从孔明灯到载人热气球和飞艇

三、从孔明灯到载人热气球和飞艇

轻于空气的航空器，其渊源也在中国。原始的热空气气球——“松脂灯”，又称“孔明灯”、“天灯”、“云灯”等，出现于中国的五代（公元907至960年）时期。其原理是在一个空心的用纸和竹篾扎成的球体或筒体内充入热气，热气由点燃的松脂提供，使它的比重轻于空气而浮在空中。公元1271年至1368年，元军在作战时，曾将不同颜色的“灯球”升到空中作为联络信号。这种原始的“孔明灯”传到了日本后，作为玩具很快就流行开来。

1772年，在法国巴黎的一次博览会上，一些艺人演示了一种类似于孔明灯的“日本灯”，引起了一对名叫蒙哥尔费的法国兄弟的极大兴趣。他们回家后，立刻着手进行了一系列试验，终于在1783年10月15日制作出热气球，搭载着法国年轻科学家罗齐尔升到26米的空中，实现了人类升空的理想。同年11月21日，罗齐尔和另一人乘坐蒙哥尔费气球，从巴黎郊区升空到约1000米高度飘飞25分钟，在距离起飞地约8．9公里的地方，安全返回地面，完成了人类历史上的首次自由飞行。蒙哥尔费兄弟为此受到法国国王的表彰并授予勋章，分别被任命为法国科学院院士和国家研究院通信院士。在蒙哥尔费兄弟研究热气球并取得成就后不久，法国物理学家查理又制造出了飘飞性能更好的氢气球，克服了热气球因需携带燃料而减小了气球有效载荷的缺点，1783年12月1日，查理和他的助手乘坐氢气球在巴黎上空翱翔了2个多小时，飞行高度达610米，行程43公里，实现了首次氢气球载人飞行。

孔明灯

载人气球

短短的十几天内，两种气球相继载人飞行成功，使整个法国处于极度的狂热之中，街头巷尾都在议论和赞美气球，大多数人已不再害怕乘气球上天，而且都以能够从天空中一睹大地的风采而自豪。这种情绪迅速漫延到欧洲和其他地区，英国、意大利、奥地利等国相继开展了对气球的研制和飞行。由于氢气有易燃易爆的缺点，20世纪二十年代以后，又出现了氦气代替氢气的氦气球。

由于气球没有动力装置，不易操纵飞行方向，只能随风飘移，因而对气球的利用受到很大限制。于是人们开始对气球进行创造性的改进。1784年，法国陆军军官梅斯尼埃对气球的结构进行改进，将气球的外形设计为“雪茄”状，由人力驱动螺旋桨提供动力，成为飞艇的雏形。1852年，法国人亨利－吉法尔建造了一艘以蒸汽机为动力的“雪茄”形飞艇。之后，法国军官罗纳德和克瑞伯斯，在飞艇上安装了操纵面，解决了飞艇的全向操纵问题，1884年，他们驾驶一艘长51米、装有9马力电动机的飞艇，以每小时19．3公里的速度飞行了4．2公里，实现了有动力完全操纵的飞艇飞行。

1789年，法国成立了气球学校，1793年，法国政府设立了气球部，专门负责制造、装备和维修气球。1794年4月，法国成立了世界上第一个气球侦察分队。但是，当时法国统帅拿破仑却没有敏锐地觉察到气球可以在空中居高临下地进行战场观察的特殊作用，下令解散了气球队，以致在后来的滑铁卢之战中没有及时发现敌军而分兵搜索，未能及时地集中兵力，史学家认为这是拿破仑战败的原因之一。

1908年，中国清朝在湖北陆军第8镇，江苏陆军第9镇和直隶陆军第4镇先后成立了气球队，陆军大学还编印过《气球学》一书。

早期的飞艇以电动机或蒸汽机为动力装置，体积大、重量沉，后来出现了以石油为燃料的小型化的内燃机，成为飞艇理想的动力装置。德国人齐柏林从1900年至1906年，对飞艇的结构进行了重大改进，先后设计了LZ－1、LZ－2、LZ－3型硬式飞艇。这些飞艇以金属框架保持其气动外形，飞艇的气囊由多个分隔的气囊组成，以防止氢气爆炸事故，并增大了飞艇的体积。齐柏林大大提高了飞艇的技术性能，为飞艇的商业和军事运用开辟了广阔的前景，迎来了辉煌一时的齐柏林飞艇时代。但是，由于飞艇体积大、速度慢、受强风等气象条件影响大，以及气囊内氢气易燃等弱点，终于因其存在致命缺陷而被淘汰，其地位由飞机所代替。

齐柏林飞艇