飛行船

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背景

飛行船は、エンジン駆動のプロペラを使用してナビゲートできる、空気より軽い大型のガス気球です。飛行船には次の3つのタイプがあります。剛性（エンベロープの形状を維持するための内部金属フレームを備えています）。セミリジッド（リジッドキールはエンベロープの長さを走り、その形状を維持します）;非剛性（揚力ガス（通常はヘリウム）の内圧がエンベロープの形状を維持します）。このエッセイは、非硬式飛行船（一般に飛行船と呼ばれる）に焦点を当てています。これは、それらが今日一般的に使用されている主要なタイプの飛行船であるためです。

歴史

飛行船の歴史は、熱気球の歴史のように、フランスで始まります。 熱気球の発明後 1783年、フランスのムスニエ将校は、熱気球の設計を利用した飛行船を構想しましたが、航行することはできました。 1784年に、彼は、今日の飛行船とは異なり、細長いエンベロープ、プロペラ、および舵を備えた飛行船を設計しました。彼は彼の考えを広範囲の図面で文書化しましたが、ムスニエの飛行船は決して建造されませんでした。

1852年、別のフランス人、アンリジファールというエンジニアが、最初の実用的な飛行船を建造しました。水素ガスで満たされ、350ポンド（160 kg）の重さの3 hpの蒸気エンジンによって駆動され、6マイル/時（9 km /時）で飛行しました。ギファードの飛行船はリフトオフを達成しましたが、完全に制御することはできませんでした。

最初に成功した飛行船、 La France、 1884年にさらに2人のフランス人、レナードとクレブスによって建てられました。 9馬力の電動エアスクリューによって推進される La France パイロットの完全な管理下にありました。時速15マイル（24 km / hr）で飛行しました。

軍用飛行船

1895年に、最初の明らかに硬式飛行船がドイツのデビッドシュワルツによって建造されました。彼の設計は、ツェッペリン伯爵によって建造された硬式飛行船であるツェッペリンの開発に成功しました。ツェッペリンは2つの15hpエンジンを使用し、25 mi / hr（42 km / hr）の速度で飛行しました。彼らの開発とその後の20隻のそのような船の製造は、第一次世界大戦の開始時にドイツに最初の軍事的優位性を与えました。

イギリス海軍が独自の飛行船を作ることに拍車をかけたのは、ドイツが軍事偵察任務にツェッペリンをうまく使用したことでした。イギリスはドイツの硬式飛行船の設計を複製するのではなく、いくつかの小さな非硬式気球を製造しました。これらの飛行船は、ドイツの潜水艦の検出に成功するために使用され、「英国のクラスB」飛行船として分類されました。これが、飛行船という用語の由来である可能性が非常に高いです。「クラスB」に加えて、飛行船または非剛体です。

旅客を運ぶ飛行船

1920年代から1930年代にかけて、英国、ドイツ、米国は、大型で剛性の高い、乗客を運ぶ飛行船の開発に注力しました。英国やドイツとは異なり、米国は主に飛行船を持ち上げるためにヘリウムを使用していました。米国の天然ガス鉱床で少量発見されているヘリウムは、製造にかなりの費用がかかります。ただし、水素のように可燃性ではありません。その製造に伴う費用のために、米国は他の国へのヘリウムの輸出を禁止し、ドイツと英国はより揮発性の高い水素ガスに依存することを余儀なくされました。ヘリウムの代わりに水素を使用する大型旅客機の多くが災害に見舞われ、そのような大きな人命の損失のために、大型旅客機の全盛期は突然終わりました。

最初の乗客を運ぶ非硬式飛行船は、1898年にパリに住むブラジル市民のアルベルトサントスデュマウントによって発明されました。バロネットまたは折りたたみ式エアバッグが入ったソーセージ型の風船の下で、デュマウントはオートバイのエンジンにプロペラを取り付けました。彼は飛行船を持ち上げるために、ヘリウムではなく空気と水素の両方を使用しました。

1940年代と1950年代の非硬式飛行船

1920年代と30年代の硬式飛行船の災害の後、米国と他の国々は、科学的/軍事的ツールとしての非硬式飛行船に再び注意を向けました。空中監視は、飛行船の最も一般的で成功した使用法になりました。 1940年代と50年代には、飛行船は米国東海岸沿いの商船隊の早期警戒レーダー基地として使用されていました。それらはまた使用され、科学的な監視および実験で今でも使用されています。

会社としては飛行船を製造していませんが、グッドイヤーは飛行船の製造の代名詞です。 20世紀の前半、グッドイヤーは他のどの飛行船メーカーよりも多く、300隻以上の飛行船を製造しました。グッドイヤー飛行船は、主に米陸軍と海軍が空中監視に使用していました。

非硬式飛行船の現代的な復活

今日、非硬式飛行船は、監視能力よりもマーケティング力で知られています。飛行船は1965年頃から米国で商業的に使用されています。広告用飛行船の大きさは約150,000立方フィート（4,200立方メートル）です。飛行船は1つのスペースにカーソルを合わせることができ、ノイズの乱れがほとんどない広い範囲で見ることができるため、大規模な屋外イベントでの宣伝に最適な媒体です。

飛行船での夜の看板の使用は、かなりの宣伝流行でした。標識は、飛行船の封筒の側面に恒久的に固定された多色の白熱灯のマットであり、さまざまなメッセージを綴るようにプログラムすることができます。もともと、標識は電気機械式リレーによって開発されました。現在、それらは地上で機器を構成することによって開発された磁気テープに保存され、空中リーダーに供給されます。録音された情報は、コンピューターを介してランプドライバー回路に再生されます。表示されたメッセージは長距離で見ることができます。 1980年代後半、広告での飛行船の使用が爆発的に増加しました。その人気はあきらめなかったようです。

原材料

封筒は通常、人工材料の組み合わせで作られています：ダクロン、ポリエステル、マイラー、および/またはハイトレルで結合されたテドラー。ハイテクで耐候性のあるプラスチックフィルムは、リップストップポリエステル生地にラミネートされています。封筒の生地は紫外線からも保護します。通常、飛行船が完全に膨らんだときにエンベロープが荷重を受けるように、エンベロープはブラダーよりも小さくなっています。ブラダーは、漏れのない薄いポリウレタンプラスチックフィルムでできています。

バロネットは通常、気密性を保持するだけで、通常の主エンベロープ圧力に耐える必要がないため、エンベロープよりも軽い布で作られています。エアスクープは空気をバロネットに送ります。

飛行船は、エンベロープ内の空気より軽いガス、最も一般的にはヘリウムから揚力の多くを取得します。

飛行船に使用されている金属のほとんどは、リベットで留められた航空機のアルミニウムです。

以前の車は、布で覆われたチューブフレームワークでした。今日のゴンドラは金属製のモノコックデザインで作られています。

ノーズコーンは、金属、木、またはプラスチックのバテンでできており、封筒にひもで締められています。

デザイン

飛行船の本体は、内層であるブラダーと外層であるエンベロープで構成されています。膀胱は ヘリウム。膀胱は穿刺に耐性がないため、エンベロープで保護されています。

エンベロープの内側にはカテナリーカーテンがあり、飛行船によって加えられた荷重をメインエンベロープのファブリックに分散させることで車の重量を支えます。カテナリーカーテンはすべて、車に取り付けられたケーブルシステムで構成されており、ファブリックカーテンで終端します。

エンベロープの形状は、内部のヘリウムガスの内圧を調整することによって維持されます。膀胱内には、バロネットと呼ばれる1つまたは複数のエアセル/バルーンがあります。これらは（ヘリウムで満たされた膀胱の残りの部分とは対照的に）空気で満たされ、飛行船の側面または底に取り付けられます。バロネットは、温度と高度の変化によるヘリウムの体積の変化を補正するために伸縮します。パイロットは、エアバルブを介してバロネットを直接制御できます。

ノーズコーンには2つの目的があります。マスト係留の取り付けポイントを提供し、機首に剛性を追加します（飛行中に最大の動圧負荷に遭遇します）。地上では、膨張した飛行船が係留マストと呼ばれる固定ポールに固定されています。硬いノーズディッシュは係留マストに取り付けられています。固定された飛行船は、風の変化に応じてマストの周りを自由に移動できます。がある 離陸および着陸時に飛行船を操縦するために地上クルーが使用する機首皿に取り付けられた機首ライン。

飛行船の尾翼には、十字形（+）、X、逆Yの3つの構成があります。これらの尾翼は、固定された主表面と後端の制御可能な小さな表面で構成されています。これらの表面の重量は、1平方フィートあたりわずか0.9ポンド（1平方メートルあたり4.4 kg）です。尾翼は飛行方向を制御します。それらは船の後部に固定されており、ガイドワイヤーで支えられています。エレベーターとラダーは飛行船の動きをガイドするのにも役立ち、ヒンジでフィンの端に取り付けられています。

飛行船の車、またはゴンドラは、従来の航空機の構造に似ています。ゴンドラには、乗組員の分析に基づいて絶えず調整される多くのリードショットバッグが含まれています。ゴンドラは、内部のロードカーテンによって、またはエンベロープの側面に取り付けられることによって外部のいずれかによって飛行船に取り付けられます。

ゴンドラの内部には、一連のコントロールがあります。通信、燃料、および電気システムのコントロールを含むオーバーヘッドコントロールパネル。エンジン速度を調整するためのスロットルと、プロペラブレードが空気を「噛む」角度を調整するためのプロペラピッチ制御。エンジン内で燃料が空気と混合される程度を調整するための燃料混合および熱制御。着氷を防ぐための温度制御。ヘリウムとバロネットの空気圧を調整するためのエンベロープ圧力制御。通信機器;メインインストルメントパネル;飛行船の左右方向を制御するラダーペダル。飛行船の上下方向を制御するエレベータホイール。航海用の計器;とカラー気象レーダー。

製造
プロセス

封筒

• 1封筒はファブリックパネルのパターンで作られています。 2層または3層の布にエラストマーを含浸させます。これらのプライの1つは、他のプライに対してバイアス方向に配置されます。封筒の断片は、さまざまな方法で組み合わせることができます。それらは、セメントで固めて縫い合わせるか、熱溶接（ヒートシール）することができます。
• 2封筒の外側は、日光から保護するためにアルミメッキ塗料でコーティングされています。封筒はガスで満たされると必要な形になります。
• 3カテナリーカーテンは、同様の方法でメインの封筒に取り付けられます。
• 4ブラダーは、互いに溶接されたストリップから形成されます。
• 5テール構造は、ほとんどがドープされたファブリックで覆われた軽量の金属構造梁で構成されています。それらは、適切なエンベロープにセメントで固定または熱溶接されたファブリックパッチに負荷を分散するケーブルによってエンベロープに保持されます。それらは製造工程で封筒に直接取り付けられるのではなく、飛行船が膨らんだときに付けられます。

ゴンドラ

• 6ゴンドラのフレームは、尾の構造に似た素材でできており、ドープされた布で覆われています。

インフレ

飛行船の建設には短時間しかかかりません。 （以下はインフレの1つの方法にすぎません。この方法にはバリエーションがあります。）

• 7封筒は飛行船の格納庫の床に広げられ、その上にネットが置かれています。このネットは土嚢で押さえられています。ガスは、2100 psi（14.5メガパスカル）に圧縮された99.9％の純粋なヘリウムをそれぞれ200,000 cu ft（5,700 cu m）含むタンク車からエンベロープに供給されます。ネットはゆっくりと上昇し、その下に封筒があります。
• エンベロープがまだ地面に近い状態で、8個のフィン、ノーズコーン、バテン、エアバルブ、およびヘリウムバルブが取り付けられています。これらの部品が取り付けられた後、エンベロープは、その下でゴンドラを転がすことができるように十分に高く上昇することができます。ゴンドラが取り付けられた後、ネットが取り外され、飛行船は飛行のために装備されます。

配送

• 9輸送時に、膨張していない布製封筒を折りたたんで出荷し、膨張した体積の1％未満のスペースに保管することができます。この機能により、非硬式飛行船は硬式飛行船よりも実用的です。

品質管理

飛行船は、特に地上では、大きな乗組員を必要とします。パイロットは飛行機またはヘリコプターで認定され、特別な空気より軽いパイロットトレーニングを受ける必要があります。 FAAは、飛行船を指揮するために別のライセンスを必要とします。 1995年の時点で、世界には約30人のアクティブな飛行船パイロットしかいませんでした。多くの飛行船は24時間の監視を必要とします。封筒とバラストは、適切な平衡が維持されていることを確認するために1時間ごとにチェックされます。

未来

軽量の2ストローク航空ディーゼルエンジン、ガスタービン、または太陽エネルギーを使用することで、推進効率が向上します。機動性を向上させるために、新しい船首とステムのスラスターが開発されます。新しい軽量プラスチックは、船体の設計を変更する可能性があります。より軽量で高強度の材料がおそらく開発され、飛行船の全体的な設計と機能が必然的に改善されるでしょう。国防総省と米海軍は、さまざまな防衛、ミサイル監視、レーダー監視プラットフォーム、および偵察目的で飛行船を開発することに新たな関心を持っています。