雷鳥2號

雷鳥2號

雷鳥2號,是美國加州私人飛機製造廠為美軍製造的大型運輸飛艇,其載貨量是正常軍用運輸機的3倍,但燃料消耗量卻只需三分一,甚至不需要機場跑道來升降。2013年9月,雷鳥2號首次試飛成功,預計三年後正式問世。

簡介

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雷鳥2號是美國加州的私人飛機製造廠Aeros研製的一款新型航空運輸平台,並得到了NASA和美國國防部的資助。名字來源於安徒生童話中《木偶歷險記》中救生艇的名字。

雷鳥2號最大的特點是不需要機場跑道來升降,達至點對點傳送物資的功能,而這一特性在商業市場上有著重大優勢。該型飛艇起飛重量是大型運輸機的三倍以上,但燃料消耗量卻只需三分一,航程可超過數千公里,對航空運輸而言具有革命性的意義。

歷史

飛艇一度被認為是未來的航空運輸主力,其不需要耗費太多的燃料就能將貨物運輸目的地,但自二十世紀三十年代駭人聽聞的興登堡飛艇失事慘劇以後,使用飛艇旅行和運送貨物便成為歷史。從此以後,比空氣輕的飛行器主要用來做空中廣告或者電視航拍。

21世紀初,有幾家公司陸續推出了一批更加安全、高效的飛艇。其中包括當年製造興登堡飛艇的齊柏林公司和雷鳥2的設計者全球航空公司(WorldwideAerosCorp.)。

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2010年10月,飛艇製造商aeros發布了他們的概念飛行器雷鳥ML866。

2012年11月,英國《每日郵報》網站報導了由美國軍方提供資助的新型超級飛艇Aeroscraft再次進行飛行測試。Aeros用來測試用的Aeroscraft飛艇只是一個原型,大小只有最終版的一半。儘管如此,這個原型的長度也達到了77米,而且採用了與最終版相同的鋼架結構、飛行控制系統和起落架。

美國軍方一直都非常支持雷鳥2的研製工作,五角大樓和美國國家航空航天局已經累計為AEROS公司投入了3600萬美元(約合人民幣2.24億元)的研發基金,而首架Aeroscraft預計將會在2015年前後交付給美軍。

2013年9月,重達36000磅的新型超級飛艇原型Aeroscraft號首次試飛成功。雷鳥2在一座二戰時期的飛艇機庫外試飛,機庫高17層。不過,這一“將給長途運輸帶來巨大變革”的航空飛艇,只在離地面12英尺(約3.6米)處徘徊了幾分鐘即降落。儘管如此,開發它的工程師仍宣布,“雷鳥2”試飛成功,這是航空領域邁出的巨大一步。

設計原理

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飛艇(或軟式飛艇)等輕於空氣的飛行器內部充滿某種氣體,例如氦氣或氫氣。這些氣體為飛艇提供了浮力。浮力是當物體浸入比其密度小的物質時具有的上浮效果。例如,空氣的密度小於水的密度,所以如果把充足氣的球放到游泳池裡,球便會浮在水面上。同樣的道理,氦氣氫氣的密度都比空氣的小,所以兩者在空氣中會上浮。

普通飛機的密度比空氣大得多,所以必須依靠其他方式提供升力。升力是機翼在運動流體(這裡是空氣)中受到的、垂直於流體流動方向且向上的力。飛機在空氣中的飛行速度足夠大時,空氣的擾動會產生升力。

雷鳥2將輕於空氣的飛行器的原理與飛機的原理結合起來。它的內部充有近40萬立方米的氦氣,可以產生相當于飛行器重量60%的浮力(參考)。當雷鳥2以巡航速度飛行時,其空氣動力學外形以及鴨翼(前安定翼)和尾翼(後安定翼)產生的升力可以彌補浮力的不足。

已有的飛艇在卸貨時都需要先將其綁在某個地方固定住,防止被風吹走。而雷鳥2內部擁有先進的鎮流器管理系統,能夠讓駕駛員通過將氦氣壓縮到內部氣艙中來增大飛艇的自重,讓其順利降落在地面上。而當貨物裝好之後,駕駛員可以將氣艙中氦氣釋放出來以降低汽艇自重,並在渦輪螺旋槳發動機的幫助下讓汽艇沿垂直方向爬升起來,所以雷鳥2在垂直起降時不需要任何跑道和地勤人員的輔助,只要有足夠大的起降場地即可。

基本結構

長度

雷鳥2號原型長度為77米,雖然是最終製成品的一半長度,但安裝的配件相當完善,例如有先進的飛機操控系統、起落架等。

機身

雷鳥2號外表為綠色,形狀像橄欖球。230英尺長的機身框架完全由鋁和碳纖維進行打造,機身外皮附著聚酯薄膜。

操控系統

起降系統

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憑藉一項名為“DynamicBuoyancyManagement”(動態浮力控制)的新興技術,雷鳥2號可以使用6台渦輪風扇噴氣發動機實現垂直起降。這使得雷鳥2號能夠在運輸基礎設施不完善的地區實現起降。其內部能增減壓力的調節系統。當裝上或卸下物資時,調節系統增加艇內壓力,此時重力大於空氣浮力,讓飛艇無懼陣風吹倒,穩定懸浮半空;同樣原理,要穩定升空,重力就要小於空氣浮力,減少艇內壓力即可。

一旦飛行器達到巡航高度(海拔2,400米左右),它將在尾部巨大的螺旋推進器的作用下飛行,而雷鳥2號的空氣動力學外形能產生足夠的升力維持飛行高度。電力推進器採用氫燃料電池或其它環保燃料作為動力,這意味著雷鳥2號不僅能效高,而且噪音低。

平衡系統

雷鳥2號上的四個鴨翼和兩個尾翼可以保證飛行平穩,並允許飛行員進行小幅調整以使其保持平飛狀態。飛行器外的飛行條件(例如風和氣壓)將與飛行器內的重量分布情況同步測量。如果所有乘客都突然聚集到飛行器的左舷觀看景物,那么控制系統會做出相應補償:將外界空氣吸到收集器中並加以壓縮,用作壓艙物。

航空系統

雷鳥2號中的所有導航控制和航空電子系統都採用光傳操縱(FBL)技術。駕駛員的指令傳給飛行控制處理器,再以電信號的形式通過光纖電纜傳送到舵面作動器。在電傳操縱(FBW)系統中,需要禁止導線以防止受到電磁輻射(EMF)的干擾,這會帶來額外的重量、成本和維護工作量。光傳操縱系統具有抗電磁輻射干擾能力,例如可以抵抗雷擊的電磁干擾。光傳操縱系統、飛行控制處理器和飛行控制裝置共同構成了機載數據交換管理系統(ODEMS)。使用該系統可實現飛行中大多數操作的自動化,只需要兩名機組人員監控飛行狀態就能保證安全。

著陸系統

無論是起飛還是降落,Aeroscraft都不需要大量地勤人員。飛行器腹部安裝了氣墊起飛著陸系統(AirCushionTake-off/LandingSystem,ACTLS),該系統能在飛行器著陸後產生一個真空區域,使其停泊牢固。而當飛行器起飛時,該系統則會發揮相反的作用。

性能

它的最大載貨量為66噸,是正常軍用運輸機的三倍;只消耗平常的三分之一燃料,就能以時速高達120海里的速度飛行,升空高度達1.8萬英尺。

飛行高度為1.8萬英尺(約5500米),航速120節,有效航程近6000公里。

用途

旅行

雷鳥2號試飛成功雷鳥2號試飛成功

載客型雷鳥2的型號為Aeros-ML,其外形相對較小,可以搭載120名旅客或近20噸的貨物。多達250名乘客將享受到舒適豪華的旅程。飛行器上備有住宿、餐飲服務,還有一個賭場和其他娛樂設施。為使旅客一飽眼福,Aeroscraft還可以從風景名勝上空掠過,即使其位於叢林之中,也不會阻礙旅客觀賞。該款交通工具或將徹底改變空中旅行的方式,如果人們乘坐飛艇出遊,可以像大型郵輪那樣緩慢移動。

貨運

其貨運型號有兩個:Aeros-D4和Aeros-D8。雷鳥2號垂直升降的特性可運送物資到一般運輸工具無法抵達的地區,例如災難地區;運送沉重採油工具至北加拿大油田區;將大型軍事設備運到戰區;又或者將渦輪機送至偏僻的風力發電廠等。

軍用

這種貨運能力也引起了軍方的興趣。因為只需一艘雷鳥2,就可以運送整連(100-200人)的軍隊,外加能夠滿足他們駐紮和執行戰鬥任務所需的全部裝備、全部支援部隊以及燃料、給養、水等物資,並且可以將其投放到任何地點。這種飛行器可能給軍事後勤帶來變革。

通勤

在短途運輸市場中,雷鳥2的“短距起降”(STOL)能力、低噪音、高能效(源於低能耗)將使其具有巨大優勢。航空公司已經基本放棄了航程在30到近500公里之間的服務線路,而Aeroscraft正好可以從這些市場中獲利,恢復城市中心甚至小型機場間的運輸服務,並為國際航空港和交通樞紐承擔支線運輸的任務。

其他

1、農業和環境:雷鳥2可以運載大量的水以撲滅偏遠地區的火災。另外,雷鳥2號還可以運送肥料以及協助確定污染源。

2、在現代航空技術的支持下,未來飛艇還可以擔負化石燃料開採、工程和通信等作業中大型設備的吊運。

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