淺談飛艇,重返天空之城論文
1937年5月6日，德國(guó)興登堡號(hào)飛艇試圖停靠在美國(guó)新澤西州的系留塔(停留裝置)時(shí)，突然猛烈起火。著火之后，245米長(zhǎng)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(yán)重動(dòng)搖了公眾對(duì)飛艇安全的信任，讓人們遺忘了在事故發(fā)生的幾個(gè)月前，興登堡號(hào)曾擁有一段短暫的黃金時(shí)代——10次安全地橫跨大西洋兩岸運(yùn)送乘客，被人稱(chēng)作飛艇界的泰坦尼克號(hào)。自事故發(fā)生后，飛艇旅行變成了歷史。
現(xiàn)在，距離興登堡號(hào)飛艇的第一次飛行已經(jīng)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(lái)起飛?
飛艇的起飛依靠的是阿基米德原理。飛艇的內(nèi)部會(huì)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(huì)產(chǎn)生一個(gè)向上的力——浮力，將它推上天空中。相比之下，普通飛機(jī)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(chǎng)景。早期的興登堡號(hào)飛艇，艇身充滿(mǎn)了氫氣，因?yàn)闅錃馐亲钶p的氣體，因此提供了最大可能的上升空間。但缺點(diǎn)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(fā)生爆炸，尤其當(dāng)它們?cè)谠茖酉旅骘w行的時(shí)候。
興登堡號(hào)的災(zāi)難就是一個(gè)發(fā)人深省的例子，它說(shuō)明氫氣很危險(xiǎn)。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(duì)會(huì)小一些，但關(guān)鍵是氦氣不易燃。
與興登堡號(hào)等傳統(tǒng)飛艇不同，近年來(lái)設(shè)計(jì)的新型飛艇并不是像過(guò)去一樣用來(lái)運(yùn)輸乘客，而是提供一種廉價(jià)和靈活的方式來(lái)裝運(yùn)貨物，尤其是將貨物運(yùn)往沒(méi)有道路或其他基礎(chǔ)設(shè)施不足的偏遠(yuǎn)地區(qū)。例如，飛艇將設(shè)備運(yùn)送到人員難以到達(dá)的礦山和鉆井網(wǎng)點(diǎn)，甚至還可能去往北極圈，由于冰下儲(chǔ)藏著大量未開(kāi)發(fā)的石油，那里可能將很快成為重要的大型工業(yè)開(kāi)發(fā)點(diǎn)。
爭(zhēng)當(dāng)世界上最好的
過(guò)去幾年里，世界各地的公司一直在開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)新型飛艇，希望能在這一新興市場(chǎng)中取得優(yōu)先競(jìng)爭(zhēng)力。
美國(guó)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(shí)間在巴黎航空展中推出了飛行器混血兒——時(shí)速可高達(dá)117千米的混合飛艇。它沿用了氦氣填充飛艇體的傳統(tǒng)方法，并沿著艇身裝配了空氣動(dòng)力學(xué)多瓣葉片結(jié)構(gòu)(像飛機(jī)機(jī)翼一樣)，為其飛行提供額外的升力，這說(shuō)明它比標(biāo)準(zhǔn)的傳統(tǒng)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(xiàn)代混合飛艇可以像傳統(tǒng)飛艇一樣起飛和垂直降落，但現(xiàn)代混合飛艇運(yùn)載貨物的最高重量可達(dá)2.1萬(wàn)千克，比傳統(tǒng)飛艇高出40%多;當(dāng)混合飛艇的負(fù)載重量超過(guò)70%時(shí)，也就是超過(guò)1.47萬(wàn)千克時(shí)，它能以和普通飛機(jī)類(lèi)似的方式(借助燃料)起飛。與直升機(jī)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(yīng)對(duì)未鋪設(shè)過(guò)的路面，工程師們還開(kāi)發(fā)了氣墊系統(tǒng)，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(shè)計(jì)了不同的飛艇結(jié)構(gòu)，以適合不同客戶(hù)的成本和運(yùn)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(shí)間是去往同一個(gè)地方，發(fā)揮運(yùn)輸功能。
鎮(zhèn)重器的變形記
早期的飛艇，在降落時(shí)都需要某種形式的外部鎮(zhèn)重器，用來(lái)固定飛艇，防止其被風(fēng)吹走。通常情況下，這種鎮(zhèn)重器是水，而如果要去往較遠(yuǎn)的地方，外部鎮(zhèn)重器是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題。
一些公司已經(jīng)開(kāi)發(fā)出解決方案，讓飛艇不再需要外部鎮(zhèn)重器。比如美國(guó)的WorldwideAerosCrop公司正在設(shè)計(jì)的Aeroscraft飛艇。它的部分浮力來(lái)自于氦氣的膨脹，而氦氣也是鎮(zhèn)重的關(guān)鍵材料。飛艇擁有先進(jìn)的靜態(tài)重量控制系統(tǒng)，能夠讓駕駛員通過(guò)將氦氣壓縮到內(nèi)部氣艙中來(lái)增大飛艇的自重，讓其順利降落在地面上。而當(dāng)貨物裝好之后，駕駛員可以將氣艙中的氦氣釋放出來(lái)以降低飛艇自重，并在發(fā)動(dòng)機(jī)的幫助下讓飛艇沿垂直方向爬升起來(lái)。這個(gè)系統(tǒng)與在水中的潛水艇的控制方式相類(lèi)似。
沒(méi)有鎮(zhèn)重器帶來(lái)的.煩惱，讓Aeroscraft飛艇具有與眾不同的能力。使它可以在目標(biāo)區(qū)域上方懸停幾個(gè)小時(shí)，便于人們裝載或卸載貨物。在垂直起降時(shí)，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(chǎng)地即可。
工程師還采取了獨(dú)特的方法來(lái)設(shè)計(jì)起落架，不是利用車(chē)輪或滑行著陸，而是安裝了專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)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(jìn)或吹走空氣，使飛艇滑行時(shí)像一艘氣墊船，在裝載或卸載貨物時(shí)緊緊貼住地面，停泊牢固。
最大飛艇，形似臀部
英國(guó)一家名為“混合航空器”的工程公司也設(shè)計(jì)了貨運(yùn)飛艇——“天空登陸者10號(hào)”，現(xiàn)已經(jīng)研發(fā)到最后階段了。它是目前世界上最大的飛艇，外型酷似人類(lèi)的臀部，也被外界稱(chēng)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(hào)”充入的也是氦氣，三個(gè)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(hào)”在商業(yè)用途上可行的關(guān)鍵一點(diǎn)是，它非常強(qiáng)大卻輕便的艇身材料。聚氟乙烯、聚酯薄膜和高強(qiáng)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(duì)于飛艇來(lái)說(shuō)，至關(guān)重要。
“天空登陸者10號(hào)”的航行速度約為148千米/小時(shí)，最大載重量約為1萬(wàn)千克，能在天空中飛行長(zhǎng)達(dá)5天。它有4個(gè)柴油牽引機(jī)，每一個(gè)都可以旋轉(zhuǎn)來(lái)牽引飛艇往上升或往下降。這同時(shí)賦予了飛艇懸停以及在幾乎所有表面上著陸的能力，無(wú)論是冰面、沙漠地面還是水面。
盡管乘坐飛艇快速前往異國(guó)他鄉(xiāng)看起來(lái)似乎還不太可能，但未來(lái)，地平線(xiàn)之上的這些天空巨人，應(yīng)該會(huì)再次迎來(lái)屬于它們的黃金時(shí)代。
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