Pasja hrabiego von Zeppelin

Rok 1900 - hrabia Ferdinand von Zeppelin dokonał przełomu w dziejach lotnictwa konstruując pierwszy sterowiec szkieletowy. Mimo, że jego nazwisko do dzisiaj kojarzone jest ze sterowcami, pomysł ten nie był nowy. W 1851 roku ideę wykonania balonu z napędem (wówczas parowym) ogłosił Henri Jules Giffard i to właśnie on zbudował pierwszy prototyp sterowca. Sterowce zyskiwały na popularności aż do roku 1937, kiedy miała miejsce katastrofa Hindenburga.
 

Dziś idea lżejszych od powietrza statków powietrznych powraca. Współczesne sterowce wykorzystuje się głównie w celach reklamowych i większość z nich to statki bezzałogowe. Trzeba jednak zauważyć, że pod wieloma względami wyprzedzają one samoloty. Sterowce są aerostatami, czyli statkami powietrznymi lżejszymi od powietrza, zatem lot nimi wykowywany jest mniej energochłonny, a więc i tańszy. Dodatkowo obecnie projektowane sterowce nie muszą być dociążane, ani cumowane. Uzyskanie pożądanej wysokości osiąga się poprzez sprężanie i rozprężanie powietrza w specjalnych komorach sterowca.
 

 Ilustracja 1: Sterowce są wykorzystywane obecnie głównie w celach reklamowych, Źródło

Aerostaty te są nie tylko ekonomiczne, ale również ekologiczne. Utrzymują się w powietrzu dzięki gazowi nośnemu, którym najczęściej jest hel, a paliwo zużywane jest jedynie do zmiany położenia. Natomiast samolot jako aerodyna utrzymuje się w powietrzu tylko przy niezerowej prędkości, zużywa więc paliwo zarówno do uzyskania ruchu postępowego, jak i do utrzymania w powietrzu całej swojej masy.

Sterowce przy tym mogą wykonywać pionowy start i lądowanie, które zmniejszają potrzebny do wykonania tych operacji obszar i nie ograniczają tak znacząco wymagań dotyczących okolicznych zabudowań. Ponadto współczesne egzemplarze mogą też osiągać prędkości do 200 kilometrów na godzinę, co czyni je kuszącą opcją transportu. Jeśli do tych zalet doda się również możliwość kilkakrotnie większej ładowności od Antonova 225 (mogą unieść nawet do tysiąca ton), okazuje się, że należy poważnie rozważyć je jako konkurencję w stosunku do obecnego lotnictwa zdominowanego przez płatowce. Współcześnie sterowce mogą startować „przeciążone”, czyli jako statki cięższe od powietrza. W takim wypadku używa się napędu i wykorzystuje prawa aerodynamiki, „wypychając” statek. W trakcie lotu zużywane jest paliwo i sterowiec unosi się sam, jednak taka sytuacja umożliwia większą ładowność.
 

Ilustracja 2: Budowa sterowca - schemat; Źródło 

Obecne projekty sterowców wykonuje się wykorzystując materiały kompozystowe, co umożliwia zwiększenie osiągów. Zasadniczo wyróżnia się trzy typy sterowców: ciśnieniowe, szkieletowe i półszkieletowe. Sterowce ciśnieniowe utrzymują swój kształt jedynie dzięki ciśnieniu gazu nośnego, są przeciwieństwem sterowców szkieletowych. Ich konstrukcja, szkielet wykonywany jest z lekkiego materiału: początkowo z drewna, później z duraluminium, ale końcowy wygląd nadaje im materiał zewnętrzny, którym są „obciągniete”. Półszkieletowe aerostaty są rozwiązaniem pośrednim.

W nowoczesnych sterowcach dąży się do ograniczenia kosztów eksploatacji, do minimalizacji negatywnego wpływu na środowisko, ale także do stworzenia luksusowego pokładu. Celem jest stworzenie sterowców rejsowych. Firma Airship Ventures założona przez młode małżeństwo zakupiła sterowiec Zeppelina nazwanego Eureka, mając na celu wykonywanie lotów wycieczkowych. Dorobek rodziców założycieli i ich liczne kontakty z potencjalnymi sponsorami pozwoliły na efektowny start działalności. Okazało się jednak, że wysokie koszty przekroczyły oczekiwania, a sponsorzy wycofali się. Loty wycieczkowe wykonywano jednak w Kaliforni już od 2008 roku.

Eksploatacja sterowca wiąże się z kosztami wypełnienia go gazem lżejszym od powietrza. Jako gaz nośny wykorzystuje się wodór lub hel. Przy małych aerostatach można również wykorzystać ciepłe powietrze, które jest ponad trzykrotnie mniej efektywne, ale za to tańsze. Wodór jest gazem niebezpiecznym, najczęściej wykorzystuje się hel. Hel natomiast gwałtownie drożeje, gdyż wyczerpują się jego złoża. Izotop helu przydatny w aeronautyce wydobywa się ze złóż ziemnych. Zdecydowana większość z nich należy do Stanów Zjednoczonych, jednak największe wydobycie tego surowca w Europie ma miejsce w Odolanowie w Wielkopolsce (tym samym Polska jest jednym z sześciu producentów). Jednorazowe wypełnienie sterowca zdolnego unieść człowieka to koszt około 1000 dolarów.

Pomimo wysokich cen istnieje możliwość zakupu własnego sterowca. Sterowiec unoszący jedną lub dwie osoby z użyciem helu to wydatek przekraczający już 2 mln euro. Jeśli zaś wybór padnie na sterowiec unoszony ciepłym powietrzem zapłacimy odpowiednio mniej, co nie zmieni jednak kosztów hangarowania sprzętu. Firma oferująca tego typu statki powietrzne to SkyYacht (http://www.personalblimp.com/). Najciekawsze w tej kwesti są rozwiązania dotyczące napędu. Można spotkać silnik spalinowy ze śmigłem z tyłu sterowca, zaadoptowany napęd paralotniowy ze sterem wysokości i kierunku, a nawet mięśnioloty. Przykładowe filmy:

W tym roku miał już miejsce oblot nowoczesnego dużego sterowca Aeroscraft. 

Ilustracja 2: Aeroscraft; Źródło: http://www.aeroscraft.com/

Film pokazujący wyprowadzenie sterowca z hali: 

 

Poniżej koncepcja sterowca Manned Cloud z luksusowym pokładem mogącym służyć za hotel.

 
Ilustracja 3: Manned Cloud; Źródło

W prokjetach sterowców próbuje się wykorzystać także nowoczesne napędy, będące bardziej ekologicznym źródłem energii. Proponowane rozwiązania to energia elektryczna lub energia solarna. Szacuje się, że ilość pozyskanej z promieni słonecznych energii byłaby rzędu 70 koni mechanicznych.

Wszystko to sprawia wrażenie, że sterowce to jednocześnie cień przeszłości i idea przyszłości. Trudno wyobrazić sobie, że rządzą nimi te same prawa fizyki.

Ilustracja 4 : Źródło

Opis ilustracji 4: polski sterowiec ciśnieniowy Lech będący na wyposażeniu Oficerskiej Szkoły Aeronautycznej w Toruniu w latach 20-tych XX wieku i oblatany w 2011 roku HALE-D, będący efektem pracy firmy Lockheed Martin i amerykańskiej armii.

Film pokazujący lot HALE-D