飞艇的研制现状_技术水平及其发展前景

武器系统

本文2000204228收到,作者系海军航空工程学院副教授、

工程师图1　美制YEA22A

预警飞艇飞艇的研制现状、技术水平

及其发展前景曲东才　何宝民

摘　要　介绍了国内外飞艇(包括常规飞艇和组合式飞艇)发展现状、简析了现代飞艇的主要特点、技术水平及在军民领域中的主要用途,最后对飞艇发展前景作了简要分析。主题词　飞艇 电子侦察飞艇 技术发展水平引言

至今,飞艇已走过了100多

年的发展历史,经历了研究探

索、不断完善、兴旺发展、逐步

衰败、重新复兴等发展阶段。早

期飞艇由于存在许多致命缺陷

(如产生升力的气体为易燃的氢气,火灾不可避免;结构脆弱,事故频繁等),使得它在第二次

世界大战后便纷纷退出现役。到

1962年,美国最后一艘飞艇亦退出现役。随着航空技术、材料技

术的发展以及20世纪60年代发

生了世界性石油危机,石油价格

暴涨,人们在节油的同时又想起

耗油省的飞艇,并纷纷利用新科

技研制新型飞艇,使新型飞艇的

技术性能较老式飞艇有了质的变

化,尤其进入80年代后,性能更

好的现代飞艇(包括常规和组合

式两种形式的飞艇)研制出来并相继用于军事和民用领域,起到

了其它航空器不可替代的作用。种种迹象表明,飞艇这种古老而

年轻的飞行器在21世纪将会重

・32・飞航导弹　2000年第11期

图2　俄制A250飞艇正在试飞新复兴,具有良好的军民应用前

景。

1　国外飞艇研制现状随着1962年美国海军最后

一艘飞艇退役,标志着飞艇发展

历史告一段落,飞艇的发展开始

走向衰落。但是美、英、俄、德、

荷等国对飞艇的研究工作从没有

停止过,其实验室工作一直在进

行中。因此上述国家在飞艇技术

的研究与生产等方面亦走在世界

前列。进入80年代后,一系列军民用飞艇研制计划相继出台,其相应产品已达到实用水平,提

示人们飞艇开始了其复兴之路。

1.1　常规飞艇在80年代,美国实施了包

括研制早期预警飞艇(NWS)、巡

逻勤务飞艇(PACE)、海上舰只

护送飞艇(NASP)等飞艇应用发

展计划,仅海上舰只护送飞艇项

目就投资20亿美元,用于订购

75艘哨兵型飞艇。哨兵飞艇采用更先进的早期预警雷达与数据

处理设备,其监视、探测能力及

续航力得到进一步提高。美英两

国的相关公司还共同投资1.78亿美元研制YEA22A预警飞艇系

统,在1992年进行了试验,并积

极发展飞艇光纤飞控系统,以便

通过光导纤维将飞控指令传送到

飞控系统的执行系统,实现飞控

的要求。

英国飞艇工业公司对飞艇在

军民两个领域的应用研究较为深

入,它设计了特种发光软式飞艇

A260S(PIUS),主要用于广告、商标等商业目的;还计划在2000年启用一种载客100人的新式飞

艇,现在已开始预售客票;还研

制了飞舟2100、哨兵21000/1240几种型号飞艇,军方正在研究开

发它们的军事用途。在飞艇的军事应用上,该公司还设计了一种

与现代导弹驱逐舰长度相当,艇

长110m120m的大型现代海军飞

艇,装备空对海搜索雷达、作战

情报系统和火控系统等,雷达天

线安装在气囊里,反潜装置为一

个拖曳式声纳阵或吊放式声纳,武器装备为4枚捕鲸叉反舰导

弹,一门自动速射炮,空对空导

弹和航空鱼雷。

德国在二战之前和二战时期

是飞艇研制大国,其飞艇设计及应用技术处于世界领先地位。该

国新研制出LZ207号硬式飞艇,可将质量100t450t的大型货物

运送到8000km以远的地方。

此外还正在计划研制一艘长

239m、直径59m、时速140km/

h、可承载160t的超大型飞艇。俄罗斯的飞艇研制也具有很

长历史。该国在1994—1995年研

制了科学静力201/02号软式飞艇

和A230半硬式多用途飞艇,并已

进行了飞行试验,尤其02号飞艇

的部分技术参数要优于美英等国

的同型飞艇,A230艇长46m,可载

8人,目前俄军方对该艇很感兴趣,并已拨专款对该艇进行军事目

的的开发研制。此外俄还研制了

AV21R、AU211/12三型燃气飞艇及RD21.5/2.5两种遥控飞艇。目

前俄加大了对可用作侦察工具的

小型无人驾驶飞艇的研究力度。

荷兰对飞艇研制也极为重

视。现正实施领航员计划,该计

划是一种军民两用的硬式飞艇研

制计划,它用于军事目的,在安

装大型天线和大功率雷达后,其

覆盖范围达250km267km,可发

现巡航导弹等小型目标。该型飞

艇的飞行高度为5000m,留空

时间达几个星期。如果该飞艇用

于民用目的,可设置156个座

位,用于运输或旅游观光等。

据有关资料称,今天浮空技术的发展,已能够制造出飞行高

度35km、航程12000km、续航

时间13昼夜、有效载荷2t(常规

飞艇)、航速100km/h190km/h的飞艇(组合飞艇200km/h2

300km/h)。在军事应用上,这样的飞艇可被用于所有的战略方

・42・飞航导弹　2000年第11期图3　

我国用于广告的飞艇向,活动于其它飞行器无法施展

的区域。目前,西方专家们正在

深入研究飞艇的一些关键问题:如何在卸载后使艇身增重?如何

保证艇身的坚固和悬停时的控

制?如何保证在各种气候条件下

系留飞艇场地的安全等。同时美德等西方国家、俄罗斯和日本等

国正在开展可用于军事目的的组

合式飞艇的研究,并取得了很大

进展。

1.2　组合式飞艇

1)组合式飞艇基本概念组合式飞艇不是传统意义上

的飞艇,它是将传统飞艇和飞机(速度快)、直升机(可以垂直起飞着陆)三者的优点组合起来,即将动力飞行器和静力飞行器的

优点组合在一起,以求在几何尺

寸增加不多的情况下,发挥出浮

升体与气动体共同的优势,提供

承载比常规飞艇数倍至十几倍的

有效载荷的能力。它主要用于远

洋补给,从事远程军事装备的调

集、海军陆战队直线深入、垂直

空降的快速反应。国外称这种组

合式飞艇为直升机卡车(He2

litruck)和直升穿梭运输机(Helishuttle)。就直升机与飞艇的组合而言,可根据实际需要由

2、4、6、8、10架直升机与飞艇进行组合,也可非完全对称布

局,甚至可奇数配置,有分、有

合灵活组编,对于固定配置的直

升机组合飞艇还可拆去起落架、

重复的驾驶舱等部分,以去除死

重,合理安排舱室,更好的发挥

组合飞艇的工效。

2)组合式飞艇研制现状俄、美、英等国对研制组合

式飞艇都进行了许多探索,并取得了一些进展。俄罗斯在该种飞

艇研制上处于领先地位,并且很有自己的特色。下面主要对俄罗斯研制组合式飞艇情况作一简要介绍。俄罗斯为海军开发出的组合

式飞艇具有全新的布局,它是一种很有特色的盘翼飞艇。盘翼是该飞艇的核心部件,它位于飞艇艇身中央,具有很大相对厚度,里面装有升力风扇和大型货舱。由货舱内壁构成一个环行通道,飞艇起飞时,由升力风扇和环行通道排除的气流产生气垫效应,使飞艇获得较单个常规飞艇艇体大34倍的升力,轻松顺利地离地升空。盘翼内腔的其余部位充填氦气,供飞艇产生浮力,抵消自重。盘翼飞艇与相同载荷能力

的常规飞艇相比,其几何尺寸可缩小75%80%,迎风面积减小

88%90%,从而有助于减小空气阻力,提高巡航速度,以获得更

好的机动性。目前,俄科学家正在设计一种200m的盘翼飞艇,可吊起500t的货物。若改用传统飞艇吊起500t的货物,则飞

艇需长达700m。俄罗斯正在乌里扬诺夫斯克的航空工厂制造ALA2600盘翼飞艇的预生产型,其巡航速度为140km/h,能在5

000km的航程上运输600t货物。此外,独联体的其它国家也在开发盘翼飞行器,其中100t、300t、

1500t级原型预计21世纪初可出厂,并形成一定的生产规模,形成可供选择的序列。据悉,目前盘翼飞艇已获3050艘首批订货。

2　我国飞艇的研制使用情况我国飞艇研制较国外起步较晚,1976年有关发展飞艇的提

议被批准,1979年由某所承担研制任务,但不久此项目又下马了。由于我国幅员辽阔,飞艇在军民领域具有广泛应用前景,有关行业对发展飞艇表示了极大期

望,并召开过较大规模的飞艇研讨会。目前包括公司厂家、研究所、高等院校等多个单位通过近

20余年的艰苦努力,先后研制出热气飞艇、充氢实验艇、充氢遥控飞艇、浮空4(FK4)载人实验飞艇、中华号热气飞艇等多种型号的飞艇,其中由华航飞艇开

发集团历时1年零4天研制的

FK4艇采用氦气为升力气体,囊

・52・飞航导弹　2000年第11期体材料采用自行研制的层压复合

材料,并设置了俯仰偏转±90°

的涵道螺旋桨。该艇填补了我国

充氦实用飞艇的空白,获部级科

技进步二等奖。中华号热气飞艇

于1996年研制成功,该型飞艇

具有热气球和飞艇的综合特性,可载24人,主要由气囊、吊舱、

动力装置、加热系统和仪表设备

等组成,可用于空中广告宣传、

摄像、机场驱雾、高压架线牵引

和空中实验等工作。

除自研外,我国还积极借鉴

国外先进飞艇技术,适当引进国

外先进飞艇。如90年代中期从

国外引进了载人软式飞艇,可用

于指挥、侦察、勘探、治安巡逻、

监视地面交通、科学考察、

抢险

救灾、通讯传播等,它是我国投

入使用的第一架载人飞艇,在

1995年4月20号进行了首次飞行。

相对而言,我国研制飞艇更

注重于民用而非军事目的。

3　现代飞艇的主要特点、技术水平和用途

3.1　主要特点・常规飞艇

1)结构新、成本低、容积空间大

现代各类飞艇均采用氦气囊

和新式吊舱,由电子计算机优化

设计,并使用高强度轻型合金材

料或复合材料制成。大型硬式飞

艇的造价大约仅为现代导弹驱逐

舰的30%,且使用费用低。飞艇

长度一般为122m305m,直径为

30.5m61m,尺度变化范围较大。其内部容积很大,成为一座“旅

馆”式的航空设施,可运送大量的装备和物资。

2)自给能力强、续航力大、多用性强

飞艇的续航力至少在72h以

上,通过海上补给可维持3060天。飞艇可携带多种执行任务的

设备,执行巡逻、后勤支援和反

潜等多种任务,它是一种多功能

平台。

3)推进系统独特、先进、航速快

采用倾斜旋翼推进及稳定性增强系统,效率高,稳定性强,可使飞艇即使在强风中也能平稳

悬停。现代海军飞艇的巡航速度

为74.08km/h92.6km/h,最大

航速可达185.2km/h。而新型

导弹驱逐舰的最大速度为

55.56km/h,巡航速度为

37.04km/h。

4)可靠性和安全性佳在飞艇遭遇不测及在战争中

遭到外来攻击,即使飞艇的部分

气囊受到破坏,对整个飞艇也不

会立即产生影响,其余完好隔舱

中的气囊产生的静升力可继续维

持飞行。有些破损的洞甚至还能

在飞行中及时得到修补。

5)具有隐身特征现代海军飞艇的雷达和红外

特征相当弱,敌方雷达难以发

现,对其的攻击更难以奏效。如

果在其外表上涂上迷彩和吸波材

料,其隐身效果更佳。

・组合飞艇

它除了具有常规飞艇的特点

外,还具有以下显著特点。

1)飞行速度更快由于组合式飞艇结合了飞机

和直升机的特点,其飞行速度可

达200km/h300km/h,满足了当前航空货运的需求。

2)采用先进的电传操纵系统

电传操纵系统的采用,使飞

艇设计可采用CVV布局,其操

纵系统质量减轻,可靠性提高,机动性更强。

3.2　技术水平

1)均用氦气或氦气与氢气的混合气体作为升力气体,不会

爆炸,保证了安全性。

2)全面采用复合材料,气囊材料是飞艇的重要关键材料,以往用橡胶型材料,其密度大、

透气率高、抗老化能力差,严重

影响经济性。现在采用层压复合

材料,使气囊材料有了质的飞

跃。飞艇的其它部件也采用复合

材料,显著提高了承载能力、经

济性和安全性。

3)积极推广矢量控制技术,飞艇采用矢量控制技术不仅提高

了垂直起降能力、水平、垂直机

动性,改善了操纵性和稳定性,还可使飞艇定点悬停乃至倒飞,等等。