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第3章 征服太空之梦与早期尝试(3)

1870年,普鲁士军队包围了法国首都巴黎,切断了巴黎与外界的一切通道。为了向城外传送极其重要的公文,法国人便利用气球,从普鲁士军队的头顶安全飞过,开辟了人类航空史上的第一条“空中航线”。

第二次世界大战时,为防止德国飞机的轰炸,英国人聪明地利用气球,在伦敦市区的周围拉起了许多道空中拦阻网,有效地防止了德国飞机的入侵。

日本在第二次世界大战的末期,曾利用气球吊上炸弹,让气球随着从西太平洋吹向东太平洋的气流飘向美国的本土。尽管未造成很大的伤亡,但让美国人着实恐慌了一阵子。

就是在今天,气球也没有被淘汰,仍被广泛地使用。利用它装上通讯仪器和天线设备送到空中,用一根绳子固定好,便是今天的系留卫星。利用它,可以大大加强通信、雷达和侦察等方面的能力。

气球有一个最大的缺点就是只能随风飘动,无法按人的意图进行航向的控制。尽管早期有人在气球上面装上了桨,但终究因为太笨重而被抛弃。

知识点阿基米德定律

阿基米德定律是物理学中力学的一条基本原理。浸在液体里的物体受到向上的浮力作用,浮力的大小等于被该物体排开的液体的重力。这条定律不但适用于液体,在气体中同样适用。

可以控制飞行方向的飞艇

当我们看到早期的气球设计图时会发现,几乎所有的设计图都毫无例外地设计了“帆”或是画上了“桨”。因为当时的设计人员错误地认为,比空气轻的飞行器就像比水轻的船在水中航行一样,安上了“桨”和“帆”就能使气球保持航向,沿着预定的航线行驶。

过了很长时间人们才认识到,气球只能随着气流的移动而飘动,因此,“帆”和“桨”都是多余的。要使气球成为可控的航空器,必须增加新的技术成分。于是,气球就演变成另一种更实用的航空器——飞艇。

“飞艇是一种有推进装置、可控制飞行的轻于空气的航空器。”从以上定义可以看出,它是一种轻于空气的航空器,也就是说它的上升力是来自充填飞艇的气体飞艇的构造,这一点是与气球相同的。但它与气球又有本质性的差别,它装有推进装置,并可控制飞行方向,也可以说是一种可操纵的气球。

飞艇可分为三种:软式飞艇、半硬式飞艇和硬式飞艇。软式飞艇和半硬式飞艇的形状靠气囊内的气体压力来“维持”;而硬式飞艇的艇体是由刚性的骨架和外罩蒙布(或薄铝片)构成的,其外形与气囊内的气体压力无直接关系。

以上是对飞艇知识的简单介绍,下面让我们回过头来看看飞艇的兴衰。

1784年,法国的一位技术军官设计了一艘可以控制飞行的飞艇。这位军官名叫梅斯尼埃,后来在战争中阵亡,死时已是一位将军。他设计的飞艇利用气囊内气体的压力来保持它的形状,这个原理和现在应用的软式飞艇的原理基本相同。

飞艇的外形酷似一支雪茄烟,这种外形很适用于飞艇,因而后来竟成了飞艇的“通用外形”。为了使飞艇能够依靠自身的动力飞行,他还为飞艇设计了3个双叶片的螺旋桨。当时因为人类还没有研制出发动机,他设想用一个由80人组成的乘务组以人力来驱动螺旋桨!这种想法虽然最终未能实现,但他的整个设计却是一个伟大的创举。在飞艇的发展过程中,梅斯尼埃“功不可没”。

后来,有一个叫梅森的英国人,他所制造的一个小型飞艇,靠发条装置驱动螺旋桨来推动,每小时可飞行8千米,但这个飞艇是一个不可操纵的飞艇。

世界上第一艘可操纵的飞艇是一个叫吉法德的法国人制造的。他把船上的发动机安在了飞艇上,让发动机来带动或推动飞艇前进和升空。这艘飞艇长44米,直径12米,飞艇上安装了一个蒸汽发动机,这台发动机可以驱动一副3个叶片的螺旋桨。1852年9月,吉法德操纵飞艇从巴黎的马戏场起飞,以每小时8千米的速度飞行,3个多小时后,在离巴黎大约28千米之外的德拉普降落。因为这个飞艇的升高是采用热气球的原理,而前进是采用了螺旋桨,所以说人类进行了有动力的半操纵飞行。

世界上第一艘能持续飞行的飞艇,是法国军官勒纳尔和克雷布设计的。这艘名叫“法国号”的飞艇,装有一台9马力的发动机,飞行时速可达到20千米左右,而且还可进行全方向操纵。

以上这些飞艇基本沿用了气球的结构形式,即软式结构。软式结构的飞艇刚度较差,而且无法做得很大,运载能力和飞行时间都受到很大限制。

19世纪末,铝合金问世,由于它很轻,又很坚固,很快就被用来制造飞艇。人们用铝杆做骨架,用薄铝板做气囊外壳,制成了硬式飞艇。硬式飞艇技术由德国人齐柏林开创。

从1887年开始,齐柏林就计划建造一只不同以往的,能够完成长途运输和空中作战等多种任务的大型飞艇。他的这种硬式结构的特点是,艇身全部采用铝制架制成,框架外部有织物蒙皮。框架把飞艇分成十几个舱室,每个舱室中放置一个气囊,一艘飞艇的气囊由十几个小气囊组成。

齐柏林飞艇开创了轻航空器新时代。1909年,齐柏林创办了世界上第一家民用航空公司——德莱格飞艇公司,利用飞艇开始了空中运输业务。航空史上的飞艇时代从此开始。

飞艇问世后,被用于军事。1914年,第一次世界大战爆发,同年8月5日夜,德国的齐柏林飞艇首次轰炸了法国列日要塞;1914年12月19日,齐柏林飞艇首次轰炸了英国本土;1915年3月20日又轰炸了巴黎;1915年8月5日,德国又出动5艘齐柏林飞艇轰炸伦敦。

飞艇的体积大,速度低,灵活性很差,因而极易受到攻击。同时,由于飞机的性能不断提高,所以飞艇在军事上的应用从第一次世界大战后期开始逐步被飞机取代。但民用运输中仍应用飞艇。

在民用飞艇方面,德国一直居领先地位。1929年,德国制成巨型商业飞艇“齐柏林伯爵”号,曾载客16人首次进行了环球飞行。1936年,德国制成了“兴登堡”号飞艇,艇长245米,直径约40米,曾10次往返于德国和美国之间,运送旅客1000余人。

1937年5月6日,“兴登堡”号飞艇越过大西洋,正准备在美国新泽西州降落时,大气中的静电点燃了飞艇泄出来的氢气。瞬时间,引发了熊熊烈火。97名旅客中有37位不幸罹难。这次航空史上的大悲剧,导致了飞艇的衰落。自此以后,作为运输工具的飞艇逐渐“销声匿迹”了。

直到20世纪70年代,由于能源危机和环境问题,人们想到曾辉煌一时的飞艇时代。飞艇节省能源并可降低环境污染,同时为了满足一些大型、不可分的整体货物运输要求,人们提出了以现代技术为基础,并采用安全的升力气体——氦来开发新一代飞艇。由此也引发了一些国家,如英国、美国等,开始进一步探讨、论证现代飞艇的各种方案,并制造了一些试验艇。

随着现代科技的发展,新能源、新材料、新设备被配置到飞艇上,使古老的飞行工具焕发出新的活力。现在的飞艇,在民用领域,主要探讨定期航班、旅游、航测、环保监测、大型货物吊运、海上救援等用途;在军用领域,主要探讨反潜、预警、布雷、巡逻、侦察等任务的适用性。

知识点密度与浮力

热气球和飞艇是怎样借助空气的浮力上升的呢?其实,这里的秘密在于气体的密度。根据阿基米德定律,我们可以知道,在气体或液体中,物体所受到的浮力等于它所排开的同体积的气体或液体的重量。热气球和飞艇中所填充的气体密度都比空气小,这样一来,它们所排开的同体积的气体的重量就要比热气球或飞艇的重量大。也就是说,热气球和飞艇所受的浮力只要比自身的重力大,它们在浮力的作用下便可以升空了。

模仿鸟类飞行的滑翔机

从海鸥的展翅翱翔和风筝的飘飞,人们了解到像鸟翼一样呈拱形的物面,可以产生向上的升力,便产生了模仿鸟儿飞行的念头。

1891年的夏天,在德国柏林城边上,有一个叫德尔维茨的村庄。一位40岁的工程师奥托·利林塔尔对飞行着了迷,此刻他一身运动员般的打扮——白色紧身短裤、棉布衬衫,浑身充满了力量。他站在山坡上,站在两个捆得很结实的机翼之间,奔跑起飞后,他的整个身子挂在滑翔机下面,前臂支撑着身子,利用身躯的摆动来保持滑翔机的稳定和平衡,第一次他仅仅飞行了15米。

从1891年到1896年,他进行了3000次试验后,可以滑翔250米。他制造的滑翔机还没有操纵飞行的装置,只能通过改变身体的重心来控制飞行。

后来的滑翔机被人们做了很多的改进:加长了翅膀,安装了灵活的飞行操纵装置,飞行员再也不必悬挂在飞机上了,可以舒适地坐在驾驶舱内操纵。现代的滑翔机有着长长的机翼,飞起来就像老鹰盘旋翱翔一样,它能利用上升的暖气流飞到很高的高度。尽管人们对滑翔机进行了多方面的改装,但它仍只能算飞机家族中年龄最大、构造最简单的成员。

滑翔机不过,你可别小瞧它,其实,这不起眼儿的滑翔机,还曾在第二次世界大战中派上过大用场呢!

那是在1940年的5月,***分子希特勒的广播电台向全世界发出特别公报:

“德国军队一举攻克了德国、比利时边境的艾伯特防线,正向比利时心脏地带布鲁塞尔挺进……”并大肆渲染道,德国军队是用一种暂时保密的最新攻击样式取胜的,下一步的战争中还将以此获胜。谁曾想到,这个所谓的“最新攻击样式”,实际上就是利用滑翔机进行攻击。

艾伯特防线是在德国和比利时边境上,由比利时人精心构筑的坚固防线,它主要是为了抵御德国的侵略而修建的。第一次世界大战时,德国人为攻破这一防线付出了惨重的代价,只得灰溜溜地放弃攻击。

艾伯特防线以其中心的埃马尔要塞为核心,四通八达,左右呼应。埃马尔要塞修筑得十分坚固,要塞的一侧是悬崖绝壁,一条大河从悬崖下流过,要塞内配备了40多门巨炮,并有守军1000多人,火力网严密地控制着横跨河流的三座桥梁。遇到危急情况时,可以居高临下狙击敌人,必要时,可以随时将大桥炸断,真是“一夫当关,万夫莫开”。要塞后是一马平川的比利时平原,要塞一旦失守,比利时便危在旦夕。因而,比利时的安危全系艾伯特防线,而防线安危则全系埃马尔要塞。

狡猾的希特勒深知要塞之坚固,硬拼是无法攻破要塞的,何况还有第一次世界大战中德国为攻打要塞付出了25000多人生命的前车之鉴。在考虑作战计划时,他的大脑里突然蹦出来一个惊人的想法——用滑翔机偷袭要塞。

5月10日凌晨3时,40架德军的滑翔机在运输机的牵引下飞向天空。当接近了艾伯特防线时,运输机松开滑翔机,让这40架滑翔机悄悄地向埃马尔要塞飞去。除2架滑翔机返航外,其余的都无声无息地降落在埃马尔要塞的顶部平台上,80名德国士兵在10分钟内便将要塞全部占领。随后,大批的德国军队跨过大桥,侵入比利时,号称“欧洲最坚固的要塞”被轻而易举地攻陷。

第二次世界大战中,另一件利用滑翔机参战的事件也十分有趣:

1943年夏天,意大利***帝国面临崩溃,意大利国王为拯救自己的国家,决定将***头子墨索里尼逮捕,准备将枪口对准***德国。

国王将墨索里尼关押在一座海拔2000多米的高山上。墨索里尼的囚禁地是一座三面都是悬崖的山腰旅馆,与山下联系的通道只有一条缆车索道,山下各路口有重兵把守。然而,在旅馆后有一块小平地——一个小型的射击场,正是这个射击场帮了希特勒的忙。

希特勒为救出他的***盟友,向这座山腰旅馆派出了12架滑翔机,其中2架在那块小射击场降落,仅3分钟便将呆若木鸡的墨索里尼救出,再由轻型飞机将墨索里尼带走。

这次不可思议的营救,被人称为“魔鬼的杰作”。

从这两个战争奇闻中,你也许会明白:简单的东西,往往有它意想不到的作用。滑翔机这种简单的飞行器在今后的战争中,说不定还会建立战功呢。

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