Небесные киты: новосибирцы придумали, как осваивать Арктику и доставлять грузы в тайгу дирижаблями — разработку уже тестируют
Дирижабль для большинства из нас — это, скорее, полумифический транспорт из кино. Безусловно, самым ярким историческим событием, в котором он фигурирует, стала катастрофа дирижабля «Гинденбург» в 1937 году. Но сегодня без преувеличения весь мир пытается вернуть дирижабли в небо, этим занимаются в США, Китае, Европе. Дирижабли — выгодный вид транспорта для доставок грузов, они способны перевозить в несколько раз больше, чем вертолеты. Проблема была в их маневренности и управляемости, и эту задачу сейчас решают новосибирские ученые. В Институте теплофизики СО РАН разработали систему управления, позволяющую дирижаблю зависать на месте, двигаться боком и сохранять устойчивость даже у самой земли. Подробнее о ноу-хау — в материале НГС.
Движители вместо двигателей
Когда речь заходит о дирижаблях, большинство вспоминает либо исторический «Гинденбург», либо туристические полеты. Но в мире интерес к этому виду транспорта не исчез: США создают стратосферные аппараты для связи и наблюдения, Европа развивает пассажирские проекты, Китай испытывает собственные гражданские дирижабли.
Главное достоинство таких аппаратов — возможность перевозить тяжелые грузы на большие расстояния значительно экономичнее вертолетов. Но именно управление долгие годы оставалось самым слабым местом конструкции.
«На малой скорости рули практически перестают работать. Дирижабль начинает зависеть от ветра, поэтому раньше для его посадки требовались причальные мачты и десятки людей, которые буквально ловили огромную машину канатами», — объяснил советник директора по прикладной деятельности Игорь Ким.
Система управления, которую предложили новосибирцы, уникальная. Она адаптирована для дирижаблей и позволяет полностью контролировать летательный аппарат на всех этапах его движения, что раньше было невозможно. В мире есть аналоги, но не превосходящие сибирское решение по эффективности и результативности, отметили в Институте.
В основе технологии, разработанной в Институте теплофизики им. С. С. Кутателадзе СО РАН, — опыт создания циклолетов, над которыми новосибирские ученые работали несколько лет по заказу Фонда перспективных исследований. Так появился проект экспериментального летательного аппарата с необычными циклороторными движителями (не путать с двигателями!). Внешне они напоминают колеса старинных пароходов, но каждая лопасть постоянно меняет угол атаки, позволяя контролировать направление воздушного потока. Разница между двигателем и движителем заключается в их роли: двигатель создает рабочую силу (вырабатывает энергию), а движитель переводит эту силу во внешнее движение с помощью контакта с дорогой, водой или воздухом.
Финансирование этого амбициозного проекта завершилось на стадии создания математической модели полёта циклолета и его летающего демонстратора. По сути, это были парящие управляемые автомобили — буквально. Разработчики вполне наглядно демонстрировали перспективы своего изобретения в 2019–2020 годах.
Хотя к такому стремительному шагу в далекое будущее в России оказались еще не готовы, во время испытаний циклолетов ученые накопили большой объем экспериментальных данных. Они и легли в основу новой разработки.
«Обычные воздушные винты по-прежнему отвечают за полет по маршруту, а циклороторы работают как корректирующая система. Они позволяют удерживать дирижабль в заданной точке, компенсировать порывы ветра, смещаться в стороны, разворачиваться практически на месте и выполнять точное маневрирование возле земли. По сути, аппарат получает возможности, которых раньше у дирижаблей практически не было», — заметил Игорь Ким.
Доставка в любую точку.
Если технология подтвердит свою эффективность, привычная инфраструктура дирижаблей может остаться в прошлом. Разработчики рассчитывают, что воздушные суда смогут обходиться без огромных причальных комплексов и многочисленных наземных команд. Аппарат «научится» самостоятельно зависать, выполнять посадку и взлет с неподготовленных площадок, подобно вертолету, сохраняя при этом главное преимущество: значительно большую грузоподъемность.
Пока испытания проходят на экспериментальном дирижабле длиной около девяти метров. При этом расчеты показывают, что технология одинаково работает и для гораздо более крупных машин. По словам разработчиков, применение новой системы не ограничивается только грузовыми перевозками.
«Такие дирижабли могут использоваться для геофизических исследований, экологического мониторинга, ретрансляции связи, наблюдения за дорожной обстановкой и коммунальной инфраструктурой, — прокомментировал возможности летательных аппаратов Игорь Ким. — Еще одно направление — разминирование территорий, с которого фактически и началась работа над проектом».
Возвращение гигантов.
В долгосрочной перспективе именно грузовые дирижабли могут стать одним из элементов логистики российского Севера. В стратегии развития Арктической зоны уже предусмотрено создание аппаратов грузоподъемностью от 30 до 200 тонн.
Новосибирск, считают ученые, способен стать одним из его центров. Здесь сосредоточены профильные научные институты, авиационные предприятия и университеты, которые могут не только проектировать и испытывать новые машины, но и готовить специалистов для будущей отрасли. Сами дирижабли пока собирают в красноярском филиале Института теплофизики СО РАН. Свою разработку новосибирцы интегрировали в систему управления и уверены, что у нее большое будущее.
Первую публичную демонстрацию своей разработки ученые проведут уже в ближайшее время. На показе экспериментальный дирижабль не отправится в полноценный полет, зато продемонстрирует то, что еще недавно казалось невозможным для таких аппаратов: зависание, разворот на месте, движение боком и точное удержание позиции даже возле земли. Именно эти возможности, по мнению разработчиков, способны вернуть дирижаблям практическое значение спустя почти век после их расцвета.