비행선

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배경

비행선은 엔진 구동 프로펠러를 사용하여 탐색할 수 있는 공기보다 가벼운 대형 가스 풍선입니다. 비행선에는 세 가지 유형이 있습니다. 고정식(외피 모양을 유지하기 위한 내부 금속 프레임이 있음); semi-rigid (경질 용골은 모양을 유지하기 위해 봉투의 길이를 실행합니다); 및 비강성(보통 헬륨인 리프팅 가스의 내부 압력이 봉투의 모양을 유지함). 이 에세이는 오늘날 일반적으로 사용되는 기본 유형의 비행선이기 때문에 비강체 비행선(일반적으로 소형 연식 비행선이라고 함)에 중점을 둡니다.

연혁

비행선의 역사는 열기구의 역사처럼 프랑스에서 시작됩니다. 열기구 발명 이후 1783년, 프랑스 장교 뫼스니에(Meusnier)는 열기구의 디자인을 활용했지만 항해할 수 있는 비행선을 구상했습니다. 1784년에 그는 오늘날의 소형 연식 비행선과 다르지 않은 길쭉한 외피, 프로펠러, 방향타가 있는 비행선을 설계했습니다. 그는 광범위한 그림으로 자신의 아이디어를 문서화했지만 Meusnier의 비행선은 결코 만들어지지 않았습니다.

1852년에 또 다른 프랑스인인 Henri Giffard라는 엔지니어가 최초의 실용적인 비행선을 만들었습니다. 수소 가스로 채워진 이 기체는 160kg(350lb) 무게의 3마력 증기 엔진으로 구동되었으며 6mi/hr(9km/hr)로 비행했습니다. Giffard의 비행선은 이륙을 달성했지만 완전히 제어할 수는 없었습니다.

최초의 성공적인 비행 비행선 La France, 1884년 두 명의 프랑스인 Renard와 Krebs에 의해 지어졌습니다. La France 의 9 마력 전기 구동식 에어스크류로 추진 조종사의 완전한 통제하에 있었습니다. 시속 15마일(24km)로 비행했습니다.

군용 비행선

1895년에 독일인 David Schwarz가 최초로 견고한 비행선을 제작했습니다. 그의 설계는 zeppelin 백작이 만든 견고한 비행선인 zeppelin의 성공적인 개발로 이어졌습니다. zeppelin은 2개의 15hp 엔진을 사용했으며 25mi/hr(42km/hr)의 속도로 비행했습니다. 그들의 개발과 20척의 제조는 제1차 세계 대전이 시작될 때 독일에게 초기 군사적 이점을 제공했습니다.

영국 왕립 해군이 자체 비행선을 만드는 데 박차를 가한 것은 독일이 군사 정찰 임무에 제플린을 성공적으로 사용했기 때문입니다. 영국인은 독일의 견고한 비행선의 디자인을 복제하는 대신 몇 개의 작은 비강성 풍선을 제조했습니다. 이 비행선은 독일 잠수함을 성공적으로 탐지하는 데 사용되었으며 "영국 클래스 B" 비행선으로 분류되었습니다. 연식 비행선이라는 용어가 여기에서 유래했을 가능성이 매우 높습니다. "Class B"에 림프 또는 비강체를 더한 것입니다.

여객 수송 비행선

1920년대와 1930년대에 영국, 독일, 미국은 크고 단단한 여객 수송 비행선 개발에 집중했습니다. 영국이나 독일과 달리 미국은 비행선을 들어올리기 위해 주로 헬륨을 사용했습니다. 미국의 천연 가스 매장지에서 소량으로 발견되는 헬륨은 제조 비용이 상당히 비쌉니다. 그러나 수소처럼 가연성이 아닙니다. 제조 비용 때문에 미국은 다른 국가로의 헬륨 수출을 금지했고 독일과 영국은 더 휘발성이 강한 수소 가스에 의존하게 되었습니다. 헬륨 대신 수소를 사용하는 대형 여객선 비행선 중 상당수가 재앙을 맞았고, 이러한 대규모 인명 피해로 대형 여객선 전성기는 막을 내렸다.

최초의 여객 수송 비강체 비행선은 파리에 거주하는 브라질 시민인 Alberto Santos Dumount가 1898년에 발명했습니다. 내부에 풍선이나 접을 수 있는 에어백이 있는 소시지 모양의 풍선 아래에서 Dumount는 모터사이클의 엔진에 프로펠러를 부착했습니다. 그는 비행선을 들어올리기 위해 헬륨이 아닌 공기와 수소를 모두 사용했습니다.

1940년대와 1950년대의 비강체 비행선

1920년대와 30년대의 경직된 비행선 재난 이후, 미국과 다른 국가들은 과학/군사 도구로서 비강체 비행선에 다시 관심을 집중했습니다. 항공 감시는 비행선의 가장 일반적이고 성공적인 사용이 되었습니다. 1940년대와 50년대에 소형 연식 비행선은 미국 동부 해안을 따라 상선에 대한 조기 경보 레이더 스테이션으로 사용되었습니다. 그들은 또한 사용되었으며 여전히 과학적 모니터링 및 실험에 사용됩니다.

회사로서 더 이상 비행선을 만들지 않지만 Goodyear는 비행선 제조와 같은 이름입니다. 20세기 전반기에 Goodyear는 300개 이상의 비행선을 제작했으며 이는 다른 어떤 비행선 제조업체보다도 많은 양입니다. Goodyear 연식 비행선은 주로 미 육군과 해군에서 항공 감시에 사용되었습니다.

비강체 비행선의 현대적 부활

오늘날, 비강체 비행선은 감시 능력보다 마케팅 능력으로 더 잘 알려져 있습니다. 비행선은 약 1965년부터 미국에서 상업적으로 사용되었습니다. 광고 비행선의 크기는 약 150,000입방피트(4,200입방미터)입니다. 소형 연식 비행선은 한 공간 위에 떠 있을 수 있고 소음 방해가 거의 없이 넓은 공간에서 볼 수 있기 때문에 대형 야외 행사에서 광고를 위한 훌륭한 매체입니다.

소형 연식 비행선에 야간 광고판을 사용하는 것은 꽤 유행하는 광고였습니다. 표시는 비행선 봉투의 측면에 영구적으로 고정된 다색 백열 램프의 매트이며 다른 메시지를 철자하도록 프로그래밍할 수 있습니다. 원래 기호는 전기 기계 릴레이에 의해 개발되었습니다. 이제 그들은 지상에서 장비를 구성하여 개발한 자기 테이프에 저장되어 공중 판독기에 공급됩니다. 녹화된 정보는 컴퓨터를 통해 램프 드라이버 회로로 재생됩니다. 표시된 메시지는 먼 거리에서도 볼 수 있습니다. 1980년대 후반에 광고에서 소형 연식 비행선의 사용이 폭발적으로 증가했습니다. 그 인기가 식지 않은 것 같습니다.

원자재

봉투는 일반적으로 Dacron, 폴리에스터, Mylar 및/또는 Hytrel과 결합한 Tedlar와 같은 인공 재료의 조합으로 만들어집니다. 첨단 내후성 플라스틱 필름을 립스탑 폴리에스터 직물에 라미네이트했습니다. 봉투의 천은 또한 자외선으로부터 보호합니다. 일반적으로 봉투는 비행선이 완전히 부풀었을 때 봉투가 하중을 받도록 하기 위해 주머니보다 작습니다. 방광은 얇은 누출 방지 폴리우레탄 플라스틱 필름으로 만들어집니다.

Ballonets는 기밀성을 유지하고 일반적인 주요 봉투 압력을 견딜 필요가 없기 때문에 일반적으로 봉투보다 가벼운 천으로 만들어집니다. 공기 스쿱은 공기를 풍선으로 보냅니다.

소형 비행선은 공기보다 가벼운 기체(가장 일반적으로 헬륨)에서 많은 양력을 얻습니다.

비행선에 사용된 대부분의 금속은 리벳이 달린 항공기 알루미늄입니다.

이전 자동차는 패브릭으로 덮인 튜빙 프레임워크였습니다. 오늘날의 곤돌라는 금속 모노코크 디자인으로 만들어집니다.

노즈 콘은 금속, 나무 또는 플라스틱 판으로 만들어지며 봉투에 끈으로 묶입니다.

디자인

소형 비행선의 본체는 내부 레이어인 블래더와 외부 레이어인 Envelope으로 구성됩니다. 방광은 헬륨. 방광은 천공에 저항력이 없기 때문에 외피로 보호됩니다.

엔벨로프 내부에는 비행선이 가하는 하중을 메인 엔벨로프의 천으로 분산시켜 차량의 무게를 지탱하는 캐터너리 커튼이 있습니다. 캐터너리 커튼은 모두 패브릭 커튼으로 끝나는 차량에 부착된 케이블 시스템으로 구성됩니다.

엔벨로프의 형태는 내부의 헬륨가스의 내부 압력을 조절하여 유지됩니다. 방광 내에는 풍선이라고 하는 하나 이상의 공기 세포/풍선이 있습니다. 이것들은 공기로 채워져 있고(헬륨으로 채워진 나머지 방광과 대조적으로) 비행선의 측면이나 바닥에 부착되어 있습니다. 풍선은 온도와 고도 변화로 인한 헬륨 부피의 변화를 보상하기 위해 팽창 및 수축합니다. 조종사는 공기 밸브를 통해 풍선을 직접 제어합니다.

노즈콘은 두 가지 용도로 사용됩니다. 마스트 계류를 위한 부착 지점을 제공하고 기수에 강성을 추가합니다(비행 중 가장 큰 동적 압력 하중이 발생함). 지상에서 팽창된 비행선은 계류 마스트라고 하는 고정 기둥에 고정됩니다. 단단한 노즈 접시는 계류 마스트에 부착됩니다. 고정된 비행선은 바람의 변화에 ​​따라 돛대 주위를 자유롭게 이동할 수 있습니다. 있다 지상 승무원이 이착륙 중 비행선을 조종하기 위해 사용하는 노즈 디쉬에 부착된 노즈 라인.

비행선 꼬리 표면은 십자형(+), X 및 거꾸로 된 Y의 세 가지 구성으로 제공됩니다. 이 꼬리는 고정된 주 표면과 선미 끝에 있는 제어 가능한 작은 표면으로 구성됩니다. 이러한 표면의 무게는 제곱피트당 0.9파운드(제곱미터당 4.4kg)에 불과합니다. 꼬리 지느러미는 비행 방향을 제어합니다. 그들은 배의 뒤쪽에 고정되어 있으며 가이드 와이어로 지지됩니다. 승강기와 방향타도 비행선의 움직임을 안내하는 데 도움이 되며 경첩으로 지느러미 가장자리에 장착됩니다.

비행선 차량 또는 곤돌라는 기존 항공기 구조와 유사합니다. 곤돌라에는 승무원의 분석에 따라 지속적으로 조정되는 다수의 납탄 가방이 있습니다. 곤돌라는 내부 로드 커튼으로 비행선에 부착되거나 외부에 봉투 측면에 부착되어 부착됩니다.

곤돌라 내부에는 일련의 제어 장치가 있습니다. 통신, 연료 및 전기 시스템에 대한 제어 장치가 포함된 오버헤드 제어 패널; 엔진 속도를 조절하는 스로틀과 프로펠러 블레이드가 공기를 "무는" 각도를 조절하는 프로펠러 피치 컨트롤; 연료가 엔진에서 공기와 혼합되는 정도를 조절하기 위한 연료 혼합 및 열 제어; 결빙을 방지하기 위한 온도 제어; 헬륨 및 ballonet 공기 압력을 조절하는 봉투 압력 제어; 통신 장비; 메인 계기판; 비행선의 오른쪽/왼쪽 방향을 제어하는 ​​러더 페달; 비행선의 위/아래 방향을 제어하는 ​​엘리베이터 바퀴; 항해 계기; 및 컬러 기상 레이더.

제조
프로세스

봉투

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1 봉투는 패브릭 패널의 패턴으로 만들어졌습니다. 두세 겹의 천에 엘라스토머가 함침되어 있습니다. 이 플라이 중 하나는 다른 플라이에 대해 바이어스 방향으로 배치됩니다. 봉투 조각은 여러 가지 방법으로 결합할 수 있습니다. 그것들은 함께 접합되고 재봉되거나 열용접(열밀봉)될 수 있습니다.

2 봉투의 외부는 햇빛으로부터 보호하기 위해 알루미늄 도료로 코팅되어 있습니다. 봉투는 가스로 채워지면 필요한 모양이 됩니다.

3 기내식 커튼도 같은 방식으로 본관에 부착한다.

4 블래더는 함께 용접된 스트립으로 형성됩니다.

5 꼬리 구조는 대부분 도핑된 직물로 덮인 경량 금속 구조용 빔으로 구성됩니다. 그것들은 적절한 외피에 접합되거나 열 용접된 직물 패치로 하중을 분산시키는 케이블에 의해 외피에 고정됩니다. 제작과정에서 봉투에 직접 부착되는 것이 아니라 비행선이 부풀었을 때 부착하는 것입니다.

곤돌라

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6 곤돌라의 프레임은 도핑된 천으로 덮인 꼬리 구조와 유사한 재료로 만들어집니다.

인플레이션

비행선을 세우는 데는 짧은 시간이 걸립니다. (다음은 인플레이션의 한 가지 방법입니다. 이 방법에는 변형이 있습니다.)

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7 봉투가 비행선 격납고 바닥에 펼쳐져 있고 그 위에 그물이 놓여 있습니다. 이 그물은 모래주머니로 고정되어 있습니다. 가스는 각각 2100psi(14.5메가파스칼)로 압축된 99.9% 순수 헬륨 200,000입방피트(5,700입방미터)를 포함하는 탱크 차량의 외피로 공급됩니다. 그물은 그 아래에 봉투와 함께 천천히 올라갑니다.

8개의 지느러미, 노즈콘, 배튼, 공기 밸브 및 헬륨 밸브가 부착된 상태에서 봉투가 아직 지면 근처에 있습니다. 이 부품을 부착한 후 봉투는 그 아래에서 곤돌라를 굴릴 수 있을 만큼 충분히 높아집니다. 곤돌라가 부착된 후 그물이 제거되고 비행선이 비행을 위해 조작됩니다.

배송

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9 팽창되지 않은 천 봉투는 운송 시 팽창된 부피의 1% 미만을 차지하는 공간에 접혀 배송되고 보관될 수 있습니다. 이 기능은 비강체 비행선을 단단한 비행선보다 더 실용적으로 만듭니다.

품질 관리

비행선에는 특히 지상에서 많은 승무원이 필요합니다. 조종사는 비행기나 헬리콥터에 대한 인증을 받아야 하며 특수 비행 조종사 훈련을 받아야 합니다. FAA는 비행선을 지휘하기 위해 별도의 면허가 필요합니다. 1995년을 기준으로 전 세계적으로 활동 중인 비행선 조종사는 약 30명에 불과했습니다. 많은 소형 비행선은 24시간 모니터링이 필요합니다. 적절한 평형이 유지되는지 확인하기 위해 엔벨로프와 밸러스트를 매시간 점검합니다.

미래

경량, 2행정 항공 디젤 엔진, 가스터빈 또는 태양 에너지를 사용하여 추진 효율을 개선합니다. 기동성을 향상시키기 위해 새로운 활 및 줄기 추진기가 개발될 것입니다. 새로운 경량 플라스틱은 선체 디자인을 변경할 수 있습니다. 더 가볍고 고강도의 재료가 개발될 것이며 필연적으로 비행선의 전반적인 디자인과 기능을 향상시킬 것입니다. 펜타곤과 미 해군은 다양한 방어, 미사일 감시, 레이더 감시 플랫폼 및 정찰 목적을 위한 비행선 개발에 새로운 관심을 갖고 있습니다.