世界最大飞行器坠毁,飞艇还能卷土重来吗?

作者:朱磊来源:蝌蚪五线谱发布时间:2017-11-22

飞艇曾一度销声匿迹,如今又重获新生,但仍只是主流飞行器的补充。

  据媒体报道,本月18日,世界最大的飞行器“天空登陆者10号”(Airlander 10,没错,它有个更有名的称呼——飞天屁股)在试飞时坠毁。虽然报道中称之为“奇特的飞行器”,其实一点儿也不奇特,它正是已有一百六十余年历史的飞艇。

图1 - “天空登陆者10号”坠毁漏气(图片来源:网易)

“天空登陆者10号”坠毁漏气(图片来源:网易)

  飞艇在二战后就逐渐被各国雪藏了,如今为何又重出江湖呢?飞艇时代还会重来吗?

往昔峥嵘岁月

  飞艇,本质上就是个气球,也就是说,它比空气轻,凭借空气浮力在空中翱翔。不过,普通气球由于没有动力和舵面,无法操纵,在空中只能做风的奴隶,不能自主决定飞行方向。飞艇就不一样了,它依靠推力飞行,并具有专门控制飞行状态的装置。为减少空气阻力、提高可控性,飞艇的相貌也和一般气球不同,常见的飞艇大多都是流线型,而很少采用球型。新闻中的“天空登陆者10号”的颜值就更“出类拔萃”了,很多人都将其称为“飞天屁股”……

图2 - 从这个角度看,也难怪“天空登陆者10号”被称为“飞天屁股”……(图片来源:en.wikipedia.org)

从这个角度看,也难怪“天空登陆者10号”被称为“飞天屁股”……(图片来源:en.wikipedia.org)

  飞艇是最早被用于战争的航空器,它的出现比飞机早50年,更比直升机早近100年。1852年,法国发明家亨利·吉法尔(Henri Giffard)模仿舰船的制造方法,在气球上安装了一台3马力的蒸汽机和一个转速为110转/分钟的螺旋桨,制造出世界第一艘有动力的载人飞艇。此后数十年,在包括中国飞艇设计家谢缵泰在内的无数仁人志士的努力下,尤其是在内燃机出现之后,飞艇技术日臻完善,在第一次世界大战中发挥了举足轻重的作用。

图3 - 亨利•吉法尔的飞艇(图片来源:www.space.com)

亨利•吉法尔的飞艇(图片来源:www.space.com)

  上世纪20至30年代初,是飞艇的鼎盛时期。作为交通工具中的明星,它经常穿梭在欧洲、美洲和亚洲之间,将数以万计的乘客送到目的地。如今长度仅为93米的“天空登陆者10号”就敢号称世界最大飞行器了,放在一百年前,它不过是个小个子,当时飞艇的长度动辄就超过一百米。比如,世界第一艘实用的硬式飞艇(注[1])“齐柏林LZ-1号”长129米,而美国研制的“马可号”飞艇更长达240米,装有8台发动机,甚至能够搭载5架飞机,堪称“空中航空母舰”。

图4 - 齐柏林LZ-1号(图片来源:www.zeppelinhistory.com)

齐柏林LZ-1号(图片来源:www.zeppelinhistory.com)

  然而,“其兴也勃焉,其亡也忽焉”,飞艇终究没能逃脱历史周期律。随着飞机的兴起,飞艇笨重、迟缓的毛病日益凸显。而且,飞艇的升降和着陆操作也十分困难,在强风中飞行很容易出事故。更糟糕的是,飞艇多采用可燃的氢气,一旦出事,往往会酿成着火爆炸的惨剧。1923年,“底斯米特号”飞艇遭遇雷击爆炸,52名乘客悉数罹难;1937年,当时世界最大的飞艇——长达268.4米的“兴登堡号”在着陆时因撞击建筑物而爆炸,导致30余人丧生……

  接二连三的事故,让飞艇失去了人们的信任,逐渐销声匿迹了。

图5 - “兴登堡号”与波音747的大小对比(图片来源:www.airships.net)

“兴登堡号”与波音747的大小对比(图片来源:www.airships.net)

图6 - 1937年,“兴登堡号”的爆炸被认为是商用飞艇时代结束的标志(图片来源:www.airships.net)

1937年,“兴登堡号”的爆炸被认为是商用飞艇时代结束的标志(图片来源:www.airships.net)

重铸飞艇时代?

  尽管飞艇因为安全性等原因被冷落了几十年,但它也有许多飞机和直升机没有的优点。

  其一,在动力上,飞机必须依靠动力装置输出很大的推力,才能维持一定的飞行速度,获得足够的气动升力,而飞艇即使关闭发动机,仍然可以长时间停在原有高度。其二,在性能上,虽说现代飞机的巡航速度可达1000千米/时以上,而飞艇却低了一个数量级,不过,飞机在空中停留的时间较短,飞艇却可在空中连续活动数十小时乃至数十天。其三,在场地上,飞机通常需要大面积的机场和跑道,飞艇就随意得多,它可以直升,完全能适应在海岛、山地等缺少平地的区域起降。

图7 - 新型“齐柏林NT”飞艇(图片来源:en.wikipedia.org)

新型“齐柏林NT”飞艇(图片来源:en.wikipedia.org)

  此外,飞艇还有很多优点,如飞行平稳、噪声污染小、技术门槛和维护成本低、雷达散射面积小等。其中能耗低和污染小的优点与环保这一时代主题不谋而合,因此自上世纪80年代起,尤其是进入21世纪后,飞艇又重新获得各国关注,成为飞行器家族中的活跃分子,甚至还摘得了“绿色航空器”的雅号。

图8 - “齐柏林NT”飞艇尾部的螺旋桨装置(图片来源:en.wikipedia.org)

“齐柏林NT”飞艇尾部的螺旋桨装置(图片来源:en.wikipedia.org)

  由于近几十年来材料、化学及电子工业的迅速发展,今天的飞艇早已今非昔比,无论是制造技术还是安全性,都有了长足的进步。现代飞艇用不燃不爆的氦气作为浮升气体,艇囊则采用新型复合材料,即使受损,也能继续工作很长一段时间。在最关键的动力装置和操纵系统上,飞艇也借鉴了现代航空技术,速度和操纵性都实现了明显跃升。这些在“天空登陆者10号”上均有应用。

图9 - 采用了现代电子设备的“天空登陆者10号”座舱(图片来源;www.hybridairvehicles.com)

采用了现代电子设备的“天空登陆者10号”座舱(图片来源;www.hybridairvehicles.com)

  虽说飞艇技术已经焕然一新,在民用及军用领域都有广阔前景,但总体上看,人们目前感兴趣的飞艇主要局限于3类:用于旅游、广告、巡逻、侦察等的小型和中型多功能飞艇,用于运货的大型和超大型(载重超过1000吨)飞艇,以及用于通信、天气预报和地表监测的飞艇(可长时间在平流层停留)。

图10 - 我国某公司研制的载重飞艇(图片来源:www.vantageship.com)

我国某公司研制的载重飞艇(图片来源:www.vantageship.com)

图11 - 我国某公司研制的平流层飞艇(图片来源:www.vantageship.com)

我国某公司研制的平流层飞艇(图片来源:www.vantageship.com)

  不难发现,飞艇在很大程度上仍只是飞机、卫星等主流飞行器的补充,至于能否重新夺回百年前的航空界霸主地位,或许可用南宋诗人杨万里的一句诗来作答:正入万山圈子里,一山放过一山拦。

  

注释

[1] 硬式飞艇:亦称“硬壳式飞艇”、“重型飞艇”,具有完整的金属骨架,无论充气与否,都能维持自身外部形状。

 

参考文献

[1] http://cnews.chinadaily.com.cn/2017-11/20/content_34771021_2.htm.

[2] 甘晓华,郭颖. 飞艇技术概论[M]. 北京:国防工业出版社,2005.

[3] Khoury G A, Gillett J D. Airship Technology[M]. London: Cambridge University Press, 1999.

[4] 基里林·阿列克桑德拉·尼卡拉伊维奇. 现代飞艇设计导论[M]. 吴飞,王培美,译. 北京:国防工业出版社,2009.

[5] 曲东才,何宝民. 飞艇的研制现状、技术水平及其发展前景[J]. 飞航导弹,2000(11):23-27.

扫码加蝌蚪五线谱微信