臨近空間飛艇是一種以自身浮力克服重力的飛行器，其動力主要來源于太陽能電力系統(tǒng)。這種飛艇內(nèi)部填充了大量的輕質(zhì)氦氣，使得其密度小于2萬米以下的大氣，從而能夠在這一高度保持靜止?fàn)顟B(tài)而不必額外消耗能量。
研發(fā)背景
臨近空間飛艇能夠長期駐留在特定區(qū)域上方，用于交通、火災(zāi)等事件的全面監(jiān)控，并且能夠?yàn)榫教峁┍匾那閳笾С帧Ｏ噍^于衛(wèi)星，臨近空間飛艇的高度更低，因此具有更高的監(jiān)控質(zhì)量和更佳的無線通訊協(xié)調(diào)能力。低軌道衛(wèi)星因需要環(huán)繞地球飛行而無法實(shí)時監(jiān)控某一地區(qū)，而同步衛(wèi)星則因其遠(yuǎn)離地面而導(dǎo)致監(jiān)控質(zhì)量不佳。
發(fā)展歷程
2015年10月13日凌晨2點(diǎn)10分，中國首個軍民通用新型臨近空間平臺“圓夢號”在內(nèi)蒙古自治區(qū)錫林浩特市成功放飛。這是全球首次具備持續(xù)動力、可控飛行、重復(fù)使用能力的臨近空間飛艇飛行，同時也是首次向企業(yè)和個人用戶提供商業(yè)服務(wù)的飛行。
性能優(yōu)勢
臨近空間飛艇相比飛機(jī)和衛(wèi)星，在性能方面具有顯著的優(yōu)勢。首先，它可以長時間停留在同一位置，其次，其運(yùn)營成本較低，最后，其探測能力突出。這些特性使其在通信中繼、對地監(jiān)控、防空警戒等領(lǐng)域具有巨大的潛在優(yōu)勢。由于通信衛(wèi)星的距離較遠(yuǎn)且功率有限，其帶寬既昂貴又稀缺。隨著軍事偵察需求的增長，如全球鷹這樣的戰(zhàn)略偵察機(jī)，即使僅部署幾架，也會耗盡所有衛(wèi)星通信資源。而臨近空間飛艇可以通過搭載通信中繼設(shè)備，有效減輕通信衛(wèi)星的工作負(fù)擔(dān)。
技術(shù)挑戰(zhàn)
盡管臨近空間飛艇具有重要的軍事潛力，但由于技術(shù)和工程上的困難，尚未實(shí)現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用。當(dāng)前的主要挑戰(zhàn)包括材料、能源和動力/飛行控制系統(tǒng)。飛艇的骨架、氣囊和外殼都需要盡可能輕量化，以減少不必要的重量。特別是在高空環(huán)境中，空氣稀薄，任何重量的增加都會導(dǎo)致氦氣囊體積的巨大膨脹。此外，飛艇所需的主能源系統(tǒng)必須采用非燃料消耗型，以確保長時間運(yùn)行。目前，太陽能是最可行的選擇，但其效率仍需提高。在動力/飛行控制方面，高空環(huán)境下的氣流雖然相對穩(wěn)定，但風(fēng)速較大，這對飛艇的姿態(tài)控制提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。
國際發(fā)展
在臨近空間飛艇的研發(fā)領(lǐng)域，美國的整體設(shè)計水平領(lǐng)先，而日本在材料領(lǐng)域的技術(shù)水平居世界前列。中國的臨近空間飛艇放飛并非全球首創(chuàng)。美國在21世紀(jì)以來投資了近100億美元開發(fā)了多個浮空飛艇項(xiàng)目，其中包括四個重點(diǎn)的臨近空間飛艇項(xiàng)目。2005年，美國陸軍的HiSentinel飛艇就已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了超過2.26萬米高度的長時間持續(xù)動力飛行。日本在材料研究方面尤其出色，其提供的核心原材料廣泛應(yīng)用于美國和歐洲的臨近空間飛艇制造。然而，中國在臨近空間飛艇的關(guān)鍵材料研發(fā)方面起步較晚，且相關(guān)產(chǎn)品的性能與國際先進(jìn)水平仍有較大差距。
參考資料 >
臨近空間飛艇技術(shù)難點(diǎn)簡析.騰訊網(wǎng).2024-11-01
中國臨近空間飛艇成功放飛 全球首個投入使用.人民網(wǎng).2024-11-01
臨近空間飛行器:空天一體作戰(zhàn)的新高地.搜狐網(wǎng).2024-11-01