飛艇和飛機(jī)的奇怪組合,罕見(jiàn)的球形飛機(jī)

追求效率是人類一直都在做的事情,1981年,加拿大的Van Düsen公司著手設(shè)計(jì)一種奇怪的飛機(jī),名為L(zhǎng)TA 20,這是一種前所未有的球形飛機(jī),其運(yùn)行原理也與常規(guī)飛機(jī)不同,它的目的是以更低的運(yùn)行費(fèi)用滿足人類出行、運(yùn)輸?shù)男枨蟆?/p>
這款飛機(jī)是公司總裁Frederick D. Ferguson親手設(shè)計(jì),他計(jì)劃將飛艇升降原理與馬格努斯效應(yīng)相結(jié)合,其實(shí)這兩種技術(shù)原本是兩種不同的航空技術(shù)流派,至少在此之前還沒(méi)有人進(jìn)行過(guò)類似嘗試,不同是的飛艇技術(shù)已經(jīng)發(fā)展很成熟,而馬格努斯效應(yīng)的運(yùn)用至今都不成熟。
LTA 20的基本構(gòu)造是有一個(gè)圓球形的氣囊,這個(gè)氣囊內(nèi)和飛艇一樣充入氦氣這類氣體產(chǎn)生升力,同時(shí)還有一套氣泵設(shè)備可以泵入空氣壓縮氦氣的儲(chǔ)存空間,空氣泵入氣囊內(nèi)部另一個(gè)小型氣囊,隨著小氣囊充氣脹大,兩層氣囊中間的氦氣被壓縮提高密度,從而降低升力,這種設(shè)計(jì)取消了壓載物,可升力變化不足以滿足飛機(jī)的飛行需求。

飛機(jī)有一個(gè)截面呈U形的機(jī)體,巨大的球形氣囊被機(jī)體支撐起來(lái),整個(gè)氣囊將在發(fā)動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)下旋轉(zhuǎn)起來(lái),以產(chǎn)生馬格努斯效應(yīng)。所謂馬格努斯效應(yīng)就是物體旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)周圍流體運(yùn)動(dòng),從而在不同位置產(chǎn)生壓力差,利用好這個(gè)力量就能產(chǎn)生可靠的升力。根據(jù)設(shè)計(jì)師的初步計(jì)算,LTA 20的氣囊旋轉(zhuǎn)將提升20%的靜升力,后來(lái)的風(fēng)洞測(cè)試表明實(shí)際效果比初步計(jì)算還要好很多。
設(shè)計(jì)師計(jì)劃開(kāi)發(fā)的實(shí)用全尺寸飛機(jī)擁有巨大的體格,僅僅是球形氣囊直徑就達(dá)50米,容積為61500m3,預(yù)計(jì)產(chǎn)生64000千克升力,雖然比起歷史上那些大型飛艇要差很多,不過(guò)LTA 20還能利用球體旋轉(zhuǎn)的馬格努斯效應(yīng)額外獲得13500千克升力。即便是拋開(kāi)飛機(jī)的自重,所能獲得的有效載重能力也非??捎^。

氣囊的材料要求也很高,不僅要輕,還要堅(jiān)固耐用,它將使用一種用凱夫拉和兩層聚酯薄膜組成的堅(jiān)固材料,表面刻意加工成粗糙造型,用繩索進(jìn)行加強(qiáng),這種材料可以有效的抵御陽(yáng)光的傷害,不那么容易老化。
飛機(jī)預(yù)計(jì)安裝2臺(tái)勞斯萊斯Mk. 801渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,單臺(tái)輸出5480馬力,它們除了提供前進(jìn)力量,還能偏轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)整推力方向調(diào)整飛機(jī)姿態(tài),同時(shí)驅(qū)動(dòng)氣囊軸讓它轉(zhuǎn)起來(lái),預(yù)計(jì)飛機(jī)能達(dá)到50節(jié)的最大飛行時(shí)速(93千米/小時(shí)),跟常規(guī)飛機(jī)相比慢得多,優(yōu)勢(shì)是更大的運(yùn)載能力以及更低的單位飛行成本。

怪異的機(jī)體像一只揚(yáng)起“翅膀”的蝠鲼,為了配合馬格努斯效應(yīng),機(jī)頭位置與氣囊外形弧線一樣上揚(yáng),而機(jī)尾部分略呈向下彎曲的趨勢(shì),增大機(jī)體與氣囊之間的開(kāi)口,這是為了降低球體下方在旋轉(zhuǎn)時(shí)向前運(yùn)動(dòng)的氣流與飛機(jī)迎面飛行的空氣相互沖擊。
LTA 20獨(dú)特的升空原理讓它不需要跑道,它只需要在一片空地上調(diào)整自己的氣囊浮力,并讓它轉(zhuǎn)起來(lái),就能實(shí)現(xiàn)原地起降,設(shè)計(jì)師還認(rèn)為這種球形的設(shè)計(jì)可以減輕橫風(fēng)對(duì)飛機(jī)的影響,一架飛機(jī)的造價(jià)可能在1700萬(wàn)~2300萬(wàn)美元之間。設(shè)計(jì)師還提出了一種稍小的版本,氣囊直徑27米,有效載荷約5噸,它能像飛艇一樣長(zhǎng)時(shí)間停留在空中,這似乎實(shí)在暗示其潛在的軍事價(jià)值。

公司撥出250萬(wàn)美元用于研發(fā)以及建造一個(gè)縮小比例的模型,這個(gè)模型被稱為L(zhǎng)TA 20-1,它的氣囊直徑只有6米,整體高約7米,使用2臺(tái)小型電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力,遙控控制,它的球體旋轉(zhuǎn)起來(lái)可產(chǎn)生約100千克的升力,有效載荷16千克。這個(gè)模型在室內(nèi)進(jìn)行了飛行模擬,它在各個(gè)方面都讓人滿意。

雖然LTA 20的設(shè)想很美好,但它的實(shí)用性還有待驗(yàn)證,首先它無(wú)法融入現(xiàn)有的航空體系,要想大規(guī)模運(yùn)用就要付出基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、人員培訓(xùn)等必要的開(kāi)支;其次這種飛機(jī)尺寸太大了,和飛艇一樣,就算系留在地面也可能因?yàn)榇箫L(fēng)左右搖擺,歷史上確實(shí)出現(xiàn)過(guò)類似的飛艇事故,有的飛艇甚至整個(gè)倒立了起來(lái),就算在空中也不一定穩(wěn)妥,LTA 20-1是在室內(nèi)進(jìn)行測(cè)試,所以飛機(jī)的空中穩(wěn)定性并沒(méi)有得到真正的檢驗(yàn)。公司綜合評(píng)估下來(lái)認(rèn)為L(zhǎng)TA 20在技術(shù)上不成熟,資金也跟不上,因此暫停了研發(fā)。