飛艇的華麗復活

李雯婷

熱氣球或是飛艇始祖

現在人們回憶航空器的誕生，都愿意從1903年萊特兄弟發明飛機時開始。然而人類最早的飛行器，卻出現在飛機發明的120年前，它就是我們熟知的熱氣球。

蒙哥爾費兄弟是熱氣球的發明人。他們兄弟倆原本是法國里昂附近勤勤懇懇的造紙工，有一天，他們在燒火時看到紙屑隨熱氣上升的現象，不約而同產生了利用熱空氣制造飛行物的念頭。于是，他們利用這個原理發明了熱氣球。

1783年6月4日，蒙哥爾費兄弟在法國里昂郊區舉行了一場熱氣球升空表演，一個巨大的模擬熱氣球被成功放飛。此后，他們又將一些小動物，如雞、鴨子和山羊等，裝進吊籃隨之升到空中。同年11月21日，蒙哥爾費兄弟在法國巴黎進行了人類歷史上第一次氣球載人自由飛行。熱氣球搭載著兩名法國人緩緩升空，上升到大約1千米的高度后，開始飄然飛行。飛行了25分鐘后，在云霄間穿梭了10多千米的熱氣球安全降落。這一天可以說是人類飛行的誕生之日。

熱氣球是利用熱空氣或某種密度比空氣小的氣體（如氫氣或氦氣）作為浮升氣體。飛行員通過對熱氣球球囊進行加熱或冷卻，來控制氣球飛行高度。然而，水平運動則完全受風向的擺布，不能靠自身推力前進。雖然，這種熱氣球在大風天不能出行，但在當時確實是一種相當令人滿意的空中交通工具。

在熱氣球成功升空之后，人們開始嘗試為氣球安裝動力，使飛行員能夠操控氣球在空中作機動飛行。19世紀時，盡管人們在歐洲戰場上大量使用氣球執行偵察任務，但是氣球畢竟還是一種比較原始、笨拙的裝置，操控起來十分不便。為了克服這些困難，19世紀的飛行科學家們作了諸多探索和努力。其中，改變氣球形狀是重中之重。科學家們發現，球形的氣球在高空存在非常嚴重的缺陷——這種形狀在空氣中的阻力非常大。球形的充氣氣囊最終被發展成長形的充氣氣囊，飛艇由此而初具雛形。可以說，正是基于那個時代的需求，誕生了空中稱霸一時的飛艇。不少形狀各異的飛艇模型相繼誕生。

飛艇問世

19世紀60年代，歐洲工業革命基本結束。隨著蒸汽機、內燃機、電動機等動力裝置相繼問世，飛艇動力的來源和發展具備了有利條件。于是，人們全面展開了對能飛的氣球——飛艇的研究。

1852年，法國工程師亨利·吉法德建造了人類史上第一艘蒸汽機動力飛艇。它長44米，橢圓形的充氣氣囊充滿了氫氣。飛艇上安裝了螺旋槳，以一個重160千克，功率2.2千瓦的蒸汽機作為動力。蒸汽機以每分鐘110轉的轉速推動飛艇前進，速度可達9千米/時。盡管該蒸汽機動力飛艇試飛成功，但由于蒸汽機設備不先進、動力性能差、缺乏操縱桿等一系列問題，導致飛行員在空中不能進行有效的操縱，飛艇無法返航，更不用說返回起點準確著陸了。

直到1884年，兩名法國軍事工程師以蓄電池供電的電動機作為動力，成功制造了世界上第一艘能夠操縱的軟式飛艇——“法蘭西號”。“法蘭西號”身長51米，擁有動力裝置。同年8月9日，他們駕駛著自己設計制造的飛艇從法國巴黎近郊升空，在不到25分鐘的時間里成功返航，并在下降時對準了著陸點。至此，能夠投入使用的飛艇正式出現。

此后，1900年德國人菲迪南德·格拉夫·齊柏林發明了人類歷史上第一艘硬式飛艇。所謂硬式飛艇，就是帶有堅硬金屬框架的飛艇。硬式飛艇由一根腹部縱向大梁和幾十根“骨架”構成，還使用了大量縱向和橫向拉線，以增強結構強度。艇體構架外面蒙上防水布制成的蒙皮，飛艇面貌煥然一新。齊柏林飛艇有垂直尾翼和方向舵，靠汽油發動機作為動力，動力性能得到前所未有的提高。種種引人注目的獨特設計和超強性能開啟了飛艇的新篇章，從此硬式飛艇正式成為廣袤天空的統治者。20世紀初期，齊柏林飛艇相繼飛行了幾百個“航班”，運送了幾萬名“乘客”，其中還包括橫跨大西洋的越洋航線，飛艇發展進入了黃金時代。

可是，好景不長。1937年5月6日，世界各地的人們通過電視屏幕看到了一條令他們萬分震驚的消息： 曾在天空翱翔的德國齊柏林飛艇之一 “興登堡號”在著陸時僅34秒就被燒毀。那是一次從法蘭克福飛往美國新澤西州的例行載客飛行。飛艇準備著陸時，機身急劇下降，在離地面90多米的空中起火，艇體內的氫氣和易燃的蒙皮導致大火迅速蔓延。最后，這個龐然大物被焚毀成一堆灰燼。飛艇全體乘客及艇員總共97人，事故造成36名人員死亡，其中包括13位乘客，22名飛艇工作人員以及1名地面工作人員。很多幸存者當時及時跳出了飛艇窗戶，拼命開跑。雖然在這次空難事件中，幸存者遠多于遇難者，但是飛艇安全性差的印象漸漸進入公眾記憶，揮之不去。

后來飛艇又先后發生了若干次艇毀人亡的災難性事件。與此同時，飛機的誕生開始威脅飛艇的生存空間。飛機性能的不斷提高，在速度、安全性和靈活性上都遠勝過飛艇。特別是1937年的“興登堡號”飛艇墜毀事件后，人們對飛艇極度失望，飛艇的發展陷入了停滯階段，飛艇也很快被飛機取代。可以說，自此載客飛艇退出了歷史舞臺。如今，高科技不斷涌現，“老掉牙”的飛艇還會華麗復出嗎？

回歸之路

飛艇依照阿基米德浮力定律升空。早期飛艇的氣囊里充滿了氫氣。由于氫氣的密度比空氣密度小得多，所以飛艇能夠很快升空。可是氫氣也是飛艇致命的缺點。因為氫氣易燃，一旦遇上火花或者其他撕裂或碰撞，就會著火爆炸（尤其是飛在云端之下時）。當人們意識到氫氣的危險性后，就轉而給現代飛艇填充能夠替代氫氣的氦氣。氦氣密度比氫氣密度略大，所以上升力不及氫氣，但氦氣不易燃的特性，使得現代飛艇的安全性得到了大幅提高。

隨著航天技術的進步和新材料的應用，飛艇在軍事上的潛力又被重新挖掘出來了。在近年來的巴以沖突中，以色列的坦克部隊上空經常會出現一個奇特的景象：曾經的空中巨無霸——飛艇，始終游蕩在坦克上空。坦克和飛艇這一對組合在信息化戰爭時代，帶來了奇特的效果。坦克火力強，但視界和視距較小。而飛艇卻“站得高，看得遠”，可以在萬米高空懸停或機動，并能裝載多種大型電子設備。飛艇可以憑借自己出色的偵察能力，對地面目標進行成效卓著的空中偵察，為坦克及時鎖定和打擊目標提供支持。

現代軍用飛艇除了適合在缺少基礎設施的偏遠區域執行軍事任務外，還可以提供一種廉價、靈活的方式用于救援和大宗貨物運輸。比如，現代飛艇制造商將市場瞄準商業性質的石油勘探、采礦活動和煤氣產業，幫助那些在偏遠地帶開展大型工程的機構或政府。同時，如果是運送具有高價值的石油、礦物等貨物，那么使用現代飛艇帶來的收入可以大大超過其成本。它甚至還可以飛到北極圈，為科考隊帶去食物補給、設備及人員，并為科學研究提供寶貴的數據。

在過去的十多二十年中，許多公司致力于研發新型飛艇，希望在這一新興市場有所作為。世界頭號軍工企業，最大的航空航天公司——洛克希德·馬丁公司近日在巴黎航展上公布了他們的新型混合式重型運輸飛艇計劃。它充注傳統氦氣，并配備了飛機般的翅膀，為飛艇提供額外的上升力。它80%的上升力來自飛艇內部所充注的氦氣，其余20%的上升力與堅硬的外殼所產生的空氣動力學效應有關。它的最大巡航速度為111千米/時；與直升機相比，運輸同樣重量的貨物，其消耗的燃油僅相當于重型直升機的1/10。它的有效航程也比直升機遠得多，達到了2600千米。工程師們還研發出了一種氣墊著陸系統，可以在任何條件苛刻的地表——包括冰雪覆蓋之地、沙漠、草地，甚至水面——起飛或著陸，只要地表有一塊足球場大小的平坦之處即可。目前，該公司面臨的最重要問題是成本問題。他們正在努力建立一個平臺，以滿足不同客戶對于成本和運輸的需求。

早期飛艇起飛之后是怎么落下去的呢？人們一般通過放氣、加水、加壓注入空氣等動力降壓的方式來解決普通小型飛艇的升降問題。近日，德國H-Aero公司提供一種全新的貨物轉運方法，這種運輸方式的成本比飛機便宜，速度比輪船快。關鍵技術的突破源于當時該公司的創始人想出了一種方法來壓縮氦氣，以便控制飛艇的重量。此項技術類似于潛艇對深度的控制。

英國混合航空飛行器公司在英國卡丁頓機場向媒體展出了自己的“混合動力飛艇”—— “天空登陸者10號”超長飛艇。與洛克希德·馬丁公司生產的混合飛艇類似，“天空登陸者10號”充滿了氦氣，也同樣采用浮升一體的設計原理。它引人關注的地方不在于性能，而在于其怪異的外形：它就像連體嬰兒，由“兩瓣”飛艇組成。據悉，這種外形設計可將上升力提升40%，并且最久可在空中停留兩周。

飛艇作為一種古老的飛行器，特別是可長時間懸停在空中的飛行器，還是具有獨特的優勢。飛艇與其他飛行器相比，其最大的優勢是可以相對穩定地定點駐空以及長時間續航。尤其是平流層飛艇，可以利用穩定的太陽能資源及平穩的大氣環境在平流層長期駐空。目前的飛艇熱始于上世紀末平流層飛艇設想的提出，在對地觀測及通信中繼等特殊應用領域，飛艇比衛星與其他航空器具有更大的優勢。