Ein Luftschiff ist ein lenkbares Luftfahrzeug, dessen Auftrieb auf aerostatischen Kräften beruht und das über eine eigene Antriebseinheit verfügt. Die Haupteinsatzgebiete heutiger Luftschiffe sind touristische Rundfahrten, Luftwerbung, Überwachungs- und vereinzelt auch Forschungsaufgaben.
Die Ära der Luftschifffahrt begann im 19. Jahrhundert und erreichte ihren Höhepunkt in der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts. Luftschiffe sind die Pioniere der zivilen Luftfahrt. Sie waren die Verkehrsmittel der ersten Luftfahrtgesellschaft und auch die ersten Luftfahrzeuge, die Passagiere im Liniendienst ohne Zwischenstopp über den Atlantik beförderten. Die Ära der Großluftschifffahrt begann im Ersten Weltkrieg, um militärischen Leistungsanforderungen nachzukommen. Während des Krieges wurden Luftschiffe mit dem Zweck des Personen- und Gütertransports eingesetzt. Zudem waren sie Langstreckenaufklärer und die einzigen Luftfahrzeuge ihrer Zeit, die eine größere Bombenlast tragen konnten. Später schützten sie Konvois vor feindlichen U-Booten und überwachten den Luftraum.
Die großen Luftschifftypen dieser Zeit waren jedoch lange nur in einem prototypischen, unsicheren Zustand, sodass es immer wieder zu Unglücken kam. Die Luftschifftechnologie kam erst wirklich zur Reife, als Luftschiffe mit Beginn des Zweiten Weltkriegs im militärischen Bereich sowie im Personen- und Güterverkehr weitgehend durch die sich rasant entwickelnde Flugzeugtechnik verdrängt wurden.
Luftschiffe bestehen aus einem meist aerodynamisch geformten Auftriebskörper, der das Traggas enthält. An ihm sind je nach Bauart eine oder mehrere Gondeln befestigt. In dieser Gondel, bei einigen großen Luftschiffen auch innerhalb des Auftriebskörpers, ist Platz für die Besatzung, Passagiere, Frachtgut und die Aggregate. Triebwerke sorgen für eine Vortriebskraft, die mit Leitwerken gesteuert wird.
Das Traggas verleiht Luftschiffen ihren statischen Auftrieb, da es eine geringere Dichte als Luft aufweist. Luftschiffe schweben in der Luft, ähnlich einem U-Boot im Wasser. Im Fachjargon wird daher von fahren statt fliegen gesprochen, siehe Ballonfahren.
Als Traggas wird heute Helium benutzt, da es im Gegensatz zum früher verwendeten Wasserstoff nicht brennbar ist. Helium ist teurer als Wasserstoff und bei gleichem Volumen etwa doppelt so schwer, aber immer noch viel leichter als Luft. Entscheidend für den Auftrieb ist die Differenz zwischen der Traggas- und der Luftdichte. Wasserstoff hat einen etwa acht Prozent größeren Auftrieb als Helium.
Ihr großes Volumen verleiht Luftschiffen einen hohen Luftwiderstand. Die Höchstgeschwindigkeiten sind daher auf rund 100 bis 150 km/h begrenzt. Da sich das Traggas mit zunehmender Höhe noch weiter ausdehnt, beträgt die maximale Flughöhe normalerweise nur etwa 2000–3000 Meter. Eine Ausnahme bilden bzw. bildeten die speziell für höhere Luftschichten konstruierten unbemannten Höhenplattformen, die derzeit entwickelt werden, und die Kriegsluftschiffe im Ersten Weltkrieg, die höher als die meisten damals verfügbaren Flugzeuge steigen konnten.
Bei Luftschiffen lassen sich drei grundsätzliche Bauweisen unterscheiden:
Prallluftschiffe, die häufigste Bauform, auch Blimp genannt, erhalten ihre Form durch einen Überdruck in der Hülle. Gondel und Leitwerk sind direkt an der Hülle befestigt. Zu dieser Kategorie zählen auch Heißluft-Luftschiffe, deren Traggas wie bei Heißluftballons warme Luft ist.
Halbstarre Luftschiffe besitzen an der Unterseite der Hülle eine zusätzliche Tragstruktur (z. B. ein Kielgerüst), an der Motoren, Gondel und Leitwerk angebracht sind. Die Hülle wird vom Innendruck des Traggases in Form gehalten.
Starrluftschiffe haben durch ein inneres Gerüst mit Kielsteg und teils auch einem zusätzlichen Achssteg eine feste Struktur, das die Form des Schiffskörpers vorgibt. Alle Komponenten sind an diesem Gerüst befestigt. Beispiele sind die von Ferdinand Graf von Zeppelin gebauten Zeppeline.
Der Begriff Hybridluftschiff wird für Luftfahrzeuge verwendet, die die Leichter-als-Luft-Technik mit der Schwerer-als-Luft-Technik kombinieren. Dabei wird der benötigte Auftrieb sowohl aerostatisch (wie bei konventionellen Luftschiffen) als auch zu einem erheblichen Teil aerodynamisch (wie bei Flugzeugen) erzeugt. Hier muss allerdings erwähnt werden, dass auch konventionelle Luftschiffe meistens „schwer“ operieren, d. h. einen geringen Teil (etwa fünf Prozent) des erforderlichen Auftriebs ebenfalls aerodynamisch erzeugen.
Hybride Luftschiffe bestehen z. B. aus einem konventionellen Luftschiffkörper, an den Tragflächen angebracht sind. Frühere Projekte für „vollwertige“ Hybridluftschiffe kamen nie über das Prototypenstadium hinaus und waren von meist nur bescheidenem Erfolg oder gar Versagen geprägt. Aktuell stieg am 31. Januar 2006 unter militärischer Aufsicht das Lockheed-Modell P-791 erstmals auf.
In Deutschland bilden Luftschiffe luftrechtlich eine eigene Luftfahrzeugklasse, Heißluft-Luftschiffe gelten jedoch als Ballon mit Hilfsantrieb.
Als Antrieb kommen hauptsächlich Benzin-Flugmotoren mit Luftschrauben zum Einsatz. Es gab Versuche, Blaugas oder das Wasserstofftraggas als Kraftstoff zu verwenden. Einige Schiffe besaßen auch Dieselmotoren, gegenwärtig (Stand 2005) verfügt darüber jedoch nur das ATG AT-10. Dieselmotoren verfügen über einen vergleichsweise hohen Wirkungsgrad und der Kraftstoff hat eine höhere Energiedichte als Benzin. Das einzige Luftschiff mit Gasturbinenantrieb (Turboprop) war das Goodyear GZ-22 „Spirit of Akron“ (1987–1999).
Elektroantriebe wurden in den 1880er-Jahren bei einigen der ersten Luftschiffe überhaupt verwendet, als noch keine leistungsfähigen Verbrennungsmotoren zur Verfügung standen. Heute gewinnen sie bei unbemannten Höhenplattformprojekten oder Solarluftschiffen wieder an Bedeutung. Hauptproblem ist jedoch nach wie vor das schlechte Leistungs-Gewichts-Verhältnis der Energiespeicher. Ein kleines Elektroluftschiff kam bei der Erforschung des Regenwaldes zum Einsatz.
Während die historischen Luftschiffe mit Wasserstoff-Füllung durch Ablassen von Traggas oder Ballastwasser ihr Gewicht genau auf den Auftrieb trimmen konnten und so auch in der Lage waren, antriebslos in der Luft zu schweben, wird bei modernen Luftschiffen im Normalbetrieb kein (teures) Helium abgelassen. Sie sind meist ein klein wenig schwerer als Luft unterwegs.
Neben dem statischen Auftrieb durch das Traggas nutzen Luftschiffe ihren Antrieb, um dynamischen Auftrieb zu erzeugen. Durch die Geschwindigkeit und das Anstellen des Luftschiffkörpers gegenüber der Horizontalen entsteht ähnlich wie bei einem Flugzeug mit seinen Tragflächen eine Auftriebskraft. Dieser Effekt wird beispielsweise genutzt, wenn das Luftschiff steigen oder sinken soll, oder wenn sich das Gewicht des Luftschiffes während der Fahrt durch Regenwasser, das auf die Hülle fällt, erhöht. Auch beim Start, wenn noch viel Kraftstoff an Bord ist, wird dieser Effekt manchmal genutzt, indem das Luftschiff mit etwas „Anlauf“ ähnlich wie ein Flugzeug startet.