставлені у Великій галереї Музею авіації та космонавтики в Ле-Бурже з 29 листопада 2019 року.

«Залишки» пристрою вже були представлені публіці під час виставки в Гран-Пале в 1983 році.

У 1888 році Готтліб Даймлер, винахідник бензинового двигуна внутрішнього згоряння, успішно запустив у Штутгарті свій перший дирижабль Daimler. 26-метровий аеростат оснащений першим одноциліндровим газовим двигуном Daimler. Це перший випадок, коли дирижабль використовував тепловий двигун внутрішнього згоряння. Цей чотиритактний двигун розвивав 2 к. с. (1,47 кВт) при 720 об/хв.

Ці двигуни вже успішно використовували на мотоциклі 1885 року Daimler Reitwagen і на автомобілі 1886 року з Benz Patent Motorwagen. 1887 року на човні під назвою «Марі» та на чотиримісному трамваї Daimler з бензиновим двигуном.

Цей гнучкий дирижабль мав два гвинти, один руховий і один нижній для підйому та спуску, у розтягнутому полотні. Горизонтальний гвинт був створений за мотивами повітряного гвинта Леонардо да Вінчі XV століття.

10 серпня 1888 року він здійснив першу 10-кілометрову подорож туди й назад між Штутгартом і сусіднім містом Ремсек-на-Неккарі зі швидкістю 20 км/год.

Після цього першого досліду роботи з двигуном внутрішнього згоряння Daimler-Motoren-Gesellschaft буде моторизувати більшість цепелінів початку XX століття.

3 листопада 1897 року Девід Шварц підняв у Берліні перший суцільнометалевий дирижабль (з використанням алюмінію). Політ, на жаль, закінчиться падінням на землю. Дирижаблі були першим повітряним судном, яке було здатне йти проти вітру — на протилежність повітряній кулі.

У 1897–1899 роках у Харкові (Україна) науковець, доктор медичних наук К. Я. Данилевський розробив, виготовив, та провів успішні льотні випробування невеликих за розмірами дирижаблів, із використанням мускульної сили пілота для підйому у повітря та маневрів. Газова ємність апаратів становила 150–180 куб.м. Опробувано у польоті чотири моделі «дирижабль-аеростатів» — «Ембріон»(1897), «А. А. Пільстрем» та «Орічка» (1898) — ці три апарати мали крила-весла, та «балон-глайдер» (1899), що мав велосипедні педалі та лопаті, а також спеціальний «аероплан» — прилад для керованого плануючого польоту. Здійснено загалом біля 200 випробувальних підйомів на висоту до 300 метрів, усі посадки здійснено «м'яко» та безаварійно Черненко Г. Воздушный велосипед доктора Данилевского. Журнал «Воздухоплаватель»Шуба Е. Ю. Небо доктора Данилевского (К 115-летию издания книги К. Я. Данилевского «Управляемый летательный снаряд»). За авиакадры. Газета национального аэрокосмического университета ХАИ, вып.2, февраль 2015, с.3-4Біл Уелкер.Дирижаблі К.Данилевського. Стаття онлайн із історії авіації(січень 2018) . . Із нагоди 120-річчя польотів, наукова робота К. Я. Данилевського по аеронавтиці вийшла електронним виданням у США(2019) АероБайк…1897. Ред. О. Б. Акимов та В. Дж. Уелкер. Sapphire Publications, USA, 342 с. ISBN 978-1-62374-015-3 (Електронне видання PDF) Безкоштовно скачати тут . Видання трьома мовами, включає репродукцію оригінального видання, що вийшло у Харкові у 1900 році російською та німецькою мовами, а також сучасний переклад англійською. Вводна стаття історика авіації із США, англійською..

Дирижаблі у XX столітті 2 липня 1900 року у Німеччині, на озері Констанція, відбувся перший політ першого жорсткого дирижабля Zeppelin, LZ-1, створеного Фердинандом фон Цепеліном, оснащеного двома 4-циліндровими двигунами Daimler NL-1. 14 к. с. (10,3 кВт) від Daimler Phoenix.

Розвиток двигунів внутрішнього згоряння, особливість яких полягає в тому, що вони мало важать відносно їхньої потужності, відобразив остаточний прогрес у пересуванні по повітрю. З 1898 році бразилець французького походження Альберто Сантос-Дюмон експериментував з невеликими гнучкими дирижаблями своєї конструкції, оснащеними бензиновими двигунами, які заслужили величезну популярність. 19 жовтня 1901 року він виграв приз у розмірі 100 000 золотих франків sont même mentionnés par Gérard Hartmann, dans Les machines volantes de Santos-Dumont. Le franc-or est en cours entre 1803 et 1928 et valent environ en 2021, d'après cette source. запропонованих меценатом авіації Генріхом Дойчем де ла Мертом за зв'язок парку аеростанції Сен-Клу з Ейфелевою вежею, з поверненням до початкової точки, за півгодини на борту своєї моделі: «Сантос-Дюмон 6». До речі, Альберто Сантос-Дюмон роздав свої гроші своїм робітникам і бідним Парижа. Під час попередньої спроби він мало не вбив себе.