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天空中飞行的船——飞艇

科普小知识2022-07-27 14:49:44
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1783年气球发明后,人们立即尝试了各种方法来推动和驾驶气球。

1784年,法国罗伯特兄弟建造了一艘人类飞艇,长15.6米,宽9米。最大直径为6米,充入氢气后可产生超过1000公斤的升力。罗伯特兄弟认为飞艇在空中飞行,鱼在水中游泳。因此,飞艇被做成鱼的形状,船被涂上泥浆。这种桨是由直径为2米的框架上拉伸的丝制成的。

试飞于7月6日进行。当气囊充满氢气时,飞艇慢慢上升。随着高度的增加,气压逐渐降低,袋内氢气膨胀。气囊膨胀得越大,就越容易破裂。这吓坏了罗伯特兄弟。他们迅速用刀子在气囊上扎了一个小洞,使飞艇安全落地。

实验表明,人们应该在气囊上留一个放气阀。两个月后,兄弟俩改装了飞艇,进行了第二次飞行。这次飞行由七个桨驱动,持续了七个小时,但只有几公里。虽然飞行速度很慢,但毕竟是人类第一艘动力飞艇。

1872年,法国特种罗姆人用螺旋桨代替划桨制造了一艘人类飞艇。飞艇长36米,最大直径为15米。有了这个舱,它有29米高,可以载8个人。螺旋桨直径为9米。几个人轮流转动螺旋桨,使其产生拉力,这将使飞艇以每小时10公里的速度前进,这比飞艇划船要好得多。

不久之后,另一位法国人卡诺·米娅(Carnot Mia)受到自行车的启发,设计了一种踏板螺旋桨飞艇。单人飞艇可以在无风的情况下短时间飞行,速度可达每小时16公里,比手动螺旋桨飞艇快得多。

然而,目前飞艇飞行中仍存在一个难题,即一旦飞艇被提起,必须通过阀门放气,以防止气囊膨胀和破裂。但是当空气被释放时,它就不能再上升了。

为了解决这个问题,法国教授查尔斯和罗伯特兄弟在1874年制造了一个带有气室的气球。它的形状像一个纺锤,非常类似于现代飞艇。这种气球,外面是一个大的丝囊,里面是一个小气囊,这个小气囊有一个气阀。外囊充满氢气,使气球产生浮力并上升到空气中,而内囊用来填充空气。这个小气囊叫做“空气室”。

在气球升空之前,“气室”充满了空气。当气球升到一定高度时,它会打开“气室”,释放一些空气。这样,在外气囊膨胀后,“气室”将由于挤压而收缩,这将降低外气囊的膨胀压力,以确保气囊不会破裂。这项发明解决了气球升空的一大难题,是飞艇发展史上的又一重大突破。从那以后,“空气室”就被用在所有的飞艇上,并且一直使用至今。

19世纪60年代,蒸汽机、内燃机和电动机相继发明,为飞艇动力的提高创造了条件。1851年,一台重160公斤、功率为2.2千瓦的蒸汽机被成功制造出来,并很快应用于飞艇。1852年,法国的谢菲尔德制造了一艘椭圆形飞艇,长44米,最大直径13米,总升力超过2吨。飞艇装备有螺旋桨,由这个蒸汽机提供动力。

9月24日,由蒸汽机驱动的飞艇在巴黎郊区进行了测试。那天,天气晴朗,阳光明媚。飞船发射后,蒸汽机以每分钟110转的速度驱动直径超过3米的三叶螺旋桨,达到每小时9.4公里的速度。然而,由于缺乏对操纵的考虑。因此,飞船在起飞后不能返回起飞地点着陆。

1884年,法国军官伦纳德和克里布建造了另一艘“法国”飞艇,长51米,前端直径8.4米,由电池驱动的马达驱动。8月9日凌晨4点,在法国科学院观察员的陪同下,电缆被解开并进行测试。飞艇首先向南飞行,然后向凡尔赛飞去,从起点返回4公里。在300米的高度打开放气阀放出氢气并着陆,在着陆过程中来回旋转几次以对准着陆点。当飞艇到达80米的高度时,它放下缆绳,被拉下来并固定在地面上。试飞耗时25分钟,最高时速为24公里。这是人类能操纵的第一艘飞船。

在飞艇发展史上,德国退役将军费迪南德·格拉夫·齐柏林是一位重要人物。他是刚性飞艇的发明者,被后人称为“飞艇之父”。

1900年,齐柏林飞艇制造了第一艘刚性飞艇。它最大的特点是骨架坚硬,由一根腹部纵梁、24根长扁担和16个框架组成,并使用大量的纵向和横向拉线来提高结构强度。船体框架覆盖着防水布制成的外皮。船体中有17个气囊,总体积为12000立方米,总浮力为13吨。比当时的飞艇大5到6倍。由于多气囊还可以起到类似于船上水密舱的作用,大大提高了飞行安全性。

1908年,齐柏林飞艇设计并制造了LZ-4,这是当时世界上最大的飞艇,拥有全部财产。齐柏林飞艇对飞艇的性能非常满意。他亲自驾驶飞艇进行了一次长途航行测试。飞艇从德国起飞,飞越阿尔卑斯山,返回瑞士。这一成就引起了德国*的注意,德国*宣布,如果飞艇能持续24小时以上,*将购买它,并愿意为开发硬飞艇支付所有开发费用。

今年8月4日是“Lz-4”飞艇被正式检查的日子。*官员和许多观众来到现场。齐柏林飞艇自己驾驶飞艇。起初一切都很顺利,但几个小时后,发动机出了故障,飞船不得不降落在地面进行维修,并准备再次起飞。但祸不单行。碰巧这时又有一阵风吹断了飞艇的锚绳。飞艇撞上了灌木丛,当场被摧毁。

就在齐柏林飞艇被逼入绝境的时候,一位《法兰克福时报》的记者郭芙·艾肯纳博士帮助了他。艾肯纳客观地报道了飞艇的现场,宣传了齐柏林飞艇为发展飞艇所做的努力。所有德国报纸都转载了艾肯纳的文章。齐柏林飞艇的事迹深深打动了人们的心。德国人民发起了一场捐赠运动,在很短的时间内筹集了600万马克,足以让齐柏林飞艇重建一艘新的飞艇。

齐柏林飞艇总结了过去失败的教训,重新设计并制造了“LZ-5”和“LZ-6”飞艇。试飞后,他们都成功了,并在空中停留了24个多小时。后来,他又制造了三艘性能良好的飞艇,可以完全运输。通过这种方式,齐柏林飞艇公司和艾肯纳公司决定成立一家名为德尔拉格公司的航空公司。这是世界上第一家航空公司。

1910年6月22日,第一艘飞艇正式从德国法兰克福飞往杜塞尔首航,建立了第一条定期航线。“LZ-7”飞艇一次可搭载24名乘客,有12名机组人员,飞行速度为每小时69-77公里,是首个运输任务。

齐柏林飞船死后,他的继任者艾肯纳博士提出了一个大胆的计划:建造一艘全球飞艇来开辟洲际长途客运。艾肯纳设计的全球飞艇确实非常大。它有237米厚,直径30.5米,可以装满104700立方米的氢气。它重118吨,载重53吨。它由五个柴油发动机提供动力,最高时速为193公里。它于1927年7月完工。为了纪念齐柏林飞艇,飞艇被特别命名为“格拉夫齐柏林飞艇”,他的女儿主持了完成仪式。

1929年8月8日,“格拉夫齐柏林飞艇”开始了一次伟大的环球飞行,从美国新泽西出发,于8月26日经德国、苏联、中国和日本返回洛杉矶。整个航程持续了21天7小时34分钟。

齐柏林飞艇全球飞行的成功极大地促进了齐柏林飞艇的发展。据统计,在20世纪20年代和30年代,美国造了86艘船,英国造了72艘,德国造了188艘,法国造了100艘,意大利造了38艘,苏联造了24艘,日本造了12艘。这是飞艇的全盛时期,所以人们称这个时期为飞艇的“黄金时代”。