> Дирижабли, страница 1 > Обзор происшествий и несчастных случаев из практики воздухоплавания

Обзор происшествий и несчастных случаев из практики воздухоплавания

Практика полетов жестких дирижаблей показала, что во время этих полетов происходят такие весовые изменения, что командование оказывается внезапно лишенным нормальных средств маневрирования, в то время как руль высоты уже установлен „полностью на спуск“ или „полностью на подъем“. В общем налицо имеется несоответствие между формой корабля и средствами держать последний на должной скорости.

В этих условиях командир оказывается вынужденным для сохранения постоянной высоты пользоваться либо моторами, либо балластом или газом. Однако эти маневры таят в себе существенные неудобства, которые мы и хотим выявить, чтобы сделать из этой работы ясные выводы в отношении форм корпуса дирижабля.

Для относительной оценки этих маневров с точки зрения воздухоплавательной практики мы сначала рассмотрим опытные данные, полученные на R-ЗЗ во время его двукратного перелета через Атлантический океан. Результаты этих данных являются предметом специального доклада, представленного Лондонской королевской академии.

Опытные данные, относящиеся к R-33

Выписка из сообщения, сделанного Королевскому воздухоплавательному обществу командирам эскадрильи Причаром

При полете дирижабля в тяжелом или легком состоянии имеет место интересный феномен, который особо отмечается в отношении современных жестких воздушных кораблей с корпусами, снабженными небольшой стабилизирующей поверхностью в кормовой части.

Когда приближается вечер и нагревание уменьшается, корабль как будто становится особенно тяжелым в хвостовой части одновременно с тем, как он утяжеляется вообще; наоборот, утром, когда газ нагревается и корабль становится более легким, он одновременно становится тяжелым в носовой части; таким образом в случаях крайнего облегчения корабль для сохранения неизменной высоты постоянно летит с отрицательным углом, но при руле „полностью на подъем“.

Когда корабль становится еще более легким, он постепенно начинает терять высоту и поднимается лишь тогда, когда уменьшают его скорость. Обратное явление имеет место, когда корабль тяжел.

Этот динамический эффект может быть ослаблен путем нарушения статического равновесия корабля, а именно: когда корабль легок и становится динамически тяжелым в носовой части, можно накачать бензин в кормовую часть корабля (нарушая этим статическое равновесие), и обратно, когда корабль тяжел, можно накачать бензин в его переднюю часть.

Однако этот метод статического уравновешивания с целью внесения поправки в динамическое равновесие должен применяться с крайней осторожностью: дело в том, что после такого уравновешивания корабль в действительности становится либо статически тяжелым и одновременно уравновешенным для спуска вперед¹, либо статически легким и одновременно уравновешенным для подъема вперед².

Это означает, что если по какой-либо причине ход корабля пришлось бы замедлить, то корабль быстро нырнул бы (если он тяжел) и мог бы разбиться; если же он летел почти выполненным, то он неизбежно поднялся бы значительно выше зоны своего равновесия и сделался бы очень тяжелым.

Может возникнуть вопрос, каким образом эти эксперименты заходили так далеко во время путешествия; ведь казалось бы, что при столь важном перелете нет времени для производства такого рода опытов.

Предположим, однако, что мы находимся посередине Атлантического океана при противном ветре, и если этот ветер свежеет, то своевременное прибытие к месту назначения является сомнительным.

Корабль днем облегчается, а затем вечером утяжеляется и в определенный момент он стремится подняться, в то время как руль высоты установлен „полностью на спуск“.

Прежде всего является мысль увеличить ход с целью использовать в большей мере работу руля. Но мы видели, что в этой области нечего ожидать, так как угол атаки, создаваемый рулем, остается постоянным и увеличивается лишь динамическая опрокидывающая пара; а так как вследствие увеличения скорости полета увеличивается угол диферента, то аэростат поднимается с большей вертикальной скоростью. Перед лицом этого неожиданного результата командиру пришлось уменьшить скорость полета, и в этих условиях высота могла быть сохранена вследствие явления утяжеления при работе моторов.

Ввиду прогрессивного нарастания этого явления число оборотов моторов из-за утяжеления корабля оставалось уменьшенным в течение части ночи, а затем и в течение части дня уже вследствие облегчения корабля. В результате такого положения вещей и при сложившейся атмосферной обстановке не представлялось больше возможным в этих условиях полета прибыть к месту назначения. Следовательно, пришлось искать других способов борьбы с этим явлением, не сбавляя обороты моторов.

Так как корабль поднимался, командир должен был прибегнуть, как это обычно имеет место, к правилам маневрирования свободным поднимающимся аэростатом, а именно: он был вынужден дать хлопок клапана.

Результатом этого маневра было увеличение поднятия носа кверху, и аэростат поднялся выше. Перед лицом такого результата, прямо противоположного ожидавшемуся, командир сбросил балласт, и этим ему удалось сохранить высоту.

1 То есть с опущенным носом

2 То есть с поднятым носом

Следя за явлением утяжеления, а затем облегчения, командир легко заметил, что так можно зайти в тупик вследствие быстрого исчезновения балласта и расхода большого количества газа; в связи с этим он постарался найти другой выход.

Обнаружив, что при транспортной скорости момент руля“ был недостаточен для удержания правильного диферента, он не без основания решил, что для уменьшения величины диферента было бы достаточным некоторое перемещение груза в надлежащем направлении, а это позволило бы удержать высоту постоянной.

В случае утяжеления, когда корабль с поднятым носом стремился подняться при руле „полностью на спуск“, было достаточно следить за весовым изменением, перебрасывая бензин из кормовой части в носовую. В этих условиях представлялось возможным сохранить высоту, а работа моторов давала возможность обеспечить хорошую транспортную скорость.

Такого рода решение проблемы представлялось наилучшим; однако, приходится отметить, что здесь исходное статическое равновесие аэростата уничтожается с целью противостоять данному динамическому положению, которое соответствует определенным оборотам моторов. Следовательно, всякое уменьшение работы моторов создает для аэростата особое положение: делает его тяжелым в положении с опущенным носом, что является одним из наиболее критических моментов. Это указывается в отчетах об опытах, где было отмечено, что в данном случае аэростат может снизиться до поверхности моря.

Резюмируя сказанное, находим, что из всех маневров, которые были испробованы, имеется лишь один, позволяющий лететь на хорошей скорости, но и он представляет серьезные неудобства. Можно, следовательно, прийти к выводу, что вообще нет средств против весовых изменений, с которыми сталкиваются в практике воздухоплавания над открытым морем; это обстоятельство усугубляется тем, что такого рода явления происходят с дирижаблями, двигающимися со скоростью, примерно, 100 — 110 км/час.

Ввиду того что в дальнейшем потребуются значительно большие скорости; примерно, 150 км/час, то нарушение равновесия, возникающее уже при 100 км/час, вследствие несоответствия между формой корабля и средствами для маневра, сильно возрастет; следовательно нужно считаться с тем, что форма корпуса корабля вместе со средствами маневрирования должна будет подвергнуться серьезным видоизменениям.

Опыт „Диксмюде“

Условия полета

18 октября 1923 г. в 9 часов 30 минут утра „Диксмюде“ летел на высоте 400 метров при 7° наклона носа книзу, при руле „полностью на подъем“и при работе пяти моторов на 1 000 оборотах. Утяжеление передней части было настолько значительно, что в этот момент оказалось невозможным помешать быстрому спуску дирижабля (вариометр „полностью на спуск“), то есть спуску, превышавшему 2 метров в секунду. Температура газа была +12°, а воздуха +17°.

Командир „Диксмюде“, полагая, что корабль был тяжел в носовой части, так как он был статически легок, дал общий хлопок клапанам в 20 секунд, соответствующий утяжелению примерно в 500 килограмм.

Выпрямление последовало немедленно. Это было использовано, чтобы, утяжеляя аэростат, поднять его до зоны выполнения, которая и была достигнута на высоте 1 300 м. Температура газа +12°. Температура воздуха +16,5°.

На этой высоте корабль оставался пять минут, в течение которых автоматические клапаны действовали непрерывно. После этого диферент полностью выравнялся, и в 9 часов 45 минут имелись следующие показания:

альтиметр 1 300	руль 0
уклонометр 0	газовый термометр +12°
вариометр 0	воздушный термометр +16,5°

Полагая, что дирижабль статически хорошо уравновешен, и желая его утяжелить, командир заставил его подняться на 1 400 метров, где корабль оставался в течение пяти минут. Дирижабль оказался тяжелым в кормовой части, и, чтобы удержать нулевой диферент, потребовалось, примерно, 5° поворота руля на спуск.

В 11 часов 20 минут корабль был вновь на высоте 350 метров и пересекал довольно густой облачный слой. Температуры воздуха и газа уравнялись на 15°. Тогда дирижабль наклонился носом, примерно, на 10°, что повлекло быстрый спуск. В этом случае было поступлено так же, как и ранее, то есть был дан хлопок клапанам в 20 секунд. Выпрямление последовало немедленно, и легко удалось подняться на высоту 1 000 метров.

Примечание. Следует заметить, что общий хлопок клапаном статически утяжеляет носовую часть больше, чем кормовую.

Рассмотрение явления

Этот полет протекал в условиях, позволяющих бесспорно установить реакции облегченного корабля, спускающегося при первичном режиме, несмотря на руль, действие которого недостаточно для данного хода моторов.

Вследствие облегчения положение равновесия при прямолинейном и равномерном движении устанавливается при диференте — θ (чертёж 60). Так как нарушение положительного равновесия влечет за собой диферент — θ, больший чем угол атаки +δ, то аэростат спускается с углом пути — α.

Поскольку это положение вызывается облегчением, то, устраняя это облегчение при помощи общего хлопка клапанов, мы устраняем причину спуска, в результате чего может быть восстановлен нормальный ход, примерно, при нулевой сплавной силе; в связи с этим руль оказывается свободным. Такого рода реакции были особенно резкими на этом дирижабле, который был удлинен, в связи с чем следование по горизонтальному пути представлялось нелегким. Весовые изменения вызывали такие реакции, что представлялось необходимым постоянно менять скорость полета, а эти изменения в длительном полете немало уменьшили выносливость моторов.

Командир нашел такое решение, которое позволило ему следовать по заданному пути на нормальной скорости, несмотря на значительные колебания температуры в течение дня и ночи.

Подробности того, что в этом отношении было сделано, не представляют интереса. В общих чертах использованный прием состоял в тщательном утяжелении аэростата утром в зоне выполнения на транспортной скорости в тот самый момент, когда температура воздуха и газа были одинаковы.

Затем, когда сплавная сила равнялась нулю, при нулевом диференте, нулевом повороте руля и постоянной высоте, аэростат подвергали утяжелению, поднимая его выше зоны выполнения с учетом веса бензина, подлежащего израсходованию в течение дня.

В этих условиях аэростат находился, например, утром с поднятым кверху носом при 15° поворота руля на спуск (чертёж 61).

Когда происходило дневное облегчение, то в середине дня аэростат оказывался с опущенным книзу носом при некотором угле руля на подъем (чертёж 62), но ни в один момент руль не стоял „полностью на подъем“, и аэростат в течение всего дня сохранял способность маневрировать.

Следовательно, это было равносильно использованию лишних 15° руля для удержания пути. В общем — 40° курса.

Что касается ночи, то здесь не приходилось опасаться утяжеления, так как потребление бензина частично компенсировало ночное утяжеление и оставалась необходимости лишь в утреннем утяжелении.

Командир сам допускал, что этот прием был весьма сомнительным, так как, если бы метеорологические предвидения не оправдались, то положение дирижабля оказалось бы весьма критическим.

Несчастный случай с „Рома“

Цель, которую преследовал вылет „Рома“, сводилась к испытанию новых моторов, более мощных, чем те, которыми пользовались ранее; в связи с этим рассчитывали на выигрыш в скорости от 10 до 15 км/час.

Аэростат был выведен из эллинга и, как обычно, при произведенном положительном нарушении равновесия он поднялся до высоты 150 м; на этой высоте командир очень быстро перевел моторы на большие обороты.

Аэростат немедленно сильно наклонился носом, и свидетели видели, как его экипаж перемещал грузы с передней части гондолы в заднюю. В этот момент дирижабль шел с большой скоростью и моторы, видимо, были на полной мощности.

Внезапно аэростат наклонился на нос, по оценке свидетелей на 45°; во всяком случае этот наклон был настолько силен, что экипаж корабля был переброшен толчком из задней части гондолы в переднюю. Вслед за этим последовало уменьшение диферента, который все же до конца сохранял значительную величину; в этих условиях аэростат, спускаясь, продолжал свой путь; снижаясь, он задел за одну из фабричных труб, а затем налетел на электрические провода высокого напряжения и загорелся.

Доклад комиссии отмечает, что следовало остановить моторы в тот момент, когда аэростат приближался к земле, так чтобы оказаться в положении свободного аэростата и этим путем избежать несчастного случая.

Обследуя различные части корпуса дирижабля, комиссия обнаружила, что тяги к рулю высоты были прерваны, что и вызвало пикирование аэростата в тот момент, когда он внезапно накренился носом на 45°; далее комиссия дрбавила, что командир допустил ошибку, переведя с самого начала моторы на полную мощность, вместо того чтобы постепенно увеличивать обороты, как это обычно делается в подобных случаях.

Если не считать этих замечаний, то доклад не объясняет, почему аэростат оказался с самого начала с опущенным носом, несмотря на поворот руля высоты „полностью на подъем“.

Данное нами объяснение этого явления хорошо совпадает с фактами. Кроме того, в тот момент, когда командир начал полет на высоте 150 метров, аэростат был легким вследствие нарушения исходного равновесия, и быть может это облегчение превышало обычное.

Для того чтобы аэростат держался носом книзу, несмотря на восстанавливающую пару руля и статическую восстанавливающую пару, оказывается необходимым, чтобы сопротивление воздуха, проходящее через центр девиации, толкало аэростат облически сверху вниз. Эта сила CR является результирующей силы Сr₁, параллельной направлению тяги винтов, и силы Сr₂, вертикальной и направленной книзу (чертёж 63). Облическая сила тяги, которая ее уравновешивает, имеет в качестве результирующей, с одной стороны, тягу винтов OF₁, а с другой—вертикальную силу OF₂, направленную снизу вверх, то есть силу облегчения.

В этом положении, когда корабль медленно спускался при руле высоты полностью на подъем, начали перемещать балласт из передней части гондолы в заднюю; pатем, поскольку воздействие этой переброски не давало себя чувствовать достаточно быстро, командир дал полный газ моторам, надеясь получить лучшую работу руля.

Мы видели, что угол атаки, порождаемый рулем, будет постоянен независимо от хода моторов; вот почему этот маневр имел своим результатом немедленное усиление наклона носа книзу и ускорение спуска.

Вероятно именно в этот момент пилот, предполагая, что тяга к рулю „заела“, налег на рычаг управления, почему тяга и оказалась прерванной.

Внезапное исчезновение момента от действия руля вызвало быстрое пикирование аэростата на 45°; затем он слегка выпрямился, но далее, вследствие того что он был легок, корабль сохранил сильный наклон носа книзу до конца своего пути.

Таким образом причиной этого несчастного случая является излишняя скорость при легком аэростате, спускавшемся в условиях первичного режима. Руль был слишком слаб для нового режима—при максимальной мощности моторов.

Так как шло испытание на скорость, то казалось бы достаточным для устранения создавшегося положения дать хлопок клапанам; при этом аэростат, приближенный к нулевой сплавной силе, мог бы быть легко удержан при помощи руля, освобожденного в результате такого рода маневра.

Несчастный случай с „Шенандоа“

Материалы, которые имеются об этом несчастном случае, достаточно многочисленны и точны, чтобы позволить установить причины этой катастрофы и рассмотреть некоторые моменты, представляющие интерес с точки зрения маневрирования дирижаблем.

Несомненно, это рассмотрение даст возможность оценить, в какой мере представленный нами метод исследования ,мог бы оказаться полезным для командиров, ибо применение этого метода дало бы возможность устранить ошибочный маневр, явившийся исходным моментом беспорядочных движений дирижабля.

Было бы слишком длинно приводить полностью и в деталях отчет об обсуждении этого вопроса в комиссии; мы ограничимся цитированием выдержек с целью привлечь внимание к моментам, интересным с точки зрения динамики дирижабля и реакций корпуса корабля, находящегося в движении и подвергающегося воздействиям значительных весовых изменений.

Краткий обзор фактов по данным технического обследования, произведенного проф. Ховгардом (W. Hovgard)

Многочисленные факты, выяснившиеся в ходе следствия, в частности данные о последовательности событий и о высоте полета корабля, считая с 4 часов 20 минут утра 3 сентября 1925 г. и до момента гибели корабля, примерно, в 4 часов 52 минут утра того же дня, представлены на прилагаемой здесь карте (чертёж 76 на стр. 67), составленной под руководством проф. В. Ховгарда в Воздухоплавательном бюро. Эта кривая высоты была выведена из кривой барографа, записанной до 4 часов 48 м., когда этот барограф перестал действовать.

Краткая сводка событий.

Примерно в 4 часов 20 минут утра „Шенандоа“ двигался при работе своих моторов 1, 2, 3 на полной мощности и моторов 4 и 5 на ²/₃ их мощности. Корабль держал курс, примерно,—вест-зюд-вест.

Корабль был перетяжелен на 1 200 фунтов, и имел наклон носа кверху на 3°. Зона выполнения в этот момент была примерно в 3 600 футов

Показания лейтенанта Мейера, относящиеся к исходному положению корабля, таковы:

Корабль летел на высоте 2 500 футов, утяжеленный, с углом наклона +6° и рулем высоты, повернутым на спуск в пределах 12°—15°, делая в воздухе 36 узлов. Позднее угол наклона уменьшился до 2¹/₂—3° при угле поворота руля 10° на спуск и скорости 38 узлов.

Первый подъем.

Высота была 1 800 футов, когда в 4 часов 23 минут утра корабль натолкнулся на восходящий воздушный поток, который вынудил его внезапно подняться.

Была произведена попытка остановить подъем при помощи руля высоты, и Корабль был наклонен носом вниз на 18°. Средняя скорость подъема была, примерно, 3,75 фут/сек (1,23 м/сек) и достигала максимума в 5 фут/секунд

В 4 часов 30 минут, когда корабль достиг высоты 3 100 футов, подъем прекратился, и корабль продолжал свой путь на той же высоте в течение, примерно, 6 минут Было отдано приказание перевести моторы на полную мощность, однако, вскоре после этого мотор № 2 остановился. Остановка мотора 2 в значительной мере была вызвана большим наклоном корабля.

Вторичный подъем.

В 4 часов 36 минут корабль начал вторичный подъем большей амплитуды и с большим наклоном, чем в первый раз. Зона выполнения была быстро превзойдена и подъем продолжался до высоты 5 000 футов при средней скорости 3,75 фут/сек, достигая моментами 6,5 фут/секунд Однако, на высоте 5 150 футов начался новый подъем с более резко выраженным наклоном. Этот подъем довел корабль, примерно, до 6060 футов при скорости подъема 16,4 фут/сек (5 м/сек). Максимальная высота была достигнута в 4 часов 46 минут.

Во время подъема корабль наклонился носом книзу, причем угол наклона вначале равнялся 18°, однако, к концу подъема этот угол как будто не превышал 10—12°. С целью прекратить подъем и помешать излишнему давлению газа в баллонетах маневренные клапаны держались открытыми в течение 5 минут Открытие началось, когда корабль был на высоте 4 100 футов, а закрытие—на высоте 5 360 футов

Подъем между моментом закрытия клапанов и моментом, когда была достигнута максимальная высота, длился 42 секунд, в течение которых корабль поднялся на 700 футов, что означает скорость в 16,7 фут/сек (5 м/сек). Как только маневренные клапаны были закрыты,— но еще до того, как была достигнута максимальная высота,— было отдано распоряжение опорожнить центральные ватербалласты; установлено, что затворы для выпуска воды из карманов были немедленно открыты и что еще до того, как была достигнута максимальная высота, все центральные ватербалласты (то есть, примерно 2 500 фунтов) были опорожнены.

Как только максимальная высота была достигнута, было слышно хлопанье двух тросов где-то в верхней части корабля. Одновременно был услышан шум, сходный с тем, который мог быть вызван разрывом одного из двух креплений. Механик Соляр, который находился у переборки 75, слышал, как хлопнул трос в момент достижения кораблем максимальной высоты.

Спуск.

Как только максимальная высота была достигнута, корабль начал очень быстро спускаться. Вначале скорость, судя по барографу, была примерно 25 фут/сек (75 м/секунд).

Вскоре после начала падения баллонеты начали сжиматься и воздух с очень большой скоростью начал проникать через отверстие, приспособленное для аэрации. Лейтенант Мейер почувствовал сильнейший поток холодного воздуха, проходивший через вентиляционное отверстие передней части, что дает представление о быстроте падения.

Во время спуска корабль принимал различные наклоны носом книзу, находясь иногда почти в горизонтальном положении. Когда падение прекратилось, нос корабля был опущен, примерно, на 10°—12°.

Оставшиеся 4 300 фунтов балласта были сброшены во время этого спуска.

Третий подъем и гибель аэростата.

Корабль как будто стабилизировался на более низком уровне, примерно, на 3 000 футов в течение одной или двух минут, когда внезапно передняя часть оказалась под воздействием сильного восходящего потока; с этого момента события стали развиваться катастрофически. Последовательность этих событий не может быть установлена с полной точностью, но основывается на достаточно надежных показаниях свидетелей, находившихся в хороших условиях для наблюдения. Корабль, после того как он был резко брошен к земле, внезапно получил наклон носа кверху, достигавший почти 30° и создававший положение, аналогичное положению аэроплана в начале петли.

В этом обзоре мы подчеркнули моменты, интересные с точки зрения реакций корпуса корабля, и уже сейчас можно допустить, что помимо движений, вызванных атмосферными явлениями, движения, вызванные весовыми изменениями, несомненно оказали огромное влияние на величину угла диферента корабля.

Имея эти сведения и после очень тщательного рассмотрения метеорологических условий и изучения состояния дирижабля с точки зрения состояния шпангоутов, сопротивляемости корпуса, состояний давлений в баллонетах во время различных подъемов, проф. Ховгард, эксперт суда, пришел к выводу, что аэростат был подхвачен идущим кверху ветром и что наконец он попал в воздушный поток такой силы, что оказался разбитым.

По этим данным причиной катастрофы явились внешние аэродинамические силы, которые подвергли корабль таким скручивающим усилиям, которых он не выдержал.

Нельзя отрицать, что существуют атмосферные возмущения такой силы, которые могут вызывать такого рода несчастные случаи. Однако, тогда мы имеем дело с такими вихрями и циклонами, которые производят на поверхности земли большие разрушения. Этот же феномен, который вызывает наш интерес и который протекает, усиливаясь, в течение 25 минут, не соответствует ходу циклонических феноменов, действующих обычно с обезоруживающей внезапностью: Чтобы доказать правильность своей точки зрения, проф. Ховгард должен был оставить без внимания ряд явлений, относящихся к реакции корпуса корабля; явления же эти имеют как раз столь большое значение, что необходимо рассмотреть вопрос именно под этим углом зрения, так как в итоге различных маневров происходят существенные изменения веса.

Редко бывает, чтобы после несчастного случая такого рода можно было располагать столь полными и точными данными для оценки имевшего место положения;, этот опыт, стоивший так дорого, должен послужить основанием для кодификации правил маневрирования дирижаблями современных конструкций.

Мы обращаем внимание на следующие моменты:

1. Причины подъема. На основании всех свидетельских показаний очевидно, что причиной исходного подъема аэростата явилось воздействие направленного кверху ветра. В этот момент общее положение представлялось хорошим, и все свидетели сходятся в утверждении, что аэростат поднялся, несмотря на наклон носом книзу в 18°.

2. Маневрирование балластом и газом. Повидимому, считается установленным, что движения, вызываемые балластом и газом, имеют значение лишь с точки зрения удержания высоты, и в тексте доклада не имеется каких-либо ссылок на изменения в диференте, которые могли последовать в результате нарушений равновесия, произведенных на большой скорости.

3. Рассматривая барограмму, устанавливаем наличие двух характерных явлений, следующих за двумя маневрами, приведшими к существенному весовому изменению: первое—после хлопка клапана в 5 минут; второе— после выбрасывания значительного количества балласта на большой скорости полета (последнее кабрирование аэростата).

Можно прийти к выводу, что имеется связь между этими двумя маневрами и крупными эволюциями корабля, последовавшими в вертикальной плоскости.

4. Тросы лопнули в момент достижения первого максимума, когда произошли повреждения в остове. Аэростат разрушился в момент второго максимума.

Можно прийти к выводу, что мы здесь имеем дело с двумя динамическими феноменами одного и того же порядка, но различной степени интенсивности и что в обоих случаях имелось резкое движение корабля, которое в первом случае подвергло его страшному напряжению, а во втором случае—разрушило его.

5. Ясно, что здесь нет речи о хорошей погоде; однако барограмма все же последовательна: ниже зоны выполнения подъем происходит с уменьшенной скоростью, и лишь после перехода зоны выполнения положение осложняется. Можно допустить, что существует связь между имевшими место динамическими феноменами и тем фактом, что зона выполнения была превзойдена в значительных размерах. С этой точки зрения атмосферные токи имели лишь второстепенное значение (смотрите барограмму на чертеже 76).

Таким образом мы приходим к необходимости проследить за кораблем по его траектории, пытаясь установить для каждого момента положение корабля и вступающие в действие силы, с тем чтобы восстановить тот криволинейный путь, на протяжении которого динамические реакции увеличивались по своей амплитуде.

Поведение корабля от подъема до аварии

От нуля до зоны выполнения.

Первая фаза

В О (чертёж 64) аэростат идет облическим движением по горизонтальному пути с перегрузкой в 600 килограмм; нос приподнят кверху на +3° и руль высоты застопорен на 10° на спуск. Скорость равна 38—40 узлам.

В этот момент рулевой дает знать командиру, что он не в силах воспрепятствовать подъему аэростата (чертёж 65). Это значит, что он использовал уже в максимальной степени имевшиеся в его распоряжении средства, то есть руль высоты стоял уже „полностью на спуск“ (чертёж 66). Следовательно, аэростат перешел из положения 1 (чертёж 65) в положение 2 (чертёж 66), где руль установлен „полностью на спуск“.

Это положение 2 (чертёж 66) соответствует положению аэростата, борющегося против направленного кверху ветра, интенсивность которого можно определить по скорости в 40 узлов.

υ=V·sin 18°.

υ — скорость восходящего ветра, уменьшенная на 1 метров,

V—скорость по оси; здесь υ=20·0,3=6 м/сек (приблизительно).

Поскольку аэростат поднимается со скоростью 1 м/сек, направленный кверху ветер имеет по меньшей мере скорость в 7 м/сек, так как аэростат тяжел и направление его движения идет по направлению ОV₂ (чертёж 67).

В этих условиях равновесия аэростат поднимается в течение 10 минут при средней скорости 1 м/сек, с максимальной скоростью в 1,5 м/сек в точке В—точке перегиба траектории.

Эта скорость подъема невелика, и может возникнуть вопрос, почему не был дан наклон в 20° носом книзу, то есть такой диферент, который позволил бы сохранить высоту.

Это можно объяснить единственно тем, что руль стоял уже „полностью на спуск“; это и было выражено рулевым, заявившим, что он не может воспрепятствовать подъему аэростата. Действительно, приходится учесть, что исходное положение корабля с перегрузкой в 600 килограмм и с носом, поднятым на 3°, уже требовало поворота руля на 10°; таким образом в распоряжении оставалось лишь 15° поворота руля для того, чтобы наклонить нос книзу; но угол в 18° диферента оказался недостаточным.

Заметим, что, сбрасывая понемногу балласт в центральной части корабля до 600 килограмм, то есть приближаясь к нулевой сплавной силе, можно было бы вновь приобрести свободное распоряжение углом руля в 10° и оказалось бы тогда возможным выиграть 2° диферента, необходимых для сохранения высоты.

Во время этого подъема ход моторов был увеличен в точке А и наконец им был дан полный газ в точке С.

Результат сказался немедленно, так как оказывается возможным не только сохранить высоту постоянной, но даже обнаруживается некоторая тенденция к спуску. В таких условиях удержание высоты находится целиком в зависимости от выносливости моторов, которые работают на режиме полной мощности в ненормальных условиях диферента (18° наклона носа книзу).

В точке D мотор 2 останавливается, в результате чего подъем возобновляется в тех же условиях, что и ранее, и корабль пересекает зону выполнения на 3 600 футов Следует заметить, что положение не таит в себе чего-либо критического, и что не случись этой аварии с мотором, корабль, удержанный книзу от зоны выполнения, выбрался бы из района», где господствовали восходящие ветры, и имел бы возможность возобновить нормально свой путь.

Вторая фаза

В этой фазе траектории следует иметь в виду три различных части:

1. От A до В, примерно, в течение 3 минут (чертёж 68).

Аэростат выбрасывает газ всеми автоматическими клапанами всех газовых баллонов. Наклон носа книзу удерживается на 18°, и руль, разумеется установлен „полностью на спуск“.

2. От В до С—действие клапана в течение 5 минут

3. От С до D — резкий подъем со скоростью 5 м/сек в течение 42 секунд. Рассмотрим подробно всю вторую фазу полета.

Все баллоны выбрасывают газ и аэростат утяжеляется. Командир принимает решение воздействовать на корабль, маневрируя управляемыми клапанами, чтобы остановить подъем утяжелением аэростата, как это практикуется в отношении свободного аэростата с целью избежать сверхдавлений в центральных баллонах.

На всем рассматриваемом участке полета утяжеление чрезвычайно велико, а наклон траектории, примерно, постоянен. Можно задать себе вопрос, почему корабль не реагировал более быстро в отношении диферента под воздействием этого утяжеления, ибо мы видели, что положение равновесия аэростата в этих условиях устанавливалось с положительным дифферентом.

Корабль, поднимаясь выше зоны выполнения, оказывается в весьма своеобразном положении (чертёж 69). Схематически мы имеем, с одной

стороны, момент F×BC руля, который работает на поддержание наклона носа книзу, причем центр девиации С постепенно перемещается к задней части корабля. Этот момент уравновешивается в определенный момент времени суммой моментов: R×d—вызываемого облической силой сопротивления воздуха, так как корабль тяжел, и (Р−р)·α·sin 18°—статического восстанавливающего момента.

Чертёж 69.

Таким образом, если момент (R×d) увеличивается, то статический восстанавливающий момент уменьшается, когда утяжеление р увеличивается. В этих условиях представляется возможным, что изменение динамического восстанавливающего момента было относительно медленным до того момента времени, когда корабль приблизился к нулевому диференту. В соседстве с точкой Е наклон не превышает уже 10° носом книзу, и этот факт указывает, что восстановление носом кверху уже началось.

Вследствие воздействия центробежной силы в точке С создалось своего рода движение коромысла в тот момент времени, когда нулевой ди-ферент был перейден; аэростат оказался носом кверху, далеко перейдя положение равновесия, соответствующее приложенным в этот момент силам в результате инерции вращения. Это обстоятельство вызвало подъем на 200 метров в 42 секунд

Это движение носило столь резкий характер, что командир оказался вынужденным на него реагировать, так как он увидел в связи с увеличивающимся отклонением носа кверху, что аэростат очень тяжел. Поэтому командир перестал работать клапаном и вполне правильно поступил, сбросив балласт; однако, этот запоздалый маневр оказался недостаточным, чтобы остановить движение вращения; все же этот маневр позволил, пожалуй, избежать полного распада аэростата, когда он достиг вершины этого восхождения.

Чертёж 70.

Так как аэростат вследствие инерции вращения значительно перешел положение равновесия, то он упал в вертикальной плоскости наподобие парусного корабля, который пропустил поворот бортом в горизонтальной плоскости; это движение было ускорено тем обстоятельством, что оно происходило в воздухе, плотность которого меньше плотности воды. При этом движении носом книзу корпус корабля претерпел серьезные повреждения.

Так как целью этой работы является изыскание средств, необходимых для предотвращения потери управляемости кораблем в аналогичных обстоятельствах, то мы и займемся этим вопросом, прежде чем перейти к рассмотрению последующей фазы.

Чертёж 71.

К началу второй фазы положение рисуется в следующем виде.

Корабль под воздействием внешней силы поднимается выше зоны выполнения вопреки своим усилиям воспрепятствовать этому, так как он не обладает достаточной скоростью, чтобы противиться господствующему здесь восходящему ветру. Он непрерывно утяжеляется в течение всего этого подъема, а пятиминутный хлопок клапаном в конечном счете вызывает резкое падение носом вниз. В результате командир теряет распоряжение диферентом корабля.

Чтобы сохранить свободное распоряжение диферентом, то есть в рассматриваемом нами случае, носом книзу на 18°, достаточно удержать аэростат в пределах нулевой сплавной силы.

В этих условиях приходится непрерывно сбрасывать балласт, чтобы свести на нет в каждый данный момент потерю сплавной силы, вызываемую выбрасыванием газа всех баллонов, и совершенно воздержаться от маневрирования управляемыми клапанами.

Здесь можно возразить, что представляется трудным установить, какое количество балласта надлежит сбрасывать, и что регулировка использования этого балласта является весьма деликатной. Однако, учитывая реакции корпуса корабля, мы обнаруживаем верный показатель, дающий ценные указания; таковым будет изменение диферента, которое будет надежно руководить тем, на чьей обязанности лежит маневрирование балластом: слишком быстрая сброска балласта увеличивает абсолютную величину диферента, слишком медленная—уменьшает абсолютную величину диферента.

С этой точки зрения лучше идти в сторону быстрой сброски и вот почему: корабль поднимается вследствие восходящего ветра, однако в действительности, так как он находится на 18° носом книзу и двигается с хорошей скоростью, он опускается относительно окружающего его воздуха. Следовательно, с точки зрения подлежащего выполнению маневра, надлежит полностью оставить без внимания этот подъем по барограмме и рассматривать лишь движение корабля относительно воздуха, в котором аэростат спускается.

Становясь на эту точку зрения, мы устанавливаем необходимость сохранения найлона носом книзу на 18°; вместе с тем, так как погода плоха, представилось бы выгодным иметь возможность пользоваться рулем, чтобы смягчить силу резких отклонений и следить, таким образом, с большей легкостью за диферентом, являющимся в известном смысле точкой опоры. В этих условиях представляет интерес обеспечить за рулем его маневренные способности (чертёж 70).

Чтобы достигнуть этого результата, необходимо воспользоваться динамическими реакциями корабля, которые являются благоприятными; при этом лучше сбрасывать балласт с большей быстротой, чем происходит выпуск газа, с тем чтобы поставить корабль в условия легкого первичного режима без какого-либо излишка, то есть при нулевой сплавной силе.

Таким образом получается средний угол руля, например, в 15° на спуск, что позволит маневрировать рулем и уменьшить величину резких отклонений от пути, соответствующего 18° наклона книзу. Одновременно можно будет много лучше оценить изменение диферента, и, таким образом, всегда можно будет иметь данные о необходимой величине балласта для сбрасывания (чертёж 71).

При такого рода маневре зона выполнения перемещается одновременно с подъемом корабля вследствие воздействия восходящего ветра. Поскольку зона выполнения не оказывается превзойденной, нет основания опасаться резких падений, и корабль остается все время по соседству с нулевой сплавной силой.

В тот момент, когда восходящий ветер уменьшается или исчезает, высота может быть сохранена постоянной, а если обнаруживается нисходящий поток воздуха, то представляется возможным немедленно отклонить корабль носом кверху и, таким образом, лучше сопротивляться внешним силам.

С точки зрения маневра мы видим, что факт уменьшения оборотов моторов в момент, когда корабль начинал свою быструю эволюцию носом кверху, оказал бы самое лучшее влияние: он остановил бы эту эволюцию, и падение, вызвавшее повреждения в корпусе, было бы в этих условиях избегнуто.

Третья фаза

(С максимальной высоты до момента, когда корабль разрушился) (чертёж 72).

После своего падения в вертикальной плоскости дирижабль наклонился носом книзу. Свидетельские показания в значительной мере расходятся относительно абсолютной величины диферента во время этого спуска. Это расхождение не должно вызывать удивления, так как падение должно было сопровождаться отклонениями, причем наклон носа был наиболее резким в начале. Действительно, установлено, что как раз в этот момент спуск и был наиболее быстрым, а затем последовало выпрямление и пошли колебания вокруг диферента с опущенным книзу носом. Естественно, что в этих условиях свидетели отметили весьма различные величины диферента в зависимости от того к какому моменту относится их наблюдение.

Чертёж 72.

Следовательно, корабль оказался с опущенным книзу носом и очень тяжелым по двум причинам:

1. Корабль очень тяжел.

Исходное перетяжеление, примерно, в 600 килограмм.

Выпуск газа из всех баллонов в течение трех минут для разности в высоте в 150 метров.

Выпуск из всех баллонов, не снабженных управляемыми клапанами, в течение пяти минут для разности в высоте, примерно, в 300 метров.

Пятиминутный хлопок клапана в центральных баллонах.

Выпуск газа из всех баллонов в течение 42 секунд для разности в высоте в 200 метров.

Приходится согласиться, хотя и представляется трудным установить какую-либо определенную цифру, что утяжеление было колоссально.

2. При 42-секундном подъеме до максимальной высоты, предшествовавшем падению, положительный наклон носа был ярко выражен, и в этих условиях баллоны передней части опорожнились в значительно большей мере, нежели баллоны, расположенные сзади; отсюда и обнаружилась статическая тенденция к наклону носа вниз, присоединившаяся к той же тенденции, вызванной утяжелением. В этом положении корабль очень быстро стал набирать скорость, несмотря на то, что один из моторов прекратил работу на потолке.

Действительно, если аэростат идет со скоростью V₁ направленной по оси вследствие тяги моторов, то вес, приложенный в центре корпуса, дает ему скорость V₂, и мы имеем результирующую скорость V, которая несомненно значительна при значительном угле атаки Δ (чертёж 73).

Руль был установлен „полностью на подъем“, однако, его воздействие оказалось недостаточным вследствие большой величины динамических пар.

Полет книзу представляется резко выраженным, так как имеется приток холодного воздуха через все отверстия, предназначенные для вентиляции; в связи с этим баллоны резко раскачиваются, и создается весьма серьезное положение, так как холодный воздух должен еще более увеличить утяжеление.

Поскольку руль не дает какого-либо ощутительного результата, остается лишь сбрасывать в больших количествах балласт.

На этот раз имеется нарушение равновесия, в связи с чем во время этого спуска производится значительное сбрасывание балласта, примерно, в 2 200 килограмм. Нельзя не согласиться, что такого рода нарушение равновесия, произведенное на большой скорости, должно вызывать весьма значительные реакции корпуса корабля, к тому же, так как запасы балласта в центре были исчерпаны, возникает вопрос, не был ли весь этот балласт сброшен с передней части.

Подобный вопрос был рассмотрен при изучении подводных лодок в отношении отдачи предохранительных грузов на большой скорости, и вывод, к которому пришли, говорит о необходимости предварительной одновременной остановки моторов.

До выбрасывания балласта аэростат находится в положении, изображенном на чертеже 74.

Барограмма

После выбрасывания балласта, так как корабль продолжает еще быть тяжелым, он должен был бы занять положение равновесия носом кверху на 10°, как, например, на чертеже 75.

Для того чтобы перейти из положения на чертеже 74 к положению на чертеже 75, была произведена большая эволюция в вертикальной плоскости, и эта эволюция была еще более ускорена с точки зрения вращения тем, что выбрасывание балласта было произведено быстро и тем, что скорость корабля была значительной.

В этих условиях проявилось резкое воздействие центробежной силы и аэростат вышел из состояния равновесия (чертёж 75) и достиг диферента в 30°, Эта эволюция, сопровождавшаяся вращательным движением аэростата вокруг своей оси, вследствие значительно уменьшившейся боковой устойчивости, дала свидетелям основание для сравнения с эволюцией самолета в начале петли.

На этот раз вертикальное падение носом книзу, последовавшее за этой эволюцией, явилось столь резким, что аэростат разбился.

Из всех вышеизложенных данных мы стремимся извлечь насколько возможно больше сведений; однако, не имея в своем распоряжении самого существенного документа, а именно регистрации движений диферента, то есть перемещений носа аэростата в вертикальной плоскости, мы лишены возможности утверждать что-либо категорически. Весьма возможно, что движение воздуха преувеличили динамические реакции, лежащие в основе всех этих движений.

Тем не менее первый выполненный маневр (вышеупомянутый хлопок клапаном), видимо, и повлек за собой дальнейшие этапы катастрофы; так как, если корабль выносится за зону выполнения восходящими потоками, представляется безусловно необходимым, сбрасывая балласт, переместить зону выполнения (которую можно переходить лишь в очень ограниченных пределах).

Сбрасывание балласта во время спуска являлось правильным маневром но его следовало выполнять на уменьшенных оборотах моторов. К тому же ход моторов следовало убавить и потому, что вследствие выраженного наклона носа книзу их воздействие увеличивало скорость спуска.

Заканчивая, мы считаем нужным заявить самым категорическим образом, что мы никогда не имели в мыслях критиковать командира, который в достаточной мере проявил себя при многочисленных перелетах, осуществленных на „Шенандоа“.

Этот весьма заслуженнный командир оказался вследствие условий погоды в весьма затруднительном положении, о котором никто не подумал. Положение таило в себе неожиданность, и приходится согласиться, что ему было весьма трудно в разгар действия разрешить столь сложную динамическую проблему без предварительного изучения реакций корпуса корабля на действия значительных сил веса, нарушавших равновесие.