飛艇，重返天空之城

1937年5月6日，德國興登堡號飛艇試圖停靠在美國新澤西州的系留塔（停留裝置）時，突然猛烈起火。著火之后，245米長的飛艇向地面俯沖，僅僅34秒就被燒毀，最終化成一堆灰燼。

這次事故奪去了36人的生命，嚴重動搖了公眾對飛艇安全的信任，讓人們遺忘了在事故發生的幾個月前，興登堡號曾擁有一段短暫的黃金時代——10次安全地橫跨大西洋兩岸運送乘客，被人稱作飛艇界的泰坦尼克號。自事故發生后，飛艇旅行變成了歷史。

現在，距離興登堡號飛艇的第一次飛行已經80年了，我們是否可以看到飛艇返回到天空中呢？

依靠什么來起飛？

飛艇的起飛依靠的是阿基米德原理。飛艇的內部會充入某種氣體，由于飛艇里的氣體和外界空氣的密度有差異，會產生一個向上的力——浮力，將它推上天空中。相比之下，普通飛機的密度比空氣大得多，所以必須依靠其他方式提供升力。

飛艇的飛行就好比氣球飛到空中的場景。早期的興登堡號飛艇，艇身充滿了氫氣，因為氫氣是最輕的氣體，因此提供了最大可能的上升空間。但缺點是，氫氣非常易燃，這意味著飛艇很容易因雷擊或氫氣泄漏而發生爆炸，尤其當它們在云層下面飛行的時候。

興登堡號的災難就是一個發人深省的例子，它說明氫氣很危險。此后，人們用氦氣代替了氫氣，氦氣的重量比氫氣稍微重，所以提供的浮力相對會小一些，但關鍵是氦氣不易燃。

與興登堡號等傳統飛艇不同，近年來設計的新型飛艇并不是像過去一樣用來運輸乘客，而是提供一種廉價和靈活的方式來裝運貨物，尤其是將貨物運往沒有道路或其他基礎設施不足的偏遠地區。例如，飛艇將設備運送到人員難以到達的礦山和鉆井網點，甚至還可能去往北極圈，由于冰下儲藏著大量未開發的石油，那里可能將很快成為重要的大型工業開發點。

爭當世界上最好的

過去幾年里，世界各地的公司一直在開發和設計新型飛艇，希望能在這一新興市場中取得優先競爭力。

美國的洛克希德·馬丁公司是世界上最大的航空航天制造商，前段時間在巴黎航空展中推出了飛行器混血兒——時速可高達117千米的混合飛艇。它沿用了氦氣填充飛艇體的傳統方法，并沿著艇身裝配了空氣動力學多瓣葉片結構（像飛機機翼一樣），為其飛行提供額外的升力，這說明它比標準的傳統飛艇需要的氦氣少。

一般情況下，氦氣仍然為混合飛艇提供了70%～80%的提升力，使得現代混合飛艇可以像傳統飛艇一樣起飛和垂直降落，但現代混合飛艇運載貨物的最高重量可達2.1萬千克，比傳統飛艇高出40%多；當混合飛艇的負載重量超過70%時，也就是超過1.47萬千克時，它能以和普通飛機類似的方式（借助燃料）起飛。與直升機相比，每1000千克重的貨物，混合飛艇只需要10%的燃料。

此外，為了應對未鋪設過的路面，工程師們還開發了氣墊系統，讓飛艇能在略高于地面處懸停。

為了證明混合飛艇的多功能和成本效益，研究人員還設計了不同的飛艇結構，以適合不同客戶的成本和運輸需求。他們希望混合飛艇將于今年航行，每年飛行300天，每一艘飛艇大部分時間是去往同一個地方，發揮運輸功能。

鎮重器的變形記

早期的飛艇，在降落時都需要某種形式的外部鎮重器，用來固定飛艇，防止其被風吹走。通常情況下，這種鎮重器是水，而如果要去往較遠的地方，外部鎮重器是一個關鍵問題。

一些公司已經開發出解決方案，讓飛艇不再需要外部鎮重器。比如美國的Worldwide Aeros Crop公司正在設計的Aeroscraft飛艇。它的部分浮力來自于氦氣的膨脹，而氦氣也是鎮重的關鍵材料。飛艇擁有先進的靜態重量控制系統，能夠讓駕駛員通過將氦氣壓縮到內部氣艙中來增大飛艇的自重，讓其順利降落在地面上。而當貨物裝好之后，駕駛員可以將氣艙中的氦氣釋放出來以降低飛艇自重，并在發動機的幫助下讓飛艇沿垂直方向爬升起來。這個系統與在水中的潛水艇的控制方式相類似。

沒有鎮重器帶來的煩惱，讓Aeroscraft飛艇具有與眾不同的能力。使它可以在目標區域上方懸停幾個小時，便于人們裝載或卸載貨物。在垂直起降時，也不需要任何跑道和地勤人員的輔助，只要有足夠大的起降場地即可。

工程師還采取了獨特的方法來設計起落架，不是利用車輪或滑行著陸，而是安裝了專門設計的著陸墊。使Aeroscraft飛艇可以在任何表面安全著陸，包括水面。著陸墊也可以吸進或吹走空氣，使飛艇滑行時像一艘氣墊船，在裝載或卸載貨物時緊緊貼住地面，停泊牢固。

最大飛艇，形似臀部

英國一家名為“混合航空器”的工程公司也設計了貨運飛艇——“天空登陸者10號”，現已經研發到最后階段了。它是目前世界上最大的飛艇，外型酷似人類的臀部，也被外界稱為“飛天屁股”。與洛克希德·馬丁的混合飛艇一樣，“天空登陸者10號”充入的也是氦氣，三個大瓣葉片狀的艇身給飛艇提供了大約40%的浮力。

“天空登陸者10號”在商業用途上可行的關鍵一點是，它非常強大卻輕便的艇身材料。聚氟乙烯、聚酯薄膜和高強度纖維等材料，使其能在各種天氣和飛行條件下，保持艇身的原本形狀，這對于飛艇來說，至關重要。

“天空登陸者10號”的航行速度約為148千米/小時，最大載重量約為1萬千克，能在天空中飛行長達5天。它有4個柴油牽引機，每一個都可以旋轉來牽引飛艇往上升或往下降。這同時賦予了飛艇懸停以及在幾乎所有表面上著陸的能力，無論是冰面、沙漠地面還是水面。

盡管乘坐飛艇快速前往異國他鄉看起來似乎還不太可能，但未來，地平線之上的這些天空巨人，應該會再次迎來屬于它們的黃金時代。

本文源自大科技*科學之謎 2016年第7期雜志文章、歡迎廣大讀者關注我們大科技的微信號：hdkj1997

發表于 2016-07-26 00:00
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