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乘着“祥云”看山河!探访国内首架自主研制10座载人飞艇

作者:光明网发布时间:2024-09-23

在阳朔月亮山起降点,AS700正在进行飞行准备。沈东方 摄

AS700飞行员林宏在飞行过程中操作艇上设备。沈东方 摄

一架“空中白鲸”遨游在云山雾海之中,经过广西桂林阳朔多个标志性景点后稳稳降落,圆满完成演示飞行……9月14日上午,由中国航空工业集团自主研制的载人飞艇“祥云”AS700,首架正式交付客户,并现场签署12架购艇订单和20架意向订单。这标志着国产载人飞艇的研制、生产、取证、交付全面贯通,即将进入商业运营阶段。

“祥云”AS700载人飞艇是国内首款按照适航规范自主研制、具有完全自主知识产权并首个获得型号合格证的载人飞艇,按照“一艇多型、系列发展”的设计思路引入了航空领域先进设计理念,能满足国内外低空旅游市场需求。

载人飞艇的原理和特点是什么?与其他飞行器相比有什么不同?除了低空旅游,未来它还将被应用在哪些场景之中?让我们一起走进“祥云”的世界。

依靠氦气浮力和螺旋桨拉力实现驻空,最大航程700千米,最大飞行时速100千米,最多可乘坐10人

如果用一个词来形容见到“祥云”的第一印象,那就是“白白胖胖”,充装氦气的气囊营造出了它憨态可掬的形象。

“祥云”AS700载人飞艇型号总设计师周雷告诉记者,载人飞艇主要由以下几部分组成:气囊,主气囊内部还设置了用于充装空气的副气囊;艇舱,主要用于搭载人员、货物等;还有尾翼、起落架、头锥、动力装置、系统设备等。最大起飞重量4150千克,最大航程700千米,最大航时10小时,最大飞行速度每小时100千米,最大载人数10人(含1名驾驶员)。

世界上最早的飞艇距今已有100多年,比飞机还要历史悠久。早期的飞艇大多为硬式飞艇,内部由龙骨骨架支撑,有着高昂的造价与维修成本。而现在的飞艇大多为软式,不再依靠刚性骨架,而是完全使用气体的内压来维持形状,大大降低了建造与维护成本。

飞艇是一种轻于空气的飞行器,依靠空气浮力驻空,并搭载任务设备和乘员。作为一种浮空器,“祥云”是如何“飘”向空中的?

“‘祥云’的总重量约为4000多千克,当升力大于重力的时候,飞艇就能飞起来。我们把它需要的升力分为两部分:其中95%—97%的升力,由气囊里装着的氦气产生的浮力来承担;剩余的部分升力,需要通过螺旋桨高速转动后产生拉力,以及飞行中的动升力,共同实现升空。”周雷介绍,在控制飞行方向与速度方面,飞艇与飞机基本相同,依靠气动舵面控制飞行方向,依靠动力控制飞行速度。

在日常生活中,我们常常能看到氦气球、氢气球飘到高空后爆开的场景,这是因为气球内部的气体体积因气压变化而膨胀,从而把气球胀破。载人飞艇的气囊同样面临这样的问题,从地面一直飞到3000米高空,如何使其始终保持坚挺的气动外形,且不会因气压变化而爆炸呢?

主气囊内部的2个副气囊起到了重要作用。

周雷以房间作比,“我们可以把主气囊想象成一间房,副气囊为其中的两个房间。飞艇在低空飞行时,‘房间’里面装着的是空气;而来到高空中时,氦气体积越来越大,在其他‘房间’盛不下了,我们就会把这2个‘房间’里的空气排出去,给氦气腾出地方。反之亦然:从高空降落时,让体积缩小后的氦气回到原来的‘房间’,我们再给这2个‘房间’里重新注入空气。”如此一来,氦气的压力和外界的大气压力差值可以保持在恒定值,“祥云”也能保证安全和坚挺外形。

垂直短距起降犹如“旱地拔葱”,多层复合材料保障安全稳定,即便丧失动力也能实现平稳降落

今年61岁的“祥云”AS700载人飞艇飞行员林宏是战斗机驾驶员出身,他驾驶过多种通用飞行器,AS700载人飞艇从首飞到试飞,他都全程参与。

对于大多数飞行器来说,位于阳朔的月亮山起降点并不算一个容易飞的区域,这里四周环山,起飞降落都要十分当心。而这样的环境却难不倒“祥云”AS700载人飞艇,“旱地拔葱式”起飞正是它的专长所在。

“‘祥云’的净空条件相对简单,不需要在专门的机场。”林宏介绍,AS700载人飞艇采用双侧分布式矢量控制设计,用于控制、驱动飞艇两侧涵道的转向运动,为飞艇的起飞、降落和空中姿态变换提供灵活、可靠的推力矢量。在矢量控制技术的加持下,动力螺旋桨具有-120°至+90°区间的转向能力,使得AS700可在半径不小于100米的简易机场或草地上平稳起降,为飞艇垂直和短距起降提供了有力保障。

不仅如此,这项技术还能帮助“祥云”实现滞空,也就是稳定地停驻在空中的某个位置。

“从理论上来说,只要风向稳定且在3000米内的高度范围内,‘想停就停’是可以实现的。”林宏表示,目前AS700载人飞艇已经实现了小范围盘旋——以每小时37千米的速度绕着景观慢慢地飞。

虽然飞艇远观就像飘在天空上的气球一般,但它的材质并不像气球那般脆弱。“‘祥云’摸起来跟别的飞艇不一样,它的手感更轻更薄,强度也更高,防水不易破。”周雷介绍,AS700载人飞艇的气囊部分采用高强度、低泄漏、耐低温、抗老化的非金属多层复合材料,它由五层功能结构共同组成,总厚度不到一毫米,极大提升了飞艇主体结构的稳定性。

即便如此,如果飞艇“漏气”了怎么办?在检查过程中,机务团队会给飞艇全身都浇上专门调配的气泡水,哪里有泡泡吹起来了就说明哪里有补漏的需要。这样不仅完成了“查漏补缺”,也正好给飞艇洗个澡,又能焕然一新地开展工作。

在林宏看来,AS700的安全系数很高。飞艇内部配备氦气应急释放、镇重水应急抛投功能,在完全丧失动力或操纵系统故障等应急情形下,既能保障飞艇缓慢降落,也可通过控制推力矢量转向角度来对飞艇升降进行辅助控制。“一旦失去动力,飞艇就会进入自由气球模式,变成一个氦气球。就像我们乘坐热气球一样,慢慢飘到一个合适的地方降到地面,等待救援。”

值得一提的是,我国在AS700载人飞艇的产品研制、结构设计、技术攻关等方面,实现了“三个首次”,即首次实现飞艇主要材料国产化,完善了载人飞艇供应链体系;首次突破轻质低成本囊体结构设计,增强了载人飞艇市场竞争力;首次实现飞艇推力矢量同步伺服控制关键技术,提升了载人飞艇对起降条件的适应性。

低空旅游之外,还可应用于运输物流、智能测绘、应急救援、城市安保等多场景

“您乘坐的座位视野和观看风景舒适度如何?您认为最佳感受的飞行速度范围、最佳感受的飞行时长是多少?”在阳朔月亮山起降点完成试乘体验的每一位乘客,都需要填写一张《驾乘人员乘坐感受记录表》,对安全、舒适、噪声、振动等方面进行细致评分。

“乘客乘坐起来最明显的感受是平稳,速度偏慢,偶尔还会有随风飘动的感觉。”林宏告诉记者,自8月底至9月中旬,“祥云”AS700载人飞艇在阳朔共开展了15期试乘体验飞行。每期飞行时间均为12:30至14:30,单趟试乘人数包括飞行员、观察员在内不超过6人,飞行时速60公里至80公里,飞行高度500米至1000米,航线设计飞越阳朔多个景区上空。这份《驾乘人员乘坐感受记录表》主要采集乘客乘坐飞艇的安全感和舒适度等信息,为载人飞艇舒适度改进积累数据,以及为后续实际运营提供参考。

近年来,我国低空经济日渐兴起,“振翅腾飞”。低空经济今年首次写入政府工作报告,党的二十届三中全会也专门提到发展低空经济。据测算,2023年我国低空经济规模超5000亿元,2030年有望超过2万亿元。

AS700载人飞艇作为国内10座级的首个取得型号合格证的产品,以其高安全性、高能效比以及绿色低碳等优点成了低空经济的“新宠儿”。低空观光旅游是“祥云”的典型示范场景,未来它还有更多应用可能,“低空+运输物流”“低空+智能测绘”“低空+应急救援”“低空+城市安保”等多场景中都将出现载人飞艇的身影。

目前,围绕飞艇早日投入商业运营这一目标,项目团队正积极开展飞艇驾驶员培训、机务人员培训、推动低空观光旅游运行法规出台等方面工作,年内有望打通载人飞艇商业运营的各个环节,早日让更多“祥云”载人飞艇翱翔在祖国的壮美河山之上。

中央纪委国家监委网站 沈东方 自广西桂林报道

来源:中央纪委国家监委网站


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