Дирижабли серии «100»

Многообещающе, правда, выглядело развитие гражданских дирижаблей. Хотя эта проблема и выходит за рамки темы нашей книги, но она весьма поучительна и интересна. К тому же прекращение работ по управляемому воздухоплаванию в Британии было временным явлением, и положение изменилось весьма скоро.

Еще в 1919 году появился проект транспортного дирижабля для нужд Британской империи. Конкретные формы он получил, когда инициативу взял в свои руки опытный моряк С. Берней. В марте 1922 года была разработана правительственная программа, которая после различного рода бюрократических проволочек и изменений получила одобрение в 1924 году. В соответствии с программой, на которую выделялось 1,5 миллионов фунтов стерлингов (в действительности истрачено в 2 раза больше), должны были быть построены 2 больших дирижабля, каждый объемом 143 000 куб. м. Как это не выглядит странным, но требуемая максимальная безопасность перевозок пассажиров и грузов сочеталась с использованием в качестве подъемного газа водорода.

Для получения заведомо успешного результата британское правительство разметило заказы на изготовление дирижаблей фирмам «Эйршип Гаранта Компани Лтд.» из Хоудена (в действительности дочернее предприятие фирмы «Виккерс», руководимое Бернеем) и Королевскому воздухоплавательному заводу в Кардингтоне. Первая из них строила R. 100, другая — R. 101. Правительство взяло на себя большую часть расходов на изготовление дирижаблей, а также строительство сети аэродромов на основных направлениях своей империи. В случае войны предполагалось переоборудовать дирижабли для ведения боевых действий.

В соответствии с проектом создания транспортной воздухоплавательной флотилии, в 1925-1926 годах планировалось по крайней мере частично оживить активность ранее сделанных дирижаблей, которые должны были послужить для обучения экипажей и отработки конструкций будущих гражданских воздушных судов. Находящиеся на хранении дирижабли R.33 и R.36 были срочно доведены до летного состояния. R.36, однако, так и не поднялся в воздух, летом 1926 года его разобрали. R.33 повезло больше, в 1925 году он снова взлетел и использовался для учебных полетов и в экспериментах со стыковкой с самолетами.

В октябре 1925 года британская авиация приступила к практическому освоению стыковки самолета с летящим дирижаблем, которым был, как вы уже догадались, R.33, а самолетом — миниатюрный одноместный моноплан Де Хэвиленд D.H.53 «Хаммингберд» (Колибри) (использовался РАФ в качестве самолета связи). Самолет был оснащен двухцилиндровым двигателем Блэкбурн «Том Тит» мощностью 18 л. с., над воздушным винтом которого была смонтирована громоздкая защитная конструкция [292] со стыковочным крюком. 15 октября 1925 года летчик Ролло де Хага-Хэйг попытался состыковаться с перекладиной, установленной под R.33. Из-за того что стыковочный крюк не имел стопора, как в американской конструкции, и самолет приблизился к перекладине на слишком большой скорости, чуть не произошла авария — «Хаммингберд» сделал почти полный кувырок вокруг перекладины. От этой идеи в дальнейшем пришлось отказаться.

Годом позднее, 21 октября, с летящего над Пулхэмом R.33 стартовали 2 истребителя Глостер «Грииб». Еще один подобный эксперимент был повторен 23 ноября, после чего работы с этими самолетами были завершены. Истребители «Грииб» не были оснащены оборудованием для стыковки с летящим дирижаблем, поэтому результаты этого эксперимента невелики. Правда, была подтверждена способность старта с дирижабля почтовых самолетов. В дальнейшем R.33 использовался для обучения экипажей. В 1928 году после 800 часов налета дирижабль разобрали.

С целью подготовки кадров в 1929 году фирма «Эйршип Девелопмент Ко.» построила мягкие дирижабли AD-1 и AD-2.

Строительство R.100 закончились в ноябре 1929 года, и 16 декабря он впервые поднялся в небо. Каркас дирижабля R.100 был сделан целиком из дюраля и по принципам и методам конструирования цеппелиновского типа дирижаблей. Однако между конструкциями R.100 и обычного цеппелина имелись значительные отличия.

Форма R. 100 мало отличалась от первоначальной формы R.101 (без цилиндрической вставки). Дирижабль R.100 предназначался для пассажирских сообщений. Помещения для пассажиров так же, как и в R.101, располагались внутри каркаса дирижабля; наружу выступала только находящаяся под пассажирским помещением сравнительно небольшая гондола управления и подвешенные к каркасу 3 моторные гондолы. Пассажирские помещения находились на трех этажах в передней части корабля, на значительном расстоянии от моторов, между 5-м и 6-м шпангоутами. Нижний этаж, расположенный непосредственно над гондолой, предназначался для размещения экипажа, два других этажа — для пассажиров. В среднем [293] этаже находилась большая столовая на 56 мест. С обеих сторон столовой шли палубы для прогулок. Такие же палубы для прогулок имелись и на верхнем этаже. Каюты для пассажиров помещались на обоих этажах. Всего имелось 32 каюты, предназначенные для 100 пассажиров.

Во время стоянки корабля на причальной мачте пассажиры попадали в свои помещения внутри каркаса через люк с откидным мостиком в передней части дирижабля и далее по коридору, тянущемуся внизу внутри каркаса.

Моторных гондол было всего 3; они находились за миделевым сечением, ближе к корме. В каждой из них были установлены по 2 мотора Роллс-Ройс «Кондор», мощностью по 660 л. с. каждый. Моторы располагались: один в передней, другой в задней части гондолы. Соответственно были и винты — тянущий и толкающий.

При проектировании R.100 выяснялся вопрос, что именно является более выгодным: шесть отдельных гондол с одним мотором в каждой или три моторных гондолы с двумя моторами. В последнем случае коэффициент полезного действия заднего винта, работающего в струе переднего винта, меньше. В то же время увеличение веса при установке шести гондол вместо трех, а также необходимость иметь при этом лишних механиков в значительной мере компенсировали недостаток установки двух моторов в одной гондоле. Задние двигатели каждой гондолы снабжались механизмом реверса, позволявшим изменять направление вращения винта.

На испытаниях R.100 достиг максимальной скорости 132 км/ч и показал себя в целом хорошо. Вершиной его карьеры стал двойной [294] перелет Атлантического океана из Кардингтона в Монреаль и обратно, совершенный в августе 1930 года. В том полете на его борту находилось 38 человек экипажа и 44 пассажира. На подходе к Монреалю дирижабль благополучно преодолел полосу сильных грозовых шквалов, причем в полете был произведен ремонт сорванной обтяжки руля высоты. Путешествие в Канаду длилось 78 часов, а обратный полет, благодаря сильному попутному ветру, сократился до 58 часов. Во время этого перелета были проверены технические качества корабля. Такие впечатляющие результаты еще больше укрепили мнение сторонников дирижаблей в счастливом будущем британского воздухоплавательного транспорта. Ускоренными темпами строились аэродромы и причальные вышки в Исмаилии (Египет), в Карачи (Индия), в Сент-Губерте (Канада) и в Гроутвилле и Дурбане (Южная Африка).

После возвращения R.100 из Канады комиссия подписала акт приемки дирижабля в эксплуатацию и этим действием подтвердила, что условия договора были полностью выполнены. Фирма «Эйршип Гаранти» вскоре после этого распалась. Теперь правительство рассчитывало только на свои собственные силы в лице «Ройал Эйршип Уоркс», где строился удивительный дирижабль R.101. Технически он был еще более совершенным, чем его предшественник R.100.

Для того чтобы показать главные различия между обоими дирижаблями, мы приводим ниже таблицу основных характеристик R.101 (до его переделки) и R.100.

Основные характеристики R.101 (до его переделки) и R. 100 (стр. 295)

	R.100	R.101
Объем, куб. м	140 000	141 600
Длина, м	216,5	219,6
Высота, м	41,15	41,0
Максимальный диаметр, м	40,6	40,0
Относительное удлинение	6,33	6,5
Количество шпангоутов	15	16
Количество газовых баллонов	15	16
Стабилизаторы и рули	3 (288 кв. м) и 1 нижний (233 кв. м); рули направления неуравновешены, рули высоты — уравновешены	4 (по 195 кв. м); все рули уравновешены
Основные элементы каркаса	Трубы из дюралюминиевой ленты, намотанной спиралью и склепанной	Стальные трубы, соединенные решетками из дюралюминия или же поперечными трубами
Шпангоуты	Толщина шпангоута 0,73 м. Шпангоуты с радиальными расчалками, закрепленными на осевой балке	Толщина шпангоута 3,15 м. Шпангоуты жесткие, без расчалок
Закрепление газовых баллонов	Сетчатые диафрагмы	«Парашютная» система
Моторные гондолы	3 гондолы, каждая с двумя двигателями, из которых один с толкающим, а другой с тянущим винтом	5 гондол с одним двигателем в каждой
Двигатели	6 бензиновых двигателей Роллс-Ройс «Кондор III» по 660 л. с. каждый	5 дизельных двигателей «Бердмор» по 686 л. с. каждый
Каюты для пассажиров и экипажа	Расположены на трех палубах между 5-м и 6-м шпангоутами	Расположены на двух палубах между 6-м и 8-м шпангоутами
Общая подъемная сила, т	156	150
Вес конструкции, т	92	103
Вес двигателей, т	11	21
Нормальный платный груз	100 пассажиров и 10 т груза	50 пассажиров и 7 т груза
Наибольшая скорость, км/ч	132	113
Дальность полета, км	6000	3000

Корпус дирижабля R.101 состоял из 16 шпангоутов, 15 главных стрингеров и 15 второстепенных (промежуточных). Таким образом, поперечное сечение корабля представляло собой 30-сторонний многоугольник, длина сторон которого на миделе корабля равнялась 4,11 м. Стрингеры везде шли поверх шпангоутов. При постройке R.101 для изготовления ферм каркаса в качестве материала применялась, кроме дюраля, также и [296] нержавеющая сталь. Стальные конструкции каркаса R. 101 составляли около 25% от веса всего каркаса.

Помещения для пассажиров размещались на двух палубах, находящихся внутри корпуса между 6-м и 8-м шпангоутами. Еще до постройки дирижабля широко обсуждался вопрос о том, где именно расположить пассажирские помещения.

Доводы в пользу устройства этих помещений в гондоле, выступающей наружу и являющейся продолжением гондолы управления, сводились к тому, что, во-первых, это предоставит пассажирам лучший обзор. Во-вторых, пассажирские помещения не будут занимать пространство внутри каркаса, которое можно использовать для подъемного газа.

Доводы в пользу устройства помещений внутри каркаса: уменьшение общего лобового сопротивления корабля, возможность устройства более обширных помещений для пассажиров, позволяющих свободно передвигаться по значительной площади пола. Что касается уменьшения объема для газа внутри каркаса за счет находящихся там пассажирских помещений, то разработчики посчитали эту проблему несущественной. Забираемый объем 2850 куб. м уменьшал подъемную силу примерно на 3 т. Устройство же большой пассажирской гондолы, выступающей наружу, увеличивало лобовое сопротивление корабля почти на 12%. Для достижения той же скорости полета при перелете из Англии в Египет потребовалось бы увеличить запас горючего на 4 т. Возникало также опасение, что при перенесении пассажирских помещений внутрь корабля, т. е. при смещении общего центра тяжести дирижабля несколько вверх, корабль окажется менее устойчивым. Произведенные исследования показали, что это опасение необосновано.

Вес конструкции пассажирских помещений по проекту составил 102 кг на одного пассажира. Площадь пола верхней палубы этого помещения (без боковых галерей для прогулок), составила 510 кв. м. Площадь пола нижней палубы — 162 кв. м. Впоследствии предполагалось [298] увеличить эту площадь еще на 370 кв. м путем устройства балконов по обеим сторонам палубы.

Размер находящегося на верхней палубе салона — 15 х 9,7 м. Тянущиеся по обеим сторонам верхней палубы, несколько выше ее, боковые галереи имели ширину 2,3 м. Вделанные в оболочку окна, благодаря наклону их приблизительно на 46°, давали хороший обзор. Нижняя часть окон состояла из тройных стекол, заключенных в раму. К ней прикреплялись перила, за которые пассажиры могли держаться, стоя у окна. Каюты для пассажиров — двухместные, площадью каждая 1,85 х 1,53 м. Стены пассажирских помещений были сделаны из легких дюралевых ферм, на которые была натянута ткань. Вдоль дирижабля, в его нижней части, тянулся коридор шириной 0,9 м. В некоторых местах коридора имелись поперечные ответвления. Они открывали доступ к частям корабля, расположенным сбоку, в частности к боковым гондолам. Этот коридор служил исключительно для сообщения вдоль дирижабля.

R.101 имел 5 мотогондол: четыре боковых и кормовую. Боковые крепились: две передних — к шпангоуту № 4 и две — к шпангоуту № 9. Кормовая гондола, размещенная под каркасом (по средней линии), крепилась к шпангоуту № 11. Гондолы монтировались каждая только к двум точкам шпангоута. Благодаря этому их можно было легко демонтировать и заменить другими даже во время стоянки дирижабля на причальной мачте. Гондолы имели достаточно хорошую аэродинамическую форму и были просторными внутри.

В каждой гондоле первоначально устанавливалось по одному восьмицилиндровому рядному дизельному [299] двигателю Бердмор «Торнадо» водяного охлаждения. Предполагалось, что двигатели будут развивать мощность 700 л. с. каждый, однако действительная мощность оказалась всего 685 л. с. при 1000 об/мин. Первоначально предполагалось поставить металлические винты с изменяемым шагом, однако во время испытания обнаружилось, что пустотелые металлические лопасти этих винтов (диаметром 5 м) не выдерживают высоких вращательных моментов. Поэтому их заменили на деревянные.

Один из двигателей имел реверсивный винт для торможения и обратного хода. Вначале предполагалось сделать реверсивным двигатель кормовой моторной гондолы, однако потом от этого отказались, так как задний двигатель давал возможность использовать струю потока от винта кормового двигателя для усиления эффективности оперения при маневрировании. Запуск двигателей производился при помощи 40-сильных бензиновых моторов «Рикардо», снабженных передачей «Бендикс». Из четырех вспомогательных пусковых моторов два могли служить также для перекачки горючего и водяного балласта из одного бака в другой.

Вся винтомоторная группа на дирижабле R.101 оказалась очень перетяжеленной. В процессе строительства и испытания моторов пришлось некоторые части заменить другими. В результате вес всей винтомоторной группы составил 21 т — на 8 т больше, чем планировалось. Горючее помещалось в баках емкостью по 1020 и 610 л каждый. Большинство баков располагались в районе главных шпангоутов дирижабля, часть — подвешивались к пассажирским платформам. Это было сделано с целью компенсировать (путем перекачки части горючего в эти баки из других) облегчение веса соответствующего отсека при уменьшении количества пассажиров на корабле. Общая емкость баков была рассчитана на 29 т горючего.

Баки для балласта, делились на две группы: одна, рассчитанная на 8 т водяного балласта, и другая — на 7 т. Баки первой группы были устроены так, что могли быстро сбрасывать весь содержащийся в них водяной балласт. Дно этих баков снабжалось поворачивающимся диском. При его повороте, примерно на 1/7 окружности, он опускался, [300] оставляя открытым отверстие в 306 мм в диаметре, через которое бак быстро опорожнялся. Баки другой группы, рассчитанные на 7 т водяного балласта, по своему устройству не отличались от баков для тяжелого горючего и для увеличения радиуса действия дирижабля могли также заполняться горючим. На случай очень продолжительного полета предполагалось заполнять горючим и баки для балласта первой группы. Водяной балласт также мог перекачиваться из одного бака в другой для поддержания продольной устойчивости дирижабля. Благодаря такой системе перекачки дирижабль мог на стоянке выгрузить и горючее, и балласт почти в любом месте вдоль каркаса.

Приведенное выше описание относится к первой версии дирижабля R. 101. Корабль оказался слишком перетяжеленным и был явно непригоден из-за малой полезной грузоподъемности для тех больших перелетов, на которые он рассчитывался. Было решено увеличить полезную нагрузку дирижабля путем вставки в каркас еще одного добавочного отсека с газовым баллоном объемом в 14 000 куб. м. Собственный вес этого отсека составлял 10 т, так что выигрыш в подъемной силе получался приблизительно в 5 т. Кроме того, парашютообразые сети для газовых баллонов были по всему дирижаблю несколько ослаблены, благодаря чему газовые баллоны, прилегая ближе к стенкам каркаса, заняли каждый несколько больший объем. Это дало выигрыш в подъемной силе в 4 т. Сокращение числа пассажирских кабин и демонтаж некоторых конструктивных частей дирижабля увеличили подъемную силу еще на 3 т. Таким образом, общий выигрыш в подъемной силе приблизительно равнялся 12 т. Длина нового вставленного в каркас отсека составляла 20 м, так что удлинение дирижабля увеличилось до 6 м и корабль стал фактически совершенно иной формы, чем те модели, которые подвергались очень длительным и полным испытаниям в аэродинамической трубе Национальной физической лаборатории. Несмотря на увеличение полезной подъемной силы, собственный вес дирижабля все же составил 72% от полной подъемной силы. Моторы на дизельном топливе развивали мощность значительно меньшую, чем предполагалось. В результате этого, а также из-за изменения формы корпуса дирижабль мог развивать крейсерскую скорость не выше 90 км/ч.

Строительство этого гиганта завершилось 12 октября 1929 года. На 4 октября 1930 года был назначен первый торжественный [301] полет в Индию: так планировалось открыть британские воздухоплавательные пассажирские перевозки. В Кардингтоне собрались все сливки британского высшего общества, чтобы стать свидетелями столь знаменательного события. На борту R.101 находилась команда в составе 42 человек и 12 пассажиров, среди них — министр воздушного флота Томпсон и другие высшие чины министерства.

В 18.36 дирижабль отправился в сверхдальний перелет. Метеорологические условия были неблагоприятными. Дирижабль летел на высоте 500 м под нижней кромкой облаков. Шел сильный дождь. В 19.35 R.101 снизился до 300 м и продолжал полет на этой высоте. В 2 часа ночи 5 октября дирижабль находился над северной частью Франции в районе Бове. Дул сильный юго-восточный практически [302] встречный ветер со скоростью 60 км/ч, при порывах — до 80 км/ч, который уменьшал путевую скорость дирижабля почти до 30 км/ч. Продолжал идти сильный дождь. Порывы ветра вызывали сильные продольные колебания и боковую качку корабля, что приводило к потере газа через газовые клапаны (следует отметить, что R.101 ранее никогда не летал в таких сложных погодных условиях).

В 2.05 вследствие разрыва переднего газового баллона R.101 резко опустил нос и в течение 30 секунд быстро снижался. Отрицательный дифферент усугубился перемещением газовых баллонов к корме, а также перетеканием водорода, выходившего из разрушенного баллона, в хвостовую часть дирижабля. R.101 плохо слушался рулей, тем не менее путем отклонения руля высоты удалось восстановить его горизонтальное положение. Была отдана команда на уменьшение режима работы двигателей и сброс балласта. Но практически одновременно с ней R.101 вторично опустил нос, в результате чего столкнулся с лесистым холмом. Удар был несильным вследствие невысокой скорости полета. Однако от искры, возникшей, видимо, в поврежденной электросистеме, воспламенился водород. Последовавший за этим взрыв уничтожил дирижабль. Погибло 48 человек.

Целесообразно более подробно рассмотреть некоторые этапы постройки и испытаний R.101, поскольку это позволит выявить характерные факторы, обусловившие причины катастрофы. При постройке оказалось, что дирижабль значительно перетяжелили. Вместо ожидаемых 60 т его полезная нагрузка была близка к 35 т. Это перетяжеление во многом объяснялось использованием тяжелых дизельных двигателей, которые к тому же не могли развивать свою расчетную мощность 700 л. с. из-за возникавших при больших оборотах вибраций. Первоначально планировали установить на все двигатели винты изменяемого шага, но так как они разрушались при испытаниях на стенде, от них отказались. Взамен этого один из пяти двигателей был оборудован реверсивным винтом, привод которого дополнительно утяжелил силовую установку. В результате ее масса достигла 21 т.

Для облегчения дирижабля с него сняли часть оборудования, в [303] том числе проволочные сети, ограничивавшие перемещение газовых баллонов. В результате этого освобожденные от сдерживавших связей баллоны получили возможность перемещаться вперед и назад на значительное расстояние. Вместе с ними перемещался и центр подъемной силы. Поэтому R.101 стал неустойчивым в продольном направлении. Если он двигался с поднятым или опущенным носом, то при этом дифферент имел тенденцию не уменьшаться, а возрастать (по абсолютной величине). Это существенно усложняло пилотирование, и штурвальному по рулю высоты приходилось непрерывно отслеживать изменение направления дирижабля.

Снятие проволочных ограничителей привело также к многочисленным повреждениям газовых баллонов. При перемещении они терлись друг о друга и об элементы конструкции, в результате в них образовывалось большое число отверстий, через которые непрерывно утекал несущий газ.

Утечка газа происходила и через слишком чувствительные газовые клапаны, которые регулярно открывались, несмотря на то что дирижабль в испытательных полетах не летал на высотах, где должен был происходить автоматический выпуск водорода через эти клапаны. Из-за непрерывной потери газа для уравновешивания дирижабля приходилось сбрасывать большое количество балласта. Непрочной была внешняя обшивка R. 101, которая неоднократно рвалась на больших участках.

Что же касается испытаний дирижабля, то они проводились далеко не в полном объеме. После гибели R.38 английские специалисты в области воздухоплавания считали, что до выполнения сверхдальних перелетов дирижабли должны подвергаться 150-часовым летным испытаниям, включавшим в себя скоростные испытания и 48-часовой полет в неспокойной атмосфере. R.101 налетал только 102 часа. При этом он не выполнил 48-часовой полет и не прошел скоростные испытания. [304]

Кроме того, все эти мероприятия проводились до увеличения объема R.101.

После введения дополнительного отсека было выполнено всего 2 полета, наиболее продолжительный из которых составил чуть более 16 часов. Причем из-за неисправности в одном из двигателей и в этом 16-часовом полете не проводились скоростные испытаний. К тому же поскольку полет проходил в спокойной атмосфере, не вызывавшей изменение положения продольной оси дирижабля и вращение дирижабля вокруг этой оси, практически невозможно было сделать заключение об устранении выявленных в предыдущих полетах недостатков, связанных с работой газовых клапанов и перемещением газовых баллонов. Несмотря на все это и не принимая во внимание неблагоприятный прогноз погоды на ближайшие несколько суток, было решено одобрить перелет в Индию. Скоростные испытания намеревались провести вскоре после отплытия из Кардингтона. Предполагалось, что в случае неудовлетворительных результатов R.101 вернется на базу.

Таким образом, основной технической причиной катастрофы явилась чрезмерная потеря газа как через поврежденный газовый баллон, так и через газовые клапаны. Были и ошибки пилотирования. Во-первых, R.101 шел на слишком малой высоте, что при имевшей место недостаточной продольной устойчивости было крайне опасно. Во-вторых, помимо снижения скорости спасительным для дирижабля мог стать своевременный сброс балласта, особенно носового, что позволило бы возвратить дирижабль в режим горизонтального полета и прекратить спуск. Но сделать это не удалось. В-третьих, практически весь носовой балласт к моменту катастрофы был израсходован.

Кроме того, в этой катастрофе большую роль сыграло форсирование старта дирижабля. Несмотря на то, что многие недостатки R.101, выявленные в процессе испытаний, так и не были устранены, полет состоялся.

Даже после этого трагического случая правительство продолжало поддерживать летные эксперименты с участием R.100 и с энтузиазмом отнеслось к новому проекту «Ройал Эйршип Уоркс», названному R.102. Только достигший в это время своего пика экономический кризис заставил британские власти перейти к постепенному свертыванию этих планов. Наконец, осенью 1931 года было официально заявлено о прекращении финансирования воздухоплавательных программ. В ноябре 1931 года фюзеляж R.100 продали на металлолом.

Оценка британского участия в послевоенном развитии воздухоплавательной техники весьма противоречива. С технической стороны появились интересные конструкции — R.100 и R.101, между тем как более ранние дирижабли являлись лишь развитием военных конструкций. С другой стороны, более грамотное и целенаправленное управление воздухоплавательными исследованиями и производством могло привести к меньшим расходам и лучшему конечному результату. [305]