100年以前,碩大無朋的飛艇曾是空中戰(zhàn)場的主角。但是隨著飛機性能的提升,以及飛艇自身可靠性的欠缺,飛艇先后在軍事和民航領域淡出了航空舞臺。進入20世紀末,材料技術和航空理論的不斷進步,讓飛艇擁有了復興的可能性。從軍事偵察到遠程空運,飛艇在未來軍隊中,將有越來越廣闊的應用前景。
從叱咤風云到銷聲匿跡
早在18世紀末,人類就已經乘坐熱氣球飛上了藍天。但熱氣球和隨后出現的氫氣球都難以在天空中控制方向,只能“隨波逐流”。直到引入機械,人們才看到了發(fā)明飛艇的曙光。1852年,法國人亨利·吉法爾使用一臺2.2千瓦的蒸汽機驅動螺旋槳,使一艘原始的飛艇獲得了大約10千米/時的速度。到1884年,更為輕便和高效的電動機和蓄電池被用作飛艇的動力,第一艘可以在起飛之后回到出發(fā)點著陸的飛艇,由此在法國誕生。
?飛艇是人類擁有的第一種可以控制飛行方向的航空器(攝影/苗若玖) ? ? ?
1914年第一次世界大戰(zhàn)爆發(fā)之后,飛艇與飛機一起被廣泛用于軍事。相比于剛剛發(fā)明不久、技術尚不完善的飛機,飛艇在運載能力和飛行高度上都有著顯著的優(yōu)勢,飛行速度也和飛機相差不多,因此,被德國選作轟炸敵人后方的平臺。在戰(zhàn)爭初期,德軍飛艇曾經頻繁跨海出擊,飛抵英國執(zhí)行轟炸任務,試圖制造恐慌。但事實上,受制于飛艇必須在高空飛行方能躲避炮火的弱點,以及當年并不精確的轟炸瞄準技術,這些轟炸行動的戰(zhàn)果都極為有限。
?第一次世界大戰(zhàn)期間,軍用飛艇曾大行其道,這是法國軍用飛艇使用的武裝吊艙(攝影/苗若玖) ?
到1916年,英國找到了有效反制飛艇的方法。戰(zhàn)爭促進了飛機性能的迅速提高,使飛機與飛艇在飛行高度上的差距已經不大,這使英軍戰(zhàn)斗機有可能在德軍飛艇升到安全高度之前,用穿甲彈、曳光彈和燃燒彈等特種彈藥組合射擊,先在飛艇的氣囊上“鉆孔”,使氫氣泄漏,再以其他彈藥引燃。氫氣爆燃引發(fā)的大火,會燒毀飛艇的氣囊,并融化鋁制骨架,從而徹底摧毀飛艇。英軍的截擊和海上惡劣天氣帶來的損失,使德軍最終放棄了以飛艇轟炸迫使英國乞和的策略。
盡管如此,在第一次世界大戰(zhàn)之后,飛艇仍在一些發(fā)達國家迎來了短暫的“黃金時代”。在軍事領域,巨大且飄浮在空中的飛艇被一些人認為具有“空中流動機場”的潛質,可以搭載若干架小型飛機執(zhí)行警戒任務;而在民用領域,由于飛機受制于航程而需要多次經停,這使飛艇能夠在遠程航線上找到用武之地,并憑借其強大的運載能力,為旅客提供豪華的乘坐體驗。
然而,發(fā)生在1937年6月5日的興登堡號火災事故,徹底宣告了飛艇的衰落。在雷雨天氣里,這艘往來于大西洋兩岸的巨型客運飛艇試圖著陸時,其氣囊中的氫氣被靜電火花引爆,導致飛艇僅僅半分鐘就被完全燒毀。這起事件令飛艇的安全性廣受質疑。此后,隨著第二次世界大戰(zhàn)期間,飛機性能的又一次飛躍,飛艇終于不再是天空的主角。
?兩次世界大戰(zhàn)期間,飛艇曾被廣泛用于海軍偵察任務,這是法國海軍使用的飛艇模型(攝影/苗若玖) ?
飛機的短板與飛艇的優(yōu)勢
飛艇強大的運載能力使不少科幻作家著迷。19世紀的法國著名科幻畫師阿爾伯特·羅比達就留下了大量關于飛艇的科幻畫作,預言了飛艇在未來城市中的種種有趣應用,從交通工具到“空中宮殿”,不一而足。
而在20世紀初的中國,一些早期的科幻作者也相信,未來的戰(zhàn)爭會以空中力量決定勝負。而飛艇作為空中打擊平臺,可以讓中國在軍事方面“曲線超車”。一些在今天看來科學性并不嚴謹,但對未來中國軍事實力充滿奇想的“科幻怪譚”式作品,就在這樣的思想指引下誕生了。比如,葉勁風在1923年寫成的《十年后的中國》,就暢想一位中國發(fā)明家基于X射線進行研究,研制出了射線武器“W光器”,并將其裝在巨型飛艇上,以此威脅中國的主要敵國“哪啊噠”臣服于中國。
盡管巨型飛艇暫時淡出了歷史舞臺,很多飛艇也被拆解,重新變成了鋁材等工業(yè)原料,但人們并沒有忘記飛艇。并且隨著飛機進入噴氣時代,人們也逐漸認識到了飛機的短板,或者說重于空氣的飛行器的能力極限。
相較于其他一些主流的運輸方式,比如鐵路、公路和海運,飛機的一大優(yōu)勢在于速度,但與高速度相伴的,則是低運量和高成本。到目前為止,世界上唯一可以同時適應戰(zhàn)略、戰(zhàn)術任務,或者說既具有遠程運輸能力,又能適應野戰(zhàn)短跑道等惡劣起降條件的運輸機,是美國的C-17“環(huán)球霸王Ⅲ”。它的最大載重量為77噸,在戰(zhàn)場上,這對應著102名傘兵或是一臺M1A2主戰(zhàn)坦克,這樣的運載能力已經相當的驚人,但是也不到飛機最大起飛重量的1/3。不僅如此,所有的固定翼飛機受制于其原理,都必須保持一定的速度來實現持續(xù)飛行,為此,消耗的燃油量也頗為可觀。
?暢想飛艇應用前景的法國科幻畫(攝影/苗若玖 作者/阿爾伯特·羅比達)?
飛機的這些短板,正是飛艇的優(yōu)勢。飛艇能夠實現飛行,是憑借氣囊中輕于空氣的氣體,它們不必耗費燃料就能維持浮在空中的狀態(tài),因而可以長時間飛行,并提供更大的運載量。一艘運載能力和C-17相同的飛艇,最大起飛重量可能不到100噸,可以說運載效率相當高。雖然飛艇的速度遠低于噴氣式運輸機,但如果執(zhí)行不太追求速度的運輸任務,比如軍隊換防,那么它們的運載量優(yōu)勢就可以發(fā)揮出來了。
美國軍隊曾經進行研發(fā)的“海象”運輸飛艇(目前受制于經費和技術儲備暫時擱置),以及其他一些類似的設計,就是為這種大運量的遠程運輸任務做準備。與20世紀初或更早一些時候出現的飛艇的設計思路相比,這些構想中的現代運輸飛艇有些會使用扁平的氣囊結構,讓這樣的氣囊部分扮演機翼的角色,以獲得更大的升力。而材料技術和航空發(fā)動機等領域的進展,也使這些飛艇有可能擁有更高的時速,甚至達到200千米/時,也就是與高鐵列車的時速相當。在這樣的情況下,傳統運輸機扣除降落、加油、維護和再起飛的時間,其相對于飛艇的速度優(yōu)勢會進一步縮小。
戰(zhàn)爭中,在缺乏跑道或者跑道被破壞的情況下,垂直起降能力會成為維持軍事運輸的重要保障。飛艇在可以實現垂直起降的飛行器中,擁有最大的運載量。到目前為止,運載能力最強的直升機是俄羅斯的米-26光輪,最大載重量為20噸,而同樣具有垂直起降能力的飛艇,卻可輕易突破這一數值。
?第一次世界大戰(zhàn)時的德國飛艇和輕巡洋艦(計算機制作的3D圖像)
同溫層里打造“飛行堡壘”
飛艇的飛行原理還意味著它可以成為軍事偵察平臺,用來填補戰(zhàn)略高空偵察機和偵察衛(wèi)星之間的空當。
我們知道,地球大氣從低到高被劃分為5層,分別是對流層、平流層(同溫層)、中間層、熱層和散逸層,越向高空,則大氣越稀薄。受制于航空發(fā)動機的工作原理,絕大部分飛機都只能在對流層或平流層的下部飛行,例如綽號“同溫層堡壘”的美國B-52轟炸機,其升限也只有1.5萬米,剛剛夠得到平流層的底部;除了極少數特殊設計的試驗飛機,曾經真正服役過的有人駕駛且飛行高度能夠突破3萬米的軍用飛機,僅有美國的SR-71高空偵察機和蘇聯的米格-25截擊機。
但是,飛艇憑借氣囊提供的浮力,可以輕易飛得更高,因此有時,甚至能夠替代一部分偵察衛(wèi)星的作用,成為理想的偵察平臺。當然,這樣的平臺也可兼做民用,利用平流層空氣稀薄的特點,開展多種科學研究,比如在飛艇上架設一架天文望遠鏡,其成本要比發(fā)射同樣口徑的太空望遠鏡低得多,但觀測效果僅略有差距。
中國科幻作家鄭軍的長篇小說《決戰(zhàn)同溫層》,就展望了飛艇在軍事和民用兩方面的廣闊前景。在這部小說里,中國建造了一艘由多個氣囊組合而成的巨型飛艇,停留在3萬米的高空作為科研平臺,供世界各地的科學家開展各項研究,特別是氣象學領域的前沿課題。但一個自稱“科學先知”的極端組織劫持了這艘飛艇,并試圖依托這個平臺制造臭氧層空洞,來迫使世界各國政府交權。當被劫持的飛艇朝上海沖去的時候,人們一時對它束手無策,因為解放軍的主力戰(zhàn)斗機殲-11的實用升限也不到2萬米,使機載武器難以對飛艇構成威脅。最后,一名曾登上這艘飛艇考察的技術軍官挺身而出,冒險搭乘了一個和飛艇所用型號相同的氣囊升空,成功爬升到巨型飛艇的上方,并以機槍擊破若干個氣囊,導致飛艇操縱失靈并暫時降低高度,這才為空軍飛行員接下來的進攻提供了機會。在小說結尾,這艘巨型飛艇最終被擊落,但小說中描述的艱苦戰(zhàn)斗過程,也恰恰說明了飛艇在現實生活中的軍事應用前景。
2005年上映的美國科幻電影《絕密飛行》,則展示了飛艇在軍事領域的另一種可能性,即作為空中加油平臺。目前,世界上絕大多數的空中加油機都是由大型運輸機或者轟炸機改裝而成,在運載燃料升空的同時,這些飛機本身也會消耗燃料。但是,如果讓一艘巨型飛艇攜帶大量的燃料升空,并懸浮在某一處,那么它就幾乎無需消耗燃料來維持飛行,最多只需要進行簡單的姿態(tài)調整。不過,這樣的設計也面臨新的問題,那就是接受加油的飛機必須具有垂直起落(懸停)的能力。盡管從目前的技術水平來看,噴氣式飛機為實現垂直起落消耗的燃油是相當驚人的,但隨著未來航空發(fā)動機技術的發(fā)展,以及質量較輕的無人戰(zhàn)機的出現,或許有助于解決這一難題。
相比于這些較為長遠的設想,飛艇目前在戰(zhàn)場偵察和巡邏方面已經有了一定的用武之地。由于飛艇氣囊中沒有什么金屬,加之飛艇發(fā)動機的噪聲通常比飛機要小,因此飛艇有著“全方位”的“隱身”性能。在清剿恐怖分子和游擊隊等不對稱戰(zhàn)爭中,以及搜尋販毒網絡這樣的警用領域,飛艇的隱蔽能力都具有優(yōu)勢。在英國不久前試飛的Airlander 10飛艇上,我們已經能看到這樣的應用趨勢。