Il dirigibile o aeronave è ogni aerostato la cui direzione possa essere controllata mediante comandi aerodinamici e/o propulsivi. Il primo dirigibile fu costruito nel 1852.
Aspetti fisici Per il principio di Archimede, ogni corpo immerso in un fluido riceve una spinta verso l'alto pari al peso del volume di fluido spostato dall'immersione. Il dirigibile, volando totalmente immerso nella miscela di gas che costituisce l'aria atmosferica, riceve una spinta fluidostatica effettiva pari al peso dell'aria che occupa il suo volume meno il peso del gas che lo riempie. Siano il peso specifico del gas interno e quello dell'aria, allora:
Tale spinta verticale viene contrastata dal peso della struttura del dirigibile. La condizione di equilibrio verticale del dirigibile si scrive dunque:
Siccome l'aria al livello del mare pesa poco più di , occorrono grandi volumi di gas leggeri per sollevare anche solo pesi modesti.
Tipi di dirigibile Dirigibile rigido Il dirigibile rigido è caratterizzato da un'intelaiatura interna in materiale idoneo (alluminio), che ne determina la forma, generalmente a sigaro. Numerose celle, riempite di gas più leggeri dell'aria (generalmente elio, in passato anche idrogeno, non più usato per la sua elevata infiammabilità), permettono il sollevamento del mezzo. Erano di questo tipo i famosi Zeppelin del conte Ferdinand von Zeppelin. Dopo il famoso incidente avvenuto a Lakehurst (New Jersey), nel 1937, al dirigibile Hindenburg, tale mezzo cadde in disuso. Un dirigibile particolare è l'AEREON III, costituito da tre scafi sigariformi connessi tra loro longitudinalmente.
Dirigibile semirigido Il dirigibile semirigido è caratterizzato invece da un'unica travatura reticolare di chiglia, alla quale è fissato longitudinalmente il pallone vero e proprio. Una valvola a prua permette di regolare la quantità d'aria per il gonfiaggio di un grosso pallonetto al fine di equilibrarne l'assetto durante il volo. Famosi dirigibili semirigidi del passato sono quelli progettati dal generale Umberto Nobile: il Norge, primo aerostato a raggiungere il Polo nord, e lItalia. Altrettanto di successo furono quelli di classe Lebaudy, costruiti dagli omonimi fratelli.
Il primo dirigibile spagnolo, lEspaña, fu costruito nel 1905 sotto la direzione dell'ingegnere Leonardo Torres y Quevedo. Grazie alla collaborazione tra Torres e la compagnia francese Astra vennero costruiti i dirigibili noti come Astra-Torres, impiegati durante la prima guerra mondiale dall'esercito francese e dall'esercito britannico.
Dirigibile floscio o Blimp Il dirigibile floscio o Blimp non è altro che un pallone di forma idonea, contenente gas ad una certa pressione, al quale è fissata la navicella, unica parte abitata del mezzo. Alcuni pallonetti ad aria, in genere a poppa e a prua, consentono un controllo accurato del beccheggio. Sono di questo tipo i moderni dirigibili commerciali e pubblicitari, usati ad esempio dalla Goodyear Tire & Rubber Company. Nella stessa categoria vengono classificati i dirigibili ad aria calda che oggi, con l'avvento di nuovi tessuti più resistenti e la nuova tecnologia possono arrivare ad un'ottima pressurizzazione interna. Questo fatto ne ha aumentato l'utilizzo in pubblicità.
Storia Primi pionieri XVII-XVIII secolo
Nel 1670, il gesuita Padre Francesco Lana de Terzi, a volte definito il "Padre dell'Aeronautica", pubblicò la descrizione di una "Nave Aerea" sostenuta da quattro sfere di rame da cui veniva aspirata l'aria. Sebbene il principio di base fosse valido, un simile mezzo era irrealizzabile all'epoca e lo è ancora oggi, poiché la pressione atmosferica esterna avrebbe causato il collasso delle sfere, a meno che il loro spessore non fosse tale da renderle troppo pesanti per galleggiare. Un ipotetico mezzo costruito utilizzando questo principio è noto come dirigibile a vuoto.
Nel 1709, il gesuita brasiliano-portoghese Bartolomeu de Gusmão fece salire in cielo una mongolfiera, la Passarola, davanti a una corte portoghese sbalordita. Sarebbe stato l'8 agosto 1709, quando Padre Bartolomeu de Gusmão tenne, nel cortile della Casa da Índia, nella città di Lisbona, la prima dimostrazione di Passarola. Il pallone prese fuoco senza sollevarsi da terra, ma, in una seconda dimostrazione, si alzò fino a 95 metri di altezza. Si trattava di un piccolo pallone di carta marrone spessa, riempito di aria calda, prodotto dal "fuoco di materiale contenuto in una ciotola di argilla incastonata nella base di un vassoio di legno cerato". All'evento assistettero il re Giovanni V del Portogallo e il futuro papa Innocenzo XIII.
Un dirigibile più pratico fu descritto dal tenente Jean Baptiste Marie Meusnier in un documento intitolato Mémoire sur l'équilibre des machines aérostatiques (Memorandum sull'equilibrio delle macchine aerostatiche) presentato all'Accademia francese il 3 dicembre 1783. I 16 disegni ad acquerello pubblicati l'anno successivo raffigurano un involucro aerodinamico lungo 79 metri con ballonets interni che potevano essere utilizzati per regolare la portanza: questo era attaccato a un lungo carrello che poteva essere utilizzato come barca se il veicolo fosse stato costretto ad atterrare in acqua.
XIX secolo
Il XIX secolo vide continui tentativi di aggiungere metodi di propulsione ai palloni. Rufus Porter costruì e fece volare modelli in scala della sua "Locomotiva Aerea", ma non ottenne mai un'implementazione a grandezza naturale di successo. L'australiano William Bland inviò i progetti per il suo "Dirigibile Atmotico" alla Grande Esposizione Universale tenutasi a Londra nel 1851, dove ne fu esposto un modello. Si trattava di un pallone allungato con un motore a vapore che azionava due eliche sospese sotto. La portanza del pallone era stimata in 5 tonnellate e il peso del vagone con il carburante era di 3,5 tonnellate, per un carico utile di 1,5 tonnellate. Bland credeva che il mezzo potesse essere guidato a (50 mph) e potesse volare da Sydney a Londra in meno di una settimana.
Nel 1852, Henri Giffard divenne il primo a compiere un volo a motore, percorrendo 27 km (17 miglia) a bordo di un dirigibile a vapore. I dirigibili si sarebbero sviluppati considerevolmente nei successivi due decenni. Nel 1863, Solomon Andrews volò con il suo progetto di aereon, un dirigibile non motorizzato e controllabile a Perth Amboy, nel New Jersey, e offrì il dispositivo all'esercito americano durante la guerra civile.
Nel 1883, il primo volo elettrico fu effettuato da Gaston Tissandier, che installò un motore elettrico Siemens da 1,5 CV (1,1 kW) su un dirigibile.
Il primo volo libero completamente controllabile fu effettuato nel 1884 da Charles Renard e Arthur Constantin Krebs a bordo del dirigibile dell'esercito francese La France, che atterrò nel punto di decollo; il dirigibile, lungo e con un volume di , percorse 8 km in 23 minuti con l'ausilio di un motore elettrico da 6,3 kW (8,5 CV) e una batteria da 435 kg (959 libbre). Effettuò sette voli tra il 1884 e il 1885.
Nel 1888, il progetto del dirigibile Campbell, progettato dal professor Peter C. Campbell, fu realizzato dalla Novelty Air Ship Company. Andò perduto in mare nel 1889 mentre era pilotato dal professor Hogan durante un volo dimostrativo.
Dal 1888 al 1897, Friedrich Wölfert costruì tre dirigibili alimentati da motori a benzina prodotti dalla Daimler Motoren Gesellschaft, l'ultimo dei quali, il Deutschland, prese fuoco in volo e uccise entrambi gli occupanti nel 1897. La versione del 1888 utilizzava un motore Daimler monocilindrico da 2 CV (1,5 kW) e percorse 10 km (6 miglia) da Canstatt a Kornwestheim.
Inizio del XX secolo
Nel luglio del 1900, il Luftschiff Zeppelin LZ1 compì il suo primo volo. Questo diede origine ai dirigibili di maggior successo di tutti i tempi: gli Zeppelin, che prendono il nome dal conte Ferdinand von Zeppelin, che iniziò a lavorare su progetti di dirigibili rigidi negli anni '90 del XIX secolo, portando all'imperfetto LZ1 nel 1900 e al più riuscito LZ2 nel 1906. I dirigibili Zeppelin avevano una struttura composta da travi reticolari triangolari ricoperte di tessuto che contenevano celle di gas separate.
Alberto Santos-Dumont era un giovane brasiliano benestante che viveva in Francia e aveva la passione per il volo. Progettò 18 palloni e dirigibili prima di dedicarsi agli aerei ad ala fissa. Il 19 ottobre 1901 volò con il suo dirigibile numero 6, dal Parc Saint Cloud alla Torre Eiffel e ritorno in meno di trenta minuti. Questa impresa gli valse il premio Deutsch de la Meurthe di 100.000 franchi. Molti inventori furono ispirati dai piccoli dirigibili di Santos-Dumont. Molti pionieri dei dirigibili, come l'americano Thomas Scott Baldwin, finanziarono le loro attività attraverso voli passeggeri e voli dimostrativi pubblici. Stanley Spencer costruì il primo dirigibile britannico con i fondi derivanti dalla pubblicità di alimenti per bambini sui lati della busta. Altri, come Walter Wellman e Melvin Vaniman, puntarono a obiettivi più ambiziosi, tentando due voli polari nel 1907 e nel 1909, e due voli transatlantici nel 1910 e nel 1912.
Nel 1902 l'ingegnere spagnolo Leonardo Torres Quevedo pubblicò i dettagli di un innovativo progetto di dirigibile in Spagna e Francia intitolato "Perfectionnements aux aerostats dirigibles" ("Miglioramenti negli aerostati dirigibili"). Con un corpo non rigido e cavi di rinforzo interni, superò i difetti di questi tipi di velivoli sia per quanto riguarda la struttura rigida (tipo zeppelin) che la flessibilità, fornendo ai dirigibili maggiore stabilità durante il volo e la capacità di utilizzare motori più pesanti e un maggiore carico di passeggeri. Un sistema chiamato "autorigido". Nel 1905, aiutato dal capitano A. Kindelán, costruì il dirigibile "Torres Quevedo" presso la base militare di Guadalajara. Nel 1909 brevettò un progetto migliorato che offrì alla società francese Astra, che iniziò a produrlo in serie nel 1911 come dirigibile Astra-Torres. Questo tipo di involucro è stato impiegato nel Regno Unito nei dirigibili Coastal, C Star e North Sea.
Anche altri costruttori di dirigibili erano attivi prima della guerra: dal 1902 la società francese Lebaudy Frères si specializzò in dirigibili semirigidi come il Patrie e il République, progettati dal loro ingegnere Henri Julliot, che in seguito lavorò per la società americana Goodrich; la società tedesca Schütte-Lanz costruì la serie SL con telaio in legno dal 1911, introducendo importanti innovazioni tecniche; un'altra società tedesca Luft-Fahrzeug-Gesellschaft costruì la serie Parseval-Luftschiff (PL) dal 1909, e la società italiana Enrico Forlanini aveva costruito e fatto volare i primi due dirigibili Forlanini.
Prima guerra mondiale
La prospettiva dei dirigibili come bombardieri era stata riconosciuta in Europa ben prima che i dirigibili fossero all'altezza del compito. La guerra nell'aria (1908) di H. G. Wells descrisse la distruzione di intere flotte e città tramite attacchi di dirigibili. Le forze armate italiane furono le prime a utilizzare i dirigibili per scopi militari durante la guerra italo-turca, la prima missione di bombardamento avvenne il 10 marzo 1912. La prima guerra mondiale segnò il vero debutto del dirigibile come arma. Tedeschi, francesi e italiani usarono tutti i dirigibili per ruoli di ricognizione e bombardamento tattico all'inizio della guerra, e tutti appresero che il dirigibile era troppo vulnerabile per le operazioni sul fronte. La decisione di porre fine alle operazioni a diretto supporto degli eserciti fu presa da tutti nel 1917.