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发动机科普:带动力的浮空器-飞艇

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作者:刘大响,陈光来源:中国航空学会
文章附图

  飞艇是一种轻于空气的浮空器,与气球类似,都有充满轻于空气气体的气囊并因此产生上升浮力。它们的不同点在于,气球没有动力装置实现飞行,也没有操纵舵面实施有控飞行,只能听任自然风摆布;飞艇虽然也是靠空气浮力升空,但它配置有发动机、空气螺旋桨(或其他类推进器)、操纵面,能实现有动力推进和可操纵、控制的飞行。因此,飞艇的诞生是人类在气球基础上作浮空飞行的一个重大进步和突破。1852年法国人亨利·吉法尔发明并制造了世界上第一个飞艇,这个飞艇形状象橄榄,长44米,最大直径12米,装一台蒸汽发动机,输出功率为3马力(2.25千瓦),驱动一副3叶螺旋桨。世界上第一个实用飞艇是1900年7月2日首飞的、由德国人费迪南德·冯·齐伯林制造的“齐伯林”LZ-l号,它是一个长128米、直径11.73米、形状为雪茄形的硬式飞艇,由铝制框架制成,其动力是两台功率为11.8千瓦的活塞式发动机。1909年齐伯林创办了世界上第一家民用航空公司,飞艇正式进入航空运输市场,并在20世纪30年代达到顶峰。

       由于飞艇在节能环保,以及载运能力和使用成本上具有明显优势,随着航空技术的发展,以及先进的空气动力学设计、新动力、新材料、新工艺、新机载电子设备和氦气的应用,低能耗、低噪声的飞艇,又再次进入了人们的视野。到20世纪70年代后,飞艇事业又有了复苏的迹象。在世纪之交的十几年内,飞艇更是在快速发展中,其发展特点主要体现在以军事飞艇技术为龙头,兼顾民用飞艇发展。以美国的高高空飞艇(HAA)为代表,该巨型飞艇艇长147米,直径47米,其性能目标是在20千米到21千米的高空持续飞行一个月,用于监视和通信中继,用太阳能电池板供电,输出总功率约1兆瓦,驱动4台电动机。