本文核心词:兴登堡号飞艇。
浅谈飞艇,重返天空之城论文
1937年5月6日,德国兴登堡号飞艇试图停靠在美国新泽西州的系留塔(停留装置)时,突然猛烈起火。着火之后,245米长的飞艇向地面俯冲,仅仅34秒就被烧毁,最终化成一堆灰烬。
这次事故夺去了36人的生命,严重动摇了公众对飞艇安全的信任,让人们遗忘了在事故发生的几个月前,兴登堡号曾拥有一段短暂的黄金时代――10次安全地横跨大西洋两岸运送乘客,被人称作飞艇界的泰坦尼克号。自事故发生后,飞艇旅行变成了历史。
现在,距离兴登堡号飞艇的第一次飞行已经80年了,我们是否可以看到飞艇返回到天空中呢?
依靠什么来起飞?
飞艇的起飞依靠的是阿基米德原理。飞艇的内部会充入某种气体,由于飞艇里的气体和外界空气的密度有差异,会产生一个向上的力――浮力,将它推上天空中。相比之下,普通飞机的密度比空气大得多,所以必须依靠其他方式提供升力。
飞艇的飞行就好比气球飞到空中的场景。早期的兴登堡号飞艇,艇身充满了氢气,因为氢气是最轻的气体,因此提供了最大可能的上升空间。但缺点是,氢气非常易燃,这意味着飞艇很容易因雷击或氢气泄漏而发生爆炸,尤其当它们在云层下面飞行的时候。
兴登堡号的灾难就是一个发人深省的例子,它说明氢气很危险。此后,人们用氦气代替了氢气,氦气的重量比氢气稍微重,所以提供的浮力相对会小一些,但关键是氦气不易燃。
与兴登堡号等传统飞艇不同,近年来设计的新型飞艇并不是像过去一样用来运输乘客,而是提供一种廉价和灵活的方式来装运货物,尤其是将货物运往没有道路或其他基础设施不足的偏远地区。例如,飞艇将设备运送到人员难以到达的矿山和钻井网点,甚至还可能去往北极圈,由于冰下储藏着大量未开发的石油,那里可能将很快成为重要的大型工业开发点。
争当世界上最好的
过去几年里,世界各地的公司一直在开发和设计新型飞艇,希望能在这一新兴市场中取得优先竞争力。
美国的洛克希德・马丁公司是世界上最大的航空航天制造商,前段时间在巴黎航空展中推出了飞行器混血儿――时速可高达117千米的混合飞艇。它沿用了氦气填充飞艇体的传统方法,并沿着艇身装配了空气动力学多瓣叶片结构(像飞机机翼一样),为其飞行提供额外的升力,这说明它比标准的传统飞艇需要的氦气少。
一般情况下,氦气仍然为混合飞艇提供了70%~80%的提升力,使得现代混合飞艇可以像传统飞艇一样起飞和垂直降落,但现代混合飞艇运载货物的最高重量可达2.1万千克,比传统飞艇高出40%多;当混合飞艇的负载重量超过70%时,也就是超过1.47万千克时,它能以和普通飞机类似的方式(借助燃料)起飞。与直升机相比,每1000千克重的货物,混合飞艇只需要10%的燃料。
此外,为了应对未铺设过的路面,工程师们还开发了气垫系统,让飞艇能在略高于地面处悬停。
为了证明混合飞艇的多功能和成本效益,研究人员还设计了不同的飞艇结构,以适合不同客户的成本和运输需求。他们希望混合飞艇将于今年航行,每年飞行300天,每一艘飞艇大部分时间是去往同一个地方,发挥运输功能。
镇重器的变形记
早期的飞艇,在降落时都需要某种形式的外部镇重器,用来固定飞艇,防止其被风吹走。通常情况下,这种镇重器是水,而如果要去往较远的地方,外部镇重器是一个关键问题。
一些公司已经开发出解决方案,让飞艇不再需要外部镇重器。比如美国的WorldwideAerosCrop公司正在设计的’Aeroscraft飞艇。它的部分浮力来自于氦气的膨胀,而氦气也是镇重的关键材料。飞艇拥有先进的静态重量控制系统,能够让驾驶员通过将氦气压缩到内部气舱中来增大飞艇的自重,让其顺利降落在地面上。而当货物装好之后,驾驶员可以将气舱中的氦气释放出来以降低飞艇自重,并在发动机的帮助下让飞艇沿垂直方向爬升起来。这个系统与在水中的潜水艇的控制方式相类似。
没有镇重器带来的烦恼,让Aeroscraft飞艇具有与众不同的能力。使它可以在目标区域上方悬停几个小时,便于人们装载或卸载货物。在垂直起降时,也不需要任何跑道和地勤人员的辅助,只要有足够大的起降场地即可。
工程师还采取了独特的方法来设计起落架,不是利用车轮或滑行着陆,而是安装了专门设计的着陆垫。使Aeroscraft飞艇可以在任何表面安全着陆,包括水面。着陆垫也可以吸进或吹走空气,使飞艇滑行时像一艘气垫船,在装载或卸载货物时紧紧贴住地面,停泊牢固。
最大飞艇,形似臀部
英国一家名为“混合航空器”的工程公司也设计了货运飞艇――“天空登陆者10号”,现已经研发到最后阶段了。它是目前世界上最大的飞艇,外型酷似人类的臀部,也被外界称为“飞天屁股”。与洛克希德・马丁的混合飞艇一样,“天空登陆者10号”充入的也是氦气,三个大瓣叶片状的艇身给飞艇提供了大约40%的浮力。
“天空登陆者10号”在商业用途上可行的关键一点是,它非常强大却轻便的艇身材料。聚氟乙烯、聚酯薄膜和高强度纤维等材料,使其能在各种天气和飞行条件下,保持艇身的原本形状,这对于飞艇来说,至关重要。
“天空登陆者10号”的航行速度约为148千米/小时,最大载重量约为1万千克,能在天空中飞行长达5天。它有4个柴油牵引机,每一个都可以旋转来牵引飞艇往上升或往下降。这同时赋予了飞艇悬停以及在几乎所有表面上着陆的能力,无论是冰面、沙漠地面还是水面。
尽管乘坐飞艇快速前往异国他乡看起来似乎还不太可能,但未来,地平线之上的这些天空巨人,应该会再次迎来属于它们的黄金时代。
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