От начала истории летательных аппаратов легче воздуха – аэростатов и дирижаблей – до ее, казалось бы, полного завершения прошло всего чуть более 150 лет. В 1783 году братья Монгольфье подняли в воздух свободный аэростат, а в 1937-м на причальной мачте в Лейкхерсте (США) сгорел построенный в Германии дирижабль LZ-129 Gindenburg, на борту которого находилось 97 человек. Тридцать пять из них погибли, а катастрофа так потрясла мировую общественность, что склонила великие державы к прекращению строительства крупных дирижаблей. Так миновала целая эпоха в воздухоплавании, последние 40 лет которой пришлись на развитие жестких дирижаблей, называемых цеппелинами (по имени одного из главных разработчиков – немецкого генерала графа Фердинанда фон Цеппелина).
От позвоночника к панцирю:
Если животный мир развивался от внешнего скелета (как у пауков и ракообразных) к внутреннему, то эволюция летающих аппаратов легче воздуха шла обратным путем.
Воздушный шар братьев Монгольфье был не управляем. А ведь, создавая летательные аппараты, изобретатели хотели как раз передвигаться в выбранном направлении.
И через год военный инженер и ученый, известный математик и изобретатель Жак Менье представил в Парижскую академию свой проект, который назвал словом «управляемый» – «дирижабль».
Он предложил делать аппарат не шарообразным, а вытянутым, как веретено. А для сохранения в полете формы и упругости вставить во внешнюю оболочку что-то вроде прорезиненного мешка (баллонет). Поскольку водород просачивался через оболочку дирижабля, накачанный в баллонет воздух должен был восполнять утечку и, кроме того, регулировать высоту полета.
Впоследствии такой и была конструкция дирижаблей, но тогда не был еще создан достаточно легкий и мощный двигатель, а существовавшие паровые машины Джеймса Уатта были слишком тяжелы.
Лишь в 1852 году французский конструктор Анри Жиффар создал первый управляемый аэростат с паровой машиной. При этом он присоединил баллон аппарата к прочному продольному стержню, что придало конструкции дополнительную жесткость. Ведь иначе его удлиненная оболочка могла изгибаться и даже складываться пополам, а это делало полет невозможным.
Особая тема – материал для оболочек. Поскольку долгое время для наполнения летательных аппаратов использовался водород, оболочка должна была быть не только прочной, легкой и стойкой к солнечным лучам, но и газонепроницаемой. При этом улучшение одних качеств могло вести к ухудшению других. К примеру, чем лучше была газонепроницаемость, тем тяжелее ткань. Тем не менее эти ткани пропускали за сутки до десяти литров газа на квадратный метр и быстро старели. К концу 20-х годов известная американская фирма Goodyear создала легкую аэростатную ткань с покрытием из желатина, а немцы начали разработку полимерных пленок.
Тем временем инженеры пытались решить проблему жесткости дирижаблей. Следующим шагом стала разработка итальянского конструктора и полярного исследователя Умберто Нобиле (с 1938-го по 1946 год – начальник советского КБ «Дирижаблестрой», руководитель создания самого большого советского дирижабля «СССР-В6 Осоавиахим»). Он разместил жесткую ферму внутри аппарата. «Позвоночник» хоть и улучшил характеристики дирижаблей, но не решил проблем настоящей жесткости конструкции. Нужен был «панцирь».
Спятивший аристократ или национальный герой:
Мысль сделать корпус металлическим пришла австрийскому конструктору Давиду Шварцу после того, как традиционно наполненный водородом и оборудованный бензиновым двигателем аэростат его предшественника Германа Вельферта взорвался в воздухе. В том же 1897 году в Берлине взлетел управляемый аэростат Шварца, корпус которого был уже выполнен из клепаного алюминия, однако неполадки двигателя заставили совершить аварийную посадку, во время которой аппарат пришел в негодность и более не восстанавливался.
Ознакомившись с работами Шварца, отставной генерал граф фон Цеппелин увидел их перспективность, но также понял, что применявшаяся ранее тонкостенная жесткая оболочка не панацея: действующие в полете изгибающие нагрузки неизбежно создавали бы усилия, вызывающие образование складок и разрушающие самый прочный материал.
Он придумал каркас из легких коробчатых ферм, склепанных из алюминиевых полос с проштампованными в них отверстиями.
Каркас выполнялся из кольцеобразных ферменных шпангоутов, соединенных между собой такими же стрингерами. Между каждой парой шпангоутов размещалась камера с водородом (всего 1217 штук), так что при повреждении двух-трех внутренних баллонов остальные поддерживали бы летучесть, и аппарат бы не пострадал.
Проведя вместе со своим помощником инженером Теодором Кобером прочностные расчеты и испытания элементов конструкции, Цеппелин убедился, что задача выполнима. Однако с подачи местных ученых, не веривших в идеи графа, газеты прозвали его поначалу «спятившим аристократом».
Тем не менее, через два года после аварии аэростата Шварца Цеппелин, вложив все свои сбережения, начал строить аппарат, названный без ложной скромности Luftschiffbau Zeppelin («Воздушный корабль Цеппелина» – LZ-1). И летом 1900 года сигарообразный восьмитонный гигант длиной 128 м, диаметром 12 м, объемом 11,3 тыс. м3, совершив 18-минутный успешный полет, превратил слывшего едва ли не городским сумасшедшим генерала фон Цеппелина в национального героя.
Чудо-оружие:
Страна, недавно проигравшая войну с Францией, восприняла идею генерала о чудо-оружии на ура. Поклонники цеппелинов собрали больше шести миллионов рейхсмарок, ставших уставным капиталом акционерного общества Luftschiffbau Zeppelin GmbH. И к Первой мировой войне Цеппелин построил несколько машин длиной 148 м, развивавших скорость до 80 км/ч, которые с началом боевых действий тут же отправились бомбить Англию, считавшую себя неприступной под защитой Ла-Манша. Эти парившие на огромной для того времени высоте воздушные левиафаны не боялись тогдашних самолетов и артиллерии, а идеальная пригодность для воздушной разведки искупала недостатки в точности бомбометания.
И даже когда срочно мобилизованные ресурсы англичан дали им возможность создать эффективную зенитную артиллерию и самолеты, способные штурмовать высоту, цеппелины стали транспортниками для доставки подкрепления, оружия и военного снаряжения гарнизонам немецких колоний в Африке.
В 1917 году на верфи Цеппелина был построен LZ-104, развивавший крейсерскую скорость 80 км/ч, способный нести пять тонн бомбовой нагрузки на расстояние до 16 тыс. км. Другими словами, он мог бы достигать берегов Америки. Этот цеппелин не успел поучаствовать в сражениях, а после поражения Германии был взорван своим экипажем. Всего же с 1900-го по 1916 год в Германии было построено 176 дирижаблей. Первая мировая поставила производство на поток, и со стапелей было отпущено в небо 123 машины.
Фердинанд фон Цеппелин не дожил до конца войны, после которой проигравшая Германия стала расплачиваться по репарациям его детищами. По Версальскому договору ей запрещалось производить многое, в том числе и дирижабли, которые можно было использовать как в мирных, так и в военных целях.
Цеппелины в Америке:
И все же творения графа-изобретателя достигли Соединенных Штатов. Продолжатель его дела Гуго Эккенер хотел сохранить компанию и предложил американцам бесплатно получить в счет репараций новый дирижабль-гигант, способный покорять Атлантику. Эккенеру удалось уломать германское правительство профинансировать работы, и в 1924 году был построен летавший на инертном (а значит, негорючем) гелии LZ-126. В отличие от Европы Штаты производили этот безопасный для полетов газ в изобилии. Цеппелин был зачислен в ВМФ США и получил название Los Angeles.
Америка, которая после своей гражданской войны всегда воевала только на чужих территориях, нуждалась в мощных транспортных средствах для перевозки войск и техники, а также для дальней морской разведки. Тогда, в 20-х годах, в США возник план строительства мощного воздухоплавательного флота из 1012 дирижаблей жесткого типа. Предназначались они для патрулирования Тихого и Атлантического океанов. При этом предполагалось, что каждый из них будет нести на борту от пяти до двенадцати самолетов-разведчиков или пикирующих бомбардировщиков и будет способен дважды пересекать океан без дозаправки.
Из-за разразившегося экономического кризиса специально созданной фирме Goodyear-Zeppelin не удалось сразу начать массовое производство, однако в 1931 году первый дирижабль серии ZRS-4 под названием Akron (длина – 239 м, диаметр – 40,5 м, объем – 184 тыс. м3, максимальная скорость – 130 км/ч, максимальная дальность полета – 17,5 тыс. км) поднялся в воздух.
Нужно заметить, что наполнявшиеся водородом ранние европейские цеппелины были очень неэкономичны: по мере расхода топлива (составлявшего до 20% веса) и достижении большой высоты приходилось, во избежание разрыва газовых камер, сначала выпускать из балоннетов воздух, а потом через специальные клапаны стравливать десятки тысяч кубометров довольно дорогого в производстве водорода. Гелий дороже водорода в 30-40 раз, и выпускать его в атмосферу было бы равносильно топке машин банкнотами.
Летучие авианосцы:
Германские инженеры еще в 1928 году применили в конструкции огромного дирижабля Graf Zeppelin остроумное решение, позволившее не терять водород в полете. Немцы установили на нем двигатели, способные работать на так называемом «голубом газе» (блаугаз, или карбюрированный водяной газ, обогащенный высококалорийным газом, получается в газогенераторах или при крекинге нефти; используется в качестве коммунально-бытового топлива). Его плотность очень близка к плотности воздуха, а по калорийности один кубометр заменял 1,5 кг бензина. «Голубей газ» мог бы решить и проблемы американцев, но в США его не производили, и местные конструкторы разместили на борту Akron установку для извлечения воды из выхлопных газов бензиновых двигателей. В специальном радиаторе газы охлаждались, а вода конденсировалась и направлялась в балластные цистерны, и вес дирижабля в полете не изменялся.
Akron нес в ангарах с люками в полу пять самолетов-разведчиков, каждый из которых весил больше тонны. Для взлета самолет с запущенным двигателем опускался при помощи ферменной штанги через люк и начинал самостоятельный полет. Для посадки штанга, на конце которой была петля в форме трапеции, выдвигалась наружу, а самолет, сравняв скорость со скоростью дирижабля, подлетал к трапеции, цеплялся за нее специальным крюком, и его втягивали в ангар. Были также созданы истребители и пикирующие бомбардировщики, способные действовать с борта воздушного авианосца.
Отлетав два года, Akron погиб в сильнейший шторм. В том же 1933 году американцы подняли в воздух цеппелин той же серии – Maсon, который также через два года погиб, попав в нисходящий поток. И строительство жестких дирижаблей в США прекратилось.
Последние из динозавров:
Как уже было сказано, к 80летию Цеппелина со стапелей его компании сошел гигант LZ-127 (236,6 м длиной и 30,5 м в диаметре), окрещенный Graf Zeppelin. Он совершил 2700 полетов, в том числе первый кругосветный перелет. В нем, как и в других немецких дирижаблях, использовался водород. Но в специальные камеры объемом 30 тыс. м3 закачивали не воздух, а блаугаз, который использовали как топливо. По мере его расхода вес дирижабля почти не менялся и не приходилось стравливать водород.
Последний полет Graf Zeppelin совершил в 1936 году, а в 1940-м он был уничтожен по приказу руководителя Luftwaffe Германа Геринга: в новой войне он делал ставку на самолеты. Так закончилась история и немецких цеппелинов.
По большому счету, дирижабли жесткой системы предвосхитили по грузоподъемности, скорости и дальности полета дирижабли других типов и нарождающиеся самолеты. Однако к моменту гибели авианосца Macon самолет уже перелетел Атлантический океан, а «летающий храм социализма», самолет «Максим Горький», о котором мы рассказывали в сентябрьском номере «ПМ», был способен нести 17 т полезного груза – втрое больше любого дирижабля. Цеппелины в том виде, в каком их задумывали, изжили себя. Сегодня управляемое воздухоплавание возрождается для других целей и на основе других технологий.
Александр Ильин
Ноябрь 2003
