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テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト
飛行船。 発明と生産の歴史
ディレクトリ / テクノロジーの歴史、テクノロジー、私たちの周りのオブジェクト 飛行船 (フランス語の dirigeable から - 制御された) は、気球とスクリュー電気モーター、または内燃エンジンと姿勢制御システム (舵) を組み合わせた空気より軽い航空機です。気流の方向に関係なく、あらゆる方向に移動します。
気球や飛行船など、気球より軽い航空機の歴史が始まり、完全に完成したかに見えるまで、わずか 150 年余りが経過しました。 1783年、モンゴルフィエ兄弟が自由気球を空中に上げ、1937年、ドイツで建造された飛行船LZ-129ギンデンブルグがレイクハースト（アメリカ）の係留マストで焼失し、97人が乗っていた。 。 そのうち40人が死亡し、この大惨事は世界社会に大きな衝撃を与え、大国に大型飛行船の建造を中止するよう説得した。 このようにして航空学における全時代が経過し、そのうちの最後の XNUMX 年間はツェッペリンと呼ばれる硬式飛行船の開発に費やされました（主な開発者の XNUMX 人であるドイツの将軍フェルディナント・フォン・ツェッペリン伯爵にちなんでいます）。 動物の世界が（クモや甲殻類のような）外部骨格から内部骨格に発展したとすれば、空気より軽い飛行機械の進化は逆の方向に進みました。 モンゴルフィエ兄弟の気球は制御不能になった。 しかし、航空機を作成するとき、発明者らは単に選択した方向に進みたいと考えていました。 そしてXNUMX年後、軍事技術者で科学者、有名な数学者で発明家のジャック・ムニエがパリのアカデミーにプロジェクトを発表し、彼はそれを「制御された」という言葉、つまり「飛行船」と呼んだ。 彼は、装置を球形ではなく、紡錘体のような細長いものにすることを提案しました。 そして、飛行中の形状と弾力性を維持するために、ゴム引きの袋（バロネット）のようなものを外殻に挿入します。 水素が飛行船のエンベロープから漏れたため、バルネットに注入された空気で漏れを埋め合わせ、さらに飛行高度を調整する必要がありました。
1852 年になって初めて、フランスのデザイナー、アンリ ジファールは蒸気エンジンを備えた最初の制御気球を作成しました。 同時に、彼は装置のバルーンを強力な縦方向のロッドに取り付け、構造にさらなる剛性を与えました。 結局のところ、そうしないと、細長い甲羅が曲がったり、半分に折れたりする可能性があり、飛行が不可能になってしまいました。
特別なトピックは貝殻の素材です。 長い間、航空機の充填に水素が使用されてきたため、シェルは強く、軽く、太陽光に強いだけでなく、気密性も備えている必要がありました。 同時に、いくつかの資質の向上は他の資質の低下につながる可能性があります。 たとえば、ガス不透過性が優れているほど、生地は重くなります。 それにもかかわらず、これらの布地は 20 平方メートルあたり XNUMX 日あたり最大 XNUMX リットルのガスを通過し、すぐに古くなってしまいました。 XNUMX年代の終わりまでに、有名なアメリカの企業グッドイヤーがゼラチンでコーティングされた軽い風船生地を開発し、ドイツ人はポリマーフィルムの開発を始めました。 一方、エンジニアたちは飛行船の剛性の問題を解決しようとしていました。 次のステップは、イタリアのデザイナーで極地探検家のウンベルト・ノビレ（1938年から1946年まで、ソ連の設計局「Airshipablestroy」の責任者、ソ連最大の飛行船「USSR-B6 Osoaviakhim」の製作責任者）の開発でした。 彼は装置の内部に剛性のトラスを配置しました。 「背骨」は飛行船の特性を改善しましたが、実際の構造剛性の問題は解決しませんでした。 「シェル」が必要でした。 船体を金属にするというアイデアは、前任者のヘルマン・ヴェルフェルトの伝統的に水素が充填され、ガソリンエンジンを搭載していた船が空中で爆発した後、オーストリアのデザイナー、デビッド・シュワルツに思いついた。 同じ 1897 年に、制御されたシュワルツ気球がベルリンで離陸しました。その本体はすでにリベット留めされたアルミニウムで作られていましたが、エンジンの問題により緊急着陸を余儀なくされ、その間に装置は故障し、修復されなくなりました。 シュワルツの作品を知るようになった退役将軍フォン・ツェッペリン伯爵は、その将来性を理解しましたが、以前に使用されていた薄壁の剛性シェルが万能薬ではないことにも気づきました。飛行中に作用する曲げ荷重により、しわが寄ったり破壊されたりする力が必然的に発生します。最強の素材。 彼は、穴が打ち抜かれたアルミニウムのストリップをリベットで留めた軽量のボックストラスのフレームワークを思いつきました。 フレームはリング状のトラスフレームで作られており、同じストリンガーで相互接続されていました。 各フレームのペアの間には水素が入ったチャンバー（合計 1217 個）があり、内部の XNUMX ～ XNUMX 個のシリンダーが損傷しても、残りのシリンダーは揮発性を維持し、装置は損傷しません。 ツェッペリンは、アシスタントエンジニアのテオドール・コーバーとともに強度計算と構造要素のテストを実施し、この課題が実現可能であると確信しました。 しかし、伯爵の考えを信じなかった地元の科学者の提案により、新聞は当初彼を「狂った貴族」と呼んだ。 それにもかかわらず、シュヴァルツ気球の事故から1年後、ツェッペリンは蓄えをすべて投資し、偽りの謙虚さなしにルフトシッフバウ・ツェッペリン（「ツェッペリン飛行船」 - LZ-1900）と呼ばれる装置を作り始めました。 そして 128 年の夏、長さ 12 メートル、直径 11,3 メートル、体積 3 千立方メートルの葉巻型の 18 トンの巨人が、XNUMX 分間の飛行に成功し、フォン・ツェッペリン将軍に変身したと言われています。ほとんど都会の狂人から国民的英雄になった。
最近フランスとの戦争に負けたこの国は、奇跡の兵器についての将軍のアイデアを鵜呑みにした。 ツェッペリンのファンは 148 万ライヒスマルク以上を集め、これが株式会社ルフトシッフバウ ツェッペリン GmbH の認可資本となりました。 そして第一次世界大戦に向けて、ツェッペリンは長さ80メートル、最高時速XNUMXキロメートルの速度に達するいくつかの機械を製造し、敵対行為の勃発とともに即座にイギリスの保護下で難攻不落であると考えていたイギリスを爆撃しました。英語のチャンネル。 これらの航空リヴァイアサンは、当時としては非常に高い高さで飛行しており、当時の航空機や大砲を恐れることはなく、航空偵察に理想的に適していたので、爆撃の精度の欠点は補われました。 そして、イギリス軍の緊急動員された資源によって高地を襲撃できる効果的な対空砲や航空機を開発する機会が与えられたときでさえ、ツェッペリン飛行船はアフリカのドイツ植民地の守備隊に増援、武器、軍事装備を届ける輸送機となった。 1917 年、LZ-104 はツェッペリン造船所で建造され、時速 80 km の巡航速度を実現し、最大 16 km の距離で 1900 トンの爆弾を運ぶことができました。 言い換えれば、彼はアメリカの海岸に到達することができた。 このツェッペリン飛行船は戦闘に参加する時間がなく、ドイツの敗北後、乗組員によって爆破されました。 1916 年から 176 年までに、合計 123 隻の飛行船がドイツで建造されました。 第一次世界大戦により生産が再開され、XNUMX 台の車両が在庫から空に放出されました。
フェルディナント・フォン・ツェッペリンは戦争の終わりまで生きられず、その後、敗戦国となったドイツは彼の子孫とともに賠償金を支払い始めた。 ベルサイユ条約により、平和目的と軍事目的の両方に使用できる飛行船を含む多くのものの製造が禁止されました。 それでも、この発明家の創造物は米国に届きました。 彼の仕事を引き継いだヒューゴ・エッケナーは会社を存続させたいと考え、賠償金として大西洋を征服できる新しい巨大飛行船を無料で受け取ることをアメリカ人に提案した。 エッケナーはドイツ政府に資金を提供するよう説得することに成功し、1924 年に不活性 (したがって不燃性) ヘリウムで飛行する LZ-126 が建造されました。 ヨーロッパとは異なり、米国はこの安全に飛行できるガスを豊富に生産していました。 ツェッペリン型飛行船はアメリカ海軍に就役し、ロサンゼルスと名付けられました。
内戦後は常に外国領土でのみ戦ってきたアメリカは、兵力や装備品の輸送、長距離の海上偵察のために強力な車両を必要としていた。 そして 20 年代に米国で 1012 隻の硬式飛行船からなる強力な航空艦隊を構築する計画が浮上しました。 彼らは太平洋と大西洋を哨戒することを目的としていた。 同時に、それぞれがXNUMX機からXNUMX機の偵察機または急降下爆撃機を搭載し、給油なしで海をXNUMX回横断できると想定されていた。 経済危機の発生により、特別に設立された会社グッドイヤー・ツェッペリンはすぐに大量生産を開始できませんでしたが、1931年にアクロンと呼ばれるZRS-4シリーズの最初の飛行船（長さ239メートル、直径40,5メートル、体積 - 184千立方メートル）、m3、最大速度 - 130 km / h、最大飛行距離 - 17,5千km）が空に飛びました。
水素を充填した初期のヨーロッパのツェッペリン飛行船は、燃料を消費し（重量の最大 20%）、非常に高度に達するため、非常に不経済であったことに注意してください。ガス室の破裂を避けるために、まず水素が必要でした。バルーンネットから空気を放出し、特殊なバルブを介して数万立方メートルの水素を排出しますが、これは製造コストが非常に高くなります。 ヘリウムは水素よりも30～40倍高価であり、それを大気中に放出することは紙幣で車を燃やすのと同じことだ。 1928 年にはドイツの技術者が巨大なグラーフ ツェッペリン飛行船の設計に賢明な解決策を採用し、飛行中に水素を失わないようにすることができました。 ドイツ人は、いわゆる「ブルーガス」（ガス発生器または石油分解中に得られる、都市燃料として使用される、高カロリーガスを濃縮した気化水ガスであるブラウガス）で稼働できるエンジンを搭載しました。 その密度は空気の密度に非常に近く、カロリーに換算すると、1,5立方メートルでXNUMXkgのガソリンに相当します。 「ピジョンガス」もアメリカ人の問題を解決できるかもしれないが、それはアメリカで製造されたものではなく、地元の設計者がガソリンエンジンの排気ガスから水を抽出するためのプラントをアクロン号に搭載した。 特殊なラジエーターでガスが冷却され、水が凝縮されてバラストタンクに送られるため、飛行中に飛行船の重量は変化しませんでした。 アクロンは、床にハッチのある格納庫に、それぞれの重量が XNUMX トンを超える XNUMX 機の偵察機を搭載していました。 離陸するために、エンジンが作動した機体はハッチを通してトラスロッドの助けを借りて降下され、独立飛行を開始しました。 着陸のために、端に台形の形のループが付いたロッドが外側に伸び、飛行機は飛行船の速度と同じ速度で台形まで飛び、台形にしがみつきました。特別なフックを取り付けられ、格納庫に引き込まれました。 空母から作戦可能な戦闘機や急降下爆撃機も作られました。 アクロンさんは1933年間飛行した後、激しい嵐で亡くなった。 同じXNUMX年に、アメリカ人は同じシリーズの飛行船メイコンを空中に持ち上げましたが、これも下降気流に陥ってXNUMX年後に死亡しました。 そして米国での硬式飛行船の建造は中止された。 すでに述べたように、ツェッペリンの 80 周年を記念して、グラーフ・ツェッペリンと名付けられた巨大な LZ-127 (長さ 236,6 m、直径 30,5 m) が彼の会社の株から誕生しました。 初の世界一周飛行を含む2700回の飛行を行った。 他のドイツの飛行船と同様、水素を使用した。 しかし、容積30万立方メートルの特別なチャンバーに送り込まれたのは空気ではなく、燃料として使用されたブラウガズでした。 消費されても飛行船の重量はほとんど変化せず、水素を抜き出す必要はなかった。
グラーフ・ツェッペリンの最後の飛行は 1936 年に行われ、1940 年にドイツ空軍長官ヘルマン・ゲーリングの命令により破壊されました。新たな戦争では彼は航空機に頼りました。 こうしてドイツのツェッペリン飛行士の歴史は幕を閉じた。 概して、剛体システムの飛行船は、運搬能力、速度、航続距離の点で、他のタイプの飛行船や新興航空機を先取りしていました。 しかし、空母メーコンが死亡するまでに、この航空機はすでに大西洋上を飛行しており、「社会主義の空飛ぶ神殿」であるマキシム・ゴーリキー航空機は、その17倍にあたるXNUMXトンのペイロードを運ぶことができました。どの飛行船よりも。 ツェッペリン飛行船は、当初の形では時代遅れになりました。 現在、制御航空学は他の目的で、また他の技術に基づいて復活しつつあります。 著者: S.アプレソフ
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