Техника - молодёжи 1985-06, страница 27

Начнем с того, что воздухоплавателям совсем необязательно брать на борт особый запас топлива для горелки. Ничто не мешает использовать выхлопные газы маршевых двигателей, тем более что вместе с ними теряется до 70% тепла, выделяющегося при сгорании топлива.

Потерь тепла через оболочку можно избежать, выполнив ее двухслойной и оснастив простыми и легкими устройствами, уменьшающими теплоотдачу. Кстати, одним из первых идею аэростата с двойной оболочкой и подогревом несущего газа в полете выдвинул в 1863 году не кто иной, как известный писатель-фантаст Ж. Берн в романе «Пять недель на воздушном шаре». Судя же по моим расчетам, потери тепла можно удерживать на вполне приемлемом уровне 70 Вт/м². Причем средняя температура жестких конструкционных элементов воздушного корабля вряд ли превысит 250° С.

Естественно, что термодирижабли могут выполняться по-разному. К примеру, между их внешней и внутренней оболочками можно разместить жесткий каркас. Внутреннюю оболочку, нагревающуюся до 450° С, целесообразно собирать из листов жаростойкой стали «бритвенной» толщины 0,08—0,1 мм. Внешнюю оболочку, температура которой превысит атмосферную не более, чем на 20° С, лучше изготовлять из легкого листового алюминия или тонкого «стеклопластика. Регулируемый нагрев воздуха во внутренней оболочке будет производиться через трубу-теплообменник, по которой пропускаются выхлопные газы двигателей.

При снижении термодирижабля часть выхлопных газов, поступающих в теплообменник, можно разбавить холодным забортным воздухом, чтобы уменьшить подъемную силу, а при угрозе обледенения экипаж перепустит газ по трубопроводу в пространство между оболочками, чтобы нагреть внешнюю,

В зависимости от назначения и характера полетного задания к нижней части термодирижабля прикрепляется грузовая платформа или пассажирские каюты. Роль шасси сыграют четыре лыжи, смонтированные на несущих фермах.

...В последние годы в разных странах появлялись самые причудливые проекты дирижаблей — круглых, стреловидных, вытянутых по вертикали и т. п. Мы приняли за основу классический, сигарообразный, цельнометаллический дирижабль. Попробуем определить его оптимальные параметры.

К ним в первую очередь относятся удлинение (то есть отноше

ние длины к диаметру) и скорость полета. Увеличение удлинения приводит к уменьшению лобового сопротивления и равной ему силы

SW2

тяги двигателей R* —С_х Р~ЩГ ^кг>

вследствие уменьшения С_х и S. (здесь С_х — коэффициент лобового сопротивления, р — плотность воздуха, S — площадь миделя, g — ускорение силы тяжести, w — скорость полета).

Вместе с тем с увеличением удлинения возрастает отношение площади оболочки к объему дирижабля, что неизбежно повлечет возрастание массы конструкции. Мало того, с обширной оболочки в атмосферу уйдет больше тепла, в результате чего уменьшится подъемная сила, и тогда придется ограничить грузоподъемность корабля.

При полете на больших скоростях двигатели работают с повышенной нагрузкой, выдавая в теплообменник, естественно, больше отработавших газов. Не следует ли отсюда, что на малых скоростях воздухоплавателям придется сжигать дополнительное топливо, чтобы удержать корабль в воздухе? Видимо, этого не избежать.

А теперь представьте термодирижабль, допустим, с удлинением 7, массой 100 т, грузоподъемностью 100 т, в танках которого 20 т горючего. Тогда, при заданном нагреве воздуха в оболочке до 600° С объем аппарата составит 270 тыс. м³, длина 294 и диаметр 42 м.

Как видно, минимальный расход топлива на дирижабле такого объема будет достигнут при удлинении 8—10 (за счет уменьшения лобового сопротивления), при скоростях 170—220 км/ч и при двигателях мощностью 1 тыс. л. с.

Теперь подведем итоги и сопоставим достоинства и недостатки термодирижаблей и цеппелинов. Начнем с того, что создателям последних так и не удалось решить проблему предотвращения утечки несущего газа, а разработанные

ими устройства утяжеляли и усложняли конструкцию. Оболочки же термодирижабля необязательно должны быть герметичными. Не нужен ему взрывоопасный водород и дорогостоящий гелий — воздуха в атмосфере предостаточно, выхлопные газы двигателей все равно выбрасываются, а при незначительном разрыве оболочки аппарат просто мягко опустится из-за уменьшения подъемной силы.

При вертикальном маневре газонаполненного дирижабля приходилось сбрасывать балласт или выпускать часть газа. У термодирижабля подъем и спуск будут осуществляться только за счет подогрева или охлаждения воздуха внутри оболочки.

Крайне острой для классических дирижаблей была проблема стоянки. Наполненный газом цеппелин практически невесом и подвластен воле стихии. Термодирижабль, посаженный «на грунт» всеми 100 т своей массы, при любом ветре будет устойчив, как стена! Судя по расчетам, он спокойно выдержит порывы ветра в 4—5 баллов.

Пилотирование газонаполненного дирижабля связано со специфическими трудностями. В длительном полете, по мере расходования топлива, уменьшается вес аппарата и он начинает непроизвольно набирать высоту. В результате воздухоплавателям приходится выпускать за борт несущий газ. Для термодирижабля полет на постоянной высоте с любой нагрузкой не представляет проблем. Как отмечалось выше, термодирижаблю не страшно обледенение.

Упрощенная сравнительно с цеппелинами конструкция определит и сравнительно несложную технологию производства подобных аппаратов, и длительный срок их службы.

Схема возможного устройства термодирижабля.

ЭЖЕКТОР ТЕПЛООБМЕННИК РУЛИ

ГОНДОЛА

ГОРЕЛКИ ДЛЯ ДОЖИГАНИЯ ПЛАТФОРМА ДВИГАТЕЛЬ ТОПЛИВА

ВНУТРЕННЯЯ И ВНЕШНЯЯ ОБОЛОЧКИ

25