1.5 吉法尔飞艇升空(1852年)
1783年实现热气球载人升空之后,各式热气球的发展方兴未艾,同时人们也开始探索研究有动力的可操纵的航空器,这就导致了飞艇的诞生。
世界第一艘软式飞艇于1852年问世。它的发明者法国人亨利·吉法尔(Henry Giffard,见图1-34)于当年9月24日驾驶飞艇升空。首飞飞行了28千米,虽然由于动力不足未能飞回起飞的原点,但这也足以称为是巨大的成功,是航空史上的里程碑。
图1-34 吉法尔
吉法尔生于1812年。身为蒸汽机工程师的技术背景,使他较快地解决了飞艇的动力——自己研制成功小型蒸汽机。吉法尔的飞艇(图1-35)长43.6米,最大直径12米,气囊的容积为2497立方米,使用煤气作为升浮气体。吉法尔的软式飞艇的缺点是刚度差、容积小因而运载能力受限。
图1-35 吉法尔飞艇
使飞艇技术再次升级的开拓者是德国人费迪南德·冯·齐伯林(Ferdinand Von Zeppelin,见图1-36)。齐伯林是硬式飞艇的发明者和大规模制造者。他于1838年生在德国南部博登湖畔康斯坦兹。20岁起在军队服役,直至升任中将。他在年过半百、53岁时突然退役,集中全部精力研制硬式飞艇,百折不挠,做出了蜚声世界的成绩,被德皇誉为“伟大的德国人”。
图1-36 齐伯林
齐伯林走上研制飞艇之路,竟是从他迷恋热气球开始的。齐伯林通过观察分析认为,热气球大有改进余地,必须解决热气球不能操纵方向的弱点,并有可能派生出新的航空器以实现人类的自由飞行。
1891年,齐伯林离开军界,全力投入研制硬式飞艇的工作中。
齐伯林虽然不再年轻,却雄心不减,他想建造的是不同以往、能够长途飞行和空中作战的大型飞艇。他开创了全新的结构——硬式飞艇。艇身全部用铝合金框架制成,外部是织物蒙皮,整舱用隔框分成十几个舱室,每个舱室放一个气囊,整艘艇有十几个气囊使飞艇升空。由于飞艇巨大,重量较大,需要安装较大功率的发动机。
1900年7月2日,他制造出第一艘齐伯林飞艇LZ-1(见图1-37),在菲特烈港做了首次飞行。LZ-1飞艇头部为锥形,艇身为圆柱形,全长128米,直径11.65米。全艇17个舱室,17个气囊充以氢气。艇身后部挂有两个发动机吊舱,装有两台10.8千瓦戴姆勒发动机。飞艇的方向舵共4块,头尾各装2块。飞艇俯仰操纵由一块可移动的滑块控制。这架飞艇堪称是当时最大的航空器。
图1-37 第一艘齐伯林飞艇LZ-1,在菲特烈港做了首次飞行
链接 飞艇
飞艇是一种轻于空气、自身带有推进装置和操纵系统的航空器。一般由巨大的流线型艇体、吊舱、起稳定控制作用的尾面和发动机组成。艇内的气囊充以比空气轻的氢气或氦气,从而产生浮力使飞艇升空。按结构形式,飞艇可分为软式、硬式和半硬式三种;艇体的外形呈流线型以减小航行时的阻力。尾面包括安定面和操纵面,装在艇体尾部,用来控制航行方向和俯仰姿态。吊舱位于艇体的下方,由骨架和蒙皮制成,供空勤人员乘坐、装载货物和压舱物、安装仪表设备和发动机等。小型飞艇仅设一个吊舱,大型硬式飞艇则另设发动机吊舱。推进装置包括发动机、减速器和螺旋桨,为飞艇提供前进的推动力。控制飞艇升降的方法有多种,如改变浮升气体量、抛掉压舱物、利用艇体或翼面的升力或改变推力方向等。
首次试飞中,飞艇载客5人,齐伯林和他的总工程师迪尔都登上飞艇升空,飞艇升高300米,飞行15千米。但初次试飞并不完美,降落时飞艇被撞坏。原来反对他的人又开始鼓噪,齐伯林根本不予理会,不但很快修复了飞艇,而且在博登湖上搭建了世界上第一个供飞艇试飞的水上浮库。10月17日,LZ-1飞艇进行第二次试飞,留空1小时20分,取得了成功。
1906年10月9日,齐伯林研制的第三艘飞艇LZ-3首飞,获基本成功。这艘飞艇被编入德国航空作战队,被命名为“皇家齐伯林飞艇第一号”,德国政府向齐伯林颁发黑鹰勋章和爵位,并给予50万马克奖金。齐伯林不满足已取得的成绩,不断改进,1908年制成第四艘飞艇LZ-4。1908年7月1日,70高龄的齐伯林亲自驾驶LZ-4飞艇越过阿尔卑斯山进入瑞士,赢得了全德国的喝彩和欢呼。
齐伯林完成了飞艇从发明到实用阶段的过渡。在1910~1914年间,齐伯林飞艇共载客35000人次,飞行273600千米,无一伤亡。齐伯林飞艇在早期的航空运输中发挥了重要作用。图1-38为“阿克伦”号飞艇飞越纽约曼哈顿上空。
图1-38 “阿克伦”号飞艇飞越纽约曼哈顿上空
齐伯林飞艇在军事上也体现了其价值,在第一次世界大战中,德国百余艘齐伯林飞艇都被征用为航空武器装备,对协约国进行轰炸。
齐伯林直至1917年逝世时止,共制造齐伯林飞艇113艘。
使飞艇发展遭受严重打击的是“兴登堡”号飞艇的事故(见图1-39,图1-40)。1937年5月6日,“兴登堡”号飞艇在到达美国新泽西州赫斯特湖航空港着陆时,飞艇忽然起火,点燃了氢气,使36位乘员葬身火海。从此,充氢气飞艇退出了商业飞行。
图1-39 “兴登堡”号飞艇飞临美国
图1-40 “兴登堡”号飞艇起火爆炸
延伸阅读 现代飞艇的发展
20世纪70年代以后,由于科学技术的进步,古老的飞艇又焕发了青春,不少国家开始研制现代飞艇(见图1-41)。
图1-41 现代飞艇
现代飞艇与老式飞艇不可同日而语。许多新技术、新材料的选用使现代飞艇质量轻、气密性好、飞行性能好。特别是气源全部采用氦气,而不再使用易燃易爆的氢气,这就从根本上杜绝了“兴登堡”号灾难的重演。
20世纪90年代至21世纪初,随着科学技术的发展,飞艇性能等提升到一个新水平:留空时间更长、航程更远、运载能力更大,能在空中长时间悬停和机动飞行,具有良好的低空、慢速和安全飞行能力;而且经济性好,造价低廉,尤其在当今信息化战争条件下,飞艇能发挥其独特的优势,因而,飞艇迎来了新一轮发展热潮。如美国研制的哨兵预警飞艇、反恐巡逻飞艇、海象大型运输飞艇;俄罗斯反导飞艇、北极探测飞艇;英国的多功能飞艇等纷纷面世。图1-42为A-N400飞艇,图1-43为美国洛克希德·马丁公司飞艇。
图1-42 A-N400飞艇
图1-43 美国洛克希德·马丁公司飞艇