耽搁了一些时间后,齐柏林LZ1飞艇的最终试飞日期终于确定了下来。1900年7月2日,博登湖长久以来的寂静被打破,人们争先恐后过来一睹当时世界最大航空器的风采。
试飞从下午1点钟开始准备,包括补充氢气、添加压舱物、调整平衡、测试发动机和调试控制系统等,直到傍晚全部工作才准备完毕。此时湖面仅有微风,十分适合飞艇起飞。齐柏林与一位副手和一位工程师进入了前吊舱,一位记者和另一位机械师进入了后吊舱。整个试飞过程共载有5名乘员,人数之多,前所未有。
图1-55 齐柏林飞艇LZ1的第一次试飞,下方悬挂的配重块用于调整艇身的俯仰
在人们的欢呼声中,LZ1飞艇顺利升到了湖面上空(见图1-55)。不过齐柏林马上就遇到了问题。调节飞艇俯仰的配重块是通过两根绳索悬挂在吊舱下方的,但调节绳索长度的绞盘坏掉了,导致头部的绳索过短,飞艇重心前倾,也就是有些大头朝下。虽然飞艇的姿态有些问题,但齐柏林还是驾驶着LZ1飞艇飞行了17分钟,并顺利完成了降落。
在经过必要的修理之后,10月17日齐柏林进行了第二次试飞,紧接着的4天后是第三次。三次试飞都很顺利,飞艇无损伤,人员也没有伤亡。在3级微风的实际条件下,LZ1飞艇的最高速度为8.5米/秒(30.6千米/时),这已经超过了“法国号”飞艇的21千米/时,并且它还顺利完成了起飞、升降、转弯、降落等一系列动作。考虑到这是当时人类制造的最大飞行器,它所展现出的操控性已属难能可贵。
不过军方代表显然有着自己的评判标准。首先是LZ1飞艇的升空高度很有限,而其30.6千米的时速已经明显慢于当时的铁路,离实用还有很大的距离。另外一个问题源于水面飞艇机库方案。
当初齐柏林选择将飞艇机库建在水面上有两点考虑:第一点是水面降落对于硬式飞艇的结构冲击较小;第二点是飞艇机库的朝向可以调整,方便在有风天飞艇入库。一般情况下飞艇下降到接近地表后都会关闭发动机由地面人员牵拉,此时顺风入库较为容易。
虽然这两点都是合理的考虑,但是让军方代表对飞艇的结构刚性产生了怀疑——如果在地面进行降落,它能否承受坚实地面带来的冲击?因此他们在三次试飞过后并未对齐柏林飞艇项目给予任何资金支持。
此时齐柏林手中的资金已经花得一干二净了。他甚至连再次给飞艇充气的钱都掏不出来了,任何实验或是改进都变成了奢望。
1901年齐柏林黯然拆解了LZ1飞艇,申请了破产。就这样,62岁的老伯爵的第一次创业以失败告终。而与此同时在隔壁的法国,巴西人桑托斯·杜蒙驾驶着自己的6号飞艇绕过埃菲尔铁塔拿下多伊奇大奖,一时风光无限。
同样风光的是另一艘法国飞艇。1902年底糖业大亨勒博迪兄弟(Marie Paul Jules Lebaudy,1858—1937,Joseph Marie Pierre Lebaudy,1865—1929)雇用气球工程师亨利·朱利奥(Henri Julliot,1855—1923)建造了一艘被命名为“勒博迪Ⅰ号”的“半硬式”飞艇(见图1-56)。所谓“半硬式”即飞艇只有气囊下方的龙骨部分是刚性骨架,而上部都是软气囊,因此它也依赖气囊内部的压力维持外形。但与“软式”飞艇不同的是,它的吊舱由龙骨承载,而不是像前者那样由气囊直接承重。
相比齐柏林的LZ1飞艇,勒博迪Ⅰ号飞艇要小巧得多。它的长度只有LZ1飞艇的一半不到,容积更是只有前者的1/5,不过它却配置了一台35马力的戴姆勒发动机,功率高于LZ1飞艇的两台15马力发动机。在这样的组合下,勒博迪Ⅰ号飞艇展现出了优秀的性能。
在1903年的半年时间中,勒博迪I号飞艇进行了多达29次试飞,最高速度为12米/秒(43.2千米/时),最远飞行距离为98千米,期间无任何人员伤亡。这些都创造了航空器飞行的新纪录。更值得一提的是,飞艇的气囊坚持长达70天而无须补充氢气,这展现出了优异的气囊材料和气密工艺。看到这些指标后,法国军方马上表达出了采购意向。
图1-56 勒博迪Ⅰ号飞艇(1903年)
不过齐柏林并没有气馁,他觉得自己的硬式飞艇依然具备很大的潜力,于是他不顾友人的劝阻,为自己的LZ2飞艇又走上了筹款之路。由于利用了LZ1飞艇的材料,LZ2飞艇的资金需求少了一半,为40万马克。但这40万马克齐柏林花了4年时间才筹齐。期间他向军界和政界进行了无数次徒劳无功的演讲,动用了各种关系,吃了各种闭门羹,但依然矢志不渝,以至于他被一些人讥笑为“博登湖的老傻瓜”。
最终资金的来源可谓五花八门,其中齐柏林的个人资金占了三分之一,首相的特殊拨款和众多的小额捐款构成了另外的三分之一,资金中最后的三分之一来源于彩票发行,而普鲁士国防部则承诺提供飞艇运行必需的氢气。
1905年4月LZ2飞艇正式开始建造。从表面上看,LZ2飞艇与LZ1飞艇几乎没有区别,长度、容积都相同,甚至艇身每节的长度也是相同的,唯一的区别是横截面的24边形改为了16边形。但在里子上,LZ2飞艇比前一任有着质的飞跃。总工杜尔从之前对LZ1飞艇的批评意见中敏锐地提出了两大改进方向。
第一
在骨架结构上,LZ2飞艇的梁从平面的变为了立体的——它用三角形桁架主梁代替了之前梯子形的主梁(见图1-57和图1-58)。接着杜尔找到了一种新的铝合金材料。在没有增重的前提下,这两个举措将艇身结构的强度提高了三倍。同时,齐柏林还在前后两个吊舱之间设置了一个刚性的通道,进一步提升了艇身的刚性。这个通道不仅方便维修人员检修设备,还能存放压舱物和油料。这个结构如此成功以至于一直沿用到了最后一艘齐柏林飞艇。
图1-57 齐柏林LZ1飞艇的“梯子形”主梁
图1-58 齐柏林飞艇的三角形截面梁(来自一艘1916年被击落的齐柏林飞艇)
第二
速度方面,杜尔从戴姆勒公司订制了两台80马力的发动机,这是LZ1飞艇的5倍多。可贵的是,这台发动机的自重并没有增加多少,这让功重比从LZ1飞艇的30瓦/千克,一下子跃升到了近150瓦/千克。
可惜这一次,齐柏林的运气差到了家。
1905年11月30日的第一次试飞,LZ2飞艇刚被拖出机库,一根导绳就卡在了拖船上,导致飞艇艇头扎入水中,损坏了前置的方向舵。不过新的艇身结构禁受住了考验,没有在事故中受到损伤。此时,德国的冬天已经来了,照理说应该等第二年开春后再试飞。但是齐柏林害怕夜长梦多,他感觉这一年冬天的天气还挺温和,于是决定在第二年1月就进行第二次试飞。这一次赌天气让他吃了大亏。
1906年1月17日,LZ2飞艇起飞还算顺利。但不久后就遭遇了一连串故障,首先是前置方向舵又坏了,舵面被折断,紧接着一台发动机也突然熄火。此时飞艇已经飞出了湖面深入内陆30千米。返回是来不及了,齐柏林必须在陆地进行迫降。平心而论这次迫降颇为成功,放出部分氢气后飞艇平稳地着陆,几乎没有任何损坏。但接下来就悲剧了。迫降后的LZ2飞艇由于缺乏保护,经过冬天的风暴蹂躏,一夜之后只留下了一个8吨重的残骸。
齐柏林将这次事故的原因揽在了自己身上,在一份递交给国防部的事故调查报告中他称自己缺乏驾驶经验,但也自夸了一下LZ2飞艇的性能——它的速度能达到15米/秒(54千米/时),这个数字高于法国的勒博迪飞艇。报告末尾齐柏林依然不忘为下一艘LZ3飞艇申请资金。
也许是害怕在航空竞争中落后于法国人,也许是得知外国要购买齐柏林飞艇的图纸,这一次军方的资助马上就到位了。9月底,利用LZ2飞艇上回收的材料,LZ3飞艇很快建造完毕。
LZ3飞艇完全仿照了LZ2飞艇的结构,但在一个地方做了重要改进,那就是操控性。
前两次的失败让齐柏林的总工杜尔意识到,如果飞艇的操控性不好,再大的发动机也使不上劲儿。借助当时最先进的空气动力学装置——风洞(Wind Tunnel)进行多次实验后,杜尔彻底舍去了笨拙的滑动配重系统,换成空气动力学的方式进行飞行姿态的调节。他给LZ3飞艇装上了巨大的“X”形尾翼以增加水平方向的稳定性。同时还在两片翼面之间增加了3张垂直的舵面,用来调节航向。为了调节飞艇的俯仰角,他在飞艇前后部两侧各设置了一组形似百叶窗式的水平翼面,每组翼面4张(见图1-59)。
图1-59 齐柏林LZ3飞艇的尾翼结构
这些措施大大增强了LZ3飞艇的操控性,在多次试飞中,齐柏林实现了自己夸下的海口——LZ3飞艇的实测速度达到了15米/秒。转年的1907年,甚至齐柏林唯一的子女——女儿海琳也搭乘了LZ3飞艇,老伯爵对其可靠性的信心可见一斑。德国陆军旋即将LZ3飞艇收归麾下,直到6年后LZ3飞艇才退役。
经过17年的创业,69岁的老伯爵终于迎来了他的第一次成功。
同年10月,柏林政府拿出215万马克供齐柏林打造下一艘飞艇。有了充足的资金支持,齐柏林终于可以全新打造自己心中的理想飞艇了。
LZ4飞艇长为136米,直径为13米,容积为15000立方米,比LZ3飞艇大了30%,可以容纳14名乘员以及更多的油料和货物。相应地,动力装置也换成两台105马力的戴姆勒发动机。为了进一步优化操控性,LZ4飞艇在尾部增加了上下两片垂直尾翼,以增加航向稳定性。同时还在艇身正后方设置了一片15平方米的巨大尾舵(见图1-60)。
1908年7月1日,齐柏林在古稀之年再次登上了飞艇的驾驶舱。这一次他驾驶飞艇飞到了邻国瑞士,完成了一趟长达12小时的跨国飞行,总航程为386千米,最大高度为795米。德国报纸对其进行了歌颂,称齐柏林为和平的信使,一个铸剑为犁、世界人民互相理解的美好时代即将到来。
跨国飞行的成功让齐柏林飞艇受到了极大的关注。8月4日,LZ4飞艇起飞准备冲击一项24小时的飞行耐力测试,齐柏林没能料到他的理想飞艇LZ4的生命竟然如昙花般短暂。
图1-60 齐柏林LZ4飞艇,注意其巨大的垂直尾翼和尾舵