forcode:氢燃料很有前途,阳光电源等大陆企业已经在探索清洁能源转化为氢能存储运输的产业化方案,电不方便低成本长久存储,但液化氢气可以低成本存储几年甚至几十年,现在就可以全国推广,沙漠地区铺满太阳能电板和风力发电机,然后发电把水分解成氢气,压缩液化后运输到全国各地加油站,供氢燃料汽车用,回程把水从东部地区运到西部戈壁滩和沙漠地区,供分解和清洗太阳能电板上的灰尘……
西北地区太阳能发电后,电解水产生的氢气,注入直径300米、厚度10厘米的气球中,气球充气后直径扩张到1公里大,底部装上螺旋桨,以20公里的时速慢慢飞到东部地区,然后被东部地区的气球网捕获,拉回地面后,气球里的氢气被抽出来,注入各地的氢气加油站……
我算了一下直径300米、厚度10厘米气球的体积和重量,发现这个尺寸不现实,每个气球重达2.24万吨,没有任何陆地或空中运输装置可以把2万多吨的气球运到目的地……
改变气球参数:直径30米、厚度1厘米的气球,充气后膨胀到直径100米的乳胶气球,表面积大约2826平米,重量大约22.6吨。
西北地区用不完的氢气就装在直径30米、厚度1厘米的气球里,充气后直径100米,拴上拇指粗的铁链,固定在西北戈壁滩的地面,就算爆炸了,也不会伤到人,反而增加一点水落到地面。直径100米的氢气球,挡住戈壁滩的太阳,聚集在一起,可以改变戈壁滩的小气候……
现在GPS定位系统和AI自动控制的无人机技术已经很成熟,什么全向地形感知、轨迹巡航、空中悬停、自动地图构建、航点规划等AI技术非常成熟了。
什么大秦铁路运煤的技术已经过时了,未来我们通过超大型“氢气球六轴飞行器”全自动化运送煤炭和氢气。
每年刮西北风的季节,内蒙古的煤炭可以通过直径1公里的巨型氢气球运送到各地火电厂,为了防止氢气球破裂、煤炭下坠损坏房屋、砸伤人,每个运煤飞行器由十几个独立的直径一公里的氢气球组成,每一个氢气球有单独的液化氢气罐和充气、抽气设备,电脑会根据调度系统指令自动充气、抽气或启动六轴飞行器来控制运煤飞行器的高度、速度、方向,GPS导航的无人驾驶氢气球运煤飞行器会选择走无人区,运煤飞行器经过的地方,会在地面留下巨大的阴影……
直径1公里气球体积:
4PI*R^3/3=4/3*3.14*500^3=52333万立方米;
空气质量:
1.185kg/m3*52333=62000万公斤;
同体积氢气质量:
0.09kg/m3*52333=4700万公斤;
升力=620-47=57300万公斤=57.3万吨。
抛去氢气球、液化氢气罐、车厢、六轴飞行器、GPS、发动机等设备重量,大约可以运输55万吨煤。
直径100米气球体积:
4PI*R^3/3=4/3*3.14*50^3=52.3万立方米;
空气质量:
1.185kg/m3*52.3=62万公斤;
同体积氢气质量:
0.09kg/m3*52.3=4.7万公斤;
升力=62-4.7=57.3万公斤=573吨。
抛去氢气球、液化氢气罐、车厢、六轴飞行器、GPS、发动机等设备重量,大约可以运输550吨煤。
大秦铁路开行的两万吨编组列车,有两百多节车厢,每个车厢可以装80吨煤,10个直径100米的氢气球组成的运煤飞行器,最大可以运输5500吨煤炭,运输能力是大秦铁路每趟列车的四分之一。
每年秋冬季刮西北风的时候,借助风力,成千上万直径100米的氢气球,十个一组,每组搭载着5500吨煤炭、液化氢气罐运往东部、中部地区火电站,然后快要接近目标火电站的位置,运煤飞行器负载仓里的全自动抽气装置将氢气球中的氢气重新液化存储到气罐中,随着氢气球体积减小,浮力逐渐减小、高度不断下降,最后降落卸载在全国各地火电站,液化氢气将通过管道输送到附近各个加氢站,煤炭用来火力发电或煤制气……
抽空氢气的氢气球卷起来,通过飞机运回西北地区,再次借助风力将煤炭和液氢运往东中部……
每年每组运煤飞行器大约可以运煤10趟合计5.5万吨煤炭,全国火电大约消耗20亿吨煤炭,200000/5.5=36364,全国大约需要3.6万组这样的运煤飞行器就足够全国火电站的用煤需求……
每到夏季刮东南风的季节,这些运煤飞行器将改装为运水飞行器,直径1公里的氢气球,十个一组、每组运输5500吨水,历经10天左右的时间抵达目的地,注入西北各地水库,腾空的氢气球通过飞机运回东部地区后,再次启程向西北地区输水,每一组每年平均可以向西北地区运水12趟,一共运水6.6万吨,36364组这样的运煤飞行器每年累计可以向西北地区运水24亿吨,十年时间可以为西北地区补水240亿吨,持续累积下去……西北沙漠变成像加州一样的粮仓,中国耕地面积从18亿亩不断增长,最后达到23亿亩,森林草原面积也大幅度增长……
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forcode:人类曾经认真探索过飞艇技术,飞艇的能耗应该是非常低的,靠空气浮力漂浮在空中,不需要燃料维持飞行器在空中的高度,但是不太方便控制方向,随风漂流,而且,那么大的氢气球,很容易爆炸造成人员伤亡……
但是,现在有了各种无人驾驶技术和四轴飞行器技术,西北广大无人区的空中又没有那么繁忙拥挤,无人驾驶的超大号飞艇在GPS的引导下,借助风力和少量燃料,就可以在冬季自动运送西北地区生产的大量石油、煤炭和液化氢气罐……
//近些年来,各国军方竞相研制新型军用飞艇。其中的主要原因之一就是飞艇的有效载重量大,空中运输能力强,能保证现代战争中远程空中运输的需要。
英国设计的“空间船”盘状飞艇最大起飞重量为800吨,有效载重量大于400吨。法国的“大力神”号飞艇载重量高达900吨,不仅能够为远洋轮船装卸货物,还能把内河轮船直接提升越过水闸。美国正在研制的“海象”项目飞艇的载重量为500吨。
与之相比,目前世界上载重量最大的运输飞机安-225的载重量仅为250吨。
美国俄亥俄飞艇公司研制的Dynaliffter重型混合式运输飞艇PSC-1,长301.7米,宽36.8米,高51.2米,载重量1450吨,巡航速度185千米/小时,巡航高度3048千米,最大载重时航程6482千米,设计有可拆卸吊舱,方便货物装、卸载,可在1200米跑道上短距起降,目前正在对验证机进行测试。
英国先进技术集团公司正在研制的“天猫”1000巨型飞艇主要用于战略运输,兼有飞艇和气垫船的功能,长256米,宽36米,高83米,有效载荷最大达到1000吨,安装有6台燃气涡轮发动机,实际升限1500-2400米,可同时载运16辆M-1或12辆“挑战者”主战坦克,巡航速度185千米/小时,航程7400千米,可在冰雪地、沼泽地、沙漠地等恶劣着陆地点起降。该艇采用“气垫船”式着陆技术,着陆后飞艇被吸附于地面,无需地面系留设施和地勤人员牵引着陆。
飞艇采用诸如太阳能与燃料电池组合供电等方式,将不断增加续航时间,适于远距离运送货物。
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//飞艇是最早被用于战争的航空器,它的出现比飞机早50年,更比直升机早近100年。1852年,法国发明家亨利·吉法尔(Henri Giffard)模仿舰船的制造方法,在气球上安装了一台3马力的蒸汽机和一个转速为110转/分钟的螺旋桨,制造出世界第一艘有动力的载人飞艇。
上世纪20至30年代初,是飞艇的鼎盛时期。作为交通工具中的明星,它经常穿梭在欧洲、美洲和亚洲之间,将数以万计的乘客送到目的地。如今长度仅为93米的“天空登陆者10号”就敢号称世界最大飞行器了,放在一百年前,它不过是个小个子,当时飞艇的长度动辄就超过一百米。比如,世界第一艘实用的硬式飞艇“齐柏林LZ-1号”长129米,而美国研制的“马可号”飞艇更长达240米,装有8台发动机,甚至能够搭载5架飞机,堪称“空中航空母舰”。
随着飞机的兴起,飞艇笨重、迟缓的毛病日益凸显。而且,飞艇的升降和着陆操作也十分困难,在强风中飞行很容易出事故。更糟糕的是,飞艇多采用可燃的氢气,一旦出事,往往会酿成着火爆炸的惨剧。1923年,“底斯米特号”飞艇遭遇雷击爆炸,52名乘客悉数罹难;1937年,当时世界最大的飞艇——长达268.4米的“兴登堡号”在着陆时因撞击建筑物而爆炸,导致30余人丧生……
尽管飞艇因为安全性等原因被冷落了几十年,但它也有许多飞机和直升机没有的优点。
其一,在动力上,飞机必须依靠动力装置输出很大的推力,才能维持一定的飞行速度,获得足够的气动升力,而飞艇即使关闭发动机,仍然可以长时间停在原有高度。其二,在性能上,虽说现代飞机的巡航速度可达1000千米/时以上,而飞艇却低了一个数量级,不过,飞机在空中停留的时间较短,飞艇却可在空中连续活动数十小时乃至数十天。其三,在场地上,飞机通常需要大面积的机场和跑道,飞艇就随意得多,它可以直升,完全能适应在海岛、山地等缺少平地的区域起降。
此外,飞艇还有很多优点,如飞行平稳、噪声污染小、技术门槛和维护成本低、雷达散射面积小等。其中能耗低和污染小的优点与环保这一时代主题不谋而合,因此自上世纪80年代起,尤其是进入21世纪后,飞艇又重新获得各国关注,成为飞行器家族中的活跃分子,甚至还摘得了“绿色航空器”的雅号。
由于近几十年来材料、化学及电子工业的迅速发展,今天的飞艇早已今非昔比,无论是制造技术还是安全性,都有了长足的进步。现代飞艇用不燃不爆的氦气作为浮升气体,艇囊则采用新型复合材料,即使受损,也能继续工作很长一段时间。在最关键的动力装置和操纵系统上,飞艇也借鉴了现代航空技术,速度和操纵性都实现了明显跃升。这些在“天空登陆者10号”上均有应用。
虽说飞艇技术已经焕然一新,在民用及军用领域都有广阔前景,但总体上看,人们目前感兴趣的飞艇主要局限于3类:用于旅游、广告、巡逻、侦察等的小型和中型多功能飞艇,用于运货的大型和超大型(载重超过1000吨)飞艇,以及用于通信、天气预报和地表监测的飞艇(可长时间在平流层停留)。
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//安-225运输机是为运输暴风雪号航天飞机而研制,最大起飞重量640吨,货舱最大载重250吨,机身顶部最大载重200吨,机身长度84米,翼展88.4米,(尽管大力神号水上飞机翼展97.54米,但因为它实际上只飞离了水面约20米,在这种高度表现下只被视为是一种翼地效应飞行器)。安-225运输机仅生产一架,现归乌克兰所拥有。
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