飞艇做平台 先要停得住

不明飞行物还是外星人不明飞行物？5月28日，当一个巨大的怪物出现在宁夏回族自治区的中卫上空时，当地人正在谈论它。实际上，真正的答案是:飞艇是由大洋飞艇有限公司领导的平流层飞艇联盟共同开发的宽体平流层飞艇，或称载样艇。在试飞过程中，模拟起飞和着陆以及试飞共进行了7次飞行，耗时2小时，试飞成功。”塔蒂亚飞艇公司总经理徐璐告诉《中国科学报》，虽然飞行时间只有两个小时，但它对中国平流层飞艇行业造成了相当大的冲击。同温层飞艇，顾名思义，是在同温层飞行的飞艇。平流层位于对流层和中层之间，距地面18 ~ 55公里，属于邻近空间范围。"临近空间是航空和太空之间的空间."中国科学院光电研究所气球中心副主任杨延初在接受《中国科学报》采访时表示，在航空领域，各种载人飞机和无人机技术相对成熟。在太空领域，火箭、卫星和宇宙飞船一直是众所周知的技术。然而，除了高空气球和探空火箭，在邻近的太空中几乎没有其他成熟的平台。因此，这些平台的开发和应用价值在国内外都受到高度重视。然而，在空间和航空空间之间缺乏长期滞留的平台。杨延楚解释说，这个平台的功能不能由传统飞机来完成，因为在平流层中，传统飞机无法实现区域滞留。然而，另一种飞机，高空气球，应用场合有限，因为它是无动力和不受控制的。在这种情况下，飞艇是目前平流层中的最佳选择。“首先，飞艇可以在该区域长时间停留，这样飞艇上的有效载荷摄像机就可以实现高分辨率的地球观测。其次，当遇到突发灾难时，飞艇也可以作为通讯中继平台。此外，平流层飞艇在其他领域也有广阔的应用空间。”杨延初指出平流层飞艇的重要性。换句话说，谁先占领了邻近的空间，谁就能在未来打开航空和太空之间的空间，并主动探索这个空间。“占领”邻近空间是如此重要，以至于更迫切需要解决平流层飞艇的技术瓶颈，这些飞艇站在各种研究机构和公司面前。杨延初指出，平流层飞艇研发的难点有三点，即"起、停、下"。“上升”意味着飞艇可以顺利到达平流层高度。“稳定”是指在平流层保持高度稳定的前提下，飞艇在空中停留很长时间。平稳回归地面是“下降”。“停止”仍然是一个难题。经过多年的研究和实验，“起”和“落”已经通过各种技术手段初步解决，但“停”仍然是一个难点。到目前为止，平流层飞艇在世界上还没有持续超过24小时。影响这一点的因素非常复杂。杨延初解释说，首先，平流层飞艇是气球型的。昼夜光强的变化导致胶囊内气体温度的大幅波动，然后转化为胶囊压差的变化。这使得飞艇采取有效的压力控制措施。一方面，飞艇船体应尽可能保持在正常压力范围内，另一方面，船体材料应能承受超过极限的压差。这也对飞艇的船体材料提出了很高的要求。其次，飞艇能否为自己提供自给自足的能量是第二个问题。“现在飞艇通常由太阳能提供动力。随着柔性太阳能电池板的出现，许多飞艇公司已经将柔性太阳能电池板直接附着在飞艇的表面。杨延初表示，将柔性太阳能电池板的热能转化为电能的效率相对较低，通常只有10%以下。因此，飞艇需要铺设大量的薄膜来保证供电。那么，如何使大面积太阳能电池膜与飞艇表面完美接触，如何实现太阳能电池和储能电池之间的高可靠性能量循环，是制约平流层飞艇发展的第二大难题。最后，飞艇位于平流层，其外部环境与地面环境不同。为使飞艇持续运行，需要解决各种设备长期正常运行的问题，包括胶囊材料、安装在胶囊上的各种结构部件，尤其是风扇、阀门等重载部件在低温、低气压和特殊辐照环境下的运行问题。除了上述问题，还有许多细节需要考虑。“只有当我们在技术上包罗万象时，我们才能真正确保平流层飞艇能够‘停止’。”杨延楚说道。“直射”突破难点德尔塔CA-T24R飞艇的成功试飞设计为三囊宽体。徐璐表示，该设计在静态浮力的基础上增加了气动升力，并将传统飞艇技术与固定翼、旋翼机和矢量推进技术相结合，在一定程度上改善了飞艇的控制和稳定性。此外，宽船体的上表面较宽，可以放置更多的太阳能电池，可以有效接收太阳辐射，可以转换更多的电能。"它的有效面积和时间都比传统飞艇和英国飞机大10倍."徐璐说，“这个设计大纲是早在2003年就与英国飞艇专家达成的共识。”同时，飞艇的外形和气动设计在中国完全是“智慧之作”，多项创新和专利已经通过验证，完全是中国人的自主知识产权。除了外形的改变，塔蒂亚飞艇公司还针对平流层飞艇的瓶颈问题提出了相应的解决方案，并在试飞中得到验证。首先，他们考虑了当平流层氦温差导致体积膨胀时，飞艇可以提供的最大冗余空间，并确保平流层的压差在允许范围内。另外，在驾驶过程中，工作人员可以通过改变飞艇的俯仰姿态来保持高度。在白天，飞艇被操作以保持一定的下降角度，而在晚上，飞艇被操作以保持一定的仰角。宽体平流层飞艇和载重艇通过移动配重、尾翼和全运动前翼(鸭翼)等创新设计，能够有效维持正常飞行，克服氦气温差引起的高度变化和压力变化，实现浮重平衡。此外，自行研制的电动机使飞艇在不同时间、不同高度面对不同风速时，能够保持推力和阻力的平衡。面对能源问题，徐璐还表示，随着科技的进步和储能电池的发展，飞艇所需的电能可以得到满足。目前，试飞结果很好地验证了结构设计和制造过程中存在的问题，获得了丰富的重要数据和宝贵经验，为公司后期改进和提高其他飞艇的性能打下了良好的基础。还有很长的路要走。成功的两小时试飞只是长征的第一步。徐璐表示，塔田飞艇公司将继续在样船的基础上修改设计方案，制造CA-T320S型验证船，从整体结构上验证飞艇的稳定性和升力，并验证创新的移动配重、全运动前翼、尾翼、发动机等的安装方式和位置。是合理的。然后，对飞船材料在过热和超压条件下的能量平衡和氦气浮力变化进行了验证。不仅民营企业勇敢地攀登平流层飞艇的“高峰”，中国科学院光电研究所对平流层飞艇的研究也在如火如荼地进行。平流层飞艇也在2016年被中国科学院列入“十三五”规划，有望在跨越式发展中实现重大突破。根据该计划，中国科学院将设计和开发长期和长期空空动力飞行的平流层飞艇系统，突破一系列核心关键技术，成功实施20000米高空驻留试验验证，在国际上率先掌握具有一定载荷能力的平流层飞艇操作平台技术。“我们正努力利用原有的技术储备，结合新技术的发展趋势，掌握“十三五”期间的核心技术，突破制约平流层飞艇发展的瓶颈问题。”杨延楚说道。记者袁亦雪