联合太平洋铁路最近订购了 58 台新式蒸汽机车,以满足美洲大陆不断增长的货运需求。西联汇款正在开设数十家新的电报局;看来,沉浸在廉价电子邮件和传真中的人们渴望电报的戏剧性和简洁性。甚至飞艇也在卷土重来:它们可能很快就会作为空中旅游巴士、飞行起重机和平流层手机天线投入使用。
所有这些说法都令人惊讶,但与前两个不同,最后一个实际上是真的。飞艇,也被称为气船,从来不应该像电报或蒸汽机车那样消亡;也从来不应该被贬低成像固特异飞艇那样的飞行广告牌。具有讽刺意味的是,公共关系曾是它们垮台的一部分:1937 年,“兴登堡号”在新泽西州莱克赫斯特坠毁,36 人丧生,之后,就很难再让人相信飞艇有未来。而在跨洋客运服务中——由“兴登堡号”及其前辈“齐柏林伯爵号”开创的业务——一旦飞机将航行时间从几天缩短到几小时,它们当然就没有未来了。
但现代经济正在创造许多新的利基市场,在其中一些市场中,速度慢并不是很大的缺点——而比空气轻则是一个明显的优势。“尽管它们怀旧,但飞艇可以在通信这样一个创新领域发挥非常有趣的作用,”欧洲航空航天公司 Astrium 负责平流层飞艇项目的工程师 Reimund Küke 说。“这是一项迷人的业务。它也可能是一项非常有利可图的业务,这就是为什么这么多人都在尝试的原因。”
在首次升空一个世纪后,在变得古怪半个世纪后,飞艇正在卷土重来。
来自伯爵的档案
德国南部康斯坦茨湖畔的腓特烈港是一个现代化的城镇,因为它像许多德国城镇一样,在战后不得不重建。尽管如此,它旧日的度假胜地氛围仍然存在。有时在夏天的傍晚,一支铜管乐队会在湖边集合,他们穿着灯笼裤和毡帽,喇叭的优雅声响穿梭于街道,飘进敞开的窗户,漂浮在水面上,轻柔地消逝,呜呜啦啦的,在羽毛般柔软的空气中。那时很容易想象一艘齐柏林飞艇漂浮在离岸边——在帆船上方,与它们和谐共处,现在夜幕降临,乐队正在演奏,岸边的啤酒花园也已开放。
就在一个世纪前的这样一个夜晚,1900 年 7 月 2 日,第一艘齐柏林飞艇从这里的一个浮动机库起飞。齐柏林伯爵费迪南德·冯·齐柏林明智地将他的机库建在湖上,因为他认为他的飞艇可能需要充足的空间和柔软的着陆点。人们沿着湖岸,乘着小船环绕着机库,观看那第一次飞行。它只持续了 17 分钟;船上的记者几乎没有时间匆匆写下几句重要的评论——“每个人都从中看到了人类意志的最高表现”——然后齐柏林飞艇就在湖上迫降,飞艇撞到了一个浮标。但在十年内,他已经在空中停留了 24 小时,并成为民族英雄。那时飞机还只是不可靠的小昆虫。1917 年齐柏林伯爵的葬礼上,他被比作伽利略和哥伦布,而不是莱特兄弟。
他的伟大想法是让他的飞艇变得坚硬。早期的飞艇像气球一样,依靠升力气体内部压力来保持形状——就像今天仍在服役的飞艇一样。当飞艇出现足够大的泄漏时,即使它还没有坠落地面,也会变得几乎无法操控;它开始下垂,从一个符合空气动力学的雪茄变成了一根软塌塌的香蕉。齐柏林飞艇没有这个问题。它们的外部蒙皮,由防水棉布或黄麻制成,由铝制环和纵向大梁构成的骨架拉紧,氢气本身则容纳在一系列位于环之间的内部气囊中。一艘齐柏林飞艇即使损失一两个氢气舱,也能依靠其他气囊保持漂浮,并凭借其坚硬的骨架保持形状。它必须很大才能举起所有这些铝材——第一艘齐柏林飞艇长 420 英尺,兴登堡号长 804 英尺——但骨架使其能够变得庞大。一艘与兴登堡号大小和速度相当的非硬式飞艇,在穿过空气时会严重变形,从而再次变得无法操控。
最终导致齐柏林飞艇消亡的并非技术缺陷。《齐柏林伯爵号》于 1928 年开始跨大西洋客运服务,于 1929 年 21 天环游世界,并于 1937 年(即“兴登堡号”坠毁那年)退役,此前它已安全飞行 590 次,而飞机首次载客跨越大西洋是在两年之后。甚至在“兴登堡号”之前,伯爵的继承者们就知道他们应该用氦气而不是易燃的氢气填充他们的飞艇;如果他们能够这样做,飞艇的历史可能会大不相同。但氦气的唯一来源是(而且在很大程度上仍然是)德克萨斯州和堪萨斯州的天然气田,美国政府不愿向希特勒的德国提供氦气——尤其是在 1938 年它吞并奥地利之后,更不用说齐柏林飞艇在一战中轰炸伦敦和巴黎的军事历史了。1944 年,盟军飞机轰炸了腓特烈港,夷平了齐柏林飞艇的机库。
齐柏林公司得以幸存——但转型为建筑机械和工业设备的制造商。到 1990 年,该公司已有半个世纪没有建造飞艇了。然而,其研究总监克劳斯·哈根洛赫却发现自己总是被问到关于飞艇的问题。市场调查使他和他的同事们相信,这种兴趣不仅仅是怀旧;如果能建造出安全的飞艇,将其用作浮动旅游巴士或岛屿渡轮,是有利可图的。哈根洛赫开始查阅公司档案,发现所有事故中有一半是由于机动性不足造成的。
传统飞艇的操纵方式与飞机类似,通过调整气流在控制舵面上的作用来实现;在无翼飞艇上,所有控制舵面都位于尾部。通过调整水平升降舵的角度,飞行员可以使飞艇机头上下移动(俯仰);移动垂直方向舵则使机头左右转动(偏航)。最困难的部分是着陆。当飞机着陆时,它的速度仍然足够快,可以控制其俯仰和偏航。但飞艇几乎没有速度,这意味着当飞行员试图将其驶向系泊杆时,几乎没有气流流过控制舵面。在那一刻,斯科特·丹尼克说,他是一位经验丰富的美国飞艇飞行员,现在是齐柏林飞艇的首席试飞员,控制台上的那个可怜的家伙“汗流浃背。如果风平浪静,他绝对没有任何气动控制。一点也没有。他唯一能做的就是依靠地面工作人员。”
兴登堡号需要至少 200 名地面人员才能停稳;腓特烈港齐柏林博物馆的一段影片展示了船长通过扩音器向那些匆忙抓住飞艇悬挂绳索的人大声发布命令。即使是小得多的固特异飞艇也需要 15 到 20 名地面工作人员。用人力作为制动器使飞艇不经济;更糟糕的是,制动器往往无效。哈根洛赫说,在典型的事故中,飞艇在着陆时被突如其来的侧风击中,在再次起飞之前就被吹到树木或建筑物上。在过去几年中,这种事故在美国发生了几次。
哈根洛赫和他的同事们建造的飞艇,过去三年一直在腓特烈港附近飞行,它绝不会发生这种事情。齐柏林-NT——NT 代表“新技术”——设计载客量仅为 12 人,长仅 246 英尺,直径 46 英尺。但它是一艘齐柏林飞艇:它有一个刚性内部框架,这与今天任何其他飞艇都不同。
机身主要由碳纤维制成,比铝更坚固、更硬、更轻。为了进一步减轻重量,它由一系列三角形组成——通过纵向铝制大梁在角部连接——而不是环形结构。整个机身仅重一吨,但这足以保证飞艇的基本雪茄形状。内部氦气的压力完成了其余部分,使蒙皮拉紧;与最初的齐柏林飞艇不同,NT 没有内部气囊。但哈根洛赫说,它可以损失高达三分之一的氦气,并且仍然可以飞行六七个小时,寻找安全的着陆点。
在正常运行期间,这艘飞艇实际上比空气重约一千磅,所以起飞时它不能像老式齐柏林飞艇那样简单地抛弃压载物。相反,它通过将两侧的螺旋桨向上倾斜和尾部的螺旋桨向下倾斜来推动自己离开地面。一旦飞艇开始航行,气流流过船体和尾部就会产生升力。氦气完成其余部分。当需要着陆时,比空气稍重是一个优势:齐柏林飞艇被拉向地面。通过将三个螺旋桨向上倾斜,它像直升机一样悬停降落。同时,第四个螺旋桨将尾部从一侧推向另一侧,就像直升机的尾桨一样,以使机头指向风向并朝向系泊桅杆。控制如此精确,以至于丹尼克可以将从机头垂下的绳索飞到工作人员手中,然后工作人员将其连接到系泊桅杆。
看着这艘齐柏林飞艇从腓特烈港的机场升空,很明显很多人会花钱乘坐它;它看起来像一次愉快的飞行,一次宁静的飞行,而且一点也不像是来自过去。哈根洛赫说:“你甚至不会注意到什么时候起飞。”“它又好又安静——不像飞机,你会听到那种杀人般的噪音。”
下一艘齐柏林-NT 已经初具规模:白色,球状,内部已充满 8000 立方米的氦气——一头温柔的鲸鱼漂浮在机库内。一位瑞士企业家已同意购买这艘载客 12 人的飞艇用于观光旅游,一旦德国政府对原型机进行认证。然而,该公司正急切地等待有人订购一艘更大的飞艇。兴登堡号的体积为 20 万立方米,但哈根洛赫说,一艘只有其四分之一大小的飞艇就可以载客 200 人,并且运营和建造成本会经济得多。飞艇的经济性随着尺寸的增大而迅速提高:每立方米氦气可增加约一公斤的升力,而飞艇本身的重量——与其表面积成正比,而非其体积——增加的幅度则小得多。这就是为什么如今对一些飞艇制造商来说,即使是兴登堡号也不是极限。
飞往莫桑比克的空中医院
在英国卡丁顿的二号机库内,矗立着两栋六层公寓楼的框架。其中一栋看起来被火焰熏黑了。这些建筑属于机库的主要租户,一家测试建筑安全标准的机构。罗杰·蒙克(Roger Munk)的公司 Advanced Technologies 占据了机库的低侧。为了建造他设计的第一架“空中猫”(SkyCat)新型飞艇,蒙克需要拆除这些公寓楼并接管主大厅。为了建造蒙克设想的能够运输 1000 吨货物,也许是一两个装甲营的全尺寸“空中猫”——嗯,目前尚不清楚它将在哪里建造;可能必须在户外建造。一架 SkyCat 1000,长超过 1000 英尺,高超过 40 层,体积是“兴登堡号”的 10 倍,在卡丁顿机库内组装会太大。
蒙克在过去的三十年里,自从他放弃了游艇设计师的职业生涯以来,一直致力于将飞艇从其历史中拯救出来。他建造了 20 艘日益现代化的飞艇,包括富士飞艇和几艘获得客运飞行认证的飞艇。然而,这些飞艇都无法与 SkyCats 在技术上的大胆创新相媲美。
SkyCats 如果成功飞行,将在两个方面具有显著的创新。第一个创新是它们的形状。从后面看,一架 SkyCat 会像两只连体飞艇,独立的尾翼在中间融合;从前面看,它将具有飞机机翼的弯曲剖面,底部大致平坦,顶部弯曲。在飞行中,一架 SkyCat 将像飞机一样获得 40% 的升力,通过向下分流空气从而向上推动自身。在着陆时,其宽阔平坦的底部将使其更不易受侧风的影响,而侧风可能会使传统飞艇翻滚。
那时,“空中猫”将展现出它也是一部分气垫船。当飞艇接近地面时,双船体内的巨型风扇将空气向下吹入织物裙中,使飞艇能够轻柔地降落在两个气垫上。接下来,风扇将反转,产生吸力,将“空中猫”牢牢固定在地面上。“我们终于有了一种可以在没有地面人员的情况下在任何地方着陆的交通工具,”蒙克说。“整个东西就像一个帽贝一样牢牢地固定在那里。”
然后,蒙克设想,在10000平方英尺的有效载荷舱后部放下坡道,坦克、卡车和吉普车开走;蒙克说美国军方正在考虑将SkyCat 1000作为快速部署部队的运输工具。或者,卡车可能运载食物和医疗用品,甚至是一整所医院,送往洪水或饥荒的受害者。蒙克指出,当英国最近试图帮助疏散莫桑比克的洪水受害者时,它必须首先拆卸四架直升机,用货运飞机运到莫桑比克,然后在那里重新组装。“这相当荒谬,”他说。“等到他们完成这些工作时,一半的洪水已经退去。”一架SkyCat可以直接飞进去,停在需要的地方——如果需要,甚至可以直接停在水面上。
到目前为止,蒙克只获得了一份建造一艘相对较小的“空中猫”的合同——长 270 英尺,载荷 15 吨——供一家英国公司用于观光飞行。但这将给他一个机会来展示制造这种庞然大物所需的技术。最大的挑战是船体,它将有三层:外部是 Tedlar 以防风雨,中间是 Mylar 以保持氦气,内部是凯夫拉尔(Kevlar)般的织物以增加强度。这种强度将在重载的有效载荷模块连接到船体的地方受到严峻考验,同时还需要保持船体高度充气,以承受以每小时 100 英里以上的速度行驶的压力,这比任何其他飞艇都要快。蒙克说,不需要刚性框架;刚性框架已经过时了。
取而代之的是,飞艇的独特形状将通过组装平面部件来实现,这些部件在接头处通过胶状弹性体熔合。每个部件都将精确切割,以使整个结构充气后达到所需的形状。“这就像给一位曲线优美的女士做裙子一样,”蒙克说。“一位好裁缝所做的事情,我们必须以高科技、大规模的方式来完成。”
蒙克并不是当今唯一一位试图大规模建造飞艇的制造商。在柏林以南 20 英里处,一家名为 CargoLifter 的初创公司正在完成一个新机库,高 350 英尺,长近 400 码,它计划在那里建造一艘长 850 英尺、极其肥大的飞艇——肥大到其体积将是兴登堡号的近三倍。该公司已从私人投资者那里筹集了 2.6 亿美元,并通过今年在德国证券交易所上市募资。“我们建造飞艇不是因为它漂亮,”制造总监克里斯托夫·冯·凯塞尔说,“而是因为它是解决特定运输问题的方案。”
这个问题就是运输巨大的不可分割或难以分割的货物——隧道掘进机、发电厂涡轮机等等。如今,这些东西都是用起重机装载到卡车上,运到港口——有时沿途需要拆除桥梁——装上船,然后在另一个港口卸下,再装到另一辆卡车上。CargoLifter 公司表示,其飞艇将在制造厂吊起此类货物,并将其直接运送到最终目的地,即使远在数千英里之外,速度更快,成本更低。
CargoLifter 飞艇,名为 CL 160,载荷能力为 160 吨。其结构为半硬式:柔软的机身底部带有坚硬的铝制龙骨。主要载荷——有效载荷平台、吊舱和 16 台发动机——将连接到龙骨上。这些发动机对于飞艇的操控至关重要,尤其是在起飞和着陆时,这些操作对飞艇来说比平时更棘手。
CL 160 抵达目的地后,将悬停在 300 英尺的高度。承载 160 吨货物的有效载荷平台将通过钢缆降至 120 英尺的高度。在那里,它将悬挂着,同时通过其他缆绳固定在地面上,并吸入压载水以补偿飞艇即将卸下的巨大载荷。(否则,飞艇将变得过于轻于空气,并会冲入天空。)然后,货物将通过缆绳从有效载荷平台卸下;卸货操作大约需要两个小时。这看起来有点不稳定,并引来了业内其他人士的礼貌性质疑。
不过,CargoLifter 认为没有不可逾越的障碍。在未来十年左右的时间里,它计划在全球各地的基地建造并运营 200 艘飞艇。“历史正在这里书写,”冯·凯塞尔说,他离开了空客的高级职位来到 CargoLifter 工作。“一些绝对新颖的事物正在这里诞生。这非常令人兴奋。”
数百艘飞艇飞入平流层
CargoLifter 希望发射一支由 200 艘巨型飞艇组成的机队,这些飞艇将在不超过 600 英尺的高度环绕地球飞行。一家名为 Sky Station International 的美国公司希望发射的 250 艘巨型飞艇将飞得更高,大约 65,000 英尺,而且没有飞行员。Sky Station 计划的技术细节很难获得,因为该公司担心竞争对手,拒绝讨论它们。事实上,目前有几个团体对将一支无人飞艇机队送入平流层感兴趣。“我相信这会发生,”Astrium 的 Reimund Küke 说,该公司为欧洲航天局 (ESA) 进行了一项可行性研究。“这只是时间问题。”
想法是这样的。手机变得无处不在,但信号不佳却使其变得令人恼火地不可靠。随着越来越多的人开始使用手机连接互联网,并最终传输大量数据文件,容量不足和覆盖范围间歇性的问题将变得尖锐——即使地貌越来越被丑陋的中继塔所占据。但通过卫星通话需要昂贵的大功率手机,很少有人真正想要,而建立全球网络的成本巨大,正如新近倒闭的卫星电话公司铱星公司所发现的那样。
一艘无人飞艇漂浮在平流层,12 英里高,不会面临同样的问题。普通手机将有足够的电力向其发送信号。悬停在城市上空,它将增加容量和覆盖范围——你可能看不到它,但它几乎总是在你的电话视线范围内。在工业化国家,飞艇可以补充现有的电话网络。在不发达国家,它们可能更重要:用一艘飞艇和许多手机,你可以为整个没有电话服务的城市提供电话服务。“我们有一个中国代表团来这里,他们说,‘我们可以在哪里买一艘?’”欧空局的彼得·格罗珀说。
最大的技术挑战是设计一艘能够保持在站位上的平流层飞艇。库克和他的团队提出的粗略设计要求是一艘 720 英尺长的飞艇,其顶部表面将覆盖由非晶硅制成的薄膜太阳能电池。白天收集的太阳能将储存在燃料电池中供夜间使用,并将驱动船尾一个直径 100 英尺的螺旋桨;其巨大的尺寸和缓慢的旋转速度将使其在稀薄的平流层空气中效率更高。螺旋桨将像舵一样旋转,以帮助飞艇迎风——这将是它的克星。罗杰·蒙克(Roger Munk),获得建造 Sky Station 飞艇合同的人,表示他的飞艇除了太阳能电池外还将利用其他动力来源,以达到在冬季即使平流层风速可达 110 英里/小时也能保持在站位所需的速度。
然而,所有飞艇项目最大的挑战——正如所有飞艇项目一样——是找到资金。“问题在于说服人们,一项旧技术可以用于新目的,”格罗珀说。平流层飞艇的支持者面临着一个更传统的竞争对手:一家名为 Angel Technologies 的美国公司计划使用有人驾驶飞机而不是无人飞艇作为高空通信天线。飞行员将在其服务区上方的平流层中盘旋六小时,直到下一架飞机到来接替。库克说:“我认为没有多少飞行员会觉得这份工作有成就感。”——而且这个方案有些奇特的复古感。这似乎有点像提议回归人工交换机接线员。有时,最现代、最具前瞻性的技术并非符合我们的先入之见;有时,优雅的解决方案是一个又大又笨、行动缓慢的飞艇。














