據媒體報道,本月18日,世界最大的飛行器“天空登陸者10號”(Airlander 10,沒錯,它有個更有名的稱呼——飛天屁股)在試飛時墜毀。雖然報道中稱之為“奇特的飛行器”,其實一點兒也不奇特,它正是已有一百六十余年歷史的飛艇。

“天空登陸者10號”墜毀漏氣(圖片來源:網易)
飛艇在二戰后就逐漸被各國雪藏了,如今為何又重出江湖呢?飛艇時代還會重來嗎?
往昔崢嶸歲月
飛艇,本質上就是個氣球,也就是說,它比空氣輕,憑借空氣浮力在空中翱翔。不過,普通氣球由于沒有動力和舵面,無法操縱,在空中只能做風的奴隸,不能自主決定飛行方向。飛艇就不一樣了,它依靠推力飛行,并具有專門控制飛行狀態的裝置。為減少空氣阻力、提高可控性,飛艇的相貌也和一般氣球不同,常見的飛艇大多都是流線型,而很少采用球型。新聞中的“天空登陸者10號”的顏值就更“出類拔萃”了,很多人都將其稱為“飛天屁股”……

從這個角度看,也難怪“天空登陸者10號”被稱為“飛天屁股”……(圖片來源:en.wikipedia.org)
飛艇是最早被用于戰爭的航空器,它的出現比飛機早50年,更比直升機早近100年。1852年,法國發明家亨利·吉法爾(Henri Giffard)模仿艦船的制造方法,在氣球上安裝了一臺3馬力的蒸汽機和一個轉速為110轉/分鐘的螺旋槳,制造出世界第一艘有動力的載人飛艇。此后數十年,在包括中國飛艇設計家謝纘泰在內的無數仁人志士的努力下,尤其是在內燃機出現之后,飛艇技術日臻完善,在第一次世界大戰中發揮了舉足輕重的作用。

亨利?吉法爾的飛艇(圖片來源:www.space.com)
上世紀20至30年代初,是飛艇的鼎盛時期。作為交通工具中的明星,它經常穿梭在歐洲、美洲和亞洲之間,將數以萬計的乘客送到目的地。如今長度僅為93米的“天空登陸者10號”就敢號稱世界最大飛行器了,放在一百年前,它不過是個小個子,當時飛艇的長度動輒就超過一百米。比如,世界第一艘實用的硬式飛艇(注[1])“齊柏林LZ-1號”長129米,而美國研制的“馬可號”飛艇更長達240米,裝有8臺發動機,甚至能夠搭載5架飛機,堪稱“空中航空母艦”。

齊柏林LZ-1號(圖片來源:www.zeppelinhistory.com)
然而,“其興也勃焉,其亡也忽焉”,飛艇終究沒能逃脫歷史周期律。隨著飛機的興起,飛艇笨重、遲緩的毛病日益凸顯。而且,飛艇的升降和著陸操作也十分困難,在強風中飛行很容易出事故。更糟糕的是,飛艇多采用可燃的氫氣,一旦出事,往往會釀成著火爆炸的慘劇。1923年,“底斯米特號”飛艇遭遇雷擊爆炸,52名乘客悉數罹難;1937年,當時世界最大的飛艇——長達268.4米的“興登堡號”在著陸時因撞擊建筑物而爆炸,導致30余人喪生……
接二連三的事故,讓飛艇失去了人們的信任,逐漸銷聲匿跡了。

“興登堡號”與波音747的大小對比(圖片來源:www.airships.net)

1937年,“興登堡號”的爆炸被認為是商用飛艇時代結束的標志(圖片來源:www.airships.net)
重鑄飛艇時代?
盡管飛艇因為安全性等原因被冷落了幾十年,但它也有許多飛機和直升機沒有的優點。
其一,在動力上,飛機必須依靠動力裝置輸出很大的推力,才能維持一定的飛行速度,獲得足夠的氣動升力,而飛艇即使關閉發動機,仍然可以長時間停在原有高度。其二,在性能上,雖說現代飛機的巡航速度可達1000千米/時以上,而飛艇卻低了一個數量級,不過,飛機在空中停留的時間較短,飛艇卻可在空中連續活動數十小時乃至數十天。其三,在場地上,飛機通常需要大面積的機場和跑道,飛艇就隨意得多,它可以直升,完全能適應在海島、山地等缺少平地的區域起降。

新型“齊柏林NT”飛艇(圖片來源:en.wikipedia.org)
此外,飛艇還有很多優點,如飛行平穩、噪聲污染小、技術門檻和維護成本低、雷達散射面積小等。其中能耗低和污染小的優點與環保這一時代主題不謀而合,因此自上世紀80年代起,尤其是進入21世紀后,飛艇又重新獲得各國關注,成為飛行器家族中的活躍分子,甚至還摘得了“綠色航空器”的雅號。

“齊柏林NT”飛艇尾部的螺旋槳裝置(圖片來源:en.wikipedia.org)
由于近幾十年來材料、化學及電子工業的迅速發展,今天的飛艇早已今非昔比,無論是制造技術還是安全性,都有了長足的進步。現代飛艇用不燃不爆的氦氣作為浮升氣體,艇囊則采用新型復合材料,即使受損,也能繼續工作很長一段時間。在最關鍵的動力裝置和操縱系統上,飛艇也借鑒了現代航空技術,速度和操縱性都實現了明顯躍升。這些在“天空登陸者10號”上均有應用。

采用了現代電子設備的“天空登陸者10號”座艙(圖片來源;www.hybridairvehicles.com)
雖說飛艇技術已經煥然一新,在民用及軍用領域都有廣闊前景,但總體上看,人們目前感興趣的飛艇主要局限于3類:用于旅游、廣告、巡邏、偵察等的小型和中型多功能飛艇,用于運貨的大型和超大型(載重超過1000噸)飛艇,以及用于通信、天氣預報和地表監測的飛艇(可長時間在平流層停留)。

我國某公司研制的載重飛艇(圖片來源:www.vantageship.com)

我國某公司研制的平流層飛艇(圖片來源:www.vantageship.com)
不難發現,飛艇在很大程度上仍只是飛機、衛星等主流飛行器的補充,至于能否重新奪回百年前的航空界霸主地位,或許可用南宋詩人楊萬里的一句詩來作答:正入萬山圈子里,一山放過一山攔。
注釋
[1] 硬式飛艇:亦稱“硬殼式飛艇”、“重型飛艇”,具有完整的金屬骨架,無論充氣與否,都能維持自身外部形狀。
參考文獻
[1] http://cnews.chinadaily.com.cn/2017-11/20/content_34771021_2.htm.
[2] 甘曉華,郭穎. 飛艇技術概論[M]. 北京:國防工業出版社,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·尼卡拉伊維奇. 現代飛艇設計導論[M]. 吳飛,王培美,譯. 北京:國防工業出版社,2009.
[5] 曲東才,何寶民. 飛艇的研制現狀、技術水平及其發展前景[J]. 飛航導彈,2000(11):23-27.
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