載人飛艇工作原理

載人飛艇工作原理引言小型飛艇的內(nèi)部構(gòu)造

小型飛艇如何飛行？

飛艇的用途

小型飛艇的歷史

一、引言您很可能已經(jīng)見過固特異飛艇為體育賽事提供電視轉(zhuǎn)播，例如各類體育比賽或高爾夫聯(lián)賽。小型飛艇是一種輕于空氣（LTA）的飛艇。與熱氣球相似，小型飛艇通過氣體產(chǎn)生升力。但與熱氣球不同的是，小型飛艇可以在空氣中通過自身的動(dòng)力飛行，類似于飛機(jī)。小型飛艇還可以像直升機(jī)一樣懸停，可在任何天氣條件下飛行，并可在空中停留數(shù)日。在本文中，我們將向您介紹這些神奇的飛行器的工作原理。二、小型飛艇的內(nèi)部構(gòu)造與氣球不同，小型飛艇有自己的形狀和結(jié)構(gòu)，使它可以飛行和進(jìn)行操縱。以下部件幫助它實(shí)現(xiàn)了這一功能：氣囊——裝有氦氣頭錐壓條前部氣袋后部氣袋懸簾吊索飛行控制翼面——方向舵、升降舵發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口空氣閥門氦氣閥門吊艙——乘客和機(jī)組人員的座艙三、小型飛艇如何飛行？我們將在下面各節(jié)中介紹每個(gè)部件。氣囊：氣囊是裝有氦氣的大袋子。為了提高空氣動(dòng)力，氣囊通常呈雪茄形狀，采用耐久、氣密且質(zhì)輕的面料（聚酯復(fù)合物）制成，這與宇航服的面料相似。實(shí)際上，許多氣囊由為美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）制造宇航服的ILCDover公司制造。氣囊可容納1,900至7,093立方米的氦氣，具體容量根據(jù)小型飛艇的不同而不同。氣囊內(nèi)的壓力較低，大約每平方厘米5.3克（0.005個(gè)大氣壓）。頭錐壓條：頭錐壓條是從小型飛艇的端頭呈輻射狀延伸的支撐條。它們可加固小型飛艇的前錐頭，使其系在系留柱上時(shí)不會(huì)損壞。它們還可形成符合空氣動(dòng)力學(xué)的錐頭形狀，防止錐頭在小型飛艇前進(jìn)時(shí)凹陷。除了壓條之外，系留鉤也位于小型飛艇的錐頭。氣袋：氣袋是氣囊內(nèi)裝有氣體的袋子。小型飛艇含有兩個(gè)氣袋，一個(gè)在前部，另一個(gè)在后部。氣袋與潛水艇的壓水艙相似。因?yàn)榭諝庵赜诤?，所以向氣袋充或放空氣可使小型飛艇相應(yīng)地升降。它們也用于控制小型飛艇的平衡，或平穩(wěn)度。兩個(gè)懸簾沿小型飛艇縱向置于氣囊內(nèi)。它們采用織物制成并縫在氣囊中，而吊索將它們連接至吊艙。懸簾用于幫助支撐并形成氣囊的形狀，也幫助連接吊艙。飛行控制翼面：飛行控制翼面是小型飛艇上堅(jiān)固、可移動(dòng)的部件，安裝于小型飛艇的尾部。它們包括方向舵和升降舵。方向舵用于控制小型飛艇左右轉(zhuǎn)舵（偏航軸）。升降舵用于控制小型飛艇的升降角度（俯仰軸）。飛行控制翼面由飛行員在駕駛小型飛艇時(shí)操縱，有“+”或“x”兩種配置可選擇。發(fā)動(dòng)機(jī)：小型飛艇上裝有兩個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)，它們可提供前進(jìn)所需的推力。發(fā)動(dòng)機(jī)采用渦輪推進(jìn)式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)，使用汽油燃料，由空氣冷卻。發(fā)動(dòng)機(jī)可產(chǎn)生幾百匹馬力，具體根據(jù)小型飛艇的不同而不同。它們位于吊艙的兩側(cè)。憑借發(fā)動(dòng)機(jī)，小型飛艇能以每小時(shí)約48至113公里的速度巡航。進(jìn)氣口：進(jìn)氣口直接將由推進(jìn)器排出的空氣送入氣袋。這就是飛行員在飛行過程中為氣袋充氣的方式。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)不運(yùn)行時(shí)，可用電扇將空氣送入氣袋。空氣閥門：除了充氣，飛行員還必須能夠從氣袋排氣。這通過位于兩個(gè)氣袋上的空氣閥門實(shí)現(xiàn)。飛艇一共有四個(gè)閥門，前部?jī)蓚€(gè)，后部?jī)蓚€(gè)。氦氣閥門：通過改變氣袋中空氣的量可調(diào)節(jié)氣囊中氦氣的壓力。通常，小型飛艇飛行員不需要對(duì)氣囊充或放氦氣。但是，氣囊上還有一個(gè)氦氣閥門，可在氦氣壓力超過最大安全限制時(shí)釋放氦氣。閥門可手動(dòng)或自動(dòng)打開。吊艙：吊艙是乘客和機(jī)組人員的座艙。吊艙采用密閉結(jié)構(gòu)，可乘坐兩名飛行員和最多12名機(jī)組人員，具體根據(jù)小型飛艇類型的不同而不同（固特異的“雄鷹號(hào)”（Eagle）和“星條旗號(hào)”（StarsandStripes）小型飛艇都可以容納2名飛行員和6名乘客）。一些吊艙裝有照相機(jī)等特殊的設(shè)備。飛行員使用的控制板包括以下各項(xiàng)：推進(jìn)器控制：監(jiān)控和調(diào)節(jié)速度（氣門）、葉片角度（葉片螺距）以及發(fā)動(dòng)機(jī)的方向（正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）

油氣混合/加熱：監(jiān)控并調(diào)節(jié)發(fā)動(dòng)機(jī)的油氣混合比以及混合的溫度，防止油氣在高空結(jié)冰

氣囊壓力控制：監(jiān)控并調(diào)節(jié)氣囊中氦氣的壓力以及氣袋中空氣的壓力（通過開關(guān)進(jìn)氣口和閥門實(shí)現(xiàn)）

通信：與地面支持小組和空管部門保持無線電聯(lián)系

飛行翼面控制：控制方向舵（左右運(yùn)動(dòng)）和升降舵（上下運(yùn)動(dòng)）

導(dǎo)航設(shè)備：羅盤、航速指示器、無線電導(dǎo)航臺(tái)、GPS等。（某些小型飛艇也配有天氣雷達(dá)和夜間飛行的導(dǎo)航儀器。）小型飛艇飛行員持有美國(guó)聯(lián)邦航空管理局（FAA）頒發(fā)的輕于空氣（LTA）的飛行器的駕駛執(zhí)照。固特異的飛行員在獲得FAA駕駛執(zhí)照之前需要參加一個(gè)全面的培訓(xùn)項(xiàng)目。除了飛行之外，固特異的飛行員也擔(dān)任地面支持人員，包括電子設(shè)備技師、機(jī)械師、索具工和管理人員。地面支持人員將跟隨小型飛艇，并帶著幾種支持用的車輛，包括一臺(tái)作為管理辦公室使用的大巴車、一臺(tái)作為電器和機(jī)械倉(cāng)庫(kù)的拖車以及一臺(tái)作為指揮車（/多功能車）的箱式汽車。夜間信號(hào)燈:一些小型飛艇（如固特異小型飛艇）配有電燈，用于提供夜間信號(hào)。在固特異飛艇上，夜間信號(hào)燈由紅、綠藍(lán)發(fā)光二極管（LED）矩陣組成?？梢哉{(diào)節(jié)LED的強(qiáng)度以形成不同的顏色。通訊信息用小型飛艇上帶的小型筆記本電腦編寫。現(xiàn)在我們已經(jīng)看過小型飛艇的所有部件，讓我們來看看它是如何飛行的！飛艇被稱為輕于空氣（LTA）的飛行器，因?yàn)樗鼈兪褂玫臍怏w比空氣輕，可產(chǎn)生升力。目前最常用的氣體是氦氣，它可提供1.02千克/立方米的升力。在早期，飛艇常使用氫氣，因?yàn)闅錃飧p，可產(chǎn)生1.1千克/立方米的升力，并且比氦氣更易獲取、更低廉。但是，興登堡號(hào)（Hindenburg）空難結(jié)束了飛艇使用氫氣的歷史，因?yàn)闅錃鈽O易燃燒；而氦氣卻是不可燃的。雖然這些升力好像不夠大，但飛艇可攜帶大量的氣體，多達(dá)幾千立方米。憑借這么大的升力，飛艇就可以輕松攜帶重物了。飛艇在空氣中控制浮力的方式與潛水艇在水中控制浮力的方式非常相似。氣袋的作用與壓水艙相同，用于容納“重”空氣。當(dāng)小型飛艇起飛，飛行員通過空氣閥門釋放氣袋中的空氣。氦氣使得小型飛艇相對(duì)于周圍空氣產(chǎn)生正浮力，所以小型飛艇會(huì)上升。飛行員使發(fā)動(dòng)機(jī)減速并調(diào)節(jié)升降舵使小型飛艇呈一定角度飛行。小型飛艇的錐頭形狀也有助于產(chǎn)生升力。隨著小型飛艇的上升，外部空氣壓力下降，氣囊中氦氣膨脹。然后，飛行員用氣泵將空氣注入氣袋以保持與氦氣的壓力平衡。注入空氣將使小型飛艇更重，為了保持穩(wěn)定的巡航高度，駕駛員必須平衡空氣壓力和氦氣壓力以達(dá)到零浮力。飛行員要調(diào)節(jié)前后氣袋的氣壓差以保持小型飛艇平穩(wěn)飛行。小型飛艇可在305至2135米之間的任意高度巡航。發(fā)動(dòng)機(jī)可提供正向和反向推力，而方向舵用于轉(zhuǎn)向。要使飛艇下降，飛行員需向氣袋充入空氣。這將增加小型飛艇的密度，使其產(chǎn)生負(fù)浮力以便下降。同樣，需要調(diào)節(jié)升降舵來控制下降的角度。不使用時(shí)，小型飛艇可以系在系留柱上，系留柱可以露天放置或放置在停機(jī)棚內(nèi)。要將小型飛艇移入或移出停機(jī)棚，需用牽引機(jī)拖拉系有小型飛艇的系留柱。由于飛艇采用氣體提供升力，而不是像飛機(jī)那樣靠發(fā)動(dòng)機(jī)和機(jī)翼，因此飛艇可飛行并懸停而不會(huì)消耗燃料或能量。此外，飛艇可停留在空中數(shù)小時(shí)乃至數(shù)日，比飛機(jī)和直升機(jī)長(zhǎng)得多。這些特性使得小型飛艇非常適合用于轉(zhuǎn)播體育賽事、廣告以及進(jìn)行跟蹤鯨魚這樣的研究活動(dòng)。最近在民用和軍用領(lǐng)域，使用堅(jiān)固的飛艇空運(yùn)輪船、坦克和鉆井平臺(tái)等重載物的做法又再次興起。諸如ZeppelinNT和CargoLifter等現(xiàn)代飛艇采用輕質(zhì)、炭復(fù)合材料框架，使得它們體積更大、更輕、結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固。除了吊運(yùn)貨物之外，飛艇還可能再次用于旅游業(yè)。所以在不久的未來，大型飛艇掠過長(zhǎng)空的景象將可能越來越常見。飛艇的用途1783年，法國(guó)的蒙哥夫葉（Montgolfier）兄弟，即雅克?艾帝安（JacquesEtienne）和約瑟夫?米歇爾（JosephMichel）發(fā)明了熱氣球，并將一個(gè)熱氣球升到了1,800米的高空。同年晚些時(shí)候，法國(guó)物理學(xué)家讓皮拉特瑞?德?羅奇埃（JeanPilatredeRozier）完成了首次載人氣球飛行。雖然氣球可在高空飛行，但它們不靠自身推力前進(jìn)，完全受風(fēng)向的擺布。氣球的形狀由空氣或氣體（如氫氣或氦氣）的壓力決定。飛艇的類型:所有的飛艇都具有堅(jiān)固的吊艙、發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器以及堅(jiān)固的尾翼。硬式飛艇（rigidairship）：通常較長(zhǎng)（120米以上），呈雪茄形狀，帶有內(nèi)置金屬框架和充氣袋。例如：興登堡號(hào)半硬式飛艇（semi-rigidairship，或hybridairship）：下部金屬龍骨連接著加壓氣球（氣囊）。例如：Norge、Italia非硬式小型飛艇（non-rigidairship，或blimp）：帶大充氣氣囊。例如：固特異、MetLife、富士（Fuji）載人飛艇與無人飛艇

這種分類是各種交通工具的常見方法。

載人飛艇包括觀光飛艇、客運(yùn)飛艇、貨運(yùn)飛艇、特種訓(xùn)練用途飛艇等。無人飛艇常見的有遙控廣告飛艇、高空偵察飛艇、低空系留飛艇（其實(shí)嚴(yán)格來講，系留飛艇由于不攜帶動(dòng)力，通常是將其歸為系留氣球類而不歸為飛艇類）。按用途分類按用途分，則分類條目更加繁多。按大類，有民用（包括科研與公共事務(wù)）、軍用兩大類飛艇。如民用方面，有觀光飛艇，客運(yùn)飛艇（以完成客運(yùn)而非觀光為主要目的），貨運(yùn)或起重飛艇，建筑鋪設(shè)飛艇，等等?？蒲信c公共事務(wù)方面，有氣象飛艇，地形測(cè)繪飛艇，災(zāi)害監(jiān)測(cè)飛艇，生態(tài)監(jiān)測(cè)飛艇，安?；蚍纯诛w艇，滅火飛艇，特殊救援飛艇等等。

軍用方面，有偵察飛艇，轟炸飛艇，等等。

例如，國(guó)內(nèi)有許多使用小型遙控飛艇代替人力進(jìn)行危險(xiǎn)的架橋、架線等“高空作業(yè)”。海象"重型運(yùn)輸飛艇小型飛艇的歷史

1852年，亨利?吉法德（HenriGiffard）制成世界上第一艘動(dòng)力飛艇，它含有一個(gè)44米長(zhǎng)、雪茄形狀的充氣氣袋，配有一個(gè)由3馬力（2.2千瓦）蒸汽機(jī)驅(qū)動(dòng)的推進(jìn)器。此后，1900年，德國(guó)的弗里德里希?馮?齊柏林（FerdinandvonZeppelin）伯爵發(fā)明了第一艘硬式飛艇。硬式飛艇帶有金屬框架，長(zhǎng)123米、直徑為12米，內(nèi)含充氫氣的橡膠氣袋。第一艘齊柏林飛艇有垂直尾翼和方向舵，由內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)。它載著5名乘客升至396米并飛行了6公里。20世紀(jì)初期有幾款齊柏林飛艇面世，這些飛行器用于軍用和民用，包括橫跨大西洋的旅行。最著名的齊柏林飛艇是興登堡號(hào)，它于1937年在美國(guó)新澤西州萊克赫斯特（Lakehurst）降落時(shí)起火墜毀。請(qǐng)參見“FalloftheHindenburg”以了解飛艇和墜毀的相關(guān)信息。1925年，固特異輪胎橡膠公司開始建造按小型飛艇設(shè)計(jì)的飛艇。這些飛行器用于廣告，在整個(gè)二戰(zhàn)期間也用于軍事用途（比如偵查和反潛戰(zhàn)）。1962年，美國(guó)軍方停止了在作戰(zhàn)中使用小型飛艇。如今，小型飛艇主要用于廣告、電視轉(zhuǎn)播、旅游和一些研究。但是，飛艇的使用正在復(fù)興。

載人飛艇很多飛艇是可以載人的。只是目前國(guó)內(nèi)載人飛艇技術(shù)比較落后，限制國(guó)內(nèi)載人飛艇發(fā)展的，除了技術(shù)瓶頸之外，最要命的就是低空空域管制。（實(shí)際上不管是不是載人的都很落后，雖然我們可以從非洲的朋友那里獲得優(yōu)越感），實(shí)用中的載人飛艇數(shù)目有限，所以大家沒什么機(jī)會(huì)看到。而國(guó)外則有大量的商業(yè)、科研等用途的載人飛艇。而國(guó)外則有大量的商業(yè)、科研等用途的載人飛艇。國(guó)外著名的載人飛艇：從歷史上著名的舊式齊柏林飛艇，到現(xiàn)在的ZeppelinNT、俄羅斯Au30、法國(guó)“載人的云”、美國(guó)P-791大型空中拖船，等等。那么下面就介紹一下現(xiàn)代這些著名的載人飛艇。1.ZeppelinNT2.俄羅斯Au303.法國(guó)“載人的云”（或“載人云飛艇”）4.美國(guó)P-791空中拖船

1.ZeppelinNTZeppelinNT

全新的飛艇的是德國(guó)制造的“zeppelinNT”，這個(gè)名字中“NT”的意思是新技術(shù)(newtechnology)，就是說它與第一次世界大戰(zhàn)時(shí)的飛艇完全不同，與古老的齊柏林系列飛艇相比采用了相當(dāng)多的高新科學(xué)技術(shù)。這是材料、力學(xué)、控制論、計(jì)算機(jī)、能源動(dòng)力等科學(xué)進(jìn)步的結(jié)果。ZeppelinNT飛艇在全世界有三架：日本，德國(guó)，美國(guó)，各一個(gè)。這個(gè)是在美國(guó)硅谷的那艘的真實(shí)照片。這艘飛艇可搭載12個(gè)人，但是其中必須有兩名駕駛員和一名服務(wù)員，于是真實(shí)載人數(shù)目為9人。此飛艇命名為Ventures是一家對(duì)未來清潔、綠色能源進(jìn)行投資的公司。上圖在加州的這架硬式飛艇

(rigid

airship)

正式命名為“Eureka”。這是通過一次競(jìng)賽選出的，據(jù)說有1500人參加了命名的競(jìng)賽，有五人提出了這個(gè)名字。還有幾個(gè)比較好的提名，恐怕要等到這家公司添置第二、第三架飛艇時(shí)才能用上。這個(gè)名字真的是恰如其分。第一，它反映了其高科技的成分；第二，它反映了其在加州的身份。

“尤瑞卡

(Eureka)”在希臘語(yǔ)里的意思是“找到了”。傳說有一天阿基米德

(Archimedes)

去洗澡，隨著身體浸入浴桶，水就從桶邊溢出，阿基米德看到這個(gè)現(xiàn)象后，從浴桶中一躍而出，奔向街頭，狂呼“Eureka、Eureka！”他找到的就是后來他名字命名的“阿基米德定律”

(Archimedes'

Principle)。ZeppelinNT，日本東京上圖這款齊柏林NT的東京版吸引了不少世人的目光。許多人乘坐這個(gè)巨大的載人觀光飛艇，俯視自己日夜生活奔波的東京，并且有許多漂亮的攝影來自該飛艇。日本Zeppelin

NT俯瞰拍攝，夕陽(yáng)中的東京郊區(qū)東京夜空里的ZeppelinNT駕駛員視景圖2.俄羅斯Au30這是俄羅斯最大的載人飛艇。俄羅斯Au30載人飛艇3.法國(guó)“載人的云”（或“載人云飛艇”）這款極具法國(guó)浪漫情調(diào)的載人飛艇的設(shè)計(jì)方案是由法國(guó)馬薩德公司的機(jī)械工程師讓·馬里·瑪頌于2008年提出的。按照該方案，此飛艇長(zhǎng)度為213米，時(shí)速為129公里，可容納50名客人和25名工作人員過夜。此飛艇動(dòng)力系統(tǒng)包括：尾部的巨型螺旋槳推進(jìn)器，和兩個(gè)用于垂直起降的助推發(fā)動(dòng)機(jī)。一些相關(guān)的新聞報(bào)道說此飛艇是用氦氣來提供動(dòng)力的，本人認(rèn)為提出這種說法、認(rèn)可這種觀點(diǎn)是無知的表現(xiàn)——起碼在我的理解范圍內(nèi)，氦氣無法用來提供動(dòng)力。在飛艇領(lǐng)域，氦氣只是用來提供升力的氣體，飛艇只需要使用氫氣、太陽(yáng)能乃至化石燃料就可以獲得比飛機(jī)更好的環(huán)保效果。法國(guó)“載人的云”想象圖：極具藝術(shù)價(jià)值的豪華“空中酒店”。右上角是美國(guó)科幻片《雷鳥神機(jī)隊(duì)》中的“雷鳥2號(hào)”救援飛機(jī)。“載人的云”外形非常像鯨，也許這就是設(shè)計(jì)師想闡釋的理念：浩瀚的海洋里有鯨魚自由地游來游去，在更加廣闊的天空，有人類的飛艇在天上飛翔?！拜d人的云”的外形如上圖所示，飛艇下面的巨大“圓盤”為乘客艙，上層有20間豪華客房，每間都有露臺(tái)和全景窗戶；下層有餐廳，圖書館，休閑室，健身館等。載人云飛艇側(cè)視圖載人云飛艇橫剖面結(jié)構(gòu)圖。右側(cè)單詞從上至下意為：日光式屋頂，氦氣囊，骨架，發(fā)動(dòng)機(jī)，乘客艙。載人云飛艇飛行想象圖4.美國(guó)P-791空中拖船美國(guó)洛馬公司的P-791飛艇設(shè)計(jì)目的是貨運(yùn)，不過根據(jù)大家都能理解的常識(shí)，能載貨的就一定能載人。美國(guó)洛馬公司的P-791飛艇在競(jìng)爭(zhēng)美國(guó)陸軍LEMV合同失敗后，開始開發(fā)其他用途。2011年，洛馬公司與一家加拿大航空金融企業(yè)簽訂了購(gòu)買民用貨運(yùn)飛艇的合同。根據(jù)合同，此型飛艇名為“空中拖船”，載貨量至少為20噸。美國(guó)LockheedMartin公司的P-791大型貨運(yùn)飛艇（概念圖）美國(guó)LockheedMartin公司官網(wǎng)的P-791大型貨運(yùn)飛艇飛行中的照片

預(yù)計(jì)2012年載貨量20噸的“空中拖船”將進(jìn)行首飛和客戶演示飛行，并在2012年末交付其第二艘飛艇，用于FAA的認(rèn)證飛行試驗(yàn)。根據(jù)洛馬公司的規(guī)劃，“空中拖船”未來的載貨量將提升為50~70噸，并致力于研制載重幾百噸的巨型貨運(yùn)飛艇。P-791屬于混合式飛艇（HybridAirship），即飛艇整體重量略重于空氣，使用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)提供動(dòng)升力、前進(jìn)推力，并且下部具有氣墊著陸系統(tǒng)。

飛艇使用什么來提供能源？飛艇的能源可以由化石燃料、氫氣、太陽(yáng)能提供。高空飛艇會(huì)使用薄膜太陽(yáng)能電池作為主要的能源提供方式。2011年7月23日高鐵事故帶給我們對(duì)于“高速”的反省，人類的航空發(fā)展是否也會(huì)將更多注意力放在速度慢、更安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的LTA（LighterThanAir）飛行器上呢？一、有關(guān)飛艇的推進(jìn)系統(tǒng)

陸地、海洋、空天推進(jìn)系統(tǒng)普遍根據(jù)牛頓第三定律而設(shè)計(jì)：任何力必然都伴隨著一個(gè)大小相等、方向相反的作用力。海洋、空天飛行器的推進(jìn)原理不同于陸地交通工具之處在于，其所處環(huán)境為流體，要想獲得推力，必須向后以一定速度不斷拋出一定質(zhì)量的物體（被拋出的物體成為工質(zhì)）。

通?？仗焱七M(jìn)系統(tǒng)可這樣分為兩類：間接反作用類和直接反作用類。

間接反作用推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)和推進(jìn)器不是一個(gè)裝置，即發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)只輸出機(jī)械功，而不直接推動(dòng)飛行器前進(jìn)；發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的機(jī)械功驅(qū)動(dòng)推進(jìn)器加速工質(zhì)流動(dòng)，從而工質(zhì)在推進(jìn)器上產(chǎn)生反作用力，推動(dòng)飛行器前進(jìn)。這一類技術(shù)產(chǎn)品包括：活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪軸發(fā)動(dòng)機(jī)，航電發(fā)動(dòng)機(jī)等。大都是利用空氣作為產(chǎn)生反作用力的工質(zhì)。飛艇使用的就是這種推進(jìn)系統(tǒng)。直接反作用推進(jìn)系統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)本身就是推進(jìn)器，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)自身通過噴管向飛行器外高速噴射工質(zhì)，并由工質(zhì)直接對(duì)飛行器產(chǎn)生反作用力來推動(dòng)飛行器前進(jìn)。這通常應(yīng)用于所有的高速飛行器。常見的這一類技術(shù)產(chǎn)品包括：渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)，火箭發(fā)動(dòng)機(jī)等。美國(guó)HAA驗(yàn)證艇，配兩個(gè)螺旋槳，頂部布置了大片薄膜太陽(yáng)能電池陣列。此驗(yàn)證艇于2011年7月27日成功試飛。在Youtube上有其飛行視頻?？伤阉麝P(guān)鍵字“HALE-D

Short

B-Roll”二、飛艇的能源

飛艇可以使用的能源有化石燃料，氫能，太陽(yáng)能。化石燃料

化石燃料實(shí)際上是現(xiàn)代飛艇動(dòng)力系統(tǒng)使用最多的能源物質(zhì)。包括航空汽油、優(yōu)質(zhì)輕柴油（航空活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)）、航空煤油（航空燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)）。相比于氫能、太陽(yáng)能，化石燃料易存儲(chǔ)、效率高，目前始終占據(jù)大部分低空飛艇能源系統(tǒng)。

之所以說飛艇照樣普遍使用化石能源卻依舊比飛機(jī)綠色、環(huán)保，最重要的原因是它所消耗的能源絕大部分用于提供推力，且運(yùn)動(dòng)在低速下的活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)效率高，凈升力全部或大部分由輕于空氣的氦氣提供。直升機(jī)必須由動(dòng)力系統(tǒng)提供相當(dāng)大的部分來克服自身的重量，飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)必須產(chǎn)生足夠高的速度才能獲得足夠的升力使自己脫離地面。簡(jiǎn)言之：飛機(jī)花在把自己舉起來方面的能源比重過多，所以不夠環(huán)保。氫能（HydrogenEnergy）

可以直接通過燃燒提供能量。也可以通過燃料電池輸出電能。

美國(guó)洛馬公司使用JP4柴油做燃料的飛機(jī)與完成相同任務(wù)使用氫燃料的改性飛機(jī)作比較，結(jié)果表明用氫氣作燃料，飛機(jī)的起飛總重量和燃料重量都會(huì)減小，但是燃料體積增加，該研究得出的一個(gè)樂觀結(jié)論是：如果石油類燃油供應(yīng)發(fā)生嚴(yán)重短缺，氫燃料將是一種可接受的替代品。太陽(yáng)能（SolarEnergy）

太陽(yáng)能作為飛艇能量來源主要應(yīng)用于平流層飛艇。因?yàn)檫@里沒有對(duì)流層復(fù)雜多端的天氣變化，白天基本都是艷陽(yáng)高照，太陽(yáng)能充足。低空飛艇則不太適合使用太陽(yáng)能電池作為主能源，可以作為輔助部分進(jìn)行考慮。太陽(yáng)能推進(jìn)系統(tǒng)中，像燃料電池這樣的二次能源系統(tǒng)必不可少，畢竟白天可以用太陽(yáng)發(fā)電，但是我們尚不能指望晚上利用月亮和星星發(fā)電。燃料電池的作用是，白天把太陽(yáng)能電池多余的電量?jī)?chǔ)存起來，用于晚上或極端情況的供電。

應(yīng)用于平流層飛艇的是薄膜太陽(yáng)能電池，其存在兩大關(guān)鍵技術(shù)：一是薄膜太陽(yáng)能電池效率問題；二是柔性薄膜太陽(yáng)能電池的材料、制造問題。后一個(gè)取決于工藝技術(shù)，尚不是限制太陽(yáng)能電池應(yīng)用的主要原因，效率低下才是約束太陽(yáng)能電池使用的瓶頸。

目前的薄膜太陽(yáng)能電池光電轉(zhuǎn)換效率大都在10%左右。實(shí)驗(yàn)室可達(dá)到稍高的數(shù)值，如德國(guó)費(fèi)萊堡太陽(yáng)能研究所采用區(qū)域結(jié)晶技術(shù)在硅襯底上制備的多晶硅太陽(yáng)能薄膜電池片轉(zhuǎn)換效率為19%。實(shí)際生產(chǎn)據(jù)說也有高轉(zhuǎn)換效率的硅晶片，如河北保定英利集團(tuán)生產(chǎn)的太陽(yáng)能電池多晶硅電池片效率達(dá)15%.例如下圖的美國(guó)高空飛艇，按照設(shè)計(jì)方案，上表面將會(huì)布置大面積的薄膜太陽(yáng)能電池陣列。美國(guó)HAA平流層飛艇計(jì)劃（HighAltitudeAirship）飛艇給我們的感覺，就像是飛在空中的鯨魚。我們?cè)诤Ｑ笊钐幱袧撏?，如今在空中卻很少有類似的龐然大物。2011年7月23日高鐵事故帶給我們對(duì)于“高速”的反省。人類的航空發(fā)展如今是否也會(huì)將更多注意力放在速度慢、更安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的LTA（LighterThanAir）飛行器上呢？

齊柏林(Zeppelin)NT飛艇有哪些顯著特點(diǎn)?以歷史上經(jīng)典的齊柏林飛艇為藍(lán)本，融合多種現(xiàn)代高科技技術(shù)而設(shè)計(jì)的齊柏林現(xiàn)代飛艇（ZeppelinNT）無論是過去、現(xiàn)在，都是現(xiàn)今世界上最成功的現(xiàn)代飛艇之一。其具有以下三個(gè)明顯的現(xiàn)代技術(shù)特點(diǎn)：1、矢量推進(jìn)控制；2、牢固的內(nèi)部結(jié)構(gòu)；3、現(xiàn)代化的操縱系統(tǒng)。世界上最成功的載人飛艇，ZeppelinNT，過去，現(xiàn)在。1、矢量推進(jìn)控制ZeppelinNT發(fā)動(dòng)機(jī)布置圖Zeppelin

NT飛艇裝三個(gè)推進(jìn)單元，兩個(gè)裝在遠(yuǎn)離吊艙的內(nèi)部骨架上，另一個(gè)位于飛艇的尾部、尾翼之后。前兩臺(tái)推進(jìn)器的螺旋槳可以從水平面由上至后旋轉(zhuǎn)120°。后面的發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)螺旋槳，兩螺旋槳相互垂直，一臺(tái)朝后，一臺(tái)朝一側(cè)，朝后的那臺(tái)螺旋槳可以從水平面向下轉(zhuǎn)90°。如下面兩圖所示。ZeppelinNT的尾部螺旋槳-（1）ZeppelinNT的尾部螺旋槳-（2）這樣的推進(jìn)裝置和矢量控制系統(tǒng)提供了優(yōu)秀的低速操縱性能，并且能夠?qū)崿F(xiàn)垂直起飛或著陸（VTOL），甚至精確的定點(diǎn)懸停，以及對(duì)地面預(yù)定軌跡的精確巡航。所有的發(fā)動(dòng)機(jī)都遠(yuǎn)離吊艙，從而可以為艙內(nèi)的乘客和駕駛員創(chuàng)造低振動(dòng)、低噪音的環(huán)境。飛艇能夠攜帶足夠多的燃油，可使其在不加油的條件下連續(xù)飛行22小時(shí)（理論值）。2、牢固的內(nèi)部結(jié)構(gòu)ZeppelinNT飛艇的內(nèi)部骨架

Zeppelin

NT

飛艇的內(nèi)部骨架由三根鋁合金龍骨，12個(gè)三角形碳纖維框架，以及用于加強(qiáng)、支撐用的芳綸纖維纜繩組成。ZeppelinNT的發(fā)展使得半硬式飛艇的概念有了新的定義，傳統(tǒng)的半硬式飛艇的龍骨等剛性結(jié)構(gòu)只位于氣囊的下部（如Goodyear半硬式飛艇），而ZeppelinNT的龍骨則有三根且呈空間分布。它屬于半硬式飛艇，主要是因?yàn)槊善さ耐庑尾豢抗羌芏强績(jī)?nèi)外壓差來維持。蒙皮與骨架之間采用粘合的方式連結(jié)起來。所有的負(fù)重部件都要盡量附在這個(gè)剛性骨架上，如吊艙，推進(jìn)器，尾翼等，以提高飛行器的剛度。3、現(xiàn)代化的操縱系統(tǒng)飛行系統(tǒng)和推力矢量控制系統(tǒng)分別采用電傳操縱（fly-by-wire）和功率電傳操縱（power-by-wire）技術(shù)。采用了大量全自動(dòng)的系統(tǒng)。例如，氣囊的壓力控制系統(tǒng)是全自動(dòng)工作的。各部件的自動(dòng)化極大地減輕了駕駛勞動(dòng)強(qiáng)度。

【美國(guó)硅谷科技游(三十三)】在加州的硬式飛艇正式命名為“Eureka”

10月28日，我在這個(gè)【美國(guó)硅谷科技游】系列里發(fā)出了“硬式飛艇70年后重回美國(guó)”的消息。11月21日，NASA阿姆斯研究中心在莫菲特的一號(hào)機(jī)庫(kù)旁邊舉行活動(dòng)，慶祝特地為第一代硬式飛艇建立的莫菲特場(chǎng)(MoffettField)正式啟用75周年。關(guān)于莫菲特場(chǎng)和硬式飛艇請(qǐng)閱讀東升的博文“莫菲特場(chǎng)和一號(hào)機(jī)庫(kù)的來歷及其未來命運(yùn)”和“輕于空氣的飛艇”。關(guān)于一號(hào)機(jī)庫(kù)的未來命運(yùn)請(qǐng)閱讀我的博文“一號(hào)機(jī)庫(kù)保住了！保住了？”東升專門去參加了這次的活動(dòng)，并為大家拍了許多更清晰的照片。全新的飛艇的是德國(guó)制造的“zeppelinNT”，這里“NT”的意思是新技術(shù)(newtechnology)，就是說它與第一次世界大戰(zhàn)時(shí)的飛艇完全不同。目前這種新式的飛艇在全世界只有三架，一架在德國(guó)，一架在日本，還有一架就是這個(gè)了。

注意側(cè)面的螺旋槳了嗎？飛艇在(MoffettField)機(jī)場(chǎng)。這個(gè)機(jī)場(chǎng)以前是軍用機(jī)場(chǎng)，現(xiàn)在是聯(lián)邦機(jī)場(chǎng)。平時(shí)私人飛機(jī)和商業(yè)飛機(jī)都不能降落。但是Google和NASA簽訂了合同使得他們的CEO們的私人飛機(jī)降在了這里?，F(xiàn)在AirshipVentures又和NASA簽了合同，讓他們的飛艇在這里安了家。

很多古董車(anticcar)也來湊熱鬧來了，我會(huì)另發(fā)一篇的

海軍上將莫菲特(AdmiralWilliamMoffett)的孫子莫菲特上校(Col.WilliamMoffettIII)在他因飛艇失事而亡時(shí)還沒有出生，現(xiàn)在已經(jīng)白發(fā)蒼蒼了

斐迪南·馮·齊柏林伯爵(Count

FerdinandvonZeppelin)的親屬沃爾夫?qū)ゑT