Episode I 飛艇的創(chuàng)造史 1670-1884

戰(zhàn)爭的車輪滾滾向前，卷雜著鮮血、歷史、技術(shù)。

進入近代以來，軍事科技快速地推陳出新。伴隨著戰(zhàn)爭廣度深度的一次次擴大，戰(zhàn)爭的維度也擴展了。人們很早就知道站得高看得遠，很早就知道戰(zhàn)爭中占領(lǐng)制高點的意義。這道理簡直是不言而喻的——誰掌握天空，誰就掌握世界?？纯锤髅褡宓纳裨捑椭?，從天空出擊，是神的招數(shù)。

雖然人類很久都沒有掌握載人飛行的方法，但是輕于空氣飛行的原理早在兩千多年前就確立了。阿基米德的浮力定律解釋了船為什么能漂在水上，同樣也能把人送到天上——只要找到一種比空氣更輕的方法就行。熱脹冷縮，加熱后的空氣比常溫的空氣密度更小，同體積輕于常溫的空氣，于是孔明燈被發(fā)明了*。盡管孔明燈應該是一個無意而為之的發(fā)明，但這是人類第一次運用浮力定律把某種東西送到天上。

（*確切地講，公元前 140 年～前 88 年間，漢武帝時代的竹燈籠）

或許你會認為最初的飛艇是在熱氣球的基礎上進行簡單放大，不過事實上，有關(guān)飛艇的設想比第一顆熱氣球上天早得多。飛艇最初是一個純粹理論，近乎于“悖論”的產(chǎn)物。1670年，耶穌會神父弗朗西斯科·拉納·德·泰爾（Francesco Lana de Terzi）設計了一個“真空飛艇”，其原理是用四個幾乎真空的大銅球，利用阿基米德的浮力定律將船送上天。當然，從常理來說，他的問題在于如何對抗大氣壓強，銅球如果足夠大，那定會被大氣壓強壓扁，如果足夠結(jié)實，那勢必太沉，人家那馬德堡半球也沒說上天就上天。不過“真空飛艇”在原理上幾乎無懈可擊，以至于成為了一個經(jīng)典“悖論”，特別是隨著新材料技術(shù)的不斷發(fā)展，“真空氣球”直到今天還有人孜孜不倦地研究著。

對于輕于空氣的飛行器來說，關(guān)鍵的是找到一種合適的，密度小于空氣的氣體，這就要期待化學家的發(fā)現(xiàn)了。

大約在17世紀早期人們就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)用鐵鍋燒醋會產(chǎn)生一種氣體。1662年，波義耳通過試驗總結(jié)出我們所謂的的波義耳定律，即：“在密閉容器中的定量氣體，在恒溫下，氣體的壓強和體積成反比關(guān)系。”1671年，波義耳又通過鐵與稀鹽酸的反應制成了氫氣。1766年，英國化學家卡文迪什意識到氫氣是一種分離出來物質(zhì)，將其命名為“容易燃燒的氣體”（flammable air），并在1781年發(fā)現(xiàn)了氫氣燃燒產(chǎn)生水。不過收到“燃素說”*的影響，卡文迪什相信這就是傳說中的“燃素”。1783年，不相信“燃素說”的拉瓦錫重復了卡文迪許的試驗，正式將這種元素命名為氫（hydrogen，水的生成者）。

*誕生于17世紀末，流行于18世紀的一種化學理論，這個理論假設，任何物質(zhì)在燃燒時，都會釋放出一種名叫燃素（Phlogiston）的成份。

人們應該很早就意識到氫氣比空氣輕了，因為就在拉瓦錫把它命名為氫的同一年，第一個載人氫氣球就上天了。

在當時科研實力最發(fā)達的法國，熱氣球和氫氣球平行發(fā)展著。眾所周知，1783年6月，蒙哥爾費兄弟公開表演了自己發(fā)明的熱氣球。事實上，僅僅在兩個月后，工程師雅克·查爾斯（Jacques Charles）和助手羅伯特兄弟實現(xiàn)了第一次無人的氫氣球飛行。

查爾斯的團隊用波義耳的方法制造氫氣。他們耗費了250千克的硫酸和500千克的鐵，生成的氫氣被巧妙地填充進了一個直徑3.7m的浸膠織物氣球中。一切準備就緒后，氣球于1783年8月26日晚秘密被送至戰(zhàn)神廣場。第二天，氣球在包括本杰明·富蘭克林在內(nèi)的大批圍觀者的注視下起飛。氣球飛行了大約45分鐘后，落到了 21 千米外的一片田野里，盡管查爾斯他們事先準備了一隊人馬追蹤氣球的動向并進行保護，但還是太遲了——當?shù)剞r(nóng)民被嚇了一跳，以為是惡魔現(xiàn)身，二話不說就操起農(nóng)具將世界上第一個氫氣球摧毀了。

這次試飛的成功為查爾斯團隊找到了贊助人，于是他們開始著手制造一個載人氫氣球。恰巧1783年11 月，法國工程師苗紀提出“可操縱氣球”的設計原理，解決了氣球升天后如何操作的問題。查爾斯這次造的氣球更大更完善，容積380立方米，通過氣閥和壓艙物控制高度，除了能載兩位飛行員外還能搭載一套氣象儀器。于是就在蒙哥爾費兄弟實現(xiàn)了首次載人熱氣球飛行*的十天后，查爾斯和他的團隊于12月1日進行了世界上第一次載人氫氣球飛行。據(jù)《公民》報當時的報道，由于擔心首飛出現(xiàn)問題，路易十六下召禁止查爾斯和羅伯特兄弟飛行，提議用兩名罪犯頂替他們。對于此舉，查爾斯非常不爽，拒絕了國王。試飛吸引了大約40萬觀眾，巴黎城內(nèi)萬人空巷，本杰·明富蘭克林也作為特別嘉賓坐到了上等席上。查爾斯還找到了蒙哥爾費，榮幸地邀請他先行放飛一個氣球，測定氣象條件。（*非系留飛行）

1783年12月1日13:45分，查爾斯和助手路易·羅伯特（兄弟中的弟弟）成功起飛。第一次升空飛了大約2小時，高度550米，里程36千米。待到降落時已是黃昏，不過查爾斯可能是覺得沒有過癮，又立刻決定再次升空。這次氣球升到了接近3000米的空中，查爾斯也成為了第一個在一天內(nèi)看見兩次日落的人類。

查爾斯的氫氣的飛行性能遠好于蒙哥爾費的熱氣球，畢竟同體積純氫氣要比100攝氏度熱空氣所提供的浮力大4倍。不過熱氣球也的造價比氫氣球便宜得多，此外法國人還發(fā)展了性能介于二者之間但更加危險的煤氣球。

可能是不想再忍受高空嚴寒缺氧的環(huán)境，查爾斯覺得既然已功成名就，于是索性不再飛行了。他的助手羅伯特兄弟繼續(xù)了他的飛行事業(yè)。1784年工兵中尉芒斯納埃設計了一艘以三個人力螺旋槳為推動力的雪茄形“氣球”，堪稱飛艇的雛形。羅伯特兄弟參照芒斯納埃（Meusnier）的思路自己也造了一艘飛艇。對于飛艇的操縱問題，兄弟兩個理所當然的認為飛艇在天上飛與船在水里游并沒有什么區(qū)別，于是設置了幾對槳作為動力。羅伯特兄弟也沒學到查爾斯氣球的精髓——他們?nèi)∠酸尫艢錃獾拈y門，于是當氣球爬升到4500米時，由于高空氣壓變小，氣球幾乎被撐破，他們只好用小刀把氣球捅了一個洞，放掉了一些氫氣才回到安全的高度。事實證明，劃槳推動飛艇前進簡直是杯水車薪，羅伯特兄弟和其他“船員”幸苦地劃了好幾個小時，飛艇只歪歪扭扭的飛了幾公里。

（*在另外一次飛行中，羅伯特兄弟首次實現(xiàn)了單次飛行里程超過100公里）

與此同時，另一位法國飛行家兼工程師布朗夏爾（Jean-Pierre Blanchard）也開始制造氫氣球，他參考風車的原理設計出簡易的手搖螺旋槳，經(jīng)歷了兩次實驗之后，布朗夏爾于1785年和另外一名美國人輪流搖螺旋槳，成功飛躍了英吉利海峽。手搖螺旋槳的效率肯定不會很高，說他們是被風吹過英吉利海峽的反而更可信點。

1789年，法國大革命爆發(fā)，歐陸開始了長達20多年的血雨腥風。新技術(shù)與戰(zhàn)爭結(jié)合在一起，點燃了人們的想象力，氣球迅速被應用于戰(zhàn)爭中。法國人率先組織了專門的氣球部隊用于偵察敵情，并于在1894年首次應用于實戰(zhàn)。而在1812年，俄國人嘗試用無人氣球裝載炸彈轟炸法軍，不過沒有成功。1818年，英國人查爾斯·洛吉爾設計了一艘戰(zhàn)艦，該艦可以操控一只載有定時炸彈的氣球，以空襲敵港，堪稱最早的“航空母艦”。1849年，意大利獨立戰(zhàn)爭期間，奧地利軍隊采納了炮兵中尉烏查特斯的建議，施放了 200 只吊有 30 磅炸彈的紙質(zhì)熱氣球，對被圍攻的威尼斯進行了最早的空襲。戰(zhàn)爭的第三個維度被徹底打開，空中戰(zhàn)爭的序幕正式拉開了。

隨著工業(yè)革命，蒸汽機的廣泛使用，真正的動力飛艇孕育而生。這次撥得頭籌的還是法國人，而不是發(fā)明蒸汽機的英國人。1852年，法國人法吉爾（H.Giffard）制造出世界上第一艘蒸汽動力的軟式飛艇。這艘飛艇從巴黎馬戲場起飛，用 3 小時左右飛了 28 千米，然后在特拉普斯著陸，實現(xiàn)了人類第一次有動力載人“可操縱飛行”。真正的飛艇問世了。

不過法吉爾的飛艇動力還很弱，其22千瓦功率的蒸汽機帶動的螺旋槳轉(zhuǎn)速只有110 轉(zhuǎn)/分，風一大就只好亂飄了。飛艇需要更輕，更強大的動力。緊接著第二次工業(yè)革命開始，內(nèi)燃機、電動機紛紛被各國發(fā)明家裝在飛艇上進行試驗。1884年，法國陸軍研制了由電動機驅(qū)動的“法蘭西”號（La France）全向操縱型飛艇，這艘55米長的龐然大物在七次試飛中五次成功地返回起飛點，從而結(jié)束了人類飛行一直要受風擺布的歷史，實用飛艇誕生了。

至此，飛艇已經(jīng)看起來足夠成熟了，貌似可以當作一種戰(zhàn)爭機器來使用了。但是，軟式飛艇畢竟還是芒斯納埃和法吉爾思路的延續(xù)——雪茄形的氫氣球加動力裝置。而且軟式飛艇的缺陷也很明顯，比如下降基本靠損失氫氣；體積無法做大，因此載荷太??；結(jié)構(gòu)靠內(nèi)部的氣體維持，抗打擊能力很弱，一串槍彈打過去就會損失大量浮力等。

這樣的飛艇顯然是不可能像《紅色警戒》里的基洛夫那樣所向披靡的，善于制造戰(zhàn)爭機器的德國人意識到了這一點，也找到了最佳的解決方案，于是硬式飛艇，或者說，齊柏林飛艇誕生了。