К концу 2025 года правительство Российской Федерации одобрило стратегию развития научно-технической сферы транспортной отрасли на следующие десять лет. Среди перспективных направлений, наряду с технологиями магнитной левитации, вакуумно-трубопроводного транспорта и сверхзвуковых пассажирских самолетов, также указаны технологии, связанные с грузовыми и пассажирскими дирижаблями.
Какую роль могут сыграть дирижабли в современном воздушном пространстве? Какие уроки были извлечены из авиакатастроф 1930-х годов? В каком направлении должно развиваться современное производство дирижаблей, чтобы создать рентабельный транспорт? Ответы на эти вопросы – в интервью с Юрием Викторовичем Щербаковым.
Юрий Викторович Щербаков – кандидат технических наук, старший преподаватель Московского авиационного института, член-корреспондент Академии наук авиации и воздухоплавания
― В настоящее время активно обсуждается тема возобновления пассажирских сверхзвуковых перевозок. Для наблюдения и фиксации объектов с высоты нередко применяются различные беспилотные летательные аппараты. В ситуациях, когда инфраструктура ограничена и требуется вертикальный взлет, вертолеты оказываются незаменимыми. Воздушное пространство, казалось бы, уже распределено, однако в рассматриваемой концепции речь идет о развитии дирижаблей. Какова их роль в системе воздушного транспорта?
― Дирижабли не должны конкурировать с самолетами и вертолетами, поскольку они уже создали эффективную транспортную систему, которая функционирует на протяжении многих лет. Попытки заменить их дирижаблями не имеют перспектив. Вместо этого дирижабли должны дополнять работу самолетов и вертолетов в тех сферах, где их применение нецелесообразно.
Концепция использования грузового дирижабля заключается в транспортировке крупногабаритных и тяжелых грузов, которые не могут быть перевезены самолетом или вертолетом. Это позволяет доставить груз в те места, куда не могут добраться самолеты из-за размеров взлетно-посадочной полосы, а вертолеты – из-за ограничений по грузоподъемности и дальности полета.
― Как будто бы достаточно узкоспециализированные задачи…
― Действительно, мы говорим о транспортировке крупногабаритных и тяжеловесных грузов на значительные расстояния в труднодоступных регионах. Речь идет о таких местах, как Сибирь и Дальний Восток, где нет аэродромов, а дальность транспортировки и вес груза выходят за рамки возможностей вертолетной техники. Именно так выглядит сфера применения современных грузовых дирижаблей в логистике.
Ситуация с пассажирскими перевозками существенно отличается. Самолеты демонстрируют большую эффективность в решении этой задачи. Они отличаются более высокой скоростью, надежностью и способны выполнять полеты на значительной высоте – над облаками, вдали от неблагоприятных погодных условий, где турбулентность минимальна. Дирижаблю же приходится лететь на высотах до полутора километров, что делает его сильно зависимым от погодных условий и делает пассажирские перевозки менее комфортными.
Туристические маршруты представляются многообещающей нишей для пассажирских дирижаблей. С высоты можно демонстрировать живописные виды, такие как Суздаль, Санкт-Петербург и Ростов Великий.
― То есть не перевозки, а возможность покататься?
― Согласен. Прекрасная возможность покататься, отдохнуть и насладиться видами местности с высоты.
― В сети можно встретить изображения, где дирижабли выглядят почти как огромные океанские лайнеры, парящие в небе, и даже снабжены бассейнами на верхних ярусах…
― Возведение бассейна на дирижабле представляется маловероятным. Откровенно говоря, я с трудом могу представить себе функционирующий круизный дирижабль, рассчитанный на дальние перелеты, хотя, возможно, мои опасения необоснованны.
В Русском воздухоплавательном обществе когда-то обсуждалась идея создания теплового дирижабля для туристических целей. Мы работали над созданием нового поколения этих аппаратов и добились значительных результатов: наши разработки демонстрировали более высокую скорость полета по сравнению с тепловыми дирижаблями других производителей. В связи с этим возник вопрос об использовании этих аппаратов для проведения обзорных экскурсий над красивыми ландшафтами. Был разработан предварительный финансовый план, проанализирована стоимость билетов, и в итоге было сделано заключение о нерентабельности данного проекта.
К нашему удивлению, в 2022 году выяснилось, что в Красной Поляне российский дирижабль уже используется для перевозки туристов. Мы были искренне удивлены, поскольку эта идея казалась невыгодной. Однако, увидев стоимость билета, стало очевидно, что проект прибыльный и есть люди, готовые заплатить значительные суммы за возможность полета.
― Рассмотрим историю дирижаблестроения. Вы определили задачи, для которых дирижабли могут быть полезны сегодня, хотя и без них мы как-то справляемся. Ранее эти задачи выполнялись с помощью дирижаблей? Если говорить о массовом отказе от них, то, вероятно, уже около 50 лет их практически не видно в небе.
― Необходимо прояснить, какие именно типы дирижаблей были сняты с вооружения. В период Первой мировой войны Германия применяла дирижабли для нанесения бомбовых ударов по Англии. К завершению войны стало ясно, что дирижабли-бомбардировщики постепенно уступают место самолетам-бомбардировщикам. Дирижабли нашли применение в сфере дальних пассажирских и почтовых перевозок, осуществляя межконтинентальные и трансокеанские рейсы. В то время у них не было альтернативы: авиация не могла сравниться с дирижаблями по дальности полета, уровню комфорта и надежности.
После окончания Второй мировой войны и благодаря технологическим достижениям, разработанным для военных нужд, возникла авиация, способная преодолевать облака – на высоте 10–12 км. Это открыло возможность осуществления межконтинентальных авиаперевозок на границе стратосферы, где отсутствуют неблагоприятные погодные явления. Благодаря этому авиаперевозки стали исключительно надежными. Регулярность и предсказуемость авиаперевозок приблизились к показателям железнодорожного транспорта. Если аэропорты подготовлены к отправлению и приему самолетов, а погодные условия перестают создавать препятствия, пассажир сможет гарантированно добраться из пункта А в пункт Б по расписанию. Именно поэтому дирижабли утратили свою актуальность. Однако, вопреки распространенному мнению, их период возрождения пришелся на годы Второй мировой войны. Масштабный флот мягких патрульных противолодочных дирижаблей, развернутый Соединенными Штатами Америки, фактически обеспечил победу в битве за Атлантику, вытеснив немецкие подводные лодки из западной части океана. При этом совокупная мощность этих патрульных аппаратов значительно превышала объемы крупных дирижаблей 1930-х годов.
― Это были наблюдательные или противолодочные аппараты?
― Их использовали как для наблюдения, так и для ликвидации подводных лодок. Дирижабли были оборудованы радарами, позволявшими с высоты легко обнаруживать перископ или шноркель немецкой субмарины. С точки зрения разведывательной деятельности это оказалось наиболее действенным методом: никакие гидролокаторы, установленные на кораблях, не обеспечивали сопоставимой дальности и точности. Немецкие подводные лодки могли зафиксировать приближение конвоя, но для торпедной атаки им приходилось поднимать перископ. В этой ситуации дирижабли получали значительное преимущество: радар обнаруживал перископ, а с высоты он был хорошо заметен. Атаки на корабельные конвои с подводных лодок стали сложной задачей, и, по сути, именно дирижабли обеспечили победу в битве за Атлантику.
― Однако вторая Мировая война подошла к завершению, после чего использование дирижаблей было постепенно прекращено …
― Применение дирижаблей постепенно прекратилось, однако в 1980-е годы наблюдался всплеск интереса к ним. К этому моменту были разработаны синтетические материалы: оболочку, ранее изготавливаемую из резиновой смеси, стали покрывать полиуретановыми пленками. Вместо швейных технологий стали использовать сварку горячим электродом и высокочастотными токами. Начиная с 1980-х годов, характеристики оболочек дирижаблей значительно улучшились по сравнению с более ранними моделями.
― С какими сложностями сталкивались при разработке старых оболочек? Связано ли это с газопроницаемостью?
― И газопроницаемость, и прочность, и вес. В период Второй мировой войны для изготовления оболочек применяли хлопчатобумажную ткань, обработанную с одной или обеих сторон резиновым слоем. Для снижения нагрева от солнечных лучей их дополнительно покрывали слоем серебра. Однако хлопчатобумажные материалы отличаются невысокой прочностью, и ткани получались довольно тяжелыми.
К 1980-м годам достижения в области химии привели к созданию материалов, чьи характеристики казались невероятными по сравнению с уровнем 1940–1950-х годов. В качестве примера можно привести аэростаты объемом 40–60 м³, которые сейчас используются рядом силовых структур. Они сделаны из материала весом около 150 г/м², обладающего достаточной прочностью для выдерживания нагрузки, превышающей тонну. Сегодня из подобного материала производят даже миниатюрные аэростаты. Для сопоставления: в конце 1940-х годов советский дирижабль «Победа» объемом 5,5 тыс. м³ был создан из ткани с аналогичными прочностными показателями, но при этом она была в два с половиной раза тяжелее современной. Это демонстрирует значительный прогресс.
― Аварию «Гинденбурга» часто называют поворотным моментом, ознаменовавшим закат эпохи дирижаблестроения и начало массового отказа от дирижаблей» 6 мая 1937 года. Безусловно, имели место и другие происшествия. Какие уроки были извлечены в результате этих событий и были ли решены все вопросы в настоящее время?
― Потеря значительного числа крупных летательных аппаратов, таких как «Акрона» и «Мейкона», R101 — стала следствием серьезнейших просчетов при использовании. Ни повышенные динамические характеристики, ни тяговооруженность, ни мощность двигателей не смогут уберечь дирижабль, если он попадет в центр шторма. Отправка в полет изначально не подготовленного судна, которое не должно было покидать землю, как это произошло с R101, общие характеристики дирижаблей также не пригодятся.
Основная причина большинства дорожно-транспортных происшествий – ошибки людей.
Гибель «Гинденбурга» – единственная катастрофа, не вызванная ошибками людей или неправильной эксплуатацией. Обстоятельства этого пожара порождают подозрения в диверсии. Необычным представляется тот факт, что никто не услышал характерного хлопка при воспламенении водорода. Заметить скопление горючего газа и последующий взрыв, вызванный искрой, практически невозможно. Известны случаи взрывов при использовании водородных аэростатов, которые всегда сопровождаются громким звуком. Однако в случае с «Гинденбургом» такой ситуации не возникло. Вероятно, сработало какое-то устройство, которое воспламенило мешки с водородом и спровоцировало пожар.
― Однако, инцидент побудил к переосмыслению газа, применяемого в аэростатах?
― Это событие вызвало шок и спровоцировало паническую реакцию, повлекшую за собой отказ от использования дирижаблей для пассажирских перевозок. С началом Второй мировой войны вопрос о крупных пассажирских аппаратах утратил актуальность — политическая обстановка сделала их эксплуатацию невозможной.
Современные дирижабли наполняются безопасным гелием. Они также характеризуются высокой тяговооруженностью и, как правило, оснащены управляемым вектором тяги: лопасти винтов можно поворачивать в вертикальной плоскости. Даже на небольших скоростях нет опасности, если аппарат имеет избыточный вес или, наоборот, слишком легок. Дирижабли прошлых лет во время взлета и посадки требовали точной статической уравновешенности: подъемная сила газа должна была точно соответствовать массе аппарата. В процессе полета расходовалось топливо, что приводило к необходимости выпуска газа. Пока дирижабли использовали дешевый водород, это не вызывало проблем. Современные аппараты используют более дорогой гелий, и его сброс нецелесообразен с экономической точки зрения. Однако система управления вектором тяги позволяет дирижаблям взлетать с незначительным перегрузом. В полете они используют топливо, и к концу маршрута оказываются немного легче, но поворотные винты обеспечивают возможность безопасной посадки даже в таком состоянии.
При разработке грузовых дирижаблей проблема компенсации изменения массы становится особенно актуальной. Типичная задача заключается в том, чтобы забрать груз в специально оборудованном месте, например, у железнодорожной станции, и доставить его в локацию, не имеющую необходимой инфраструктуры. После выгрузки груза возникает значительная нескомпенсированная подъемная сила. В случае транспортировки крупногабаритных грузов ее коррекция поворотными винтами становится весьма затруднительной.
Вероятно, потребуется возвращение к водородным технологиям, однако уже с использованием современных технических решений. Это предполагает обеспечение вентиляции во всех пространствах, где водород может накапливаться при утечке, оснащение аппаратуры датчиками, предупреждающими об утечках, и более тщательное изготовление компонентов оболочки для конструктивного снижения вероятности утечки.
― Концепция научно-технического развития транспортной отрасли включает в себя развитие технологий, связанных со строительством дирижаблей. Какие именно это технологии? Какие задачи предстоит решить?
― Две главные проблемы заключаются в следующем. Первая, о которой я упоминал ранее, — это потребность в компенсации веса при погрузке груза. Вторая задача включает в себя целый ряд вопросов, касающихся эксплуатации, в частности, трудности с разгрузкой на площадке, не предназначенной для этих целей.
Строительство дирижабледрома в тайге представляется нецелесообразным. Если требуется расчистка территории площадью 200–300 метров в диаметре, то, вероятно, создание грунтового аэродрома будет более простым и экономически выгодным решением…
Имея большой опыт работы с привязными аэростатами, включая небольшие, я хорошо знаком с такими проблемами, как болтанка и аэродинамическая турбулентность вблизи земли. Я убежден, что крупным дирижаблям не рекомендуется сближаться с землей на незаготовленных площадках. В этой ситуации можно рассмотреть два возможных решения.
Дирижабль выпускает канат, фиксируется на привязи, присоединяясь к земле, и с помощью этого каната опускает груз. Так использовались американские дирижабли во время Второй мировой войны: они подлетали к небольшому авианосцу, сбрасывали трос, прикреплялись к нему, и по этому тросу осуществлялась замена экипажа, доставка топлива, боеприпасов, продовольствия. Дирижабль передавал груз авианосцу, отсоединялся и продолжал патрулирование. Полагаю, схожим образом стоит действовать и на неподготовленных площадках.
Альтернативный способ: дирижабль задерживается над площадкой, оперативно опускает груз по тросу. Груз доставлен, трос разъединен — и дирижабль покидает позицию.
― Предоставляется ли полноценное обслуживание по данной схеме на специализированных площадках, расположенных вблизи городов?
― Для обеспечения экономической эффективности дирижабельной транспортной системы требуется исключить необходимость в эллингах. Строительство эллингов для хранения дирижаблей на каждой базе, находящейся вблизи транспортных узлов, является нерентабельным. Кроме того, вывод дирижабля из эллинга возможен не всегда: при попутном ветре это может быть затруднительно и небезопасно.
Следует использовать уже накопленный опыт в области привязных аэростатов. Привязные аэростаты, в особенности крупные, эксплуатируются постоянно на открытом воздухе, и их обычно не хранят в ангарах. Для обеспечения флюгерования применяются поворотные круги, которые позволяют аппарату всегда ориентироваться носовой частью против ветра. Он крепится в носовой или близкой к носу области и автоматически выравнивается в нужном направлении. При этом аэродинамические нагрузки на него незначительны, даже при сильном ветре. Аналогичные системы необходимо внедрять и в дирижаблях: причаливание на базе должно быть автоматизировано, исключая необходимость в больших командах.
― Это означает, что после возведения дирижабля и его подъема он не должен совершать посадки?
― При необходимости ремонта дирижабль может быть спущен и помещен под крышу, однако это следует рассматривать как исключение. Оптимальным местом хранения является поворотный круг под открытым небом, что позволяет в любой момент и при любом направлении ветра обеспечить возможность отчаливания.
― В Московском авиационном институте, где я работаю преподавателем, реализуются два проекта, посвященных созданию современных дирижаблей: «Небесный странник» и «Экодисолар». Что можно сказать о перспективах этих разработок?
― «Разработка «Небесного странника» велась двумя преподавателями Московского авиационного института, однако, в связи с их уходом из института, проект остановился. Тем не менее, одна из студенток посвятила этой теме свою дипломную работу, в результате которой был создан весьма качественный проект грузового дирижабля, способного перевозить грузы весом 40 тонн и имеющего объем около 100 тысяч кубических метров 3 с лишним. Но, увы, проект до сих пор не получил финансирования, хотя энтузиасты и обивают пороги разных инстанций…
Второй проект носил скорее учебно-методический характер. Авторами выступили преподаватели кафедры инженерной графики Московского авиационного института. Отсутствие консультаций с экспертами в области аэродинамики, к сожалению, повлекло за собой создание нереализуемой концепции дискообразного дирижабля, который часто называют «летающей тарелкой».
Первый подобный проект был реализован во Франции. В конце 1970-х годов несколько компаний в Англии, а также СССР, без разбора взяли его за основу. У нас были проведены тщательные исследования, которые подтвердили ожидаемые результаты: аппарат дискообразной формы отличается неустойчивостью по тангажу и, достигнув воздушной скорости, стремится к перевороту. Преодолеть это крайне затруднительно. Теоретически можно установить оперение, однако это лишит смысл самой формы. В конце 1980-х годов в МАИ все же предприняли попытку воплощения этой концепции. Конструкция аппарата представляла интерес, однако неперспективная аэродинамическая схема не позволила проекту быть завершенным. Аппарат оказался неустойчивым и, по факту, не пригоден для полетов.
― В России всё чаще обсуждается вопрос о возобновлении производства дирижаблей. Какие же тенденции наблюдаются в мире? Существует ли конкуренция в этой области, и какое место в ней занимает Россия на данный момент?
― Россия занимает уникальное положение. Вероятно, лишь в нашей стране и, возможно, в немногих других государствах есть географические и экономические возможности для развития грузовых дирижаблей: наличие обширных, недостаточно освоенных территорий, представляющих экономическую ценность, главным образом из-за минеральных ресурсов в недрах. При этом, важным фактором является то, что эти территории преимущественно равнинные.