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飞艇回归

时间:2024-02-07

LTA研究公司的“探路者1号”将于2023年开始试飞。

在加州山景城的莫菲特场,LTA研究公司正在对一项百年前经历了兴衰的技术提出一种新方法:飞艇。尽管飞艇早已被飞机取代,但2015年由首席执行官艾伦•韦斯顿(Alan Weston)创立的LTA研究公司认为,结合新材料、更好的建造技术以及技术进步,飞艇一定能够找到新的利基市场……当然,不是重新占领天空。
尽管飞艇从未完全消亡——体育迷们熟悉的固特异飞艇便是证明,但这个行业在1937年的“兴登堡号”灾难发生后就已开始衰落。第二次世界大战结束时,飞艇的速度已无法与飞机相比,并且它们需要众多的机组人员。时至今日,飞艇还保留的用途主要是广告和观光。
然而,LTA研究公司建造“探路者1号”(Pathfinder 1)并不只是为了在体育场上空盘旋。该公司认为飞艇非常适合执行人道主义和救援任务。LTA研究公司首席技术官卡尔•陶西格(Carl Taussig)表示,飞艇可以在地面条件不理想的情况下长时间停留在高空,飞行距离长,可携带较大的载荷。
“探路者1号”的外形似雪茄,长度120米出头,直径20米。虽然优于当前固特异75米长的“翼足一号”,但它仍只有“兴登堡号”长度的一半。LTA预计,除机组人员、压舱水和燃料外,“探路者1号”还能运载大约4吨货物。这艘飞艇的最高速度将达到65节,即大约120公里/小时,与“兴登堡号”相当,持续巡航速度为35至40节(65至75公里/小时)。

建造一艘飞行速度不比“兴登堡号”快的飞艇似乎算不上什么进步。但“探路者1号”搭载了许多新技术,LTA研究公司认为这将是飞艇复兴的关键。
举例来说,以前的飞艇是围绕铆接铝制主梁建造的,在当时,铆接铝制主梁的强度重量比是最高的。而LTA研究公司将采用碳纤维管连接钛毂。因此,“探路者1号”的主体结构更加坚固和轻便。
“探路者1号”的外壳也比前几代有所提升。比如20世纪30年代的格拉夫•齐柏林飞艇,其外壳由涂料棉帆布制成。织物上的涂料可提高它的强度和弹性,但帆布始终是帆布。而LTA研究公司制作的外壳采用的是三层合成材料的层压板。最外层是杜邦泰德拉(Tedlar),这是一种聚氟乙烯;中间层是松散的芳纶阻燃纤维;内层是聚酯纤维。“这与许多竞赛帆船所用的材料非常类似。”陶西格说,“我们需要改进这种材料,使其具有耐火性,并稍微改变一下它的结构性能。”
但是,根据陶西格的说法,LTA研究公司所期待的成功靠的既不是材料科学也不是制造技术的进步,而是电子设备。“探路者1号上的一切都是电动的。”他说,“所有的动作、所有的推进、所有的实际动力都是电力产生的。这是一架全电力电子控制的飞行器,这在80年前是不可能实现的。”“探路者1号”采用了12部用于推进的电机,以及由4个电子系统控制的方向舵尾翼。(在最初的试飞过程中,飞艇将由两个活塞式航空发动机提供动力。)
“探路者1号”还有一件80年前没有的设备:激光雷达。它的每个氦气室顶部都安装了一个汽车级激光雷达。“激光雷达可以提供点云数据,显示整个气室的内部壳体。”陶西格说,这可以用来精确确定该气室的体积。飞行过程中,飞艇飞行员可以使用这些信息,以及氦气纯度、压力和温度等有关数据,在飞行过程中更好地保持飞行器倾角,避免内部结构受到额外压力。
虽然LTA研究公司最初着眼于人道主义应用,但有一天飞艇可能会在其他领域大放异彩。“飞艇介于海运和空运之间。”陶西格说。由于是纯电动驱动,“探路者1号”也比传统空运或海运更环保。
截至发稿时,LTA研究公司计划在2022年底完成“探路者1号”的建造。接下来,还将在2023年上半年对飞船的每个系统进行地面测试。如果对这些测试结果感到满意,团队将进行系绳飞行测试,并最终于2023年晚些时候在旧金山南湾进行无系绳飞行测试。
公司还将在其俄亥俄州阿克伦机库建造一艘约180米长的 “探路者3号”飞艇。“探路者3号”不准备在2023年飞行,但它的研发表明,LTA研究公司对飞艇复兴的志向并非纸上谈兵。

作者:Michael Koziol

IEEE Spectrum

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