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航空与航天
1.2.5 气球和飞艇

气球和飞艇

如果纺织品的纤维织得够密的话,而用树胶或其他物质做成的原始涂料又将其涂得没有缝隙的话,人类在5000年前的时候就可以发明热气球,乘热气球在空中遨游。可是热气球直到1783年才研制成功——这简直出乎人的意料之外。

蒙哥尔费兄弟是热气球的发明人,约瑟夫·蒙哥尔费兄弟是法国里昂附近的安诺地的造纸工人。当他们看到碎纸片再篝火上飞舞时,不约而同地产生了利用热空气制造飞行物的念头。从纸袋到布袋,直到1783年6月5日公开表演的巨大热气球,一步步地走向成功。热气球靠在底部补充或排放热空气来控制气球飞行的高度靠人力驱动螺旋桨来推进。虽然在大风天不能出行,但在当时确实是一种相当令人满意的空中交通工具。

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早期的热气球升空图

在热气球成功升空之后,人们开始尝试为气球安装动力,因为人这种动物,要作为推进作用的“发动机”力量太小了。也正是基于这种想法,诞生了空中称霸一时的飞艇。

飞艇是可操纵的轻于空气的航空器,它由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充满了密度比空气小的浮升气体,如氢气或氦气,借以产生浮力使飞艇升空。一般来说,飞艇按其气囊的不同大致可分三类:第一种是软式飞艇;第二类是硬式飞艇;第三种是半硬式飞艇。

不少形状各异的飞艇模型构想相继诞生,由于这样那样的原因而没有实现。最早的飞艇是法国工程师吉法尔首先制造成功的。虽然能够升到空中,但由于原始的蒸汽机还相当不完善,动力性能相当令人失望。早期软式飞艇的气囊要靠充气的压力才能保持外形。此外,它飞得又慢又低。

1890年,德国陆军中将齐伯林伯爵一退役就开始研制新型飞艇的工作。他使用铝材作飞艇的骨架使气囊始终保持一定的形状,气囊内还有许多个分隔的小气囊,这使飞艇的安全性有了提高。飞艇呈雪茄形,长129米,直径11.6米,框架由一根纵向龙骨,24根木桥条、大量的纵向和径向的张线组成,框架外面蒙有防水布,分前后2个舱室,各装有16马力的发动机。艇内有16个气囊,容积为22500立方米,载重量为8700千克,总升力达13吨,升限为2500米,内部填充氢气和煤气,这是世界上第一艘硬式飞艇。

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吉法尔的第一艘飞艇

直到硬式飞艇出现以后,飞艇才进入实用阶段。

1901年,一位侨居法国的巴西人桑托斯·迪蒙德第一个把汽车发动机装上了飞艇,然后他驾驶着自己设计制造的飞艇从巴黎近郊出发,在不到30分钟的时间里,成功地绕埃菲尔铁塔进行了11千米的飞行。至此,飞艇的动力性能大大增强。

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齐柏林硬式飞艇

飞艇的发明引起了德国的注意,并很快被引入战场,飞艇从此成为最早用于战争的航空器。1915年,德国出动了LZ-38型齐柏林飞艇对英国进行了首次空袭,一时间,在英国民众中造成了很大恐慌。在整个战争期间,德国飞艇共对英国进行了208架次的空袭,投下的炸药达200多吨。

当时飞机虽然诞生了,但不管在飞行高度还是机载武器上,飞机对飞艇都构不成威胁。然而,德国在1917年却被迫放弃了飞艇战,主要原因是参战飞艇损失严重。尽管当时飞机无力拦截强大的飞艇,但是海上变化无常的天气却能够阻止这些德国空中巨物去英国“串门”。在齐柏林飞艇空袭伦敦之后不久,一架英国皇家海军的战机在比利时上空拦截住德军的一艘飞艇,攀升到飞艇之上,并用炸弹将其击落,造就了齐柏林飞艇的首败记录。

1916年之后飞机击败飞艇的成功率大大增加,这要归功于几种新型航空机枪子弹和燃烧弹的问世。在投入空袭的齐柏林飞艇中,共有80架毁于炮火或者恶劣的天气。

第一次世界大战前后是飞艇发展较快的时期,英国和法国使用小型软式飞艇执行反潜巡逻任务。德国则建立了齐柏林飞艇队,用于海上巡逻、远程轰炸和空运等军事活动。飞艇体积大、速度低、不灵活、易受攻击,同时由于飞机性能的不断提高,因而军用飞艇逐渐被飞机所取代。但飞艇的商业飞行仍有发展。

1929年德国制成的大型飞艇“兴登堡”号,长245米,直径超过41米,总重206吨,曾10次往返飞行于美国和德国之间,运送旅客1000多人。

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“兴登堡”号飞艇

英国和法国也先后参照齐伯林式飞艇制造了本国的大型飞艇R-100号和“阿克隆”号。这时的飞艇大都使用氢气作为浮升气体,易燃易爆,很不安全。1937年,“兴登堡”号在着陆时因静电火花引起氢气爆炸,35人遇难。英、美也有多艘大型飞艇相继失事,此后飞艇的发展陷于停滞状态。

70年代以来,由于科学技术的进步,飞艇改用安全的氦气,其发展又呈活跃。采用多种新技术的新型飞艇被用于空中摄影摄像、巡逻等方面,洛杉矶、汉城和巴塞罗那奥运会和北京亚运会都可在会场上空看见它的身影。

19世纪80年代后期,人们开始使用汽油发动机来作实验飞艇的动力。

在飞艇逐渐统治者广袤的天空的同时,飞机的诞生开始向这种空中霸王发出挑战。到20世纪30年代,在飞机逐渐地完善化和实用化的同时,飞艇却先后发生了若干次艇毁人亡的灾难,这使得飞艇在它诞生后不到一个世纪就被飞机取代了位置。