高空气球
高空气球/飞艇热潮再起
肖镝
洛·马公司的HALE-D验证艇，未来主要用于复杂地区通信任务。
不久前，西班牙一家名为Zero 2 Infinity（意为从零到无限）的公司对外宣布，他们已经研制出了一种新的氦气球，这种氦气球的上升高度可以达到35千米。据该公司的CEO约瑟·洛佩斯·尤迪亚勒斯（Jose Lopez Urdiales）宣布，这种氦气球未来将主要用于高空旅游，预计在2013年进行首次载人商业飞行。
Zero 2 Infinity公司研制的这种氦气球目前的最大上升高度为32千米，预计到2013年可以将人送到35千米的高空，而其最大升限则可以达到40千米，远远超出了目前所有的民用客机。按照公司的设计，执行载人飞行时，氦气球的下面携带有一个直径近4米的吊舱，可以容纳2名驾驶员和4名乘客。由于吊舱采用气密设计，所以里面的温度以及整个环境都非常舒适。进行高空旅游时，游客搭乘氦气球慢慢上升，达到35千米高空时，气球将停止上升并在固定高度缓缓飘动，游客可以在此高度观赏日出等高空景色。飞行结束后，气球会与吊舱分离，吊舱下降到一定高度时，吊舱顶部的降落伞就会自动弹出打开，以保障吊舱安全返回地面。公司称，他们的高空旅游项目非常有吸引力，并且收费只要9万英镑，更为重要的是，相对于昂贵
的太空旅游而言，游客只要进行两天的安全培训，就可以进行高空旅行了。
虽然不能把人送入真正的太空，但是这种独辟蹊径的超高空旅游项目有自己的优点：经济、环保、安全性高，而这也是最近几年氦气球/飞艇越来越受到各国重视的主要原因。
今年7月27日，美国洛克希德·马丁公司研制的首艘高空长航时飞艇验证艇（HALE-D）完成了首飞。该艇在升空后不久出现技术故障，飞行高度达到9750米，只相当于目标高度的一半，随后飞艇降落在一片树林里。据洛·马公司介绍，虽然首飞没有完全成功，但是这次飞行对飞艇的发射与控制、通信数据链、艇载推进系统、太阳能电池板阵列、遥控操纵、回收等关键技术都进行了验证，证明飞艇的设计是成功的。
这次试飞是洛·马公司承接的美国陆军太空与导弹防御司令部/陆军战略
司令部（SMDC/ARSTRAT）高空飞艇（HAA）项目的一个关键节点，该项目旨在为美国陆军提供一种性能先进的高空飞艇，用作长航时空基固定式通信中继平台，提升其在偏远地区的通信能力。HAA也是由氦气提供升力，艇身铺设的太阳能电池板可以提供飞艇前进的动力，也可以为艇载设备提供电力。
对于长期在伊拉克和阿富汗地区执行任务的美军而言，虽然他们拥有性能先进的多种侦察机以及遍布太空的侦察卫星，但是侦察机很容易受到地面防空武器的威胁，而太空中的侦察卫星则往往由于天气的原因而无法提供准确的信息支持。相对于飞机而言，飞艇具有燃料消耗少、飞行噪声小、环保、经济性好、安全度高等优点，而相对于卫星而言，飞艇则有便于部署、可回收等优点。最终，他们发现飞艇更适合在伊拉克和阿富汗地区执行通信中继与预警服务。
今年4月，由德国TAO科技公司为美国军方研制的STS-111型无人驾驶飞艇成功首飞，现在已经开始在美国军方接受任务测试。这种飞艇的外形介于气球和飞艇之间，奇特的外形和结构使其拥有出色的抗气流干扰能力，能够保持飞行的稳定。
STS-111采用混合燃料驱动，这种燃料在消耗过程中产生的废气可以保持飞艇的升力，并且非常环保。按照美国军方的计划，STS-111未来主要用作侦察和监视任务，其携带的任务载荷包括高分辨率的摄像机及光学红外吊舱等。
作为世界上另一个航空大国，俄罗斯最近几年也开始重视飞艇的发展和应用，这种研制速度快、造价低、效益高的飞行器对于当前的俄罗斯来讲，可谓非常适合。2010年年底，俄罗斯对外公开了他们研制的新型飞艇，这种由多尔戈普鲁德内自动化系统设计局研制的外形酷似飞碟的新型飞艇采用圆形设计，由氦气提供升力，飞艇的边缘对称分布着四台带有螺旋桨的小型发动机，每台发动机可以整体偏转90度，这样既可以用作前进的动力，也可以用来改变飞艇的飞行方向。目前，该型飞艇正在俄罗斯国家火箭和航天工业研究及测试中心（NITs RKP）进行测试，未来主要用于军事。
其实，氦气球/飞艇等飞行器重新受到重视，与长期以来人们对平流层（距离地表10～50千米）空间的重视和应用密不可分。在平流层空间，大气中的水汽、悬浮物都非常少，光线非常好，可见度高，便于飞行器的飞行，加上平流层的大气基本不对流，主要以平流为主，飞行器的操纵也相对容易，这些条件都适合飞艇的飞行。因此，美国、俄罗斯和欧洲许多国家近年来都将目光投向了平流层空间飞行器的研制，不仅包括军用的，还包括民用的。
2010年5月，由美国电子-绿色科技公司研制的“布雷特”580
（Bullett 580）大型飞艇进行了首飞，这也是第二次世界大战后升空的最大的飞艇。该飞艇采用类似子弹的外形设计，艇身全长71.6米，直径19.8米，其包覆的材料是一种新型的复合薄膜材料，质量非常轻，但是韧性和强度要超过同厚度的钢制材料。艇身内部的空间被隔成7个相对独立的部分，每部分都充满了氦气以提供升力。这种创新性的设计，使该飞艇在携带900千克载荷的情况下，最大升限可以达到6100米。该艇装新型发动机，出于环保方面的考虑，发动机采用藻类生物燃料，最大速度可达130千米/时。艇身底部是驾驶舱/乘员舱，该艇可以采用有人驾驶飞行，也可以经过
改装进行遥控飞行。
电子-绿色科技公司的目标是打造一支由多艘“布雷特”580飞艇组成的空中运输队，对外提供租赁服务，既可用于货物运输，也可用于空中观光。而在美国军方的眼中，如此巨大的飞艇有着同样巨大的军用潜力，由于可以携带近一吨的有效载荷，不但可以执行反恐、监控海盗等任务，还可以充当“低空卫星”，执行通信、导弹预警等重大防御任务。
除了美国的“布雷特”580，俄罗斯研制的AU-30也是一种性能出色的多用途飞艇。它由俄罗斯莫斯科航空学院、拉沃契金科研生产联合体等多家著名院校和企业联合研制，主要目的就是研制一种能够执行高空远程低速运载任务的大型运载工具。在“布雷特”580出现之前，AU-30应该算是二战后世界上最大的飞艇，该艇全长54米，直径13.5米，最大起飞重量4850千克，有效载荷1500千克。装备两台活塞发动机，最大航程3000千米，最大载荷情况下升限2500米。AU-30的研制开始得比较早，截至2006年该艇的所有研制工作就已经全部结束，并开始投入实际应用。据生产该飞艇的阿夫古里浮空器-俄罗斯航空系统公司表示，该艇能够胜任管道、输电线、道路巡视、边境巡逻、旅游、货运等几乎所有的民用任务。除了俄罗斯，许多国家都下了订单，年产量可以达到10架。2008年，俄罗斯北极科考队还租用了一架AU-30，用于执行运送补给和空中拍摄北极冰面等任务。
高空气象探测——灌球与观测
单元标题：第四章灌球与观测 第一节球皮的分类与用途 第二节气球升速的确定 教学时数：（2）学时，其中理论（2）学时，实验（0）学时，上机（0）学时，其他（0）学时： 教学目的与要求： 目的：了解探测球皮的分类与用途、讨论分析作用在气球表面的力、气球的上升速度、升速公式，确定气球升速的原理。 要求：掌握探测球皮的分类与用途，了解气球升速的确定原理与方法。 主要教学内容： 球皮的分类与用途、球皮的性能和选用方法、球皮使用与保管注意事项、作用在气球表面的力、气球的上升速度公式的讨论以及确定升速的方法。 教学重点与难点： 球皮的分类与用途、气球的上升速度、升速公式的讨论，确定升速的方法。课后作业： 1、什么是总举力？什么是净举力？如何确定测风气球净举力？ 3、高空风观测方法以及球皮的分类如何？ 4、高空气象探测的分类，各类气球升速的要求 课后体会： 通过教学，同学们基本掌握了探测气球的种类和高空测风方法的分类，了解气球上升中所受到各种力的作用，掌握总举力、净举力的定义和确定气球升速的方法。但必须通过今后的实习进一步加深了解。
第四章灌球与观测 第一节球皮的分类与用途 一、气象球皮的分类 我们把尚未充气的气球称为球皮。 气象球皮分为两大类： 1、探空气球：该气球携带探空仪和回答器，可升至30Km的高度，与测风雷达配合进行探测。 探测时，除了把气球作为气流运动的示踪物，测定高空风随高度的分布情况外，还要将气球作为携带高空气象探测仪器升空的运载工具，探测高空温、压、湿随高度的分布情况。飞升时，具有一定的上升速度（400米/分左右），以保证探测仪器各感应元件的通风量，使探测到的温、压、湿结果具有一定的精确度。 2、测风气球：按探测手段又分为大球和小球。 大球：携带回答器的气球，可升至30Km的高度，升速为400米/分左右，与测风雷达配合进行探测，只能作为气流运动的示踪物测定高空风随高度的分布情况。 小球：充灌氢气后与测风经纬仪配合，不携带附加物升空（夜间观测携带灯笼和蜡烛），升速为200米/分钟，只作为气流运动的示踪物，测定高空风随高度的分布，探测高度受天气条件的限制。 二、球皮的性能和选用 性能：均由天然乳胶或合成橡胶制成，具有良好的弹性。 球皮质量判断方法： （1）形状：气球近似有圆形和椭圆形，相比之下椭圆形气球施放高度较高一些。 （2）弹性：可用手轻轻拭拉球皮，感觉柔软而松弛，说明气球质量较好，感觉弹性较差，则说明气球质量不太好。 （3）大小：从球咀到球顶的距离越大，说明气球较大，施放高度较高。 （4）均匀度：展开球皮，无大的绉折和明显的薄厚差别则较好。 三、球皮使用与保管注意事项
零压式高空气球球形设计与参数敏感性分析
第41卷第1期国防科技大学学报Vol.41No.1 2019年2月JOURNAL OF NATIONAL UNIVERSITY OF DEFENSE TECHNOLOGY Feb.2019 doi：10.11887／https://www.360docs.net/doc/469663370.html,.201901009http：／／https://www.360docs.net/doc/469663370.html, 零压式高空气球球形设计与参数敏感性分析* 杨燕初1，2，张航悦1，2，赵荣1，2 （1.中国科学院大学，北京 100190；2.中国科学院光电研究院，北京 100094） 摘要：高空气球能够为临近空间科学实验提供可靠的平台，其形状直接关系到气球制作及飞行的全过程。提出将多段打靶法与序列二次规划法结合，对零压气球完全膨胀和部分膨胀状态下的球形进行求解，并运用有限元方法对球形进行稳定性及应力应变分析，验证了所推导球形的正确性。在此基础上，对影响气球形状的关键参数进行灵敏度分析及相关运用，从定量的角度得到气球载荷、飞行高度及昼夜温差对气球形状的影响规律。 关键词：临近空间飞行器；高空气球；球形设计；多段打靶法；敏感性分析 中图分类号：V214.4 文献标志码：A文章编号：1001－2486（2019）01－058－07 Ｓｈａｐｅｄｅｓｉｇｎｏｆｚｅｒｏｐｒｅｓｓｕｒｅｈｉｇｈａｌｔｉｔｕｄｅｂａｌｌｏｏｎａｎｄ ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙａｎａｌｙｓｉｓｏｆｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓ YANG Yanchu1，2，ZHANG Hangyue1，2，ZHAO Rong1，2 （1.University of Chinese Academy of Sciences，Beijing100190，China； 2.Academy of Opto-Electronics，Chinese Academy of Sciences，Beijing100094，China） Ａｂｓｔｒａｃｔ：High altitude balloon provides a reliable platform for high altitude scientific experiments.The shape of the balloon is directly related to the whole process of making and flying.The multiple-shooting method was combined with the sequence of two quadratic programming method，and the under-expansion shape and optimum-expansion shape were obtained.In addition，the finite element method was used to analyze the stability and stress and strain of the sphere to verify the correctness of the derived sphere.On this basis，the sensitivity analysis and related application of the key parameters affecting the balloon shape were carried out，and the effects of balloon load，flight altitude and temperature difference between day and night on the balloon shape were obtained quantitatively. Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：near space vehicle；high altitude balloon；balloon shape design；multi-segment target method；sensitivity analysis 高空气球是利用密度小于空气的气体产生的浮力进行飞行，属于临近空间低动态飞行器，具有飞行高度高、速度低、载重大的特点，为高空科学实验研究提供了可靠的平台。目前，高空气球根据内外压差大小可分为零压气球和超压气球，零压气球底部有排气管与大气相通，超压气球则与外界封闭，可以认为超压气球是零压气球在达到升限高度后进一步上升膨胀形成的［1］。零压气球外形为轴对称球形，且目前大多采用了自然形球形的设计。从1782年气球第一次升空之后的150多年里，并没有进行过系统理论性的研究，工程师们依靠直觉选择了诸如正球形、圆柱形及四面体形等形状［1］。直到1939年，Upson提出了自然形气球的概念［2］，规定载荷完全靠子午线方向的球膜应力承担，周向应力始终为零，并且初步推导出气球形状方程。20世纪50年代，研究人员对轴对称自然形高空气球球形系统性地建立了数学模型并数值求解得到一组球形数据，推动了气球球形的研究［3］。1965年，Smalley进一步使用计算机数值求解得到了较为精确和完整的球形数据，并在气球设计中得到了实际运用［4］。之后的球形设计都是在自然形气球的基础上进行改进的，包括 Li等在20世纪80年代提出的“混合形”球形［5］以及Yajima等提出的“三维球幅”设计［6］。 自然形球形方程最终可以化简为一组微分方程，在求解方法上，通常是选择标准的Runge-Kutta 方法，姜鲁华从提高计算精度方面选择了Gill法［7］，Baginski等利用打靶法得到气球外形数据并指出使用多段打靶法求解部分膨胀状态下球形的可行性［8］。在此基础上，本文提出将多段打靶法与最优 *收稿日期：2018－04－14 基金项目：国家自然科学基金资助项目（91638301）；中国科学院国防创新基金资助项目（CXJJ－16M206）作者简介：杨燕初（1982—），男，河南郑州人，副研究员，博士，硕士生导师，yangyanchu＠https://www.360docs.net/doc/469663370.html, 万方数据
高空科学气球
高空科学气球 高空科学气球又称平流层气球，是近30年来逐步发展起来的进行高空科学观测或实验的一种运载工具。它的飞行高度虽然不如卫星，但却比飞机高得多，一般可达40~50km。由于高空气球造价低廉、组织飞行方便、试验周期短，因此越来越受到科学工作者的青睐，并被广泛应用于高能天体物理、宇宙线、红外天文、大气物理、大气化学、地面遥感、高空物理、生理、微重力实验等方面的研究，同时也大量应用于外层空间宇宙设备的预研和试飞以及军事方面等。 高空气球的球体，大都用高压聚乙烯材料所作的球膜经热压熔焊制成，膜厚仅20μm 左右，其低温性能和抗拉伸强度却非常好。为提高载重能力，大型气球沿其母线还加有尼龙加强筋。球体形状多为自然形，采用所谓零压式，即在球体下部留有排气管使内外相通，压差为零，用以防止气球升空后球内压力增大把气球涨破。气球内部充以氢气，有的充以氦气。氢气的浮力大、价格低廉，但易燃易爆，必须在严密的安全措施下使用。氦气的浮力比氢气小，安全，但价格昂贵，不宜大量使用。气球的体积根据载重能力和升限的要求不同而定，载重量越大，升限越高，要求体积越大。一般，由几千米3到几十万米3，甚至超过百万米3；载重量由几十公斤到上百公斤，甚至超过一吨；升限在35~45km，及至超过50km。 高空科学气球系统的构成见图1所示，球体内充以浮升气产生浮力，切割器用在实验结束后分离球体。球体和系统分离后，由降落伞把系统的其余部分安全地降落到地面上，以便回收。角反射器的作用是反射地面雷达波以便于识别和跟踪，探空仪不断探测大气的温度、湿度、压力等气象要素，并由无线电发射机发回到地面，由地面测风雷达接收并记录，同时也便于地面雷达天线跟踪。信标机的作用是在吊舱等设备降到地面后发出无线电信号以引导回收人员进行回收。根据不同实验的需要，实验吊舱内可安装各种仪器仪表，并安装有遥测发射机、遥控指令接收机和相应的终端设备等。 利用高空气球进行科学实验，一般由制定计划、装配吊舱、设备调试、现场联调、气球发放、空中飞行、切割降落、地面回收等许多环节组成。 气球发放必须在专用场地进行。发放方法有静态、动态和软式发放等几种。静态发放是把实验吊舱置于地面或平板拖车上，调整好吊舱与气球的相对位置和距离，在风比较小时使吊舱尽可能垂直起飞。此法使用的设备简单，但不很安全，动态法比较安全，但需要专用吊车和较大的发放场地。软式发放是先用一个辅助气球把吊舱吊起并系留地面，待主气球起飞后再释放辅助气球，当绳缆拉直后两者自动脱离，此法安全，不需大场地，但辅助气球必须充氦气。 发放气球还需配有专用的充气设备，由于高空空气稀薄，气压很低，一般几十万米3 体积的气球，在地面只需充几百米3的浮升气，当升入高空后即可被涨满。为了控制气球的高度和升速，在气球顶部装有排气阀，吊舱内装有压舱物（铁砂等），由地面指令控制排气阀开关或抛砂，达到控制气球的高度来控制其飞行方向（高空各层风向不同）。气球起飞后，可由地面的遥测、遥控设备进行跟踪和控制，随时测量气球的位置，并计算出它的高度和水平距离。 遥测系统包括球上设备（遥测终端、遥测发射机）和地面设备（遥测天线及驱动系统、遥测接收机、遥测接收终端、记录设备等），该系统的作用是把观测到的科学数据或实验数据由无线电信道传到地面。一般快速续信号的传送采用FM-FM遥测体制，较慢的信号或者
高空气象探测第四章习题
第四章 灌球与观测 1、测风气球净举力的确定以及充灌方法。 2、单独测风瞬间观测项目及时间规定。 3、高空风的观测方法与种类，目前我国高空气象站的日常观测属于哪一类？ 4、高空气象探测球皮的分类，各类气球升速的要求。 5、单独测风瞬间观测结束后应做哪些工作。 6、雷达单独测风检查、浸泡电池的方法。 7、经纬仪观测气球过顶时的跟踪方法和要领。 8、701测风雷达各旋钮的作用。 答 案 1、高空气象探测球皮的分类，作用与升速的要求。 探空气球：该气球携带探空仪和回答器，可升至30Km 的高度，与测风雷达配合进行探测。 探测时，除了把气球作为气流运动的示踪物，测定高空风随高度的分布情况外，还要将气球作为携带高空气象探测仪器升空的运载工具，探测高空温、压、湿随高度的分布情况。飞升时，具有一定的上升速度（400米/分左右），以保证探测仪器各感应元件的通风量，使探测到的温、压、湿结果具有一定的精确度。 测风气球：按探测手段又分为大球和小球。 大球：携带回答器的气球，可升至30Km 的高度，升速为400米/分左右，与测风雷达配合进行探测，只能作为气流运动的示踪物测定高空风随高度的分布情况。 小球：充灌氢气后与测风经纬仪配合，不携带附加物升空（夜间观测携带灯笼和蜡烛），升速为200米/分钟，只作为气流运动的示踪物。 2、气球的总举力和净举力。净举力的确定与配砝码。 总举力：气球所受到的浮力减去球内氢气的重量。 净举力：总举力减去球皮、绳重以及附加物的重量。 计算净举力：根据灌球时本站温度、气压以及升速（通常为200米/分）计算出0W ，再由0W 和附加物重量B 计算出净举力。 配砝码：白天：砝码重=净举力—平衡器重量。 夜间：砝码重=净举力+灯笼和蜡烛的重量-平衡器的重量。
氢气球升到高空后
氢气球升到高空后，归宿是什么？ 寒木钓萌科普作家收藏(153) | 阅读(74720) 生活中，大家会经常看到无数的氢气球升到高空，比如国庆节时释放的那些气球。看着这些慢慢爬高的气球，不少人会生出疑问，这些气球最终会飘向哪里？又会在哪里坠落？ 归宿是爆炸 其实，它们飘不到哪里去，只会越升越高，它们也不会在任何地方坠落，因为它们的最终归宿是嘭的一声，爆炸了。当然，也有例外，那就是气球没有扎结实，释放升空的时候一直在边升高边漏气，这样的话当然就会坠落到某个不知名的地方了，然而这种情况是特例，不再讨论范围。 氢气球越升越大 在现实生活中，同一个气球，在不同的高度，气球的体积会不同。如下图，同样一个气球，在北京的时候，因为地势低，气压大，所以气球被压得很小。等到4000米高处时，气球自个儿变大了，而到8000米高处时，气压更小，气球又继续变大了。 水沸腾的时候，其实就是水里面快速且大量地生成气泡的过程。而这个过程，就好像是在水里面不断地吹气球。吹气球的时候，要是我们用双手使劲压住正在变大的气球，那么，我们想继续把气球吹大就会变得很难。 而大气的压力，它施加在水面上，继而传导到水中，于是，气压就相当于我们吹气球时，双手施加在气球上面的力了。因此，当大气压力越大时，水中的气泡就越难以生成，除非我们继续加热提高温度，使水分子的运动速度更快，才有可能生成大量气泡。所以我们说，液体的沸点跟大气压力有紧密的联系，大气压力越大，沸点就越高，大气压力越小，沸点就低。 因此我们在高原上使用高压锅，为的是人为增加气压从而提高水的沸点。
男子从高空坠落 上面说的知识都很简单，然而，生活中难免有不少粗心的人。他们可能没想到这点，然后就做出了冒险的事。 2015年7月6日，加拿大一名胆子很大同时“创意十足”的男子，他为了替自家清洁用品公司打广告，居然坐在了绑满气球的椅子飞上天空。结果呢…… 这名男子事后说：“真的很不可思议。这是你能想象到的最虚幻的体验。我一个人坐在草坪椅上飞上了云端。” 接着他又说：“我抬头看头顶的气球，它们正一个个爆掉，椅子也在摇晃，低头又看我的双脚悬吊在云雾之间，还看到一架747飞机起飞，和一些飞机降落。” 最终，男子降落的时候，由于下降速度过快，他扭伤了膝盖，并无生命危险。但是，他随后因为恶作剧而遭到警察拘留。 这名男子的氢气球在高空一个个炸掉，如果他提前知道气球会变大的话，他应该多弄点氢气球，并且每个气球不要吹到极致，吹到一半大，留有膨胀的空间。这样的话，会更安全一些。
高空气球
高空气球/飞艇热潮再起 肖镝
洛·马公司的HALE-D验证艇，未来主要用于复杂地区通信任务。 不久前，西班牙一家名为Zero 2 Infinity（意为从零到无限）的公司对外宣布，他们已经研制出了一种新的氦气球，这种氦气球的上升高度可以达到35千米。据该公司的CEO约瑟·洛佩斯·尤迪亚勒斯（Jose Lopez Urdiales）宣布，这种氦气球未来将主要用于高空旅游，预计在2013年进行首次载人商业飞行。 Zero 2 Infinity公司研制的这种氦气球目前的最大上升高度为32千米，预计到2013年可以将人送到35千米的高空，而其最大升限则可以达到40千米，远远超出了目前所有的民用客机。按照公司的设计，执行载人飞行时，氦气球的下面携带有一个直径近4米的吊舱，可以容纳2名驾驶员和4名乘客。由于吊舱采用气密设计，所以里面的温度以及整个环境都非常舒适。进行高空旅游时，游客搭乘氦气球慢慢上升，达到35千米高空时，气球将停止上升并在固定高度缓缓飘动，游客可以在此高度观赏日出等高空景色。飞行结束后，气球会与吊舱分离，吊舱下降到一定高度时，吊舱顶部的降落伞就会自动弹出打开，以保障吊舱安全返回地面。公司称，他们的高空旅游项目非常有吸引力，并且收费只要9万英镑，更为重要的是，相对于昂贵
的太空旅游而言，游客只要进行两天的安全培训，就可以进行高空旅行了。 虽然不能把人送入真正的太空，但是这种独辟蹊径的超高空旅游项目有自己的优点：经济、环保、安全性高，而这也是最近几年氦气球/飞艇越来越受到各国重视的主要原因。 今年7月27日，美国洛克希德·马丁公司研制的首艘高空长航时飞艇验证艇（HALE-D）完成了首飞。该艇在升空后不久出现技术故障，飞行高度达到9750米，只相当于目标高度的一半，随后飞艇降落在一片树林里。据洛·马公司介绍，虽然首飞没有完全成功，但是这次飞行对飞艇的发射与控制、通信数据链、艇载推进系统、太阳能电池板阵列、遥控操纵、回收等关键技术都进行了验证，证明飞艇的设计是成功的。 这次试飞是洛·马公司承接的美国陆军太空与导弹防御司令部/陆军战略 司令部（SMDC/ARSTRAT）高空飞艇（HAA）项目的一个关键节点，该项目旨在为美国陆军提供一种性能先进的高空飞艇，用作长航时空基固定式通信中继平台，提升其在偏远地区的通信能力。HAA也是由氦气提供升力，艇身铺设的太阳能电池板可以提供飞艇前进的动力，也可以为艇载设备提供电力。 对于长期在伊拉克和阿富汗地区执行任务的美军而言，虽然他们拥有性能先进的多种侦察机以及遍布太空的侦察卫星，但是侦察机很容易受到地面防空武器的威胁，而太空中的侦察卫星则往往由于天气的原因而无法提供准确的信息支持。相对于飞机而言，飞艇具有燃料消耗少、飞行噪声小、环保、经济性好、安全度高等优点，而相对于卫星而言，飞艇则有便于部署、可回收等优点。最终，他们发现飞艇更适合在伊拉克和阿富汗地区执行通信中继与预警服务。 今年4月，由德国TAO科技公司为美国军方研制的STS-111型无人驾驶飞艇成功首飞，现在已经开始在美国军方接受任务测试。这种飞艇的外形介于气球和飞艇之间，奇特的外形和结构使其拥有出色的抗气流干扰能力，能够保持飞行的稳定。
高空浮空器发展现状及趋势
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/469663370.html, 高空浮空器发展现状及趋势 作者：李春友李雪 来源：《硅谷》2011年第05期 中图分类号：E926 文献标识码：A 文章编号：1671－7597（2011）0310003－01 高空浮空器是指由充满轻质气体的囊体产生浮力、任务高度处于距离地球表面20～ 100Km、能执行长期驻留任务的飞行器。高空浮空器包括飞艇和系留气球[1]，部分非系留并 长期在固定高度工作的气球也被认为是浮空器。飞艇是具有推进装置的轻于空气（Lighter-Than-Air，LTA）飞行器，由艇体、尾翼、吊舱和推进装置等部分组成。推进装置包括发动机、减速器和螺旋桨，为飞艇提供前进动力，飞艇升降控制方法有多种，如抛掉水、沙袋等压舱物或冷却回收发动机尾气中的水分补充压舱物；经排气阀门放掉一些气体或用储气罐补充气体；操纵螺旋桨转向，改变推力矢量方向产生垂直方向升力。飞艇按结构类型分为软式飞艇、半硬式飞艇和硬式飞艇，按控制方式分为遥控飞艇、载人飞艇和平流层飞艇[2]。缆绳是系留 飞艇的特有部件，为系留气球定点系留提供约束力，还可为球载设备传输电能，也可为球载设备数据传输提供光纤线路。 对于常规飞行器来说，临近空间空气过于稀薄，一般航空发动机难以在此高度长期飞行；对于卫星来说，这个高度需要卫星质量太大，不能持久保持轨道运行[3]。因此目前很少有飞 行器在临近空间执行长期任务。高空气球携带高效太阳能电池板和蓄电池，为动力和导航系统、机载设备提供持久能源供应，可以在20km以上高空驻留几个月[4]。这个特点使高空气球可以用来进行通信或对很大范围区域进行监测和监视；在民用方面可以代替同步卫星进行通信、电视转播、监视、科学实验，使造价大幅度下降；军用方面可以作为具有军用通信、远程侦查、情报、导航、预警等功能的通用平台[5]。无论从军事还是民用上来看，高空气球都拥 有极高的经济价值和战略价值，目前已经成为各国争相研究的热点。 从上世纪七十年代开始，人们开始考虑通过提高常规飞艇飞行高度和留空时间来实现通信和对地监测功能。但初期研究大部分都是纸面上的研究，并没有形成可以飞行的原型机[6]。 由于临近空间空气密度很小（20Km高度空气密度为地球表面的1/14，30Km高度空气密度约为地球表面的1/80），与地面相比，相同体积的气球在该高度上产生的浮力大幅减小，这促使气球体积必须很大才能平衡自身重力并产生足够有效浮力。与此同时，气球体积的增大使阻力变大从而增加了系统能源需求，这必然带来的问题是系统载重增加。上述因素使浮空器材料、结构、能源、动力、控制、导航等一系列问题变得非常复杂[7]。除此以外，平流层平均气温 约为-55℃[8]，加上辐射、随机风场等不利因素，使高空气球总体设计变得非常困难，进展较慢。
击落空飘侦查气球
击落空飘侦查气球 一九六九年调防沈空后，第二年奉命带电工班驻鞍山机场执勤。当年驻守鞍山机场的飞行师是空一师，即抗美援朝战场上的空四师，在朝鲜战场上战功赫赫，名扬中外，毛主席曾为之题写“空四师作战甚好甚慰”。当时沈空司令员是王毓淮，王司令员也曾是飞行员，在抗美援朝时任空十四师师长。他经常来空一师视察，我曾遇到王司令员和飞行员一起坐在跑道边，一边看训练一边交谈。 七零年六月的一天，上午天气阴沉，下着小雨。警铃突然骤响，各值勤人员迅速就位，绿色信号弹升起，一架歼６战机呼啸升空，在塔台引导下直插目标空域。 当时正值中苏关系紧张，珍宝岛战斗硝烟未散，苏联正在谋划对我国进行外科手术式的核打击，常放飞空飘气球到我国上空进行侦查活动。这次又是一个苏联军方空飘气球从新疆入境，经我国中部地区向辽宁省飘来，一路上我空军战机曾多次拦截，但因种种原因均未成功。空一师接到命令:务必击落苏联侦查气球！ 第一架升空的歼六战机飞行员是一位副团长，飞行技术出类拔萃。他有个习惯动作，在集中精力的时候总是不由自主地弯腰勾背，有人劝他注意军人姿态，他总是哈哈一笑不予回应，仍然专注做他的事情。在飞机座舱里，他也时不时地出现这种习惯动作，所以即使距离很远，也能认出是他。
战机在指挥员的引导下径直扑向目标，从通信车里的扬声器里可以听到塔台指挥员和他的对话： “目标：左前方××。” “发现目标！” “距离五千米。” “明白。” “距离四千。” “明白。” 在战机接近目标一千米处，扬声器里突然传出一阵哗啦啦的响声，这是战机对目标开火了。大家屏住呼吸，等待飞行员报告结果，只听到一声怒骂说：“没打着！”指挥员命令：“返航”，并随即命令第二架战机立即起飞。不一会儿，第一架战机穿过云层返回机场，在蒙蒙细雨中如燕子一般轻盈落地，打开减速伞，缓缓停在跑道上。 空飘气球大约有一间房子大小，是蜂窝结构的，下边吊着一个方形的仪器箱子。气球随高空风飘动，移动速度并不快，相对于高速战机来说，它相当于一个零速度的目标。若是飞机追着飞机打，由于相对速度差很小，有足够的接敌和瞄准时间。而对于像空飘气球这样几乎是零速度的目标，战机从发现目标到接近目标时间很短，当然留给瞄准的时间也特别少，而且开炮后战机必须立即脱离目标，就是说瞄准、射击、脱离三个动作要在一瞬间完成，而且必须精准完美，否则飞机会撞到气球上。又因为空飘气球是蜂窝结构，若炮弹打不到它的中心部位，只能损毁它边缘的一部分结构，气球仍然能够继续飘浮掉
高空探测技术
绪论复习题 填空题 1、高空气象探测按探测内容可分为直接探测和间接探测两种。 2、我国进行高空气象探测业务的台站应用过GPS测风-探空系统、雷达测风-探空系统、罗兰导航测风-探空系统、无线电经纬仪测风-探空系统几种不同的探测系统。 3、测风气球按探测手段可分为和。升速为200米/分左右的测风气球通常与 配合进行探测。 4、高空气象探测按探测时间可分为和两种。 5、高空气象的任务是探测高空以下大气 中、 、和随的垂直分布规律。 6、按照上级气象部门规定的时间进行的探测称 为，分为两次探测和三次探测，时间分别是、，分别在时间进行。 7、综合探测是利用跟踪具有一定升速的气球，在探测过程中，由定位后根据气球的运
行轨迹得到 的垂直分布情况，同时又不断接收由气球携带的将感应到的要素通过转换后的电信号，再经过反演后得到高空温、压、湿的分布情况。 8、单独测风是利用跟踪具有一定升速的气球，探测过程中，只根据定位确定气球的运行轨迹得到的垂直分布情况。 9、高空气象探测按探测方式可分为和 两种。 10、探空气球携带和，地面跟踪工具是；测风气球只携带，地面跟踪工具是； 11、全世界的气象高空站都统一在世界时（北京时间）进行高空探测。 12、全球高空探测站可以分 为、、。 13、全球高空探测系统从测风技术上主要 有、 、、 。 14、我国常规高空站共有个（不含港台和军方），
主要是在北京时间时与时进行观测，其中个站参加全球资料交换，14个全球交换的资料交换站，个站为全球气候观测系统探空站 （ GCOS站），分别是、、 、、、、，此外西藏、新疆还共有个小球测风站，主要是在北京时间时进行观测。 15、GPS是美国第二代导航星全球定位系统，它在气象探测领域主要用于。 16、目前我国气象台站业务将大气探测分为、 、、。 17、高空规范规定综合探测的时间是每天的。 18、规范规定单测风的放球时间为每天的。 19、GTSI型探空仪和配合，用来探测测站上空范围内的高空、、、的分布情况。20、世界上第一个无线电探空仪是苏联莫哈诺夫设计的。 A、1901年 B、1921年 C、1930年 D、1928年 21、GPS探空系统是由、、、 、和组成。 22、探空仪采用结构。是探空