正文 沉沉浮浮話飛艇(1 / 3)

特別策劃

作者:風伊萬

它曾是萬眾矚目的空中霸主,也做過海上艦船的守護天使;它曾黯然退出曆史舞台,沉寂多時後又重獲青睞。從誕生、輝煌、衰落到複興,曆經160年的風雨沉浮,它就是人類曆史上第一種動力航空器——飛艇。

禦風而行不是夢

自古以來人類就渴望探索天空的奧秘,能夠展翅高飛的鳥兒很自然地成為模仿對象。於是從希臘神話中用蠟翼飛翔的代達羅斯父子,到文藝複興時期設計撲翼機的達·芬奇,一代代研究者圍繞著鳥類的翅膀大做文章但都徒勞無功。直到18世紀,人類的升空夢想才在一個完全不同的途徑上獲得實現。1783年11月21日,兩名勇敢的法國人登上由造紙商蒙特哥菲爾兄弟製作的熱氣球,冉冉升到巴黎的天空中。10天後,法國科學家雅克·查爾斯也完成了氫氣球的第一次載人飛行。

擺脫地麵束縛的千古難題就靠這簡單的裝置給解決了,氣球飛行的熱潮迅速風靡開來。不過,氣球在空中除了通過閥門放氣和拋掉壓艙物來調整高度外,就隻能隨風飄蕩了,還是不如鳥兒那麼自在。因此人們在不斷提高氣球升限的同時,也在絞盡腦汁改進其可操縱性,最初的嚐試就是模仿水上的船隻。1785年法國人皮埃爾·布蘭查德用氫氣球首次飛越英吉利海峽時,就帶上了船槳、螺旋槳、帆舵等器具。實際上這些東西都沒派上用場,反而增加了不必要的重量,半路上全給扔到海裏去了。

就在熱氣球麵世後不久,法國軍官巴蒂斯特·芒斯納埃設計出一台以氣球為基礎的飛行器。其特點是改用橢圓形的氣囊來減小空氣阻力,吊籃也做成狹長的船體形,采用三具人力驅動的螺旋槳作為推進器,還裝上尾舵來提高操縱性和穩定性。盡管這一設計隻停留在紙麵上,但已構成了飛艇的雛形。此後不斷有人研製過類似的氣球飛行器,隻是無論外形如何改進、構造如何精巧,僅憑那點可憐的人力還是無法克服風力和阻力的影響。當時,動力方麵的突破是飛艇實用化的關鍵。

直到工業革命讓蒸汽機推動了火車和輪船,飛艇設計師們才算看到了希望。雖說帶著鍋爐的蒸汽機還相當笨重,但畢竟是當時替代人力的最佳選擇。在1851年倫敦世界博覽會上,澳大利亞人威廉·布蘭德展示了他設計的蒸汽動力飛艇模型。然而這次又是被法國人搶先一步,亨利·吉法德研製出一台功率為2.25千瓦的小型蒸汽機,重量隻有180千克。他還造出一艘氣囊為棗核形的飛艇,內部充入煤氣,在氣囊下方還裝有一塊三角風帆作為方向舵。艇身裝上自製的蒸汽機,驅動一具直徑3.36米的螺旋槳,並使排煙管開口向下,以免噴出的煙火燒壞氣囊。1852年9月24日,吉法德駕駛這艘飛艇從巴黎飛到27千米外。盡管當時無法逆風飛回原地,但這就被視作曆史上第一次成功的載人動力飛行。

隨著動力技術的快速發展,蒸汽機沒多久就被更高效輕便的內燃機和電動機所取代。1872年,德國工程師保羅·亨萊因使用一台4.5千瓦的內燃機驅動直徑4.6米的螺旋槳,使50米長的飛艇達到19千米的時速。不過他的內燃機要消耗氣囊裏的煤氣,因此航程很有限。1883年,法國科學家加斯頓·蒂桑迪爾首次在飛艇上采用電動機作動力,但功率僅有1.1千瓦。次年他的同胞查爾斯·雷納德等人為法國陸軍建造的“法蘭西”號飛艇安裝有6.3千瓦的電動機,8月9日首航時在23分鍾內完成了8千米的往返飛行,成為曆史上第一次完全可控的自由飛行,但電池的蓄電量卻限製了飛艇速度和航程的提高。

真正把飛艇帶入實用階段的還是汽油發動機,而率先成功應用者則是來自巴西的阿爾伯特·桑托斯杜蒙。這位熱衷航空的富家子試製並親自駕駛過10多種氣球和飛艇,積累了豐富的飛行經驗。1901年10月19日,杜蒙駕駛以一台8.8千瓦汽油發動機為動力的飛艇在規定時間內圍繞埃菲爾鐵塔飛行了一周,贏得10萬法郎獎金。這不僅使他名噪一時,也引來眾多效仿者。伴隨著20世紀的曙光,人類終於迎來禦風而行的飛行新紀元。

黃金時代顯身手

氣球和飛艇都是通過在氣囊中充入密度小於空氣的氣體,使氣囊排開的空氣質量大於本身的質量,由此產生空氣靜浮力而上升,因此統稱為浮空器。飛艇其實就是帶有推進裝置並可控製飛行的氣球。在動力技術和操控機構逐漸完善的過程中,飛艇的結構形式也在發生變化。從吉法德到杜蒙,他們的飛艇雖然采用流線型的氣囊,但都與氣球一樣依靠內部氣體壓力來保持形狀,從而產生浮力並可在氣囊下部懸掛吊艙。這類飛艇沒有多少支撐物,屬於軟式飛艇。也有的在氣囊底部加裝縱向龍骨以分擔載荷,並在兩頭設置強化框架,成為半硬式飛艇。這兩種飛艇在構造上較為簡單,便於拆裝搬運,缺點就是結構剛度較差,承載能力不強,限製了進一步的應用。

誰能讓飛艇的性能再次取得突破?機會屬於集大膽創新與不懈努力於一身的人,他就是航空史上的傳奇人物費迪南德·馮·齊柏林。這位德國貴族在離開軍隊全身心投入航空事業時已年屆五旬,但想象力和幹勁並不亞於年輕人。他所設想的是能夠長途航行和有效作戰的大型飛行器,因此必須改變傳統飛艇的結構模式。當時曾有人研製過金屬骨架加金屬蒙皮的飛艇,但因容易漏氣而失敗。齊柏林就采用“軟硬兼施”的辦法,氣囊外形以整體式鋁製框架構成,外露織物蒙皮,內部再分成多個隔艙,各容納一個小氣囊。這雖然增加了重量,但也有效提高了結構強度和剛度,氣囊總體積可以明顯加大,進而增強運載能力,這就是全新的硬式飛艇。

經過多次的失敗和改進,直到1906年LZ3號飛艇(LZ是德語“齊柏林飛艇”的縮寫)才算取得完全成功。齊柏林以堅韌和執著證明硬式飛艇在性能和安全性上比軟式飛艇更優越,從而吸引到德國政府的興趣和資助,加快了發展步伐。當萊特兄弟等人研製的重於空氣的飛機還在蹣跚而行時,他已經著手創辦世界上第一家航空公司提供空運服務,開啟了飛艇的黃金時代,“齊柏林”也成為硬式飛艇的代名詞。