平流层飞艇囊体用材料的研究
高分子材料概论
平流层飞艇囊体用材料的研究
2011011743 分1 黄浩
一、背景
平流层飞艇是一种利用低密度气体来提供升力，并能在平流层长时间悬浮或低速机动飞
行的飞行器，是集高空观察、通信于一体的通用航天器平台。它具有滞空时间长、飞行高度
高、覆盖范围广、生存能力强、制造和运行维护费用低等优点，具有极高的军事应用价值。
美国、日本、韩国和欧盟等都将其作为空间战略目标予以高度重视，并相继开展了平流层平
台可行性研究论证及相关飞行验证试验，我国也陆续启动平流层飞艇平台的科研项目。
由于平流层飞艇不是低空飞艇，在研制的许多概念上，如工作环境、蒙皮材料、能源、
动力推进等关键技术上都是截然不同于低空飞艇，许多方面临着极大的挑战。其中最首要的
问题是飞艇的材料。而囊体材料作为飞艇的主体结构材料，其性能的高低直接影响飞艇的应
用效能，如驻空高度、持续飞行时间、有效载荷和服役寿命等。
二、材料要求
1. 强度要高，因为材料强度取决于飞艇的体积，对于平流层飞艇而言，蒙皮材料的抗
拉伸断裂强度应大于300 N/cm2。
2. 质量要轻，面密度应小于300g/ m2，如果材料的面密度过高，飞艇的净浮力就会受
到极大的丧失，难以升到平流层高度。
3. 耐环境（耐候性）性能要好，环境因素包括高低温、湿度、超强紫外线辐射、耐臭
氧等；囊体材料的各项性能在平流层温度（－56.5℃左右）下能够长时间保持不变，至少不
会发生突变。
4. 阻氦气渗漏性能强，不论平流层飞艇采用氢气或氦气为浮升气体，都需长期工作，
阻氦气渗漏性能显得十分非常重要，平流层飞艇蒙皮材料阻氦气渗漏性能应为0.22 L/
m2.d.A~ 1.14L/m2.d.A 5. 其它性能，如抗皱折、为保持飞艇外型所需的抗蠕变性能、缝合工艺性及易于修补
性能都应当优良。如果用到军事领域，雷达隐身性能也是非常关键的一个因素。
三、材料选择及依据
目前，用于平流层飞艇囊体材料的主要是层压复合材料，包括承力层、气密层和防护层，
各层利用胶黏物质黏接起来，形成一个整体。如图1 所示。 高分子材料概论
图1 平流层飞艇囊体材料结构简图 （1）承力层
载荷承力层是承受飞艇内外压差、飞艇自重和载重并确保囊体材料强度的功能层，是囊
体材料的核心层。其选材从早期的棉、麻等天然材料，逐渐过渡到尼龙、聚酯等合成纤维，
到现在正在逐渐被高性能纤维所替代，如Dyneema R（高强聚乙烯纤维）、Kevlar R（对位
芳纶）、Vectran R（聚芳酯纤维）和Zylon R（基龙，PBO）等。Vectran优点是可从商用渠
道购置。PBO 材料主要特点是能减轻系统质量，此外，PBO还有超过所有其他纤维的比强
度和比刚度值，拉伸强度在1500N/cm2左右，200μm厚度的PBO面密度小于90 g/m2，并
有特别高的热稳定性，使用温度可达700℃。
（2）气密层
气密层既可以是一个涂层，即使用布基织物涂覆气密性树脂，也可能仅仅是一层薄膜。
在早期，所有材料都需要进行涂覆以隔离气体，随着层压技术的不断发展，气密层逐步演化
为一层薄膜。气密层除了要具备低渗透率以外，还应拥有较好的剪切强度、抗拉强度，以与
其他材料的性能相匹配，增强层压板的整体硬度。
气密层的常用材料有Tedlar（PVF，聚氟乙烯）、PVDF（聚偏二氟乙烯）、PVDC（聚偏
二氯乙烯）、EVOH（乙烯-乙烯醇共聚物）、Mylar（聚酯类）等。
其中Tedlar寿命长，可用15 ~ 20年，抗渗透率、抗霉菌性能都高，渗透氦气流率小于
0.5 L/m2.d.A，完全符合平流层飞艇的要求。
为节省成本，替代Tedlar的内囊材料可选择聚氯乙烯，但阻气性能稍差。此外，PVDC
在光氧化下会变脆，抗冲击性及耐寒性不佳；EVOH 耐热性差，受温度和湿度的影响大，
因此它们在平流层飞艇囊体材料上的应用受到一定的限制。
值得一提的是，有文献指出，聚酯是高分子材料中最具实际应用价值的气密层材料。美
国系留气球的防氦气渗漏层，采用的聚酯薄膜是由相对分子质量20 000~24 000之间的聚酯
材料，经双向拉伸而成，其厚度在0.02~0.03 mm
之间。这种薄膜结构致密，具有良好的抗高分子材料概论
渗透性，并且不受大多数有机溶剂的腐蚀，耐老化性好。在文献中也有介绍，使用表面镀铝
的聚酯薄膜，放置于承力层和保护层的中间，可以起到二次气密和阻挡辐射的双重效果，此
外，它还可以进一步提高蒙皮材料的剪切强度。
（3）保护层
防护层结构薄膜一般都设置在飞艇囊体材料的外层，用于防紫外线辐射，但仍然需要添
加光防护剂，以避免辐射通过防护层进入内层材料。
高分子氟化物是目前耐环境最好的材料，目前普遍使用杜邦公司生产的聚氟乙烯膜
（PVF，Tedlar），具有轻质、高强、尺寸稳定、气密性好的特点，在耐磨损、自清洁方面都
有不错的表现。因此PVF可以兼做耐候性保护层和阻氦性气密层，分别层压在承力层的外表
面和内表面，在文献中的小型试验里可以见到这种选材方式。
1991 年首飞的美国海军Sentinel 1000飞艇，其囊体材料采用的就是Tedlar-聚酯布复合层
囊体材料，具有优异的耐候性，且对雷达具有隐身性能。此外，Sheldahl公司生产CBV-250A
型系留气球也选用了Tedlar作为防护层材料。除了Tedlar，应用到防护层的材料还有热塑性
聚氨酯，它具有优良的抗拉伸、抗撕裂和耐高低温性能，同时具有良好的耐老化性能。
（4）粘结层
黏合剂是结合囊体材料各层间的媒介体，要求把承力层、气密层和防护层之间都牢固地
黏合为一整体，因此它是层压复合材料中一项非常重要的组成部分，经多次屈挠后不得出现
层间滑脱，且耐候性、拉伸强度、剪切强度也要好，以保证整体的性能。
一般使用的黏合剂多为聚酯类、聚醚类或聚氨酯类，应用时可根据各层材料的性能选取。
聚碳酸酯抗紫外能力强，适用于外膜，据文献介绍，由杜邦公司生产的聚酯共聚物，简
称Hytrel，是一种聚酯型热塑性弹性体，已经在飞艇囊体材料上得到成功应用，黏合强度达
到0.069 MPa以上，同时它还有助于减小层压板的气体渗透率。
聚氨酯的优点则是成本相对较低。
除了用于层材间不同层之间的层合之外，粘合剂还可作为焊剂，用于膜片焊合缝，将两
张膜片对接焊合，涂覆剂的粘着力强弱会显著影响膜片的焊接强度。
四、材料连接
整个飞艇蒙皮材料的加工工艺可以分为两个步骤，其一是将各层的材料层压为复合膜，
其二是将多个蒙皮复合膜连接成一整张大的飞艇蒙皮，再经过修剪后，即可固定在飞艇支架
上。 高分子材料概论
第一步是层压。有文献中给出了人工逐层复合的方法，即从最外层的保护层开始，在表
面上涂覆聚氨酯粘合剂，然后将两层薄膜贴合到一起、用辊辊平，最后固化，如此逐层贴合。
但在工业生产中，可以利用压延法生产表面涂覆粘合剂的树脂薄膜，并使用擦胶法将粘合剂
擦入承力层织物中，然后利用层压技术将这些已经敷有粘合剂的薄膜、织物压实，最后固化
成型即可。
第二步是复合膜的连接。连接使用高频焊接或者超声波焊接即可实现，一般大型飞艇采
用对接法，使用专用对接膜带和胶合剂，两片间隙约1mm，这样气囊膜受力均匀，得到的
节点强度高。有文献建议，复合膜的拼接采用缝合方法，然后对针眼进行密封处理，这种连
接方法国外虽尚未使用，但值得研究。
五、当前挑战
1. 轻质高强纤维和高阻隔气密材料的制备技术。个人认为材料的因素仍然是制约平流
层飞艇发展的一个关键技术点，如上文所述，平流层飞艇的蒙皮材料需要高强度、低密度、
高阻气性以及优良的耐候性、耐低温性，许多相关材料仍然需要进口获取，尚未实现国产化。
2. 多层膜层压复合工艺技术和连接工艺技术。研究人员在进行小型化试产时，发现复
合工艺会影响层压材料的均匀性，如果工艺参数不当，则会出现层间剥离、褶皱等现象，当
然工艺上的技术是容易解决的。
3. 飞艇在平流层中的力学模型的分析。
六、参考文献
[1] PBO基质平流层飞艇蒙皮材料的制备研究. 曹旭,高诚贤. 高科技纤维与应用,2009.8
[2] 平流层飞艇蒙皮材料的研究. 顾正铭. 航天返回与遥感，2007.3
[3] 平流层飞艇囊体材料的发展现状及关键技术. 田越,肖尚明. 合成纤维,2013.42(3)
[4] 平流层飞艇囊体气密层材料及氦气透过聚合物研究现状. 赵臻璐,王小群,杜善义. 航空
学报,2009.9
飞艇库设计研究
飞艇库设计研究
摘要：飞艇库设计及建造是今年呈现的市场需求，在尚无相关针对性规范的前提下，本文从飞艇材料及组装工艺出发，给出了飞艇库设计的要点。
关键词：飞艇库；飞艇
1.简介
飞艇属于浮空器的一种，是利用轻于空气的气体来提供升力的航空器。
从结构上看，飞艇可分为三种类型：硬式飞艇、半硬式飞艇和软式飞艇。
飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体（有氢气或氦气）借以产生浮力使飞艇升空。吊舱供人员乘坐和装载货物。尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。
根据飞艇的浮空高度，可分为对流层飞艇和平流层飞艇；按照驾驶方式，可分为有人驾驶飞艇和无人驾驶飞艇。
2.工艺概述
2.1 飞艇的组成
现代飞艇一般为软式飞艇或半硬壳式飞艇，其重要组成部分包括：
1）气囊
里面充满了氦气以提供升力，另外里面还有辅助气囊。现代飞艇上气囊由涤纶、聚脂纤维、麦拉等人造材料织成，可有效的防止氦气的泄漏，并具有很长的使用时间。
2）辅助气囊
飞艇内部一个小的、辅助性的气囊，内部气体为空气，压力略大于大气压力，可通过在飞行中的充气和放气来控制和保持飞艇形状和浮力。
3）吊舱
位于飞艇下方的舱室，包括驾驶舱、发动机和人员舱。
4）推进装置
为飞艇的起飞、降落和空中悬停提供动力。
5）尾翼
飞艇相对于飞机来说最大的优势就是它具有保持无与伦比的滞空时间。飞机在空中飞行的时间是以小时为基本单位来计算的，而飞艇则是以天来计算。
从系统角度，飞艇主要包括压力系统、燃油系统、压仓物、电力系统、辅助推力系统等。
浅谈平流层飞艇发展现状
浅谈平流层飞艇发展现状
综述了国内外平流层飞艇研制的进展与现状，重点描述了平流层飞艇技术难点的情况。
标签：平流层飞艇;总体设计;发展
0 引言
平流层是指海拔高度为10～55km的大气空间，处于对流层与中间层之间，气流相对平稳，垂直对流小，是部署空中平台执行监视预警、通讯中继、导航定位以及环境监测等任务的比较理想的环境。平流层飞艇能完成太阳能飞机所无法完成的定点飞行和长时间迎风驻留等飞行任务。正因为平流层飞艇具有可定点飞行、留空时间长、探测范围广、载荷能力强和费效比高等优点，多个国家正在开展对平流层飞艇的研究与验证。
1 国内外现状
1.1国外发展现状
自21世纪初，美国、日本以及欧洲等主要发达国家和区域均提出了平流层飞艇计划。美国为了弥补战时信息保障过度依赖天基平台的弱点，同时大幅度提升持久区域信息作战能力，近年来投入巨资支持了多项平流层飞艇研发项目，包括洛克希德马丁公司的高空飞艇项目、探测器与结构一体化飞艇项目和西南研究院的高空哨兵飞艇项目等。
日本在2000年就提出了长远的、分阶段实施的平流层飞艇开发计划。日本宇宙航空研究开发机构组织实施并开展了无动力验证飞行和多次低空技术验证试飞，积累了大量技术经验，但尚未有开展飞行样机整体集成和高空试飞演示的报道。
2005年3月，欧盟集中欧洲各国的相关研究机构和公司，启动了“面向特殊航空航天应用的高空飞机和高空飞艇研究项目”。
1.2国内发展现状
中国对平流层飞艇的研究，始于“十五”期间，多个高校和研究所参与了方案论证、关键技术攻关等基础性研究。2009-2012年，北京航空航天大学先后4次完成20km以上平流层高度飞行验证，取得了初步成果。2015年8月，航天科工一院与六院、〇六八基地联合开展直径30m囊体的飞行试验，飞行高度超过20km。2015年9月，上海交通大学开展了新型囊体结构的高空飞行试验，试验飞行时间2h，飞行高度19.3km，验证了非常规形态升空、回收方式的可实现性。
简述平流层飞艇平台的总体技术设计
• 202
•ELECTRONICS WORLD・技术交流平流层飞艇平台是一种以空气浮力为主要重力平衡形式的临近空间飞行平台。在空中飘浮时通过浮力减少自身的重力作用，同时运用能量的传递增加空中长时间停留的可能性。而飞行空间的低密度意味着需要更大的体积，更大的体积又带来更大的阻力。目前大多数的设计方案倾向于采用轻于空气的软式飞艇，这种平流层飞艇内部携带充有氦气的气囊，以提供静浮力作为升力。因此飞艇总体设计时需要平衡两个基本矛盾，重量与浮力的矛盾，阻力与能源动力的矛盾。同时飞艇可以长时间驻留在空中，对载荷的可靠性也有较高的要求，对于雷达系统来说需要考虑电源的调节系统，可以通过自检设计、安全性设计等实现电源子系统的完备自检监控，满足飞艇总体设计可靠性要求。1 飞艇总体方案评估基本特征在总体方案设计时需要注意以下的几个条件，遵循基本原理的构成设定。（1）飞艇形式考虑稳定性，机动性等，在设计上保留了低阻力气囊，包括内层气囊和围绕在外部的外层气囊。浮力源主要采用氦气进行充实，内层气囊充入空气。飞行的高度主要是通过调节内层气囊的空气来控制。外表尺寸多为椭圆形球体，减少空气阻力。（2）运动形式大多采用电动机驱动高空螺旋桨，通过螺旋桨的运行来带动飞艇的运动，为其提供行走和停留所需的动力。（3）为保证燃料电池在恶劣多变的环境中具有高稳定性和可靠性，实现24h能量平衡，设计了专用控制器对燃料电池进行控制。（4）材料使用上多为轻质高强度的材料，确保在平流层空气稀薄、浮力小的状态下保持飞艇的浮力，同时要抗紫外线老化，密封性能好的特点，制作时采用高频热熔焊接。2 若干单项技术指标描述2.1 结构材料考虑到平流层中空气浮力小，要克服飞艇自身重力带来的影响，需要合理选择飞艇内外囊体材料的密度。经过研究计算，内外囊体材料的密度指标提升可以带来浮力方向上的最好收益，通常上来说，就是不断增加飞艇表面的面积，减少材料的质量，获得囊体材料面密度的大幅度降低，进而获得重量与浮力之间的矛盾减弱，取得最大收益的结构形式。2.2 电池控制系统飞艇在飞行时长时间停留在空中，同时飞行的状态是匀速缓慢进行，对能源控制系统中的电池控制系统要求很高，电池控制系统主要有CompactRI0模块、燃料电池组、电池管理模块等组成。CompactRI0模块用来管理电池组的各项运行数据，例如CompactRI0模块同时检测燃料电池输出电压和蓄电池电压，当蓄电池电压大于燃料电池输出电压时，就会切换模式给蓄电池供电。CompactRI0模块通过对控制程序的运行，输出数字和PWM波信号进行电池组控制，并将部分测量参数和报警信息上传到上位机。电池组产生的电压和电流经直流逆变模块放大后，产生28V直流电压给电池充电，产生100V直流电压为飞艇电机供电。CompactRI0模块具有开发快捷方便的特点，在设计测试检验过程中可以随时进行测试和纠正，缩短了从软硬件设计到单元测试之间的过程，模块中采用40MHz FPGA时基的循环定时器/计数器，使得定时循环控制在纳秒级内完成，极大的增加了实时控制的精确程度。同时上位机通过以太网便可以和CompactRI0进行通信，读取各种数据，极大的简化了数据监控的过程。飞艇上的蓄电池电压可以提供的初始工作电压30V直流供电，而工控机等使用的均为交流高电压，只有CompactRI0模块比较适用。同时飞艇为了减少自身质量，所能提供的空间比较狭小，CompactRI0模块适合狭小空间及-40~70℃的温度范围，各个参数指标均能保证控制器的稳定运行。燃料电池系统中包含有3个子系统，他们互相关联，工作状态如下：（1）氢气循环系统。系统主要提供氢气进行化学反应，氢气通过压力调节器和传感器等进入了电池组反应堆中，电池组反应堆的定时器每隔一定的设定时间进行开启，将多余的氢气进行排出，确保燃料电池的化学反应无问题发生。（2）冷却水循环系统。系统主要对电池组反应堆中国电子科技集团公司第三十八研究所 付 翔简述平流层飞艇平台的总体技术设
传感器即结构件关键技术及研究进展
第６期 ２０１１年１２月 雷达科学与技术 Ｒａｄａｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｔｏｇｙ Ｖｏ１．．９ Ｎｏ．６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２Ｏｌ１
传感器即结构件关键技术及研究进展
曹锐 。，吴曼青。，阎跃鹏 ，詹珍贤 ，夏艳。，朱庆明
（１．中国科学院微电子所，北京１０００２９； ２．中国电子科技集团公司第三十八研究所，安徽合肥２３００８８）
摘 要：传感器即结构件技术是研究超大面积轻质相控阵雷达与空天预警探测平台共形一体化集成 的相关技术。由于传感器即结构件飞艇具有超强预警探测能力、极轻质、极低功耗、长工作寿命和机动性能 灵活等优点，因此成为平流层预警探测的首选装备。介绍了平流层预警探测的需求和大孔径探测的理论依 据，结合传感器即结构件技术的特点，阐述了该技术的项目背景、规划和研究进展，对其关键技术和未来发 展趋势进行了分析讨论，并对我国传感器即结构件技术的规划和发展提出了建议。 关键词：传感器即结构件；相控阵雷达；飞艇
中图分类号：ＴＮ９５８ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—２３３７（２０ｔ１）０６—０４８５—０７
Ｋｅｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ ｏｆ
Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｓｅｎｓｏｒ Ｉｓ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ
ＣＡＯ Ｒｕｉ ，ＷＵ Ｍａｎ ｑｉｎｇ。，ＹＡＮ Ｙｕｅ－ｐｅｎｇ ，ＺＨＡＮ Ｚｈｅｎｇ—ｘｉａｎ 。ＸＩＡ Ｙａｎ ，ＺＨＵ ｑｉｎｇ—ｍｉｎｇ （１．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００２９，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｎｏ．３８ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ ＣＥＴＣ，Ｈｅｆｅｉ ２３００８８，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｅｎｓｏｒ ｉｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＩＳＩＳ）ａｉｒｓｈｉｐ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗｉｌｌ ｄｅｖｅｌｏｐ ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｌａｒｇｅ ｌｉｇｈｔ— ｗｅｉｇｈｔ ｐｈａｓｅｄ—ａｒｒａｙ ｒａｄａｒ ａｎｔｅｎｎａｓ ｗｈｉｃｈ ａｒｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｉｎｔｏ ａ ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ ａｉｒｓｈｉｐ ｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｉｔ ｈａｓ ｍａｎｙ ｍｅｒｉｔｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｓｔｒｏｎｇ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｂｉｌｉｔｙ，ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｌｉｇｈｔ ｗｅｉｇｈｔ，ｅｘｔｒｅｍｅｌｙ ｌｏｗ ｐｏｗｅｒ，ｌｏｎｇ ｗｏｒｋ－ｌｉｆｅ ａｎｄ ａｇｉｌｅ ｍｏｖｅｍｅｎｔ．Ｓｏ ｔｈａｔ ｉｔ ｂｅｃｏｍｅｓ ｔｈｅ ｂｅｓｔ ｃａｎｄｉｄａｔｅ ｆｏｒ ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｓｙｓｔｅｍ．Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｒｅ— ｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｌａｒｇｅ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ａｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄ ｉｔｓ ｐｒｏｊ ｅｃｔ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ，ｐｒｏｊｅｃｔ ｐｒｏｇｒａｍｍｉｎｇ ａｎｄ ｃｕｒｒｅｎｔ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｓｔａｔｅ ａｒｅ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ａｓ ｗｅｌｌ ａｓ ｉｔｓ ｄｅｔａｉｌｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ．Ｉｔｓ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ ｉｎ ｆｕｔｕｒｅ ａｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ．Ｉｎ ｔｈｅ ｅｎｄ，ｔｈｅ ｐｒｏ— ｇｒａｍｍｉｎｇ ａｎｄ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ＩＳＩＳ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｉｎ ｏｕｒ ｎａｔｉｏｎ ａｒｅ ｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｓｅｎｓｏｒ ｉｓ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ（ＩＳＩＳ）；ａｃｔｉｖｅ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃａｌｌｙ ｓｃａｎｎｅｄ ａｒｒａｙ；ａｉｒｓｈｉｐ
国产AS700_载人飞艇，迎着时代的曙光起飞！
国产AS700载人飞艇，
迎着时代的曙光起飞！文/李霜氤
2023年12月，由中国特种飞行器研
究所自主研制的“祥云”AS700载人飞艇，
正式获得由中国民用航空局颁发的型号合
格证。这意味着，AS700载人飞艇成为国
内首款按照适航规范自主研制、具有完全
自主知识产权、首个获得型号合格证的载
人飞艇，标志着我国载人飞艇研制能力和
技术水平得到提升。这一消息可谓振奋人心。
那么，AS700载人飞艇究竟有什么独特之处呢？让我们来看看。
AS700载人飞艇是一款民用载人飞
艇。它采用单驾驶体系,常规单囊体布
局，流线型气囊外形，“X”形布局硬
式尾翼，不可收放单点式起落架；采用
先进综合航电和电传侧杆操作系统，使
得硕大的飞艇操作起来更加敏捷；采用
可倾转高效涵道螺旋桨矢量推力控制技
术，具备垂直、短距起降能力。可垂直
升降的设计，降低了起降场地建设需求，
更符合经济性原则，具有良好的环境适
应性。在性能方面，AS700载人飞艇最大
起飞重量4 150千克，最大航程700千
米，最大航时10小时，最大飞行速度
100千米每小时，最大可搭载10人（包
含1名驾驶员），巡航状态下每小时平
均油耗45升。它是依据中国民用航空
局飞艇的型号合格审定要求，本着“一
艇多型、系列发展”的设计思路，引入
新的设计理念而研发的，未来将应用于
旅游观光、空中广告、航空物探、应急
救援、海洋监测、货物运输等多个领域。高“颜值”，多用途6飞艇往事AS700载人飞艇于2018年6月批
复立项，同年8月启动实施。2021年7
月6日，载人飞艇电气拖动台、压力控
制阀密封性与功能试验台一次性通过
验收评审，为后续的首飞奠定基础。该
项目共生产3架艇，其中01架为无人
型技术验证艇，于2023年完成全部科
研试飞，02、03架为载人型适航验证艇，
分别于2022年12月和2023年9月首飞。2023年12月，AS700载人飞艇正
式获得中国民用航空局颁发的型号合
格证。
AS700载人飞艇在国内尚无同类竞争产品，与国际上同类飞艇相比，单座
飞艇技术发展情况综述
飞艇技术发展情况综述
飞艇是由动力推进的轻于空气的航空器，也是浮空器的一种，是利用轻于空气的气体（氢气、氦气、热气等）提供升力。飞艇主要由流线型艇囊、控制用的固定和活动尾翼、乘员或乘客用的吊舱以及推进系统构成。按早期的结构分类方法，飞艇可分为硬式、半硬式和软式结构。现代飞艇技术已经模糊了原先的定义，现代飞艇主要按用途进行分类：无增升类型、部分增升类型和全增升类型。
飞艇发展简史
飞艇起源于1784 年法国，在二次世界大战前已得到了发展及军事和商业方面的广泛应用。和其他飞行器相比，飞艇经历了从无动力到有动力推进，从无人到载人，从近距离飞行到远程飞行，从低空到高空的发展，并在发展中积累和形成了关于飞艇这种飞行器特有的技术：飞艇蒙皮制作和抛锚、系留技术等。由于1937 年“兴登堡号”事件及飞机和直升机的迅速发展，飞艇逐渐退出航空舞台。随着航空技术、材料技术的发展和其他关键技术的突破及20 世纪六七十年代出现的石油危机，在突破老式飞艇技术性能差、安全性能差的缺点后，现代飞艇这一节能的飞行器又迎来了新的发展和应用。目前世界各国飞艇的生产企业主要侧重广告、航拍、旅游观光、大载重运输等低空飞艇的研制生产，另有国家的政府机构向大的飞艇制造厂商和科研机构投资进行高空军用飞艇或超大载重飞艇的研制生产。美国、俄罗斯、英国、日本等国对飞艇的研制生产走在前列。中国华教公司于2004年第一次通过了首个中国飞艇的适航认证，其后有北京北航龙圣飞行器公司。目前我国有20 多家飞艇生产企业和科研机构。
飞艇的特点及用途
由于飞艇与飞机相比飞行速度较低（飞艇速度一般不超过140km/h），起降场地简单，不需要长距离跑道，与直升机相比，载重量大，定点时燃油消耗率极小。所以飞艇可以作为高速和高耗能飞行器的补充，可用于远距离运输、极地探险、石油煤矿勘探、抗灾救险、实况转播、航拍、广告作业等民用领域；也可用于搜救、海岸警卫等军用领域。飞艇与卫星相比主要占有经济方面的优势，又因与卫星相比，其驻空高度低，接收和发射信号的延时短，所以飞艇可以充当卫星完成中继转播、侦察、探测气象等任务。虽然飞艇也有自身的不足，如
平流层验证飞艇横侧向模型辨识研究
第２９卷第８期 计算机仿真 ２０１２年８月
文章编号：１００６—９３４８（２０１２）０８—００８５—０４
平流层验证飞艇横侧向模型辨识研究
谭烨，陈丽，段登平
（Ｅ海交通大学航空航天学院，上海２００２４０）
摘要：研究采用系统辨识方法建立平流层验证飞艇横侧向模型，针对飞行试验中风的扰动和测量噪声明显，对辨识参数的精
度有影响。为解决上述问题，提出了采用滤波误差法，辨识稳定微分和控制微分系数的策略，获得飞艇较精确的平飞横侧向
模型。首先考虑飞艇为浮力体，质量和惯量受环境影响较大，很难精确测量的问题，将飞艇非线性模型转化为具有稳定性微
分和控制微分的飞艇横侧向线性模型，辨识参数不受质量、惯量变化的影响，并采用滤波误差方法，辨识模型的稳定微分和
控制微分，可以减小风的扰动误差对辨识精度的影响，最后用辨识模型进行飞行仿真，将仿真得到的数据和实际飞行试验数
据进行对比分析，结果表明，辨识得到的模型可以较好地反映飞艇的动力学特性，可为飞艇偏航控制器的设计提供参考。
关键词：平流层验证飞艇；参数辨识；横侧向模型；滤波误差法
中图分类号：Ｖ２１９ 文献标识码：Ｂ
Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｌａｔｅｒａｌ Ｄｙｎａｍｉｃｓ ｏｆ Ｚｙ——１ Ａｉｒｓｈｉｐ
ＴＡＮ Ｙｅ，ＣＨＥＮ Ｌｉ，ＤＵＡＮ Ｄｅｎｇ—ｐｉｎｇ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｊｉａｏ Ｔｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２００２４０，Ｃｈｉｎａ）
ＡＢＳＴＲＡＣＴ：Ｔｈｅ ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｌａｔｅｒａｌ ｄｙｎａｍｉｃ ｍｏｄｅｌ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒａｔｏｓｐｈｅｒｉｃ ｖａｌｉｄａｔｅ ａｉｒｓｈｉｐ ｗａｓ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ
ｂａｓｅｄ ｏｎ ｒｅａｌ ｆｌｉｇｈｔ ｄａｔａ．Ｔｏ ｓｏｌｖｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂｌｅｍ ｏｆ ｔｈｅ ｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ ｏｆ ｗｉｎｄ ａｎｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ｎｏｉｓｅ，ｔｈｅ ｓｔｒａｔｅｇｙ ｕｓｉｎｇ
平流层飞艇无线通信系统
可修编-
平流层飞艇无线通信系统
【摘要】：飞81通信是近几年来岀现的一种通信方式，它利用一个漂浮于地球上
空20 ~ 50公里的飞艇装教的通信平台，实现信息的传输或转发。由于该通信系统
具有适中的覆盖面枳、低廉的戒本、安全可靠等一系列独特的优点，已经引起了 许多国家的注克和重视，应用前景十分诱人。本文简单MiiT飞81的工作坏境和 应用前景，较岸细地描述了该系筑的各组成册分、性能特性及要解决的关键问題。 【关览词】：飞81通信系貌关罐技术
1、引言
平流层是大气层中最平静的一段，不受天气影晌，也几平从不潮湿由干平流层
有着隐定的气象条件和良好的电腕特性，数十年来人们一直在尝试利用平流层平
台长期驻空进行观测和通信。进入21世纪，協着相关技术的飞速发展，在世界上
掀起了研究和开发平流层平台热潮。平流层平台的定点位置一般设定在距地面20
km附近的平流层JKSL因为那里的全年平均风速较弱。根幽所携带的不同有效
载荷，平流层平台可以作为通信平台或观测基地从通信领域的角度来看，平流层
平台具有传输距离短、传输时延小、发射功率小以及能量损耗少的优点，因而平
台和信号传输系统部可以设廿得更加简单。并目一个平渣层平台在20km定自高
时它的地面有效覆盖面枳达到19000km2,完全可以实现小型通信终常为广大区域
提供高速通信服务的目标。而在地球观测领域，平流层平台由于距离地面较近，
能够提侯比卫星观测更高的分辨率和不仅能进行地球坏境变化观测和气
象数据探测，还可以通il对指定地区的连续ifflaii交通、灾害及坏境破坏监視，
在洪水、火灾或地震等灾害来临时，构成广大区域的监视系统。I®着科学枝术的 可修编・
不斷发展，在全球的宽带连接、地球遥感成像、空间观測、大气测量、全球资源 可修编-
监腔以员军事侦察等方面的需求将会数不脏数。平流层平台广阔的应用前景越来 極引起世界的关注，美、日、员西欧各国已经投人了大量的人力物力对其进行可
关于平流层飞艇囊体材料的发展现状
关于平流层飞艇囊体材料的发展现状
1. 引言
1.1 背景介绍
平流层飞艇是一种利用氦气或氢气充填的轻型飞行器，能够在平流层高空飞行，具有较高的飞行高度和长时间的航行能力。平流层飞艇被广泛应用于科学研究、通讯传输、航空探测等领域，具有广阔的应用前景和市场需求。
囊体作为平流层飞艇的重要组成部分，主要承担气体充填和气密性保持的功能。囊体材料的选择直接影响着平流层飞艇的性能和稳定性。囊体材料的研究和发展具有重要意义。
随着科学技术的不断进步和应用领域的不断拓展，平流层飞艇的需求量不断增加，对囊体材料的要求也越来越高。加强对平流层飞艇囊体材料的研究和开发，探索新型材料的应用成为当前重要的科研课题。
1.2 研究目的
研究目的是明确平流层飞艇囊体材料的发展现状，分析当前主流使用的材料特点及其研发趋势，探讨影响这些材料发展的因素，同时关注新型材料的研究进展。通过系统地总结和分析现有的研究成果，旨在为未来平流层飞艇囊体材料的研究和发展提供参考和指导，为促进平流层飞艇技术的发展和应用提供科学依据。通过本研究，我们希望能够深入了解平流层飞艇囊体材料的特点和优势，为未来材料的选择和设计提供理论基础，为平流层飞艇技术的发展做出贡献。
1.3 研究意义
平流层飞艇是一种具有巨大潜力的高空运载工具，能够在平流层内进行长时间的飞行任务。而平流层飞艇囊体材料的发展对于提升飞艇的稳定性、安全性和性能至关重要。当前，随着航空航天技术的不断进步，平流层飞艇的应用领域也在不断扩大，对囊体材料提出了更高的要求。
研究平流层飞艇囊体材料的意义在于，能够为飞行器的设计和制造提供更加稳定、坚固、轻量化的材料选择。通过研究囊体材料的性能和特点，可以提高平流层飞艇的飞行效率和安全性，为人类进一步探索空间提供可靠的技术支持。研究囊体材料还可以促进航空工业的发展，推动新材料的应用和创新，为航空航天领域的可持续发展做出贡献。
关于平流层飞艇囊体材料的发展现状 2
关于平流层飞艇囊体材料的发展现状
【摘要】
平流层飞艇囊体材料的选择对于飞艇的安全性和性能至关重要。目前主要的囊体材料包括聚酯薄膜、聚乙烯薄膜和聚四氟乙烯等，但随着技术的发展，新型材料如碳纤维复合材料和纳米材料正在逐渐应用于飞艇囊体中。而随着平流层飞艇的发展，对囊体材料性能的要求也越来越高，包括轻量化、高强度、耐腐蚀等。材料的选择和工艺对囊体性能有着直接影响，因此需要不断深入研究。未来，平流层飞艇囊体材料的发展将朝着更加环保、高性能和多功能化的方向发展，这需要材料科学家们不断努力探索。通过不断创新，可以使平流层飞艇囊体材料在未来有更广阔的应用前景和发展空间。
【关键词】
平流层飞艇囊体材料、发展现状、重要性、种类、发展趋势、新型材料、应用、性能需求、材料工艺、影响、未来发展方向
1. 引言
1.1 平流层飞艇囊体材料的重要性
平流层飞艇囊体材料的重要性在于其直接影响到飞艇的性能和安全性。囊体材料在平流层飞艇中起着支撑气囊结构、承受飞行中的气动压力、抗风切割和抗磨损等重要作用。合适的囊体材料可以有效提高飞艇的耐用性和飞行稳定性，同时也能减轻飞艇的重量，提高其携载能力和航程。平流层飞艇通常需要在极端高海拔环境中飞行，因此囊体材料必须具备耐高低温、耐高气压、耐紫外线等特性，以确保飞艇在各种恶劣条件下都能保持稳定的飞行状态。选择优质的囊体材料并不仅仅是为了减少成本和延长使用寿命，更是为了保障航空器的安全和可靠运行。随着技术的发展和对平流层飞艇性能要求的不断提高，囊体材料的研究和应用将成为平流层飞艇设计中的重要环节。
2. 正文
2.1 当前平流层飞艇囊体材料的主要种类
1. 聚氨酯薄膜材料：聚氨酯薄膜具有轻质、高强度、耐磨损等优点，适用于平流层飞艇囊体的制造。其具有良好的密封性和气密性，能够有效减少气体泄漏问题。
2. 碳纤维复合材料：碳纤维具有高强度、低密度的特点，可以有效提高飞艇囊体的强度和刚度，同时减轻整个结构的重量，提高飞艇的飞行性能。