Почему у дирижаблей есть плавники?

А если двигатели откажут? На ранних дирижаблях это случалось часто, и многие корабли ковыляли домой на меньшем количестве двигателей.

Обратите внимание, что все дирижабли были неустойчивы как в вертикальном, так и в поперечном направлении. Рулевой должен был постоянно регулировать угол руля, чтобы удерживать корабль на курсе. В NACA TN 204 Фрэнк Риццо пришел к выводу, что увеличение плавников было бы полезным, а уменьшение их было бы неразумным. Они были достаточно большими, чтобы управлять кораблем, но недостаточно большими, чтобы придать ему статическую устойчивость.

Статическая устойчивость самолета означает, что любое изменение положения создает силы, которые возвращают самолет в его прежнее положение. В дирижаблях необходимо соблюдать несколько видов статической устойчивости:

• Плавучесть: если корабль поднимается или тонет, скорость охлаждения атмосферы и газа в корпусе может различаться. Если скорость охлаждения атмосферы (скорость градиента) выше адиабатической скорости, корабль неустойчив.
• Положение по тангажу: если корабль наклоняется вверх или вниз, подъемный газ сместится к самой высокой точке, а более тяжелый газ в баллонетах сместится к нижней точке, создавая нестабильное состояние тангажа.
• Направленная устойчивость: при движении вперед любое изменение курса вызовет боковую силу, которая сосредоточена в носовой части корпуса и толкает судно дальше от курса. Плавники создают противодействующую силу, но из-за их размеров эта сила слишком мала, чтобы повернуть корабль назад. Только добавляя руль, рулевой может поддерживать устойчивость корабля.
• Продольная устойчивость: аналогичным образом, наклон корабля вверх или вниз во время движения создаст дестабилизирующую силу на носовой части корпуса, которая смягчается, но не устраняется горизонтальными стабилизаторами. Отклонение руля высоты необходимо для удержания корабля на желаемом угле тангажа.
• Устойчивость к крену: поскольку центр тяжести находится ниже центра плавучести, масса гондолы будет тянуть дирижабль правильной стороной вверх. Это также справедливо при поворотах в полете: тогда гондола будет катить корабль в повороте, так что команда руля направления в повороте также вызовет момент тангажа вниз носом. Теперь все поверхности управления должны быть скоординированы, чтобы держать нос дирижабля поднятым.

Обратите внимание, что обеспечивается только первый и последний тип статической устойчивости, а первый только для особых атмосферных условий! Остальных трех не хватает!

На дирижаблях Zeppelin было два рулевых, один для управления направлением, а другой для управления по тангажу. Из-за размера кораблей любое движение было очень медленным, поэтому задача удержать их на курсе была проще, чем может показаться. Однако удаление любого из плавников или даже уменьшение их размера сделало бы корабли неуправляемыми.

Плавники, также известные как стабилизаторы , повышают горизонтальную и вертикальную устойчивость дирижабля.

Без плавников дирижабль зависал бы и раскачивался, особенно на малых скоростях.

Например, если дирижабль сталкивается с восходящим потоком, нос будет стремиться подняться вверх, а хвост — вниз. Горизонтальные стабилизаторы сопротивляются тангажному моменту, как перья на стреле.

Плавники, которые присутствуют на дирижаблях, служат двум целям:

• Они помогают в управлении летательным аппаратом, так же как и обычный самолет с неподвижным крылом - движение поверхностей управления в плавниках (вертикальных килях и горизонтальных стабилизаторах) помогает при вращении дирижабля вокруг центра тяжести, в то время как двигатель (т.е. пропеллеры) используются исключительно для обеспечения тяга в прямом направлении.

• Они также способствуют устойчивости — например, если дирижабль, направленный против ветра, поворачивает в одном направлении из-за возмущения, ветер на стабилизаторах создает противодействующий момент относительно центра тяжести и стремится вернуть корабль в исходное положение. Это особенно важно в случае привязных дирижаблей или аэростатов, у которых обычно нет двигателей.