分享:

重返飞艇时代?绿色环保的大型货物运输利器即将到来

2020-10-29 09:23:09 中国航空新闻网 看航空专栏

近期,航空工业通飞表示,我国自行设计研制的3500立方米民用载人飞艇项目详细设计通过了专家委员会评审,已经进入下一阶段工作。

这款3500立方米民用载人飞艇是航空工业特飞所依据中国民航局《飞艇的型号合格审定》要求,基于已有飞艇的设计经验和成熟的技术成果,采用“一艇多型、系列发展”的设计思想,研发的一款具有完全自主知识产权的有人/无人驾驶新型飞艇,具有有人/无人驾驶、侧杆电传操纵、综合航电等三大特点。

近些年以来,降低燃油消耗、减小对自然环境的破坏已成为实现航空业可持续发展的共识。而飞艇是一种轻于空气的飞行器,其升力主要来源于轻质气体,因而其对燃油的消耗以及大气环境的影响明显低于传统飞行器。

除了环保之外,随着航空新材料、混合推进、电传飞控等航空新技术的发展,飞艇中的重载飞艇,由于其独特和重要的功能性,更受到世界各国航空业的关注,并投入资源开展研究。

重载(运输)飞艇是:

有多台推进装置、载客20人或以上(机组人员除外)或最大起飞重量在15000kg或更大,或设计升力气体体积在20000立方米或以上,以较高者为准。

现代重载飞艇普遍采用硬式结构设计和电传飞行控制技术,利用矢量推进装置实现垂直起降和定点盘旋飞行功能。飞艇内部填充氦气,飞行高度一般在海拔3000m以下,巡航速度100km/h左右,具有大载重、长航时、可垂直起降、点对点运输、经济性好、安全性高、低碳环保等显著优势。

目前,世界范围内尚未有成熟的重载飞艇产品,但已有不少关于重载飞艇的研究项目,比较突出的有法国飞鲸公司(Flying Whales,简称FLWH)的LCA60T项目和英国混合动力飞行器公司(Hybrid Air Vehicles,简称HAV)的Airlander 10项目。

LCA60T飞艇 

LCA60T飞艇是由法国飞鲸公司负责研制的、载重量可达60吨的大型飞艇。

飞鲸公司是中法加三国合资公司,总部位于法国巴黎,其中方股东为航空工业通飞公司。该项目于2017年启动,目前已进入初步设计阶段,预计2023年底实现首飞。

LCA60T飞艇为基于复合材料的全硬式结构、采用分布式混合动力推进的有人驾驶货运飞艇,可实现垂直起降和悬停装卸,货物可内置及外吊。飞艇总长154m,宽68m,高43m,货舱容积为80m(L)×8m(W)×5m(H),最大航程可达1000km。法国国家林业局是其先锋用户。

截至目前为止,世界上尚未有其他替代运输方式能够将60吨物资一次就从交通基础实施不便的地方运进/运出,因此LCA60T是许多客户所期盼的解决方案。

Airlander 10飞艇 

Airlander 10飞艇由英国混合动力飞行器公司公司研制,载重量10吨。

其原型艇是最初为美国陆军LEMV(长航时多情报飞行器)计划而制造的HAV-304飞艇,2013年美国陆军取消LEMV项目后,该公司将其转运回英国,进行改进后形成目前的Airlander 10飞艇,2016年8月17日,Airlander 10在英国首次试飞成功,并已完成多次飞行验证试验。

0914323697066099.jpg

Airlander 10飞艇为软式、浮升一体化组合布局飞艇,其长度为92米、由4台涡轮增压柴油发动机提供动力、采用动升力起飞、由氦气提供静浮力,可携带高达10T的有效载荷。

目前,公司新的Airlander 50飞艇已在论证中,其载重将达到60T,可搭载200名乘客,航程超过6000km。

需求急切,“舞台”巨大 

当前,重载飞艇主要在风力叶片、特高压电塔的空中吊运、森林木材的运输以及应急救援等领域有显著需求,具体如下:

风电机组

在山区风电场的建设过程中,常常因地理环境因素而导致风力发电机三大部件(塔筒、机舱和超大尺寸叶片,均为超常规尺寸、大重量设备)难以运输。

其主要问题表现在:大尺寸叶片难以运输的同时其重量也往往超出普通公路的承运能力;运输成本高(需要专用车辆、升降机等)、效率低(一次运输一个部件,在盘山路上,平均每天行进不到10公里)。

0914382909805703.png

风电叶片运输现状

重载飞艇风电叶片运输场景构想

特高压电塔

特高压电塔(包括相应电缆)属于高度和重量都超常的设备,其高度一般在100m以上,重量大都在50T以上。当前运输过程中主要存在的问题有:偏远、山区地形导致公路可达性差;需要对特高压电塔进行拆解运输、人工集成,进而导致效率低、成本高。

0914404313864916.png

电塔吊装现状

重载飞艇电塔吊装运输场景构想

森林伐木

当前伐木行业存在的痛点主要包括:伐木总量在增长,而不少林木资源因陆路资源不可接近而运出不来;常规运输受天气影响较大,尤其是雨天。

此外,运输所需的修路或养路成本也很高,道路开发也会破坏森林环境,与此同时,采用直升机伐木和运输木材成本非常高,急需新的经济、环保、高效的运材方案。

森林木材运输现状

重载飞艇木材运输场景构想

应急救援

从世界范围来看,地质灾害(地震、洪涝)、极端天气事件(海啸、暴雪)等重特大自然灾害时有发生,由于陆路交通受到阻隔,救援难度很大,缺少能将救援物资、设备和人员快速运输到灾害现场的手段。

目前,主要采用大型直升机开展救援,但其载重量有限,不少重型设施难以运抵现场,同时使用成本也非常高。

0914468589023407.png

应急救援运输现状

重载飞艇应急救援场景构想

从以上运输场景存在的问题来看,重载飞艇对于偏远地区、基础设施难于覆盖的区域和突发自然灾害地区的货物运输具有明显优势,对于大尺寸、整体件、异形件、超重件等特殊货物运输具有无可替代的优势。

总的来看,重载飞艇作为介于飞机和直升机之间的一类特殊浮空飞行器,其产品定位是通过绿色航空运输的方式解决特定运输领域存在的瓶颈问题,具有显著的应用前景。

不过,当前重载飞艇的发展依旧面临着一些挑战,主要来源于两个方面——

作为现代大型飞艇,在大载荷交换控制、分布式大功率混合推进、大跨度桁架式结构、大型运输飞艇适航等技术方面还有待深化研究;

另一方面,由于在国内、外市场上暂没有大型飞艇商业运营的案例,客户对重载飞艇的市场前景,以及后续的使用、运营等方面还缺少信心,还需积极开拓市场,寻找先锋用户,创新商业模式。

而空白的领域,正好是创新的方向,在发展中发现问题、解决问题,同样适用于飞艇科研行业。在重载飞艇研发项目中,我们正在掌握先机。

责任编辑:贾茹