飛艇

飛艇是一種輕於空氣的航空器,它與氣球最大的區別在於具有推進和控製飛行狀態的裝置。飛艇由巨大的流線型艇體、位於艇體下麵的吊艙、起穩定控製作用的尾麵和推進裝置組成。

艇體的氣囊內充以密度比空氣小的浮升氣體(氫氣或氦氣)借以產生浮力使飛艇升空。吊艙供人員乘坐和裝載貨物。尾麵用來控製和保持航向、俯仰的穩定。

飛艇屬於浮空器的一種,也是利用輕於空氣的氣體來提供升力的航空器。根據工作原理的不同,浮空器可分為飛艇、係留氣球和熱氣球等,其中飛艇和係留氣球是軍事利用價值最高的浮空器。

飛艇和係留氣球的主要區別是前者比後者多了自帶的動力係統,可以自行飛行。飛艇分有人和無人兩類,也有拴係和未拴係之別。

飛艇獲得的升力主要來自其內部充滿的比空氣輕的氣體,如氫氣、氦氣等。現代飛艇一般都使用安全性更好的氦氣來提供升力,另外飛艇上安裝的發動機提供部分的升力。

發動機提供的動力主要用在飛艇水平移動以及艇載設備的供電上,所以飛艇相對於現代噴氣飛機來說節能性能較好,而且對於環境的破壞也較小。

一般從結構上看,飛艇可分為三種類型:硬式飛艇、半硬式飛艇和軟式飛艇。硬式飛艇是由其內部骨架(金屬或木材等製成)保持形狀和剛性的飛艇,外表覆蓋著蒙皮,骨架內部則裝有許多為飛艇提供升力的充滿氣體的獨立氣囊。半硬式飛艇要保持其形狀主要是通過氣囊中的氣體壓力,另外部分也要依靠剛性骨架。

20世紀20年代,一艘意大利製造的半硬式飛艇從挪威前往阿拉斯加的途中穿過了北極點,這是人類曆史上第一架到達北極點的飛行器。

分類

飛艇基本3種類型:硬式,半硬式,非硬式

硬式-硬式飛艇通過內部骨架來維持其外形和剛性。

半硬式-半硬式飛艇主要通過氣囊內的氣體壓力來保持其外形,但有剛性龍骨起輔助作用。

現代的非硬式飛艇通過外殼內的氦氣壓力來維持外形,輔之以內部副氣囊內的可變體積空氣。

內部組成

現代飛艇一般都是軟式飛艇,要保持它們的外形,隻能是通過氣囊中氦氣壓力來實現,其主要組成部分有:

1、氣囊:裏麵充滿了氦氣以提供升力,另外裏麵還有輔助氣囊。現代飛艇上氣囊由滌綸、聚脂纖維、邁拉等人造材料織成,可有效的防止氦氣的泄漏,並具有很長的使用時間。

2、輔助氣囊:飛艇內部一個小的、輔助性的氣囊,可通過在飛行中的衝氣和放氣來控製和保持飛艇形狀和浮力;

3、吊艙:位於飛艇下方的艙室,包括駕駛艙、發動機和人員艙(如果是有人駕駛飛艇的話);

4、推進裝置:為飛艇的起飛、降落和空中懸停提供動力;

5、尾翼、方向舵和升降舵:為飛艇提供機動能力。

飛艇相對於飛機來說最大的優勢就是它無與倫比的滯空時間。飛機在空中的飛行時間是以小時為基本單位來計算的,而飛艇則是以天來計算。飛艇還可以悄無聲息的在空中飛行,這一點在軍事上的應用同樣重要。

1957年3月,美國一艘ZPG-2型軟式飛艇在一次飛行中創造了連續飛行2642小時的世界記錄,其總裏程長達15,200公裏。

目前軍用飛艇一般都使用氦氣保持浮力,因此能安靜並且平穩地完成升降和飛行,這對其攜帶高科技監視設備至關重要。

飛艇可以在其氣囊中攜帶大型雷達天線,而後者的形狀和尺寸幾乎不受限製。與飛機相比,軍用飛艇可降低約30%左右的能耗和飛行費用,其雷達反射麵積也要比現代飛機小許多。

現代飛艇的安全性已經有了質的提高。氦氣是一種惰性氣體,不可燃。由於飛艇氣囊中的氦氣壓力並不是很大,僅僅隻需要能保持其外形即可。所以即使被槍彈擊中,如果槍洞不大,那麼氦氣的泄漏速度將是非常緩慢的,幾乎可以暫時不用處理。

如果槍洞很大,飛艇就不得不取消既定的行動計劃,但仍然有足夠的時間返回基地。另外,先進的製造技術和複雜的控製係統也將使興登堡飛艇的慘劇不會重演。飛艇還可以在惡劣天氣下照舊飛行,隻要當時的風速不要超過30節即可。

雖然軍用飛艇具有極大的發展潛力,但我們還是不能回避其固有的缺陷。上個世紀,飛艇被飛機取代的主要原因有兩個:高昂的造價和過低的速度。雖然飛艇的使用費用十分的低廉,但其造價卻是個天文數字。

飛艇的價格一般依據其外形尺寸的大小而不同,例如一個40米長的小型軟式飛艇的價格約為200萬美元。如果使用飛艇作為大型軍事運輸工具,就注定了其初期建造數量一定不會很多,最初運載貨物的成本也將急劇增加。

如果拋去其造價,現代工程材料和航空電子設備將使現代飛艇要比其半個世紀前的祖先先進了許多,但其速度仍然是個令人頭痛的問題。要知道,現代噴氣飛機的速度至少是飛艇的6倍以上。

當然,軍用飛艇的速度慢隻是相對飛機來說的,而對於水麵艦艇來說飛艇的速度是相當快的。不過話又說回來了,飛艇的速度既是劣勢也是優勢。因為飛艇相比速度更快的飛機在執行監視任務時更具有優勢,它可以在目標地域上空懸停很長一段時間,這可使其上搭載的偵察儀器可以即精確又高效率的探測目標。另外,在低速情況下,艇上雷達可以更容易的探測到小型目標。

發展曆史

在1783年發明了氣球之後,人們馬上就想方設法推進和駕駛氣球。

1784年,法國羅伯特兄弟製造了一艘人力飛艇,長156米,最大直徑96米,充氫氣後可產生1000多公斤的升力。羅伯特兄弟認為,飛艇在空中飛行和魚在水中遊動差不多,因此,把它製成魚形,艇上裝上了槳,這槳是用綢子繃在直徑2米的框子上製成的。

7月6日進行試飛,當氣囊充滿氫氣後,飛艇冉冉上升,隨著高度的增加,大氣壓逐漸降低,囊內氫氣膨脹,氣囊越脹越大,眼看就要脹破,這可把羅伯特兄弟嚇壞了,他們趕緊用小刀把氣囊刺了一個小孔,才使飛艇安全降到了地麵。

這次試驗啟示人們,應當在氣囊上留一個放氣閥門。2個月後,兄弟倆又對飛艇進行了改裝,做了第二次飛行。這次飛行由7個人劃槳作動力,飛行了7個小時,但隻飛了幾公裏。雖然飛行速度很慢,但它畢竟是人類第一艘有動力的飛艇。

1872年,法國人特·羅姆製成了一艘用螺旋槳代替劃槳的人力飛艇。飛艇長36米,最大直徑15米。加上吊艙,高達29米,可載8人。螺旋槳直徑9米,幾個人輪流轉動螺旋槳,使其產生拉力,牽引飛艇前進,速度達每小時10公裏,比劃槳的飛艇好多了。

不久之後,另一個法國人卡奴·米亞從自行車受到啟發,設計了一種腳踏式螺旋槳飛艇。這種單人飛艇在無風時可以短時間飛行,速度可達每小時16公裏,比起手轉螺旋槳飛艇又快了許多。

但這時飛艇飛行中有一個難題還沒解決,就是飛艇一升高,就要通過閥門放氣,以防止氣囊膨脹爆裂。但氣放掉之後,就再也無法升高了。

為解決這一問題,法國的查理教授和羅伯特兄弟於1874年製成了一種裝有空氣房的氣球。它的形狀像紡錘,與現代飛艇很相似。這種氣球,外麵是一個大的絲質膠囊,裏麵有一個小氣囊,小氣囊上麵有一個氣體閥門。外囊充氫氣,使氣球產生浮力升到空中,內囊用來充空氣。這個小氣囊就叫“空氣房”。

氣球在升空之前,先將“空氣房”充進空氣。當氣球升到一定高度後,就將“空氣房”打開,放出一部分空氣。這樣,外囊膨脹後,“空氣房”就因受擠壓而縮小,使外囊膨脹的壓力有所減小,以保證氣囊不致脹破。這一發明,解決了氣球升空的一大難題,是飛艇發展史上的又一重大突破。此後,“空氣房”很快便在所有飛艇上使用了,並一直使用至今。

18世紀60年代,蒸汽機、內燃機、電動機相繼發明,為飛艇動力的改進創造了條件。1851年,一台重160公斤,功率為22千瓦的蒸汽機製造成功,並很快被應用於飛艇上。1852年,法國的齊菲爾德創造了一艘橢圓形的飛艇,長44米,最大直徑13米,總升力2噸多。飛艇上安裝了螺旋槳,並用這台蒸汽機作動力。

9月24日,這艘以蒸汽機作動力的飛艇在巴黎郊區試飛。那天,天氣晴朗,風和日麗。飛艇升空後,蒸汽機以每分鍾110轉的速度,帶動直徑3米多的三葉螺旋槳放置前進速度達到每小時94公裏。但由於沒有考慮操縱問題。因此飛艇起飛後不能返回起飛地點著陸。

1884年,法國的軍官路納德和克裏布又製造了一艘“法蘭西”號飛艇,長51米,前部最大直徑84米,用蓄電池供電的電動機作動力。