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飞艇

名称:飞艇
英文名称:airship
定义:有推进装置、可控制飞行的轻于空气的航空器。

目录

原理编辑本段

  飞艇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。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体(氢气或氦气),借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。飞艇的升降调整有多种方法,如改变浮升气体量(放气或充气)、抛掉压舱物(水或沙袋)、利用艇体或翼面的气动升力、改变推力方向等。

组成和构造编辑本段

  飞艇按结构型式分为软式、半硬式和硬式三种。软式和半硬式飞艇的艇体形状靠气囊内的气体压力维持,要求充气压力始终略大于外界大气压力,故又称压力飞艇。
  ①软式飞艇:艇体由主气囊和前后副气囊组成。气囊用涂胶的密封纤维布制成,内部用张线加强,外形靠充气压力保持。气囊不仅要求气密,还要有承受一定压力的强度。气囊上安装有安全活门当内外压力超过规定值时自动放气,以保证气囊不被胀破。主气囊内充以昂贵的浮升气体——氦气或氢气。前、后副气囊内充填空气,可根据需要充压或放气。副气囊的作用是在不排放主气囊内浮升气体条件下,保持主气囊的内外压力差为定值。例如当高度增加、外界大气压力降低时,通过副气囊放气而使主气囊增大容积,从而维持主气囊原来的压差值。反之,当外界大气压增高时,向副气囊内充气,使它膨胀,从而减小主气囊容积仍使主气囊压力略高于外界大气压。设置前、后副气囊还可调节飞艇浮力中心的前后位置。当仅向后副气囊充气时,浮心前移,使飞艇产生抬头力矩。反之,则产生低头力矩。软式飞艇艇体不能过大,主要用于小型飞艇。
  ②半硬式飞艇:气囊构造与软式飞艇相似,但在气囊下部增加刚性的龙骨梁,组成半硬式飞艇的艇体。这种结构增加了艇体的刚度,吊舱、推进装置和系留点与艇体连接较为方便。
  ③硬式飞艇:艇体由刚性骨架外罩蒙布或薄铝皮构成。骨架由横向隔框、纵向龙骨梁和桁条,以及承力张线和撑杆等构成。整个艇体不气密,主要起维持流线型和连接各部分的作用。艇体内部由隔框分割成许多小气室。每个小气室内放有由纤维织物制成的密封小气囊,气囊内为浮升气体。在地面时,小气囊内不完全充满,随着飞行高度的增加,外界大气压下降,气囊内气体也随之膨胀,在达到规定高度时,气囊恰好胀满。实际上气囊不承受内外压力差。众多的小气囊可提高飞艇的抗损性和安全性。部分小气囊受损不会使整个飞艇浮力完全丧失,第一艘硬式飞艇是齐伯林设计的,因此常把硬式飞艇叫做齐伯林飞艇。

应用和发展编辑本段

  飞艇作为最早的有动力载人飞行器,至今已有100多年的历史。1852年法国H.吉法尔制成一艘装有蒸气机的飞艇,在飞艇软式气囊下面有一个三角形的风帆,用来操纵飞行方向,功率仅为2.2千瓦(3马力)的蒸汽机带动一个三叶螺旋桨。以后在飞艇上换装重量较轻的内燃机,并改进了艇体和操纵装置,才使软式飞艇成为具有实用价值的飞行器。1900年德国人F.齐伯林制造的第一艘硬式飞艇问世,它广泛用于军事,并开创了飞艇商业飞行的历史。
  第一次世界大战前后是飞艇发展较快的时期。战争中英国和法国都建立了小型软式飞艇队,执行反潜侦察巡逻任务。德国建立了齐伯林飞艇队,用于海上巡逻、远程轰炸和空运等军事活动,曾多次用飞艇对伦敦进行轰炸。飞艇体积大,速度低,不灵活,因而极易受到攻击,同时,由于飞机性能不断提高,飞艇在军事上的应用逐步被飞机所代替。但是飞艇的商业飞行仍有发展。1929年德国制成的大型商业飞艇“齐伯林伯爵”号,曾载客16人首次完成环球飞行。1936年制成的客运飞艇“兴登堡”号,长245米,最大直径约40米,总重206吨,曾10次往返飞行于美国和德国之间,总共运送旅客1000多人。英国和美国也先后参照齐伯林飞艇制造了各自的大型飞艇R-100号和“阿克隆”号。但是这些大型飞艇都相继失事,从此硬式飞艇的发展处于停滞状态。
  70年代以来,由于科学技术的进步,如高分子化纤材料的出现,自动控制技术的完善,飞艇的发展又获得了新的活力。不少国家开始在新的基础上研制现代飞艇。英国已试制出“天舟”500型软式飞艇,并准备用于北海油田巡逻。美国皮亚塞基公司和古德依尔公司提出的用四架直升机和艇体组合的混合式飞艇方案,可用于吊运大型装备(如石油钻井设备)的作业。
  此外,还有人提出利用飞艇垂直起降能力和噪声低 (因为发动机功率小、速度低)的特点,把它作为大型机场和市中心间的旅客运输工具。但是飞艇本身所固有的体积过分庞大、抗风能力差、地面设施复杂、使用维护不便等缺点至今还未能完全克服。

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