洛馬公司高空混合式飛艇項目現狀研究

張京男（中國運載火箭技術研究院研究發展中心）

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洛馬公司高空混合式飛艇項目現狀研究

張京男（中國運載火箭技術研究院研究發展中心）

美國洛馬公司（LM）是世界航空航天工業領域的領先者，具有眾多創新型軍事項目與商業項目，其中，高空飛艇是該公司長期研發的項目之一。近年來，該項目逐漸成熟，并開始推向商業市場，是航空航天項目商業化創新的典型案例。

1　項目發展概況

2015年6月，洛馬公司在巴黎航展上公開聲明，未來將與美國一家微型企業混合企業有限責任公司（Hybrid Enterprises LLC，簡稱HE公司）聯合在民用市場上銷售洛馬公司開發的高空混合式飛艇（Hybrid Airship），其商品銷售代號為LMH-1。該項目研發前后共經歷了20年，由洛馬公司自己投資研發，原型機是其研發機構臭鼬工廠設計的P-791（“海象”）高空飛艇驗證機。2006年，臭鼬工廠用1/2比例大小的P-791進行試驗，搭載了2名工作人員，采用了數字化飛行控制系統以及氣墊著陸系統（ACLS），驗證了飛行速度、高度、表面材料等各項指標。洛馬公司計劃2016年開始研制全尺寸的商業級產品，2018年向客戶交付。

洛馬公司并非首個有興趣研發此類項目的工業部門，之前已經有幾個國家的工業部門研發此類飛行器，但都處于驗證階段，未能成功轉化為實際應用，或者并不看好其發展前景而紛紛停止。高空飛艇系統飛行原理提出已有幾十年時間，但從未有人以產品的形式將其推向市場并取得盈利。

洛馬公司是業內首次將此類項目轉化為商業應用，生產首個商業級產品，并開始向市場推廣和銷售。臭鼬工廠在高空飛艇方面經歷了長期的技術驗證，充分考慮了項目的經濟性，完成了美國聯邦航空管理局（FAA）對新型飛行器進行商業飛行的所有強制性審核流程。LMH-1即將完成美國聯邦航空管理局要求的產品認證，其20噸級產品正在洛馬公司位于加利福尼亞州帕姆代爾市（Palmdale）的航空事業部臭鼬工廠研制。

LMH-1外部結構與功能

LMH-1飛行效果圖

臭鼬工廠研制LMH-1的現場

2　飛行器性能與應用

設計指標

LMH-1可承載的最大有效載荷為21t，可承載19名乘客和2名機組人員；有效航程2600km，最大巡航速度111km/h，可攜帶19000L燃油；貨艙容積3m×3m×18m，艙體可滾裝或拖車拖運。LMH-1起飛時不需要跑道或平坦的道路，但需要一定的凈空間，要求水平前方無遮擋物。滿載起飛時需要730m的凈空間；非滿載時機體較輕，若可垂直起飛僅需要150m凈空間。

滿載時，LMH-1升力的80%會通過氣囊中較輕的氦氣產生，另外20%由機體上的翼形結構產生，并有螺旋槳推進，為起飛帶來充足的升力。螺旋槳發動機還可以旋轉向下，提供額外的升力。

著陸時，起初是在半空中滑行，觸及地面時氣墊會被輕輕彈起，進而再次觸及地面，最終減速并落地。LMH-1著陸時需要足球場大小的地面空間停留。在滿足場地要求后，LMH-1會通過氣墊下方形成的真空將自身固定在地上，不需要任何類似機棚、錨定裝置或停機系留裝置。

混合式飛艇升力原理圖

應用優勢

目前，全球2/3以上的地域和超過50%的人口無法與公路對接，在沒有基礎設施的條件下，運輸的成本、時間與安全性都會成為難以克服的問題。

混合式飛艇多功能應用

（1）可運輸性

高空飛艇可將大質量貨物與大量人員以極為安全、廉價的方式，在正常的天氣條件下運往全球幾乎任意地點。未來還可進一步改裝升級，LMH-1的后續版本可將貨箱直接投放至目標地的艙體內，而不需要吊裝或任何承載設備，可實現點對點的大規模運輸。

（2）環境適應性

LMH-1消耗的燃料比傳統飛機消耗燃油要少得多，可節省燃料成本，實現低碳排放，從經濟性、環境噪聲、環境污染方面都比傳統運輸方式優異得多。LMH-1升空、飛行與著陸都不存在噪音，對環境影響小，只要是平坦地形均可著陸起飛，不需要修建機場、跑道或控制站等任何基礎設施。LMH-1可在條件苛刻的地表，包括雪地、冰面、沙地、草地、泥地等起飛和著陸，只要表面平坦即可，甚至可以落在水上，季節適應性強。

（3）系統安全性

LMH-1結構設計簡易，具有極強的韌性，機動與巡航速度低，利用氦氣球產生浮力可避免飛行失速或者熄火等問題，從而可保持尖端的飛行控制、導航與電子設備的可靠性。

（4）廉價性

據美國行業分析人員判斷，LMH-1的零部件數量只有同級別飛機的1/3。按照臭鼬工廠當前的設計，價格約2500萬～3000萬美元，相當于傳統貨運飛機的30%～50%。據臭鼬工廠工程師透露，同樣質量貨物的運輸，LMH-1消耗燃油僅相當于重型直升機的1/10，但航程比直升機遠得多。

洛馬公司航空系統事業部執行副總裁（左）與HE公司CEO

3　項目合作與進展

2015年6月16日，洛馬公司與HE公司建立戰略合作關系后，HE公司成為洛馬公司LMH-1產品銷售與市場開拓的專屬代理商，雙方將在2018年交付第一架商業產品。

混合式飛艇對比其他運輸工具的燃油成本與速度

洛馬公司目前是美國乃至世界航空航天領域技術與產品最具前沿性的軍工企業。

HE公司專業從事全球120多個國家貨運飛機的銷售、租賃、運營與市場開拓，后續還將銷售洛馬公司更大的高空飛艇型號。為了確保LMH-1產品與市場無縫對接，HE公司承擔的職能主要是銷售、技術分析、提供融資方案、提供售后增值服務，包括全球范圍內建立運營商、提供訓練服務、供應鏈與物流工作、維護保障服務等。該公司目前員工人數僅有7名，包括4名執行董事，僅設有公司執行董事與咨詢委員會，可見公司成立是專門服務于LMH-1項目的。

4　未來發展思路及面臨的問題

發展思路

按照洛馬公司的發展思路，只有明確了項目的市場價值能達到10億美元以上之后，才會進行風險投資，開展研發和市場布局。因此，將LMH-1推向市場之前必然是做了大量的行業現狀與市場需求分析。

洛馬公司LMH-1產品的客戶定位是全球大型集團或者租賃公司，從而滿足將大宗貨物運送至缺少基礎設施的地方。洛馬公司LMH-1產品的口號為“the road not needed”，意思是“無需道路的運輸”。洛馬公司并不希望向個人用戶銷售LMH-1，雖然價格還沒有最終核定下來，但肯定是個人用戶所無法承受的。同時，公司并沒有排除未來LMH-1投入軍事應用的可能性，如果軍方感興趣，會積極促成相關應用。

HE公司預期將該產品推向采礦業、石油與煤氣產業，幫助在偏遠地帶開展大型工程的工業部門和政府，還可以用于人道主義救援和災后重建等。

1937年，德國“興登堡”飛艇爆炸燃燒現場

面臨的問題

一是存放問題。LMH-1產品雖然運輸能力較高，有效載荷能達到21t，但由于需要密度比空氣小得多的氦氣形成浮力，其體積比較龐大，充滿氦氣后其大小有一個足球場那么大。因此，存放問題可能會成為其商業應用的一個不利因素，有待給出更好的解決方案，或者客戶愿意接受現有的存放方式。

二是成本問題。LMH-1產品的經濟運行效果在一定程度上取決于氦氣制取的成本以及運送的貨物價值。若是高價值石油、礦產等貨物，則LMH-1應用中帶來的收入能夠大大超過氦氣成本；但若是用于低價值貨物，則該產品的商業應用將不可持續。曾有人提出將氦氣制取成本降下來，從而提高商業利潤，但據專業人士分析，氦氣成本目前已無法再降低，甚至未來還會變得更高。

三是市場需求。雖然洛馬公司通過20年的研究、試驗與行業分析，但行業內并未對該領域市場前景形成共識，甚至有些分析人員認為市場需求其實并不強烈，之前也從未有過成功的商業模式，進行大量投入很可能會白白投錢。因此，市場需求問題將是LMH-1項目成功與否的第一因素。

四是安全問題。高空飛艇雖然概念由來已久，但從未進行過任何商業級應用，是一個全新的產品樣式，之前出現的安全問題也值得關注。1937年，德國研制的“興登堡”（Hindenburg）飛艇從歐洲大陸跨越大西洋，在美國的新澤西州降落著陸。當時的飛艇氣囊由氫氣填充，據不完全分析，由于云層過厚使氣囊表面積累了過多的電荷，在繩索觸地瞬間產生強大電流，使整個氣囊突然爆炸并劇烈燃燒，造成重大人員和財產損失，但具體原因一直都未能調查清楚。雖然現在的填充氣體是惰性的氦氣，但安全問題仍不容忽視。

5　結語

洛馬公司此次在高空飛艇領域的商業化發展是技術、系統與商業模式上的綜合性創新，為航空航天商業化發展方向帶來了重要啟示，未來若取得成功，有望革命性地改變全球運輸行業格局。

Research Status of Lockheed Martin’s High Altitude Hybrid Airship Project