Российское воздухоплавание: сегодня и завтра

Воздухоплавание — это прежде всего аэростаты и дирижабли. Во время ведения боевых действий в Афганистане использование аэростатов в условиях горной местности позволяло войскам увеличивать дальность радиосвязи в четыре-пять раз. Использовали аэростаты и вертолетчики. С помощью аэростатов обеспечивалась связь с командными пунктами. Военно-морской флот применяет воздухоплавательные технологии, поднимая на аэростатах трос-антенны, что обеспечивает связь с погруженными подводными лодками.
Снабженный двигателями и системой управления аэростат становится дирижаблем. В настоящее время развитие боевого дирижаблестроения (до высот 40 км) продолжается согласно принятой в России концепции (до 2025 г.). Рассматриваются дирижабли и аэростаты и как носители средств поражения низколетящих целей на большом удалении. Воздухоплавательные средства способны нести беспилотные летательные аппараты (БПЛА). Количество БПЛА на борту может варьироваться в зависимости от их массогабаритных характеристик. Для БПЛА типа «Форпост-М» оптимальным можно считать количество БПЛА порядка 12 — 16, а для обеспечения возможности круглосуточного нахождения в воздухе — 3 — 4 БПЛА в трехсменном варианте или 6 — 8 в двухсменном. Операторы управления БПЛА, число которых определяется в соответствии с количеством беспилотников и смен работы, также должны будут размещаться на борту ­дирижабля-носителя. Зона контроля дирижабля-носителя БПЛА типа «Форпост-М» может составить круг диаметром 300 — 400 км.
Дирижабли грузоподъемностью 500 — 1000 тонн могут стать важнейшим элементом логистической системы вооруженных сил, объединив в себе преимущества транспортных самолетов, вертолетов и кораблей. Уязвимость таких платформ нивелируется выбором маршрутов полета.
В будущем стратосферные беспилотные аэростаты, расположенные вдоль границы России, с системами радиолокационной и оптико-электронной разведки, поднятые на высоту 20 км, создадут сплошную зону контроля.
Сейчас разрабатываются универсальные аэростатические платформы для решения задач от высотного мониторинга и патрулирования до загоризонтной радиолокации и борьбы с БПЛА противника. При необходимости платформы могут перемещаться с помощью двигателей.
Гражданских дирижаблей сейчас насчитывается в мире около 25. Строительством дирижаблей занимаются страны, которые уже это делали в 20 – 30-е годы прошлого века: Англия, Франция, Германия, США и Россия.
В настоящее время ни один из летающих дирижаблей не способен преодолевать большие расстояния, хотя цеппелин «Гинденбург», погибший в 1937 году, выполнял рутинные пассажирские рейсы из Европы в Северную Америку. Заметим, что в перспективе ожидается широкое применение больших автономных беспилотных дирижаблей, длительность полета которых — более полугода на высотах более 20 километров.
Говоря о пассажирских дирижаблях, напомним, что выброс углекислого газа на одного пассажира на дирижабле составляет только около 4,5 килограмма против примерно 53 килограммов на реактивном самолете. Сильные ветры, дующие с запада на восток на высотах от 8 до 12 километров над поверхностью Земли со средней скоростью 165 километров в час, снизят выбросы углекислого газа и потребление топлива за счет энергии воздушных масс.
Пожароопасный водород как наполнитель дирижабля сейчас уже не используется, для заправки газонесущего баллона применяется нейтральный газ — гелий. Подъемная сила гелия всего лишь на 7 — 8 % ниже, чем у водорода. Один кубический метр гелия способен поднять в воздух 1,11 килограмма. Следовательно, для подъема 20 тонн груза нужно иметь баллон с гелием объемом около 20 тысяч кубических метров. Нельзя не обратить внимание, что на тонну подъемной силы требуется количество гелия стоимостью 730 тысяч рублей, а водорода — только 40 тысяч.
Есть проблемы, связанные с прочностью и управляемостью дирижаблей. Давление ветра на оболочку длиною в сотни метров составляет десятки тонн. Поэтому едва ли не половина погибших гигантов ломалась в воздухе. Много дирижаблей погибло при попытке вывести (ввести) их из эллинга (ангара).
Требуется большая мощность двигателей, чтобы управлять и удерживать огромный дирижабль. Управление такой машиной некоторые аналитики относят к большому искусству.
Важное значение имеет материал оболочки. Правда, сейчас для нее используется арамидное волокно (кевлар, тварон и номекс), проницаемость которого минимальна.
Перспективным представляется применение дирижаблей для доставки грузов. Это позволит избежать вырубки многих гектаров леса и сэкономить средства на прокладку дорог. Дирижабль способен переносить любые крупные негабаритные грузы. Их можно перевозить уже собранными, что исключит строительно-монтажные работы на месте доставки. Экономисты подсчитали, что стоимость одного тонно-километра дирижабля более чем вдвое ниже, чем для современного транспортного вертолета, а для самолета этот показатель еще более низкий.
В России гражданским дирижаблестроением занимаются пять компаний. Начиная с 1991 года они построили 12 аппаратов. Это немного. Основные причины, сдерживающие развитие воздухоплавания, — низкий спрос и слабое финансирование. Отраслевые заказчики и сырьевые компании не подключились пока к воздухоплавательным проектам. Между тем для российских просторов и бездорожья Сибири, Дальнего Востока и Арктики дирижабли — единственный эффективный транспорт с целью перевозки людей, техники и материалов.
Например, дирижабль «АТЛАНТ» (аэростатический транспортный летательный аппарат нового типа), разработанный фирмой «Росаэросистемы-Авгуръ», не требует специальной инфраструктуры для его загрузки-разгрузки. Он обладает свойствами и дирижабля, и самолета. В ходе работы над проектом был разработан и испытан демонстратор активной системы балансировки дирижабля, благодаря которой аппарат в полете легче воздуха, а на земле он избавляется от ненужной подъемной силы и становится аппаратом тяжелее воздуха. Приземляется и загружается (разгружается) как самолет. Есть разработки системы «АТЛАНТ»­ на 15, 60 и 170 тонн нагрузки.

Высотная аэростатическая платформа «Беркут» Изображение с сайта rosaerosystems.ru

На некоторых дирижаблях, разрабатываемых компанией «Росаэросистемы-Авгуръ­», помимо объемов, заполненных гелием, имеется полость с воздухом, который можно нагревать (идея К. Э. Циолковского). Такая конструкция позволяет изменять подъемную силу. Благодаря этому дирижабль сможет не только совершать вертикальный взлет, но и зависать в одной точке или садиться на любую ровную площадку.
Компания «Росаэросистемы-Авгуръ» занималась также разработкой стратосферного дирижабля «Беркут». На самом деле «Беркут» — это тоже высотная аэростатическая платформа, которая могла бы стать альтернативой геостационарных спутников Земли. Ее планировалось использовать при решении целого ряда задач в области коммуникаций, наблюдения, патрулирования и т. д. Платформа применяется на высоте 20 — 22 км, поскольку именно там скорость ветра является наименьшей. Прямая видимость с высоты 20 км составляет около 760 км. Для обзора всей европейской территории России достаточно двух таких аппаратов. Предварительные размеры «Беркута» довольно внушительные: объем — 320 тысяч кубических метров, длина — 250 метров, диаметр — 50 метров. Для борьбы с ветром и стабилизации над землей на платформе планируется использовать двигатели с питанием от солнечных батарей. Прорабатывалась программа запуска с этого дирижабля искусственного спутника Земли. Стоимость «Беркута» — 2 млрд рублей. Да, это много, однако стоимость геостационарного спутника (включая затраты на запуск) — свыше 7 млрд рублей.
Представляют интерес дирижабли в форме диска. Такой дирижабль мог бы использоваться в МЧС. Для него не надо делать причальные мачты и системы безопасной парковки. Дискообразная форма дирижабля позволит ему сохранять устойчивость под напором ветра при зависании аппарата над любой точкой. По предварительным подсчетам, порывы ветра со скоростью до 20 метров в секунду не будут представлять для дискообразного аппарата серьезной помехи.
Из всего сказанного можно сделать вывод: воздухоплавание сегодня требует внимания и развития.
Сергей Елисеев.
Изображения с сайта rosaerosystems.ru