AA82276761 2014-10-29 08:49
美國研製中的幾種軍用飛艇
自從1911 年飛艇首次運用於軍事行動後，戰場上空開始出現越來越多的軍用飛艇。第一次世界大戰中，號稱“天空戰艦”的飛艇迎來了其發展史上的一段黃金時期。在此期間，德國、英國、法國、美國等國家總共建造了460 多艘飛艇，一支支“天空艦隊”在戰火的硝煙中漸漸壯大。正當飛艇欲大展宏圖的時候，1937 年5 月6 日的德國“興登堡”飛艇的墜毀徹底終結了人類航空史上的飛艇時代，飛機開始全面佔據人類航空舞台。
上個世紀七十年代，全球性的石油危機頻繁發生，對於飛艇的需求重新浮上水面。與此同時，科學技術的急速發展也從客觀上促使了飛艇的再度“出山”。美國軍方長期以來重視軍用飛艇的發展，經過多年的技術積累與實踐，美國軍用飛艇的研製計劃已經走在了世界的最前列。根據美國軍方最近曝光的幾種軍用飛艇研製項目，我們發現新一代“天空艦隊”的歸來似乎已經指日可待了……
空中大力士
美國高精尖武器發展方面的領頭羊——國防高級研究計劃局（DARPA）於2004 年4 月26 日在阿靈頓召集美國各大軍事工業企業代表舉行會議，專門討論該局經過數年前期論證的“海象”（Walrus）重型飛艇計劃實施的可行性。會上，DARPA 向各位代表發布了“海象”計劃徵詢書草案，提出了一些“海象”重型飛艇發展過程中亟待解決的技術難題，它們包括如何便捷的進行飛艇裝載和卸載操作、如何使飛艇表面的飛行阻力降至最低、如何在強風環境下保證飛艇的安全操控等。此次會議同時也是一個針對各大軍事製造廠商的通氣會，傳遞出了一個重要的信息，美國可能會在不久的將來建立起一支龐大的運輸飛艇大隊。按照計劃，DARPA 將在今年的第3 個季度發出“海象”重型飛艇正式方案設計徵詢書。
“海象”重型飛艇實際上是一種軟式飛艇與飛機的“混合”式飛行器，主要由充滿氦氣的流線型艇體、推進系統、穩定操縱舵面和飛行吊艙等部分組成，具備運送一個完整的作戰單位（包括人員和裝備）從駐防區到戰區的能力。按照DARPA 的初步設想，“海象”重型飛艇的起飛重量將高達500 噸以上，具有洲際飛行能力，並能夠在惡劣的著陸地點如草地上起降。由於使用了大量新技術，“海象”重型飛艇在軍事上的應用潛力將比早期飛艇大的多。這些新技術包括優化的飛艇設計理念、新型結構設計方法、綜合推進系統、地面操縱系統、有效載荷系統等。DARPA 同時還透露，由於“海象”重型飛艇是各種創新和先進技術的集合，所以對其最終性能的評估也將異常嚴格。評估項目將包括：速度、有效載荷、垂直起降（VTOL）能力、降落場合的限制、不加油飛行距離、地面操控與安全、地面維護與保養、惡劣天氣飛行能力、位置保持能力等。
DARPA 將使用分解設計和風險控制的方法，打算分兩個階段實施“海象”計劃。第一階段的工作主要包括概念設計、技術驗證機試驗，第二階段則進入項目競爭過程，將從競爭廠商中挑選出一家單獨研製一架縮小比例的高級技術驗證機（ATD），以降低全尺寸設計中的技術風險。第二階段將緊接在第一階段後進行，預計將於2005 年中期開始,其具體工作包括：飛艇詳細設計、製造裝配、認證和飛行試驗等。
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“海象”重型飛艇想像圖
“海象”重型飛艇計劃的出爐是和美國當前的軍事戰略緊密聯繫在一起。為了適應新時代反恐戰爭的需要，美軍目前已經以“快速兵力投放”作為應付全球危機的主要手段，而遍布世界30 餘個國家和地區的1,200 處軍事基地和設施也正在大幅度的縮減。這些措施雖然表面上是為了更好的為反恐戰爭服務，卻從卻從一個側面反映了美軍的後勤保障已經難以維持其世界上最龐大數量的海外駐軍的日常消耗了。目前，美國有將近40 萬人的部隊駐紮在海外，而僅在伊拉克的美軍每天就要消耗700 萬升燃料、50 萬升瓶裝水，其它的日常消耗更是天文數字。負責維持這麼多部隊的日常生活與軍事消耗的美國運輸司令部不得不開足馬力超負荷運轉，但仍然無法達到要求。目前美國運輸司令部手頭只有約400 架運輸機，其中有81 架C-5 運輸機（載重量118 噸）、76 架C-17 運輸機（載重量76 噸）、191 架C-130 運輸機（載重量18噸），這些運輸機的運輸能力十分有限。如果採用海運的方式，雖然能夠裝載更多的貨物，但運載時間過長，而且運輸沿途不確定的危險因素太多，可能將極大影響部隊的輸送。
此時“海象”重型飛艇計劃的出現，就迎合了美國軍方希望解決軍隊後勤運輸問題的迫切心理。“海象”重型飛艇載重量大，飛行速度也比水面運輸艦隻快得多，另外幾乎對於降落地面沒有什麼特殊的要求，所以它一推出就獲得了美國軍方的極大關注。1 艘“海象”重型飛艇可以在一個航程（2 天）內從美國本土向歐洲運送兩個摩托化步兵營（包括全部人員和作戰裝備），而10 艘飛艇則可以在一個航程內將第82空降師運送至歐洲，而如果按照傳統的空運方法就必須動用大量的運輸機以及耗費大量的運輸時間。另外由於“海象”重型飛艇體積很龐大，所以運載大型軍事裝備如主戰坦克、重型直升機等最為合適，而傳統的運輸機要裝入這些“大傢伙”就十分吃力，有時候還需要對它們進行拆解。
反導彈保護傘
就在美國國家導彈防禦計劃（NMD）大張旗鼓進行著的時候，2003 年9 月29 日洛克希德.馬丁公司獲得了美國國防部建造大型高空飛艇項目（HAA）的合同。作為美國NMD 反導保護傘的一部分，HAA 飛艇的主要作戰任務就是長時間停留在美國大陸邊緣地區的高空中，監視可能飛向北美大陸的彈道導彈、巡航導彈等目標。HAA 飛艇還可以在戰區上空不間斷的監視敵方部隊的運動去向，甚至攜帶激光測距瞄準儀，為美軍的巡航導彈及其它制導炸彈指示目標。
HAA 飛艇長152.4 米，直徑為48.7 米，容積15 萬立方米，其主體結構使用的是柔韌的纖維複合材料，既輕便又結實。其表面由高強度重量比（即所能承受的極限受力與重量的比值）織物材料覆蓋，要比廣泛應用於商業領域的Goodyear 飛艇表面材料更輕更結實。HAA 飛艇高度自動化，其飛行控制同傳統的軟式飛艇十分相似，工作原理同填充了氦氣的普通飛艇一樣。飛艇上安裝有4 台電動螺旋槳發動機（飛艇兩側各有2 台），為飛艇提供動力。HAA 飛艇表面安裝的薄膜光電電池組可以吸收太陽能，除了可以產生推動飛艇前進的部分動力外，還可以提供大約10 千瓦的額外動力以保證飛艇搭載設備的正常使用。另外，HAA 飛艇還配備有能夠循環使用的氫燃料電池為其提供緊急情況下使用的動力。
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洛馬公司HAA 飛艇想像圖
HAA 項目的實施由美國導彈防禦局（MDA）牽頭從2002 年10 月開始進行，按照其導彈防禦系統構想至少將有10 艘飛艇分佈美國太平洋沿岸和大西洋沿岸。每艘飛艇都將配備先進的可覆蓋直徑為1,200 公里圓形區域的監視雷達和其它傳感器，對任何來襲的洲際導彈和巡航導彈提供預警。HAA 飛艇可以運載1,814 千克重的任務設備，在地面指揮站的控制下到達約20,000 米的準靜地軌道高空並停留一段相當長的時間，這些都是無人機望塵莫及的。由於飛行高度很高，所以HAA 飛艇即可以避開敵方飛機的攻擊，又可以使其搭載的傳感器獲得更佳的探測效果，同時其雷達還可以發現地面雷達很難發現的超低空突襲中的飛機或巡航導彈。當然，HAA 飛艇可以返回基地進行維護和保養，這一點偵察衛星是做不到的。
美國導彈防禦局發布HAA 項目的招標後，許多美國大公司如洛馬公司、波音公司、雷神公司等都加入了競爭行列。而在最後的競標中，洛馬公司則戰勝了波音公司獲得了這項無人飛艇的項目，並獲得了美國國防部下撥的4,000 萬美元的研製經費，以完善其飛艇設計。洛馬公司在2004 年5、6 月間提出HAA 的關鍵設計方案，MDA 對此評估後再決定是否將後續5,000 萬美元的HAA 樣機製造合同授予洛馬公司。如果一切順利，洛馬公司將於2006 年交付第一架HAA原型機，進行位置保持和自主飛行控制能力的驗證試驗。原型飛艇將能夠在高空中停留一個月以上，而最終任務型飛艇則可以停留一年左右。
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被洛馬公司HAA 飛艇擊敗的另外一種HAA 飛艇設計
最近有消息稱，美國導彈防禦局將可能讓HAA 飛艇裝載武器系統，其最終功能將逐漸演變並與無人機（UAV）類似。如果真是這樣的話，HAA 飛艇的軍事應用範圍將進一步的得到擴大，並具備更強的主動攻擊性。
近太空戰士
在地球大氣層的外圈30,000 米至36,000 米間的空域被人們習慣的稱作“近太空”，這裡由於空氣稀薄不會出現什麼惡劣天氣，而且更重要的是目前世界上絕大多數的固定翼戰鬥機和地對空導彈無法達到這一高度。如果研製出一種能夠在“近太空”空域活動的作戰武器，將能掌握極大的戰場主動權，從而改變現有海陸空三軍作戰的模式，將戰爭引入更高的空間。
面對巨大的作戰潛力，位於科羅拉多州施里弗空軍基地的美國空軍空間作戰實驗室和空間作戰中心從2003 年初就開始了聯合研製一種半自動的輕於空氣的“近太空機動飛艇”（NSMV ）的計劃。該無人飛艇可以在“近太空”空域長期活動，集衛星和偵察機的功能於一身，由地面遙控設備操縱，能完成高空偵察、勘測任務，也可用作戰場高空通訊中繼站。
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試驗中的“攀登者”原型飛艇
2003 年9 月，空間作戰實驗室開始對NSMV 原型機進行驗證試驗。這架原型機由美國JP 航宇公司製造，並被命名為“攀登者”（Ascender）。作為能夠在近太空活動的新型偵察工具，“攀登者”飛艇的造價僅為50 萬美元，遠遠低於任何一種有人駕駛偵察機的價格，還不到RQ-4“全球鷹”高空長航時無人偵察機造價的40%。“攀登者”外形為V 形，全長53 米，寬30 米，其大小比一個棒球場還大。“攀登者”安裝有兩台由燃料電池驅動的螺旋槳推進器，並由GPS 系統進行導航。“攀登者”飛艇艙內充氣氣體為氦氣，自身攜帶的控制系統可以調節各艙室間的氦氣容量，以進行空中機動。2003 年11 月間，“攀登者”（未攜帶任何設備）開始被釋放到30,000 米的高空進行初期驗證試驗，並能在地面控制下返回基地。
今年6 月中下旬，JP 航宇公司開始為“攀登者”飛艇進行配載試驗，可以攜帶45 千克重的通信和監視傳感器設備，併升入“近太空”區域進行巡航試驗，完成地面操作指令反應、地面指揮所控制下的轉換飛行以及點目標上空5 分鐘懸浮、降落、返航等試驗任務。如果此次試驗一切順利的話，美國國防部將會對“攀登者”飛艇下一階段的研製、試驗工作投入更多的資金。據悉，下一階段“攀登者”飛艇研製計劃的具體要求是：在2005 年年底前，在30,000 米的高空，執行為期5 天的軍事任務。
伊戰偵察兵
隨著伊拉克戰場形勢的逐漸惡化，美國陸軍計劃向伊拉克部署由雷聲公司製造的一種名為快速飛行器初始部署（RAID）的偵察飛艇系統，以使其地面部隊獲得更加快捷有效的戰場情報。美國陸軍從由美國國會通過的用於伊拉克、阿富汗和國土防禦的2004 財年應急補充撥款法案中獲得了3,830 萬美元資金，以支持RAID 系統的順利實施。
長期以來美國陸軍就對飛艇興趣濃厚，一直想把它作為無人偵察機、偵察飛機和偵察衛星的補充偵察手段。但由於要研發和裝配部隊的新型武器系統實在太多，飛艇的服役優先等級也被降低了。直到“9.11”事件後，面對反恐戰爭的特殊作戰環境，美國陸軍對於軍事偵察飛艇的興趣重新被激發出來。2003 年2 月雷聲公司生產的第一套RAID 系統交付軍方，並很快在同年3月份部署到了阿富汗，為美軍部隊在地形複雜的地區順利行動提供了強有力的情報支持。
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RAID 系統中由TCOM 飛艇公司製造的15 米長的偵察飛艇
RAID 系統將在近期內部署到伊拉克，它由長15 米的商用飛艇（TCOM 飛艇公司製造）、監視雷達、類似於RQ-1“捕食者”無人機上用的網狀傳感器和多個地面控制塔台組成。該系統可利用一台彩色晝間照相機、一台紅外黑白晝/夜照相機和一台激光測距儀（帶有一個方位指示器，可精確定位12 千米或更遠的目標）為美軍提供持續的、360 度視角的戰場情報覆蓋，其滯空時間長達30 天。該偵察飛艇屬於拴系小型軟性飛艇，其上的艇載設備通過系鏈（與地面控制系統連接在一起）獲得電能。該飛艇一般活動在3,000 米至4,600 米間的空域，在這個高度上監視雷達可以探測到大約在370 公里之內的低空來襲導彈，然後通過一頭拴系在地面控制站上的光纖電纜把告警信息傳遞出去。
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RAID 系統偵察飛艇上攜載的偵察設備
反恐急先鋒
美國海軍自從1962 年停止使用飛艇後，直到1999 年才開始計劃重新啟動這一歷史悠久、也受到了許多人質疑的飛行偵察與監測工具。2001 年“9.11”事件後，美國海軍飛艇計劃研製進度加快，並打算將研製中的小型軟式飛艇作為反恐戰爭中的新武器。2002 年的秋天，為了偵破震驚全美的華盛頓連環殺手案，美國海軍一艘搭載有復雜探測裝置的飛艇就部署到華盛頓周邊地區。這種飛艇可以捕捉到周邊一定範圍內子彈發射時槍口的閃光，進而鎖定連環搶手的具體方位。雖然該探測飛艇在連環槍擊案中並沒有取得什麼大的作用，但讓美國海軍堅定了發展飛艇的決心，總部設在阿靈頓的美國海軍研究局就力主使用裝有傳感器的飛艇執行任務。
2003 年9 月，位於美國夏威夷州首府火奴魯魯的國際科學與技術公司（STI）與美國海軍研究局簽定了一項總價值為400 萬美元的合同，負責為美國海軍研製一種保衛美國國土安全和執行反恐任務的載人軟式飛艇。STI 反恐飛艇以全球飛艇工業公司生產的SKYSHIP 600 B 型客運飛艇（可載客12 人）為基礎進行改裝的，可以在海港上空執行巡邏任務，搜索恐怖組織的潛水員、可疑的船隻以及其它異常活動，同時也可以為軍事基地提供偵察任務，協助邊境巡邏等。這種充氦的軟式飛艇相對於飛機和直升機有許多優勢，它在飛行過程中沒有聲音，而且飛行平穩，這對於執行監視任務是十分重要的。
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STI 反恐飛艇
STI反恐飛艇全長61 米，寬19 米，高20 米，總容積為7,200 立方米。其飛行速度平均為每小時90 公里，最大航程650 公里，飛行高度可達600 至900 米，這一高度已經超出了大部分小型武器的火力範圍，其自身安全可以得到一定的保障。STI 反恐飛艇空中偵察範圍約為60 公里，而且能夠在目標上空懸浮12 至72 小時。飛艇上裝備有紅外傳感器和高分辨率相機，可進行晝夜監視並拍攝清晰照片。此外，艇上還安裝有目前最先進的美國海軍寄予厚望的“機載近海探測超光譜成像系統”（LASH System）。該系統於1999 年10 月開始研製，總投資超過了5,000 萬美元。LASH 系統可以探測到人的肉眼無法發現的微小色彩變化，並能拍攝到隱藏在水面以下的目標。
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SKYSHIP 600 B型客運飛艇內部
在一次飛行測試中，STI 反恐飛艇在叢林上空成功的完成了搜尋“恐怖分子營地”的任務。儘管有濃密的樹木遮蓋，飛艇仍順利地探測到了用藍色油布偽裝的目標，在監視器中用紅色表明了可疑位置，並用高分辨率相機對其進行了拍照。
結語
當前，世界上一些軍事大國對於軍用飛艇的關注正在與日俱增，軍用飛艇也成為全球軍事發展領域自無人機之後一個新的閃光點。隨著科學技術的不斷發展，我們完全有理由相信軍用飛艇目前所存在的部分缺陷一定會得到彌補，其作戰性能將會得到更大的提高。在不遠的將來，集眾多高科技技術於一身的現代化飛艇必將能在世界軍事歷史上書寫新的輝煌篇章。
藍天白雲之間，新一代的“天空艦隊”正在誕生。
附錄：飛艇基本常識
飛艇的概念最初起源於19 世紀初的英國和法國，當時氣球已經開始了人類探索蔚藍天空的第一步。但由於氣球在天空中飛行時只能隨風飄蕩，所以人們開始考慮在氣球吊籃上安裝帶螺旋槳的發動機，以此能夠控制氣球的飛行。於是在1816 年，兩個瑞士人在英國就設計了這樣一艘外形猶如一條魚的“可操縱的氣球”，但最終沒能飛上天。隨後，一個名叫蒙克.梅森的英國人在瑞士人設計的啟發下也設計出了一艘發條裝置來驅動螺旋槳作為動力推動的模型飛艇。雖然該飛艇真的飛了起來，但它卻不能載人，沒有實用價值。再經過數十年的發展，終於在1851 年法國人亨利.吉法德設計製造了成了第一艘可操縱的飛艇，從此拉開飛艇發展歷史上的新紀元。
飛艇屬於浮空器的一種，也是利用輕於空氣的氣體來提供升力的航空器。根據工作原理的不同，浮空器可分為飛艇、系留氣球和熱氣球等，其中飛艇和系留氣球是軍事利用價值最高的浮空器。飛艇和系留氣球的主要區別是前者比後者多了自帶的動力系統，可以自行飛行。飛艇分有人和無人兩類，也有拴系和未拴系之別。
飛艇獲得的升力主要來自其內部充滿的比空氣輕的氣體，如氫氣、氦氣等。現代飛艇一般都使用安全性更好的氦氣來提供升力，另外飛艇上安裝的發動機提供部分的升力。發動機提供的動力主要用在飛艇水平移動以及艇載設備的供電上，所以飛艇相對於現代噴氣飛機來說節能性能較好，而且對於環境的破壞也較小
一般從結構上看，飛艇可分為三種類型：硬式飛艇、半硬式飛艇和軟式飛艇。硬式飛艇是由其內部骨架（金屬或木材等製成）保持形狀和剛性的飛艇，外表覆蓋著蒙皮，骨架內部則裝有許多為飛艇提供升力的充滿氣體的獨立氣囊。半硬式飛艇要保持其形狀主要是通過氣囊中的氣體壓力，另外部分也要依靠剛性骨架。二十世紀二十年代，一艘意大利製造的半硬式飛艇從挪威前往阿拉斯加的途中穿過了北極點，這是人類歷史上第一架到達北極點的飛行器。
現代飛艇一般都是軟式飛艇，要保持它們的外形，只能是通過氣囊中氦氣壓力來實現。現代軟式飛艇在英文中也被稱為“Blimp”，其主要組成部分有：
1.氣囊：裡面充滿了氦氣以提供升力，另外裡面還有輔助氣囊。現代飛艇上氣囊由滌綸、聚脂纖維、邁拉等人造材料織成，可有效的防止氦氣的洩漏，並具有很長的使用時間。
2.輔助氣囊：飛艇內部一個小的、輔助性的氣囊，可通過在飛行中的沖氣和放氣來控制和保持飛艇 形狀和浮力；
3.吊艙：位於飛艇下方的艙室，包括駕駛艙、發動機和人員艙（如果是有人駕駛飛艇的話）；
4.推進裝置：為飛艇的起飛、降落和空中懸停提供動力；
5.尾翼、方向舵和升降舵：為飛艇提供機動能力。
飛艇相對於飛機來說最大的優勢就是它無與倫比的滯空時間。飛機在空中的飛行時間是以小時為基本單位來計算的，而飛艇則是以天來計算。飛艇還可以悄無聲息的在空中飛行，這一點在軍事上的應用同樣重要。1957 年3 月，美國一艘ZPG -2 型軟式飛艇在一次飛行中創造了連續飛行264.2 小時的世界記錄，其總里程長達15,200 公里。目前軍用飛艇一般都使用氦氣保持浮力，因此能安靜並且平穩地完成升降和飛行，這對其攜帶高科技監視設備至關重要。飛艇可以在其氣囊中攜帶大型雷達天線，而後者的形狀和尺寸幾乎不受限制。與飛機相比，軍用飛艇可降低約30% 左右的能耗和飛行費用，其雷達反射面積也要比現代飛機小許多。
現代飛艇的安全性已經有了質的提高。氦氣是一種惰性氣體，不可燃。由於飛艇氣囊中的氦氣壓力並不是很大，僅僅只需要能保持其外形即可。所以即使被槍彈擊中，如果槍洞不大，那麼氦氣的洩漏速度將是非常緩慢的，幾乎可以暫時不用處理。如果槍洞很大，飛艇就不得不取消既定的行動計劃，但仍然有足夠的時間返回基地。另外，先進的製造技術和復雜的控制系統也將使“興登堡”飛艇的慘劇不會重演。飛艇還可以在惡劣天氣下照舊飛行，只要當時的風速不要超過30 節即可。
雖然軍用飛艇具有極大的發展潛力，但我們還是不能迴避其固有的缺陷。上個世紀，飛艇被飛機取代的主要原因有兩個：高昂的造價和過低的速度。雖然飛艇的使用費用十分的低廉，但其造價卻是個天文數字。飛艇的價格一般依據其外形尺寸的大小而不同，例如一個40 米長的小型軟式飛艇的價格約為200 萬美元。如果使用飛艇作為大型軍事運輸工具，就注定了其初期建造數量一定不會很多，最初運載貨物的成本也將急劇增加。如果拋去其造價，現代工程材料和航空電子設備將使現代飛艇要比其半個世紀前的“祖先”先進了許多，但其速度仍然是個令人頭痛的問題。要知道，現代噴氣飛機的速度至少是飛艇的6 倍以上。當然，軍用飛艇的速度慢只是相對飛機來說的，而對於水面艦艇來說飛艇的速度是相當快的。不過話又說回來了，飛艇的速度既是劣勢也是優勢。因為飛艇相比速度更快的飛機在執行監視任務時更具有優勢，它可以在目標地域上空懸停很長一段時間，這可使其上搭載的偵察儀器可以即精確又高效率的探測目標。另外，在低速情況下，艇上雷達可以更容易的探測到小型目標。