簡述飛艇技術發展現狀與趨勢

摘要：本文主要介紹了飛艇的發展近況和發展趨勢，闡述了低空大載重飛艇和高空飛艇的關鍵技術問題。我國對飛艇的研究相比國外從認識到技術還有一定的距離，處于起步階段。

關鍵詞：低空飛艇;高空飛艇;發展趨勢

0 引言

飛艇在運行中存在的問題主要是這種輕于空氣的航空器靠充入氣囊中的浮升而得到空氣的靜升力，因而體積相比重于空氣的航空器要大很多。飛艇吊艙及其他附屬物的分布主要考慮飛艇縱向和豎向平面內的平衡，對于常規飛艇外形，其外部的氣動升力相對于靜升力可以忽略。為了克服飛艇體積大而難于操縱的困難，發揮其留空時間長而耗能少的特點，目前，世界各國都在開展將空氣靜升力和空氣動升力相結合和混合式飛艇（也稱組合式飛艇），典型的有飛艇+飛機組合，飛艇+直升機組合。組合式飛艇主要用于大載重、遠距離運輸，依靠飛艇艇囊和其他部分的靜升力平衡其自重，利用機翼或直升機產生的氣動升力來提升重物，這樣飛艇的體積大大減小，操縱性能得到改善，也大大提高了有效載荷。

組合式飛艇集空氣靜力與空氣動力于一身，其研究發展的困難在于飛艇艇囊的其他構件（如機翼）的連接，對于常規飛艇，艇囊大多為軟式結構（硬式低空飛艇終止于二次世界大戰前），結構質量較輕、強度小，若是連接機翼或多個螺旋槳結構，其復雜性和結構質量將大大增加，且流場模擬分析比較困難。

1 低空飛艇的研究現狀和發展趨勢

低空飛艇是指運行于大氣中對流層區（距海平面約18km）的飛艇，與二次世界大戰前的飛艇相比，其明顯的改進是發動機臺數由原來的3～8臺減少到現在的2～3臺，這主要歸功于單臺發動機功率的提高，有效載荷比率也得以提高。基于高強度、輕質材料和飛艇蒙皮制作技術的改進，現代低空飛艇大多采用軟式結構。不論是無增升類型、部分增升類型還是全增升類型，對于低空飛艇，除了要有足夠的艇囊體積提供靜升力外，設計一個好的流線型外形以減少空氣阻力，從而減少發動機的燃油消耗率。

另外，低空飛艇主要是民用領域，也有的用于低空雷達預警等軍事領域。所以低噪聲是一個設計目標。在歐洲有兩個知名的廠家——WDL公司和齊柏林飛艇工業公司。用于載人的低空飛艇主要有兩個發展方向：巨型化和小型化。美國和俄羅斯目前都在研發巨型載人飛艇。俄羅斯將研發可搭載400～600人的超大飛艇，中國特種飛行器總體技術設計部借鑒俄羅斯巨型飛艇技術，將設計運載能力目標定位在1000人的超大型飛艇。美國世界航空公司開發的小型化家用飛艇可搭載3人，具有操縱簡便靈活、飛行速度快等優點，具有可開發的市場潛力。

用于貨物運輸的飛艇趨于超大載重的巨型化和組合式飛艇的設計。美國有海象計劃，英國和德國分別提出了“skycat”計劃和“貨物起重機”計劃。我國和其他國家也在加緊這方面的研究工作。國外提出有“旋翼浮升式飛機”、“飛航浮升式飛機”、“盤翼浮升式”和“旋翼浮升式”組合方案。對于低空舉行飛艇和組合式飛艇的主要設計目標是大載重、飛行速度和航程等。

2 高空飛艇的研究現狀和發展趨勢

高空飛艇是指平流層飛艇或近太空飛艇，高度為20km～100km，由于高空空氣密度約為近地面的十幾分之一甚至更少，體積巨大是高空飛艇的顯著特點，高空飛艇半硬式應用較多。相對于低空飛艇，其定點任務決定了對其流線型外形要求不高。高空飛艇在國土防御、解決局部危機或沖突、采集大氣樣品等有重要作用，并可作為低耗能的衛星使用。

近些年，國內外掀起了平流層平臺開發的熱潮：美國導彈防御局已經著手制造的導彈防御高空飛艇（HAA），可運載1814kg的任務設備，到達約為20km的準靜地軌道高空并停留一個月甚至一年的時間。德國斯圖加特大學正在實施一項名為“高空飛行平臺”的飛艇項目，飛行高度為20km，載荷能力為1t。2002年1月，日本航空宇航技術研究所提出利用同溫層飛艇平臺作為偽衛星以代替GPS承擔衛星導航和定位的功能。以色列、加拿大等國也設計了平流層通信飛艇。2006年，我國將平流層飛艇作為未來一段時間重點發展的科技項目。2007年3月30日，航天科工集團公司成為歐盟VEATAL計劃（飛艇國際合作計劃）指導委員會正式成員。

3 結束語

本文主要介紹了飛艇的發展近況和發展趨勢，闡述了低空大載重飛艇和高空飛艇的關鍵技術問題。我國對飛艇的研究相比國外從認識到技術還有一定的距離，處于起步階段。所以在研究發展的同時，有必要關注國外飛艇的發展現狀，借鑒國外的經驗，用于我國飛艇的研究和發展。

參考文獻

[1]平流層飛艇預警探測技術進展及應用展望[J].胡文琳.現代雷達.2019（01）

[2]現代新型飛艇的多種新用途[J].林一平.交通與運輸.2018（02）

[3]飛艇空氣動力學及其相關問題[J].任一鵬.航空學報.2019（03）

作者簡介：劉富，主要從事浮空器全工藝流程及加工制作方法研究