飛艇是一種輕于空氣的航空器,它與熱氣球最大的區(qū)別在于具有推進和控制飛行狀態(tài)的裝置。飛艇一般由艇體、尾面、吊艙和推進裝置等部分組成。艇體的外形呈流線型以減小航行時的阻力,內(nèi)部充以密度比空氣小的氫氣或氦氣,以產(chǎn)生浮力使飛艇升空。現(xiàn)代飛艇一般都使用氦氣,其安全性已經(jīng)有了質(zhì)的提高。氦氣是一種惰性氣體,不可燃。飛艇的尾面包括安定面和操縱面,尾面用來控制和保持航向、俯仰的穩(wěn)定;吊艙位于艇體的下方,通常采用骨架蒙皮式結(jié)構(gòu),吊艙供人員乘坐和裝載貨物,也用于安裝儀表設備和發(fā)動機等。飛艇的推進裝置一般由發(fā)動機或電動機、減速器和螺旋槳構(gòu)成。飛艇和系留氣球的主要區(qū)別是前者比后者多了自帶的動力系統(tǒng),可以自行飛行。飛艇分有人和無人兩類,也有拴系和未拴系之別。
飛艇由熱氣球發(fā)展而來,從1784年第一艘飛艇問世之后,飛艇的發(fā)展歷經(jīng)兩次工業(yè)革命,動力系統(tǒng)也經(jīng)歷了人力驅(qū)動,第一次工業(yè)革命之后的蒸汽機驅(qū)動,以及第二次工業(yè)革命之后的電力驅(qū)動三個時代。
飛艇在誕生之初主要應用于交通運輸領域,在第一次世界大戰(zhàn)時,飛艇在執(zhí)行偵察和轟炸時的發(fā)揮出的優(yōu)勢令其被應用于軍事領域。但在一戰(zhàn)之后,隨著“興登堡”號等飛艇的爆炸事故,以及飛機的發(fā)展,飛艇曾短暫的退出了歷史舞臺。在20世紀70年代之后,隨著惰性氣體的應用、復合材料技術的發(fā)展以及人們對于能源消耗問題的關注,新型飛艇的研究與應用又重新回到了人們的視野之中。
現(xiàn)在,新式飛艇正廣泛應用于運輸、航拍、遙感、廣告與航空探物等領域。大型民用飛艇還可以用于賑災、通訊恢復等場景,比如發(fā)生自然災害時,通訊中斷可迅速發(fā)射浮空器,通過系留氣球搭載通訊轉(zhuǎn)發(fā)器,在短時間內(nèi)完成對整個災區(qū)的移動通訊恢復。
發(fā)展歷史
起源
1783年6月,有記載的第一個熱氣球由法國的制造,該熱氣球由亞麻布和紙制成,通過燃燒稻草產(chǎn)生的熱空氣填充氣球,讓氣球升空。氣球升空近千米高,飛行了2000米遠。
1783年9月,蒙特哥菲爾兄弟又在法國國王路易十六和眾大臣面前,將一只1400立方米的熱氣球(直徑12米、高26米),升到了500米高空,氣球在空中飛行了8分鐘、4000米后降落在巴黎郊外。
1783年11月21日,蒙特哥菲爾兄弟制作的熱氣球搭載著兩名航空先驅(qū)者羅澤爾和達爾朗德升空。氣球升到了900米的空中,飛行了20分鐘,飛行距離達8千米,創(chuàng)造了人類首次升空的歷史。
在蒙特哥菲爾兄弟研究熱氣球的同時,法國物理學家賈克·查爾斯也開展了氫氣球的研究工作。
1783年8月27日,查爾斯放飛了一個直徑將近4米的氫氣球。它升空后飛行了45分鐘,飄到了25千米以外后落地。
1783年12月1日,查爾斯親自駕駛他制作的氫氣球與M.N.羅伯特成功升空,他們飛行了兩個小時,飛行距離36千米。熱氣球和氫氣球的相繼載人飛行成功開創(chuàng)了人類乘坐氣球升空的歷史。
1785年6月5日,人類首次升空者之一的J.F.P.羅齊埃與某制造商共同研制熱氣與氫氣的混合氣球。不幸的是,在第一次試飛時,氣球在空中著火失事,羅齊埃遇難。為了紀念這位勇敢的先驅(qū),現(xiàn)代環(huán)球飛行所使用的混合型氣球被命名為“羅齊埃氣球”
發(fā)展
氣球的出現(xiàn),標志著人類掌握了利用空氣浮力升空的技術,人類首次有了一種實用的飛行器。但氣球由于自身不存在動力系統(tǒng),只能隨風漂游,很難按照預定航線航行,在飛行之前通常需要預先觀察風向、計算風速。氣球難以操縱的缺點促使人們進一步研究和改進,將氣球技術與操縱技術、推進技術相結(jié)合,從而促進了可操縱的、有動力的新的飛行器—飛艇的誕生。
1784年,法國的羅伯特兄弟建造了人類歷史上的第一艘飛艇。這架飛艇長15.6米,最大直徑9.6米,填充滿氫氣后可產(chǎn)生1000多公斤的升力。羅伯特兄弟仿照魚在水中游動的特點,為飛艇加裝了“槳”,這些槳是用綢子繃在直徑約2米的邊框上制成的。只是,這種方式依然需要依靠人力去控制飛艇的飛行。第一次嘗試的結(jié)果并不理想,飛艇用了7個小時的時間才飄了幾公里。至此,飛艇距離誕生就只差選擇合適的動力裝置這一項需要解決的問題了。
1851,法國人吉法爾解決了飛艇的動力問題,成為了動力飛艇的發(fā)明人。吉法爾的動力飛艇全長44米,最大直徑13米,總升力2噸多。飛艇尾部裝有一塊三角形的風帆,可以用來操縱方向。飛艇上安裝了螺旋槳,并用了一臺蒸汽機作動力。同年9月24日,這艘以蒸汽機作動力的飛艇在巴黎郊區(qū)試飛。當天,天氣晴朗,風和日麗。飛艇升空后,蒸汽機以每分鐘110轉(zhuǎn)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公里。但由于沒有考慮操縱問題,飛艇起飛后沒能返回起飛地點著陸。雖然吉法爾的動力飛艇的試飛最終以失敗告終,但這是人類歷史上第一次運用飛艇成功載人飛行的嘗試。
19 世紀中期,第二次工業(yè)革命的到來促進了電動機技術的發(fā)展,電動機和內(nèi)燃機的出現(xiàn),使得飛艇在速度和操縱性等方面,都得到了長足的發(fā)展。
1883年,著名飛行員Gaston Tissandier做了第一次電力驅(qū)動飛行,他在飛艇上安裝了一臺1.5馬力的西門子電動馬達。
1884年,“法國”號電動機飛艇完成了第一次返回起飛地點的著陸。“法國”號飛艇長51米,直徑9米。它的螺旋槳裝在氣囊的頭部,飛艇起飛后,裝在尾部的方向舵開始生效。本次飛行總共飛行了8公里,在飛行了4公里后,繞300米的圓弧掉頭返回出發(fā)點。
1899年,華僑謝纘泰在香港特別行政區(qū)設計完成了“中國號”電動飛艇,備有詳細設計圖紙資料,是中國最早的飛艇設計。據(jù)時人記載:“謝氏之艇純以鋁制,渠謂在戰(zhàn)爭時,其雪茄式之氣球亦可以鋁包之,以免炮彈之射擊。……謝氏之飛艇純以扇式推行機、操其升降進退,而其雪茄式之氣球,僅類浮標已耳。故“中國”飛艇上之推行機,除艇首及艇尾二者外,船面上尚有三者,力極巨。制此器之機件,如鐘機然。其駕艇之器,為鋼翅,藏艇內(nèi),以電機按之,即外張于艇之兩旁,不用舵及撓漿之類。其必藏于艇內(nèi)者,蓋欲減空氣四周之阻力,而大增艇行之速度也。……能航行狂風中,無隕越之虞,而其推行機之力,每小時能行六十英里至百英里”。
第一個成功地將汽油發(fā)動機用在飛艇上的人是僑居法國的巴西人阿爾貝托·杜蒙。1901 年,杜蒙駕駛他的第 6 號飛艇圍繞埃菲爾鐵塔飛行一周后安全返回原地。他的成果讓人們相信,汽油發(fā)動機作為新的航空動力必將使飛艇成為 一種新的實用航空器。從此,全世界的發(fā)明家紛紛仿效,推動飛艇在實用化上向前邁進了一步。
金色時代
從吉法爾到杜蒙的飛艇都是沿用了氣球的結(jié)構(gòu)形式— “軟式結(jié)構(gòu)”,即采用一個內(nèi)充輕于空氣的氣體的氣囊,使氣囊保持一定的形狀,從而能在空氣中產(chǎn)生升力,在氣囊下部用繩索懸掛吊艙,吊艙內(nèi)裝有操縱裝置和動力裝置并搭乘人員。這種軟式飛艇具有結(jié)構(gòu)簡單、 制造容易的優(yōu)點,但氣囊剛度較差,織物本身由于強度所限承載能力也有限,因而大大限制了飛艇的運載能力和續(xù)航時間。要提高飛艇的實用性能,必須擺脫傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式另辟蹊徑。一場飛艇史上新的技術革命正在醞釀,從而誕生了“硬式飛艇”—“齊伯林”飛艇。
費迪南德·馮·齊伯林將軍在戰(zhàn)場上受氣球啟發(fā),53 歲退役后開始了他的飛艇事業(yè)。1900年,建造了第一艘齊伯林飛艇— LZ-1。LZ-1號飛艇全長127米,直徑11.6米。第一艘“齊柏林”飛艇的首飛標志著“飛艇金色時代”的到來,這個時代最成功的一系列飛艇也相繼誕生,這些飛艇都是由斐迪南·馮·齊柏林的名字命名。
1910年,齊柏林制成了第一艘運送旅客的飛艇LZ-7號,這艘飛艇最多可以乘坐20名乘客,時速可以達到70公里每小時。
20 世紀初,飛艇由研究發(fā)明階段發(fā)展到實際應用階段。不僅歐洲的法國、德國、意大利、俄羅斯、英國在研制飛艇,美國和日本也參與其中。以“齊伯林”飛艇為代表的飛艇技術得到迅速發(fā)展和廣泛應用。據(jù)統(tǒng)計,在20世紀20至30年代,美國建造了86艘,英國建造了72艘,德國建造了188艘,法國建造了100艘,意大利建造了38艘,蘇聯(lián)建造了24艘,日本也建造了12艘。
1909 年,齊伯林伯爵創(chuàng)辦了世界上第一家民用航空公司—德萊格 (Delag)飛艇公司,開始了實用飛艇的研制和生產(chǎn)。1910 年 10 月,齊伯林的德萊格飛艇公司開始在德國的迪塞爾多夫和法蘭克福兩個城市間往返載客飛行。LZ.8“德國號”、LZ.9先后投入客運。到 1911 年,使用 LZ.10“斯瓦本號”飛艇和 LZ.11“路易斯號”飛艇開始了定期航班。到第一次世界大戰(zhàn)前,“齊伯林”飛艇僅在德國國內(nèi)就運送了旅客 34000 多人次,總航程 170000 多 千 米,總飛行 3000 多小時。1928 年,“齊伯林伯爵號”飛艇實現(xiàn)了橫跨大西洋的航行,1929 年“齊伯林伯爵號”飛艇實現(xiàn)環(huán)球飛行。在當時,在民航運輸特別是旅客運輸上飛艇相較于飛機有明顯優(yōu)勢。
輝煌落幕
進入 20 世紀 30 年代后, 飛艇事故頻發(fā)。
1921年,英國的“R-38”號飛艇,在第 4 次飛行中發(fā)生艇身著火,乘員 44 人全部遇難。
1923 年,法國的“底斯米特”號飛艇在地中海上空遭到強風的襲擊,引起雷擊爆炸,乘員 52 人全部遇難。
齊柏林 “興登堡”號飛艇的失事更是給了飛艇事業(yè)致命的打擊。
1936 年,艇長245 米的豪華的齊柏林飛艇“興登堡”號,伴著關于它的火熱的宣傳,順利地完成了它的首航。從首航之日起,“興登堡號” 齊柏林飛艇,成功地連續(xù) 34 次飛越大西洋,載送旅客達 1000 多人次。據(jù)記載,當年乘坐過“興登堡號齊柏林飛艇的旅客中有商人、外交社團和當時的許多知名人士。與此同時,越來越多的人開始擔心飛艇的安全問題。由于飛艇中的填充氣體是氫氣,一旦氫氣被點燃所產(chǎn)生的可怕后果一直都是飛艇設計師擔憂的問題。
“興登堡號” 飛艇的總設計師路德維希·杜爾曾做出過一系列嘗試想要消除填充氫氣帶來的安全隱患,嘗試了設計一種能抑制火花產(chǎn)生的電氣控制裝置,但最后以失敗告終。除此之外,路德維希·杜爾還嘗試在另一艘“LZ一129號”齊柏林飛艇上采取一些防火措施,他們把全部艇內(nèi)的扶梯都用橡膠包裹起來,把以前用牛腸衣材料制做的氫氣艙改用特種塑料來制做,甚至連吸煙廳的地板也全部改用了堅實的梨木板,并指派專人進行看管和維護。
當時已退休的物理學教授彼得·克萊因海恩斯教授極其關心“興登堡”號齊柏林飛艇的安危,他提出必須徹底解決飛艇上的火災隱患并創(chuàng)造性地建議用不燃燒的氮氣來替代氫氣。
1937 年5月6日, “興登堡”號飛艇在新澤西州曼徹斯特鎮(zhèn)萊克湖海軍航空總站上空飛行時發(fā)生爆炸,并在30秒后墜落地面。飛艇上的97位乘客中有35人死于這場事故。
“興登堡”號飛艇事故標志著商用飛艇時代的落幕。之后,隨著第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā), 德國下令拆毀了最后兩艘飛艇“齊伯林伯爵”號和“齊伯林伯爵” 2 號。 至此,航空史上輝煌的飛艇時代就此落幕。
發(fā)展現(xiàn)狀
隨著航空技術、材料技術的發(fā)展以及20世紀60年代發(fā)生了世界性石油危機,石油價格暴漲,人們在節(jié)油的同時又想起耗油省的飛艇,并紛紛利用新科技研制新型飛艇,使新型飛艇的技術性能較老式飛艇有了質(zhì)的變化,尤其進入80年代后,性能更好的現(xiàn)代飛艇(包括常規(guī)和組合式兩種形式的飛艇)相繼用于軍事和民用領域,起到了不可替代的作用。
目前,現(xiàn)代飛艇制造業(yè)的探索和研究主要集中在以下三個發(fā)展方向:
美國
20 世紀 80~90 年代美國海軍與威斯汀豪斯公司、英國飛艇公司共同投資1.78億美元研制 YEZ-2A 預警飛艇系統(tǒng)。該艇于 1992 年進行實驗,該飛艇通過光導纖維將飛控指令傳送到飛控系統(tǒng)的執(zhí)行系統(tǒng),實現(xiàn)飛控的要求。
美國西沃航空公司和英國飛艇工業(yè)公司聯(lián)合研制了預警“哨兵”5000軟式飛艇,在3000m高度上可探測到220km外的目標,設備性能與 E-2C 空中預警機相當。
1999 年 10 月,美海軍投資 5000 萬美元開始一項歷時 5 年的研制計劃,即研制一種將高超光譜探測器裝載在飛艇上的監(jiān)視系統(tǒng)。
2002 年,美國制定了高空飛艇計劃(HAATM),于 2008 年由洛克希德·馬丁公司負責研發(fā)高空長續(xù)航試樣機,并于 2011 年 7 月進行了飛行測試。該飛艇具有完全可再生的太陽能動力系統(tǒng),它使用了大量的太陽能電池板和可充電鋰離子電池。
美國國防高級研究計劃局委任洛克希德·馬丁公司完成設計制造平流層飛艇項目,并制定了 2006-2013 年的研發(fā)試驗計劃,計劃于 2013 年完成結(jié)構(gòu)與探測器一體化的飛艇(ISIS)。該飛艇艇體表面覆蓋了大范圍的雷達,主要承擔預警與偵察任務。
歐洲
歐洲航空局于1998 年發(fā)起了 HALE 平臺研究計劃,計劃研制 220m 長,載荷凈重 2000kg,運行高度達 22 km,定位精度為圓概率誤差 100 m,駐空時間 6 個月的飛艇。
2014 年 5 月,法國工業(yè)和數(shù)字化技術部在“法國新工業(yè)”計劃的范圍內(nèi)選定制定了巨型平流層飛艇項目 Stratobus。Stratobus 項目一方面通過太陽能集中器和可你燃料電池進一步提高飛艇的滯空時間,另一方面通過使用“氣球周圍的環(huán)” 使其旋轉(zhuǎn),從而使其在所有季節(jié)的白天始終面向太陽,使電池能夠儲存足夠的能量。該項目計劃的飛行樣機計劃在 2018 到 2019 年間完成。
中國
1996 年 10 月,我國第一艘熱氣飛艇“中華1號”在北京試飛成功。該艇具有熱氣球和充氣艇的綜合特性,可用作空中廣告宣傳、攝像攝影、機場驅(qū)霧、高壓架線牽引和空中實驗等用途。艇長 33.8m,氣囊直徑12.6m,容積2600m 3,最大重量650kg,最大平飛速度大于25km/h,上升速度大于3m/s,最小轉(zhuǎn)彎半徑50m,有效載重220kg。
中國特種飛行器研究所在 2001 年開始對飛艇進行研制,研制的天舟-01號飛艇于2003年試飛成功。
中電38所于2005年完成了天舟-02號飛艇的研制,驗證了有效載荷和自主飛行.2017-2018年,又開展了對飛艇載雷達系統(tǒng)的分析建模。
中國科學院于2012年完成 KFG79 型號飛艇的試飛,完成了對總體結(jié)構(gòu)布局、放飛方法、由升空到平飛的飛行控制技術等多項關鍵技術的驗證,該艇是當時全世界體積最大、推進功率最大的可控制的飛艇。
由中國航空工業(yè)集團有限公司自主研發(fā)的載人飛艇AS700計劃于2021年首飛。該艇載客量為9人,最大航程700千米,最大持續(xù)運行時間10小時,采用推力矢量同步伺服控制技術,可在直徑150米的簡易場地實現(xiàn)短距或垂直起降;配置氦氣浮升、雙余度系統(tǒng)設計及應急拋投等多重安全保障措施,具有環(huán)境適配性與安全性能。2024年8月21日“祥云”AS700 載人飛艇首次跨越鄂湘桂三省區(qū),飛行近1000公里,順利完成從荊門市至廣西桂林成功轉(zhuǎn)場,刷新了中國自研載人飛艇領域有史以來最長航時、最遠航程飛行的“新紀錄”。9月14日,首架艇正式交付先鋒客戶,并現(xiàn)場簽署12架購艇訂單,標志著中國載人飛艇的研制、生產(chǎn)、取證、交付全面貫通。11月10日,“祥云”AS700載人飛艇通過淘寶平臺以2299 萬出售給荊門城控集團旗下的文旅公司,用于旗下景區(qū)發(fā)展低空游覽項目。
主要分類
按材料結(jié)構(gòu)分類
根據(jù)飛艇結(jié)構(gòu)的不同,可以將飛艇分為軟式飛艇、半硬式飛艇和硬式飛艇。
軟式飛艇
軟式飛艇艇身主要由對浮升氣體具有高氣密性的主囊體、副氣囊以及用于掛載的簾布和懸掛索構(gòu)成。主囊體直接作為艇身的外蒙皮,副氣囊布置在主囊體內(nèi),用于填充可變體積的空氣,實現(xiàn)囊體內(nèi)外壓差和高度的調(diào)節(jié)。整個艇身外形及其剛度依靠蒙皮內(nèi)外壓差來保持,該壓差主要來源于外殼內(nèi)的氦氣壓力。各類剛性部件和有效載荷均在飛艇艇身上通過局部加強進行安裝,并通過簾布和懸掛索對其進行吊掛,從而使載荷可均勻分布到艇身上部蒙皮。
簡單來說,軟式飛艇是指,包容填充氣體的結(jié)構(gòu)是一個沒有硬結(jié)構(gòu)框架而由涂膠織物或?qū)訅翰牧现瞥傻凝嫶蟮臍饽遥湫螤钔耆砍淙肫渲械?a href="/hebeideji/7173962224183902246.html">氮氣和充入空氣室的空氣壓力來保持。
硬式飛艇
19 世紀末,斐迪南·馮·齊柏林在軟式飛艇的基礎上進行了改進,他創(chuàng)造了新型飛艇結(jié)構(gòu)一硬式結(jié)構(gòu),即氣囊框架完全由金屬制成、在氣囊框架內(nèi)放置多個小氫氣氣囊,這就是“硬式飛艇”,硬式飛艇也稱為“齊柏林”飛艇。
硬式飛艇是由其內(nèi)部骨架(金屬或木材等制成)保持形狀和剛性的飛艇,外表覆蓋著蒙皮,骨架內(nèi)部則裝有許多為飛艇提供升力的充滿氣體的獨立氣囊。硬式飛艇艇身主要由縱橫向剛性架結(jié)構(gòu)構(gòu)成,并采用柔性鋼索輔助張緊。
半硬式飛艇
半硬式飛艇是在軟式飛艇的基礎上,在艇身底部布置從艇頭到艇尾貫穿的整體龍骨,用于實現(xiàn)各類載荷的均布掛載,且其可與囊體的壓差一起維持艇身外形,從而達到一定的結(jié)構(gòu)剛度。
半硬式飛艇多由囊體、龍骨和載荷艙組成,利用附著在龍骨上方的囊體內(nèi)部的浮生氣體保持外形,利用囊體下部的龍骨起到支撐囊體形狀和承擔載荷的作用,該類飛艇試圖在大型飛艇中匯總保留軟式與硬式飛艇。
按飛行方式分類
飛艇按照飛行方式的不同,又可以分為常規(guī)飛艇和組合式飛艇。
常規(guī)飛艇
常規(guī)飛艇通常是指艇體成流線型,內(nèi)部填充輕于空氣的氣體,由艇體提供全部升力,艇體下置吊艙,吊艙內(nèi)搭載執(zhí)行飛行任務所需的必要載荷,并由發(fā)動機或電動機、減速器和螺旋槳構(gòu)成的推進裝置提供主要動力,由尾面的安定面和操縱面來控制和保持飛艇的航向、俯仰和穩(wěn)定。
組合式飛艇
組合式飛艇不是傳統(tǒng)意義上的飛艇,它是將傳統(tǒng)飛艇和飛機(速度快)、直升機(可以垂直起飛著陸)三者的優(yōu)點組合起來,即將動力飛行器和靜力飛行器的優(yōu)點組合在一起,以求在幾何尺寸增加不多的情況下,發(fā)揮出浮升體與氣動體共同的優(yōu)勢,提供承載比常規(guī)飛艇數(shù)倍至十幾倍的有效載荷的能力。它主要用于遠洋補給,從事遠程軍事裝備的調(diào)集、海軍陸戰(zhàn)隊直線深入、垂直空降的快速反應。組合式飛艇通常被稱為直升機卡車(Helitruck) 和直升穿戰(zhàn)略運輸機(Helishuttle)。
結(jié)構(gòu)
飛艇一般由艇體、尾面、吊艙和推進裝置等部分組成。
艇體
艇體的外形呈流線型以減小航行時的阻力,內(nèi)部充以密度比空氣小的氫氣或氦氣,以產(chǎn)生浮力使飛艇升空,另外里面還可設置有輔助氣囊。現(xiàn)代飛艇上氣囊通常由聚脂纖維、滌綸、邁拉等人造材料組成,可有效的防止氦氣的泄漏,并具有很長的使用時間。艇體主要為飛艇的飛行提供升力。
尾面
飛艇的尾面包括安定面和操縱面,用來控制和保持飛艇的航向、俯仰和穩(wěn)定。尾面主要為飛艇的飛行提供俯仰力矩與偏航力矩。
吊艙
吊艙位于艇體的下方,通常采用骨架蒙皮式結(jié)構(gòu),用于人員乘坐、裝載貨物或壓艙物、安裝儀表設備和發(fā)動機等。
推進裝置
推進裝置一般由發(fā)動機或電動機、減速器和螺旋槳構(gòu)成。推進裝置是飛艇飛行動力的主要來源。現(xiàn)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(fā)動機提供部分的升力。發(fā)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,所以飛艇相對于現(xiàn)代噴氣飛機來說節(jié)能性能較好,而且對于環(huán)境的破壞也較小。
特點
常規(guī)飛艇
組合式飛艇
主要用途
軍事用途
一戰(zhàn)時期
1912年3月5日,意大利軍隊首次將飛艇用于軍事目的,偵察位于土耳其軍隊防線后方的的黎波里西部地區(qū)。
第一次世界大戰(zhàn)期間,英國和法國都建立了小型軟式飛艇隊,執(zhí)行反潛偵察巡邏任務。德國建立了齊伯林飛艇隊,用于海上巡邏、遠程轟炸和空運,曾多次用飛艇對倫敦進行轟炸。
一戰(zhàn)末期,飛機已經(jīng)從根本上取代了飛艇作為戰(zhàn)略轟炸機的地位。而德國剩余的齊柏林飛艇或被其機組人員破壞、或被廢棄或送交給盟軍作為戰(zhàn)利品。
二戰(zhàn)時期
第二次世界大戰(zhàn)前期,德國已放棄飛艇的軍事用途,集中精力發(fā)展飛機。美國海軍曾考慮將飛艇用作“飛行的航空器母艦”。在有寬闊的海洋保護其國家的情況下,設想飛艇編隊能夠迅速跨越海洋和國家運送戰(zhàn)斗機編隊去打擊正在靠近的敵人。然而,這是一個很激進的理念,并且在海軍的傳統(tǒng)管理層中可能不會獲得太多的支持。可是他們的確建造了USS Akron和USS Macon去驗證這一理念。每個飛艇在其內(nèi)部載有四架F9C戰(zhàn)斗機,并在所謂的“著陸機庫”中載有第五架。或許由于脆弱的飛艇很容易被意外損毀,最終決定不再進一步追隨這個理念。
日本襲擊偷襲珍珠港(1941年12月7日)時,美國共有10架非硬式飛艇。
由于在第一次世界大戰(zhàn)時飛艇反潛的成功,第二次世界大戰(zhàn)期間的飛艇主要用于打擊日本和德國的潛艇。
1942年1月2日美國組建了ZP-12巡邏隊,基地設在Lakehurst,由4架飛艇組成。一個月后,又組建了ZP-32巡邏隊,基地在加利福尼亞州森尼韋爾的美國海軍Moffet軍事基地。
二戰(zhàn)期間飛艇的主要任務是在美國沿海巡邏和護航。它們也用作護航指揮中心,指揮船只的運動,并且還在進行海上搜索救援任務時使用。除此之外還有空中攝影和偵察、海上布雷和排雷、空降部隊運輸和部署、貨物和人員運輸?shù)热蝿铡?/p>
前蘇聯(lián)在戰(zhàn)爭期間使用了一艘飛艇W-12。該艇建于1939年,1942年服役用于傘兵訓練和裝備運輸。到1945年共飛行1432次,運送了300噸貨物。1945年2月1日,前蘇聯(lián)建造了第二架飛艇(“成功”級),用于掃雷和黑海的殘骸清理工作,后于1947年1月21日墜毀。另一架W級飛艇W-12“愛國者”于1947年服役,主要用于機組訓練、閱兵和宣傳。
第二次世界大戰(zhàn)之后,飛艇的軍用價值逐步被飛機取代,現(xiàn)代飛艇主要在民用領域扮演重要角色。
運輸
在第一次世界大戰(zhàn)之前,飛艇的用途主要是運送乘客和運輸貨物,“齊伯林”飛艇僅在德國國內(nèi)就運送了旅客 34000 多人次, 總航程 170000 多 千 米, 總飛行 3000 多小時。
在一戰(zhàn)結(jié)束之后,德國為繼續(xù)發(fā)展飛艇的運輸功能,建造了“齊柏林伯爵”號,成為第一艘新級別的載客飛艇。“齊柏林伯爵”號使用未加壓的純凈水煤氣作為燃料,可以避免因使用燃料造成的重量變化。
到了20 世紀80年代初,“現(xiàn)代運輸飛艇”的概念誕生了,這是一類浮升式新概念飛行器,將傳統(tǒng)飛艇的靜升力與飛機、直升機的動升力這兩類不同飛行原理間的優(yōu)點組合起來的新一代運輸飛艇。“現(xiàn)代運輸飛艇”具備很強的有效載荷能力,且同時具有常規(guī)布局飛機所不具備的低空性能,以及常規(guī)飛艇所不具備的操縱性和機動性。在軍用和民用領域均具有廣闊的應用前景。
現(xiàn)代運輸飛艇大致分為 500 噸級巨型運輸飛艇、50 噸級重型運輸飛艇及5噸級中型運輸飛艇三類。500 噸級巨型運輸飛艇包括:美國軍方的“海象”計劃(500~1000 噸級,長206m,目前停止該項資金)英國的“天貓1000”(1000 噸級,長256m)德國的“CL-160”(450噸級長260m)等。50 噸級的運輸飛艇,設計思想多為“空中旅游型”,包括美國國際航空公司投入 4000 萬美元建造的ML-866 型豪華飛艇,以及法國花費150 億美元建造的“騰云工程”超級豪華旅游飛艇等。5 噸級的運輸飛艇中,最為典型的就是美國“海象計劃”的階段型號P-791飛艇。
遙感
以美國為首的發(fā)達國家早在上世紀80 年代初就開展了平流層飛艇平臺民用的技術可行性論證及模擬試驗。平流層飛艇是一種依靠空氣浮力駐空,以太陽能為能源動力,并保有推進系統(tǒng)的浮空器它具有可垂直起降、能懸停于任意地理位置上空、運行高度超出空管范圍、不受對流層惡劣天氣影響、可全天侯、全天時連續(xù)工作的特點。
基于上述特點,平流層飛艇非常適合長期駐空對地觀測,獲取遙感數(shù)據(jù),應用廣泛,對推動區(qū)城協(xié)調(diào)發(fā)展、統(tǒng)籌城鄉(xiāng)發(fā)展,推進社會主義新農(nóng)村建設、加強能源資源節(jié)約和生態(tài)環(huán)境保護、增強可持續(xù)發(fā)展能力、優(yōu)化國土開發(fā)格局和保護國土安全有著極其重要的作用。相對衛(wèi)星遙感平臺,平流層飛艇機動性更好、成本更低、影像清晰度更高、對固定區(qū)域的連續(xù)觀測時間更長,易于更新和維護。相對對流層遙感平臺,平流層飛艇則觀測覆蓋面積更大、動力更環(huán)保、滯空時間更長、安全性也更高。
2007 年,中國電子科技集團有限公司38 所在安徽省六安市試驗場利用 BWT-300 低空飛艇搭載自研的 SAR 設備,開展了高分辨率寬幅成像模式、GMTI 模式、InSAR 模式、方位角擺掃成像模式試驗,獲取大量低空遙感數(shù)據(jù)。
2008 年,彭曉東等針對航空攝影測量的要求改進設計制造而成了 FKC-1 無人飛艇平臺,并專門開發(fā)了解決無人飛艇所獲取的高重疊度、大旋轉(zhuǎn)角的立體影像。大數(shù)據(jù)量等問題的空中三角測量軟件,基本實現(xiàn)無人飛艇影像空中三角測量的自動處理。
航空物探
航空物探是指利用航空技術把飛行器和地球物理勘探技術相結(jié)合來獲取與地殼有關的多種地球物理場信息,解決地質(zhì)探礦中的基礎地質(zhì)問題,提供找礦信息等,具有效率高、收效快、研究和控制范圍大等優(yōu)點。
2011 年,江蘇省地質(zhì)勘查技術院成功研制了無人飛艇式航磁測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)在南京市溧水區(qū)開展了飛行試驗,試驗結(jié)果與地面測量基本一致,真實反映了試驗區(qū)的地質(zhì)學磁性特征,填補了國內(nèi)利用無人飛艇作為飛行平臺的航空物探技術空白。該院隨后在西非和國內(nèi)等地成功開展了多項無人飛艇航空磁測項目,驗證了飛艇式航空磁測系統(tǒng)成果的可靠性、安全性,是礦產(chǎn)資源勘查、地質(zhì)構(gòu)造研究等領域的一種快捷高效的勘探手段,具有良好的發(fā)展前景和優(yōu)勢。
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