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(jī)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(lǐng)域淡出了航空舞臺。進(jìn)入20世紀(jì)末,材料技術(shù)和航空理論的不斷進(jìn)步,讓飛艇擁有了復(fù)興的可能性。從軍事偵察到遠(yuǎn)程空運(yùn),飛艇在未來軍隊中,將有越來越廣闊的應(yīng)用前景。
從叱咤風(fēng)云到銷聲匿跡
早在18世紀(jì)末,人類就已經(jīng)乘坐熱氣球飛上了藍(lán)天。但熱氣球和隨后出現(xiàn)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(jī)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(jī)驅(qū)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(jī)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(diǎn)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(jī)一起被廣泛用于軍事。相比于剛剛發(fā)明不久、技術(shù)尚不完善的飛機(jī),飛艇在運(yùn)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(jī)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(jīng)頻繁跨海出擊,飛抵英國執(zhí)行轟炸任務(wù),試圖制造恐慌。但事實(shí)上,受制于飛艇必須在高空飛行方能躲避炮火的弱點(diǎn),以及當(dāng)年并不精確的轟炸瞄準(zhǔn)技術(shù),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(jìn)了飛機(jī)性能的迅速提高,使飛機(jī)與飛艇在飛行高度上的差距已經(jīng)不大,這使英軍戰(zhàn)斗機(jī)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?fù)艉秃I蠍毫犹鞖鈳淼膿p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(dá)國家迎來了短暫的“黃金時代”。在軍事領(lǐng)域,巨大且飄浮在空中的飛艇被一些人認(rèn)為具有“空中流動機(jī)場”的潛質(zhì),可以搭載若干架小型飛機(jī)執(zhí)行警戒任務(wù);而在民用領(lǐng)域,由于飛機(jī)受制于航程而需要多次經(jīng)停,這使飛艇能夠在遠(yuǎn)程航線上找到用武之地,并憑借其強(qiáng)大的運(yùn)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(zāi)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(yùn)飛艇試圖著陸時,其氣囊中的氫氣被靜電火花引爆,導(dǎo)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(zhì)疑。此后,隨著第二次世界大戰(zhàn)期間,飛機(jī)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(wù),這是法國海軍使用的飛艇模型(攝影/苗若玖) ?
飛機(jī)的短板與飛艇的優(yōu)勢
飛艇強(qiáng)大的運(yùn)載能力使不少科幻作家著迷。19世紀(jì)的法國著名科幻畫師阿爾伯特·羅比達(dá)就留下了大量關(guān)于飛艇的科幻畫作,預(yù)言了飛艇在未來城市中的種種有趣應(yīng)用,從交通工具到“空中宮殿”,不一而足。
而在20世紀(jì)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(fù)。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(xué)性并不嚴(yán)謹(jǐn),但對未來中國軍事實(shí)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(fēng)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(jìn)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(jī)進(jìn)入噴氣時代,人們也逐漸認(rèn)識到了飛機(jī)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(yùn)輸方式,比如鐵路、公路和海運(yùn),飛機(jī)的一大優(yōu)勢在于速度,但與高速度相伴的,則是低運(yùn)量和高成本。到目前為止,世界上唯一可以同時適應(yīng)戰(zhàn)略、戰(zhàn)術(shù)任務(wù),或者說既具有遠(yuǎn)程運(yùn)輸能力,又能適應(yīng)野戰(zhàn)短跑道等惡劣起降條件的運(yùn)輸機(jī),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(yīng)著102名傘兵或是一臺M1A2主戰(zhàn)坦克,這樣的運(yùn)載能力已經(jīng)相當(dāng)?shù)捏@人,但是也不到飛機(jī)最大起飛重量的1/3。不僅如此,所有的固定翼飛機(jī)受制于其原理,都必須保持一定的速度來實(shí)現(xiàn)持續(xù)飛行,為此,消耗的燃油量也頗為可觀。
?暢想飛艇應(yīng)用前景的法國科幻畫(攝影/苗若玖 作者/阿爾伯特·羅比達(dá))?
飛機(jī)的這些短板,正是飛艇的優(yōu)勢。飛艇能夠?qū)崿F(xiàn)飛行,是憑借氣囊中輕于空氣的氣體,它們不必耗費(fèi)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(yùn)載量。一艘運(yùn)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(yùn)載效率相當(dāng)高。雖然飛艇的速度遠(yuǎn)低于噴氣式運(yùn)輸機(jī),但如果執(zhí)行不太追求速度的運(yùn)輸任務(wù),比如軍隊換防,那么它們的運(yùn)載量優(yōu)勢就可以發(fā)揮出來了。
美國軍隊曾經(jīng)進(jìn)行研發(fā)的“海象”運(yùn)輸飛艇(目前受制于經(jīng)費(fèi)和技術(shù)儲備暫時擱置),以及其他一些類似的設(shè)計,就是為這種大運(yùn)量的遠(yuǎn)程運(yùn)輸任務(wù)做準(zhǔn)備。與20世紀(jì)初或更早一些時候出現(xiàn)的飛艇的設(shè)計思路相比,這些構(gòu)想中的現(xiàn)代運(yùn)輸飛艇有些會使用扁平的氣囊結(jié)構(gòu),讓這樣的氣囊部分扮演機(jī)翼的角色,以獲得更大的升力。而材料技術(shù)和航空發(fā)動機(jī)等領(lǐng)域的進(jìn)展,也使這些飛艇有可能擁有更高的時速,甚至達(dá)到200千米/時,也就是與高鐵列車的時速相當(dāng)。在這樣的情況下,傳統(tǒng)運(yùn)輸機(jī)扣除降落、加油、維護(hù)和再起飛的時間,其相對于飛艇的速度優(yōu)勢會進(jìn)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(yùn)輸?shù)闹匾U?。飛艇在可以實(shí)現(xiàn)垂直起降的飛行器中,擁有最大的運(yùn)載量。到目前為止,運(yùn)載能力最強(qiáng)的直升機(jī)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(shù)值。
?第一次世界大戰(zhàn)時的德國飛艇和輕巡洋艦(計算機(jī)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(bǔ)戰(zhàn)略高空偵察機(jī)和偵察衛(wèi)星之間的空當(dāng)。
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(jī)的工作原理,絕大部分飛機(jī)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(jī),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(shù)特殊設(shè)計的試驗飛機(jī),曾經(jīng)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(jī),僅有美國的SR-71高空偵察機(jī)和蘇聯(lián)的米格-25截?fù)魴C(jī)。
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(dāng)然,這樣的平臺也可兼做民用,利用平流層空氣稀薄的特點(diǎn),開展多種科學(xué)研究,比如在飛艇上架設(shè)一架天文望遠(yuǎn)鏡,其成本要比發(fā)射同樣口徑的太空望遠(yuǎn)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(xué)家開展各項研究,特別是氣象學(xué)領(lǐng)域的前沿課題。但一個自稱“科學(xué)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(quán)。當(dāng)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(jī)殲-11的實(shí)用升限也不到2萬米,使機(jī)載武器難以對飛艇構(gòu)成威脅。最后,一名曾登上這艘飛艇考察的技術(shù)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(jī)槍擊破若干個氣囊,導(dǎo)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(jìn)攻提供了機(jī)會。在小說結(jié)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(xiàn)實(shí)生活中的軍事應(yīng)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(lǐng)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(shù)的空中加油機(jī)都是由大型運(yùn)輸機(jī)或者轟炸機(jī)改裝而成,在運(yùn)載燃料升空的同時,這些飛機(jī)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(jìn)行簡單的姿態(tài)調(diào)整。不過,這樣的設(shè)計也面臨新的問題,那就是接受加油的飛機(jī)必須具有垂直起落(懸停)的能力。盡管從目前的技術(shù)水平來看,噴氣式飛機(jī)為實(shí)現(xiàn)垂直起落消耗的燃油是相當(dāng)驚人的,但隨著未來航空發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展,以及質(zhì)量較輕的無人戰(zhàn)機(jī)的出現(xiàn),或許有助于解決這一難題。
相比于這些較為長遠(yuǎn)的設(shè)想,飛艇目前在戰(zhàn)場偵察和巡邏方面已經(jīng)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(jī)的噪聲通常比飛機(jī)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(wǎng)絡(luò)這樣的警用領(lǐng)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(jīng)能看到這樣的應(yīng)用趨勢。