«Техника-молодежи» 1999 №8, с.30-33
«ЛЕТАЮЩАЯ ТАРЕЛКА»
Станислав ЗИГУНЕНКО, Юрий МАКАРОВ
ВМЕСТО ДИРИЖАБЛЯ И ЧЕЛНОКА
БОГ ЛЮБИТ ТРОИЦУ
Широко известны воздушные шары двух типов. Одни надуваются теплым воздухом, другие — легким газом: водородом или гелием (подробнее см. «ТМ», №6 за 1999 г). Каждый из таких аэростатов хорош по-своему.
Скажем, прогулочные шары с подогревом, которые ныне все чаще можно увидеть в небе, хороши тем, что для них не надо запасаться дефицитным гелием или пожароопасным водородом. Включили газовую горелку с вентилятором, шар раздулся и полетел... И летать можно в принципе пока не кончится газ в баллонах для подогрева воздуха.
Но есть у таких шаров и недостаток — подъемная сила теплого воздуха не столь уж велика: чтобы поднять в небо 3-4 человек, приходится делать оболочку внушительных размеров. Иное дело — газовые аэростаты. Они могут нести гораздо больший груз и способны подниматься чуть ли не в стратосферу. Не случайно наиболее совершенные воздушные шары — стратостаты и дирижабли — построены именно по этой схеме.
Сравнительно недавно придуман розьер — воздушный шар, который объединил в своей конструкции достоинства обоих типов аэростатов. Причем и наши соотечественники внесли в изобретение таких шаров свою лепту, создав термоплан «Россия». Вот он на снимках, похожий на «летающую тарелку».
Мы и сами едва не приняли его поначалу за НЛО. Лишь присмотревшись, поняли: нет, на такой «тарелке» инопланетяне не летают. Ну а прочее нам объяснил Юрий Ишков — главный конструктор этого любопытного проекта, созданного в ЗАО «КБ Термоплан» при Московском авиационном институте.
ВОЗВРАЩЕНИЕ ЛЕВИАФАНОВ
На 30-е гг нашего столетия пришелся бум дирижаблестроения. Казалось, еще немного, и «левиафаны неба», как их тогда называли, окончательно потеснят самолеты. Случись такое, не понадобились бы и геликоптеры. В самом деле, зачем нужны вертолеты, если при двукратном увеличении размеров дирижабля его грузоподъемность возрастает в кубе? А зависать в небе он может, практически не расходуя горючего. В то время как час работы вертолета обходится в тысячи рублей. По дальности и продолжительности полета дирижабли также могут оставить позади летательные аппараты тяжелее воздуха. Дирижаблям по силам находиться в небе неделями, покрывая за это время тысячи и тысячи километров без посадки и дозаправки.
Но была у этих гигантов и своя ахиллесова пята — серия аварий и катастроф показала, что левиафаны неба вовсе не так надежны, как порой казалось их конструкторам. Малейшая искра грозила дирижаблю взрывом — ведь в смеси водорода с кислородом рождался гремучий газ. Именно так погиб знаменитый «Гинденбург». А в холода огромное тело дирижабля покрывалось ледяной коркой, что грозило падением — как в случае с «Италией»... Да и огромные размеры дирижаблей оборачивались крупным недостатком. В непогоду, при сильном ветре или урагане, такую громаду не удержишь на эллинге — того и гляди буря разнесет оболочку в клочья, поломает стрингеры и шпангоуты...
— Словом, в те же 30-е недостатков у дирижаблей обнаружилось столько, что их в конце концов перестали строить, — говорит Ишков — Сегодня мы полагаем — зря. Ведь многие недостатки устранимы...
Легкие и прочные сплавы, полимерные материалы позволяют ныне создавать конструкции, которым нипочем капризы погоды, а использование негорючего гелия позволяет не бояться ни молний, ни пожаров. Опираясь на накопленный опыт, и приступили к созданию своего детища конструкторы из «КБ Термоплан». Они также учли еще одну ошибку, допущенную первопроходцами.
ПРОСЧЕТЫ В РАСЧЕТАХ ЛИКВИДИРОВАНЫ?
Слабое знание аэродинамики приводило порой к тому, что первые дирижабли-гиганты под действием ветра переламывались пополам. Их рассчитывали, исходя из равномерного распределения нагрузки по длине корпуса, тогда как она прилагалась больше к корме и носу. Поэтому создатели термоплана и отказались от традиционной формы: не «сигара», а «чечевица», или, если хотите, «летающая тарелка» диаметром от 180 до 300 м и более, — вот, считают они, наилучшая форма современного дирижабля. При такой конфигурации сила воздействия бокового ветра уменьшается в несколько раз, а, кроме, того, создается дополнительная аэродинамическая сила.
Так выглядит первый образец термоплана: 1 — на испытательном полигоне; 2 и 3 — в сборочном цехе.   |
Основную же подъемную силу создает легкий газ гелий, заключенный в нескольких герметичных отсеках, распределенных по объему «чечевицы». Другие отсеки негерметичны, в них обычный воздух, который нагревают до температуры 150-200°C газовыми горелками — примерно такими же, что используют в современных монгольфьерах.
Комбинированная схема позволяет обойтись и без балласта. Ведь не секрет, что в обычный полет на аэростате воздухоплаватели обязательно берут с собой на борт несколько мешков с песком или баллоны с водой. И по мере надобности груз сбрасывают, чтобы облегчить шар и поддержать его полет.
Термоплану же балласт ни к чему. Надо взлететь — включают горелки. Суммарная подъемная сила термоплана увеличивается, он плавно поднимается вверх. А потребовалось совершить посадку — горелки гасят, воздух постепенно остывает, подъемная сила уменьшается, и аппарат плавно идет на снижение.
Если экипаж видит, что условий для мягкой посадки нет — скажем, кругом тайга, — термоплан может зависнуть на высоте, а вниз на тросах уйдут лишь грузовые платформы, выполняя роль своеобразных лифтов. А приземлившись, аппарат будет надежно «притерт» к земле с помощью своеобразного вакуумного «якоря». Под платформой у земли возникает эффект присоски, и аппарат как бы прилипает к поверхности.
Конечно, сегодня трудно определить весь круг обязанностей, которые смогли бы выполнять термопланы в народном хозяйстве. Но основные направления их использования прослеживаются уже достаточно четко. Еще в 1978 г специальная экспертная комиссия, например, заключила, что аппараты подобного класса могут взять на себя до 12% грузоперевозок России. Причем, по подсчетам специалистов, тонно-километр такой перевозки обойдется в 6 раз дешевле, чем эксплуатация, скажем, автомобиля-вездехода в условиях Заполярья. К тому же автомобильный транспорт в тех районах используется, как правило, лишь на «зимниках». Весной и летом он безнадежно вязнет в болотах...
ПОЧЕМУ ЕГО НЕТ В НЕБЕ<br>
Наметили специалисты и несколько конкретных дел, за которые дирижабли смогли бы взяться в первую очередь. Например, ежегодно на север и восток страны доставлять турбины для ГЭС, химические реакторы, оборудование для разведки, добычи и переработки нефти... Традиционный путь их следования — причем, в разобранном виде — на баржах и судах через Беломорско-Балтийский канал, а то и вокруг Европы. Хорошо, если транспортники успевают доставить груз на место за два-три месяца летней навигации. Между тем термоплан доставит турбины в полном сборе всего за 48 ч.
Комментарии, как говорят, излишни. Разве что резонен вопрос: где он, термоплан? Почему до сих пор его не видно в небе России? Объяснение простое Все упирается в финансы. Отсутствие средств ставит на грань срыва четко разработанную программу, согласно которой в Ульяновске вскоре должно быть завершено сооружение и испытание масштабного образца аэростатического летательного аппарата (АЛА) грузоподъемностью до 3,5 т.
По результатам испытания планируется создать один-два головных образца АЛА-600 — полномасштабного дирижабля грузоподъемностью в 600 т. И в начале следующего века парк термопланов мог бы насчитывать до 20-40 единиц. Таковы перспективы. Но планы — еще не термопланы...
ЗАМЕСТИТЕЛЬ «ШАТТЛА»?
Создатели нового дирижабля меж тем придумали вот какую интересную штуку. Как показали продувки в аэродинамической трубе, «летающая тарелка» имеет свойства крыла-диска. То есть, как уже говорилось, при движении с достаточно высокой скоростью к аэростатической подъемной силе добавляется еще и аэродинамическая. При этом удельная нагрузка на крыло в 15-20 раз меньше, чем, например, у всем известного «шаттла»
О «челноке» мы тут вспомнили совсем не случайно. Какая у него главная обязанность? Правильно, выводить в космос коммерческие грузы. Так вот, в МАИ подсчитали, что термоплан может быть использован и в качестве первой ступени системы, которая будет осуществлять подобные транспортные операции в 2-3 раза дешевле, чем «шаттл».
Выглядеть все это будет примерно так. Термоплан берет прямо со двора завода, КБ или иного предприятия полезную нагрузку, представляющую собой ракету-носитель вместе со спутником связи, модулем строящейся международной орбитальной станции и т.д. Все это на внешней подвеске буксируется дирижаблем в экваториальную зону (где, как известно, запускать ракеты выгоднее всего), поднимается на высоту в несколько десятков километров, где и производится пуск ракеты-носителя из контейнера. Таким образом, экономится как минимум одна ступень ракеты-носителя.
А можно в принципе и вообще обойтись без нее. Термоплан ведь вовсе не случайно напоминает «летающую тарелку». И если сделать оболочку достаточно жесткой, рассчитали Ю.Ишков и его коллеги, прикрепить к нему реактивные двигатели и ракетные ускорители, то можно добиться, что, разогнавшись, наш термоплан сам выйдет на околоземную орбиту.
Фантастика, скажете вы. Верно, пока фантастика. Нет еще такого летательного аппарата в натуре. Однако он уже выполнен в чертежах, имеет четкое физико-математическое обоснование и даже запатентован. Остановка, как обычно у нас, за «малым» — нет денег на осуществление прекрасной задумки. При наличии финансирования наши специалисты берутся превратить мечту в действительность всего за 3-4 года.
И стоило бы поторопиться. Обидно будет, если и эту разработку у нас перехватят зарубежные спецы. А идея в нее заложена богатая: разовая полезная нагрузка «летающей тарелки» может составить порядка 800 т. Такого мировая практика еще не знала.
