2.2 平流層飛行器概述

平流層區(qū)域?qū)Υ蠖鄶?shù)飛機(jī)來說太高，對衛(wèi)星來說又太低，因此長期以來各國對它的開發(fā)利用相對較少，但在這個(gè)高度上風(fēng)速較小，因此，平流層飛行器維持位置所需的功率較小。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及對平流層空間資源認(rèn)識的深入，各國提出了多種平流層飛行器方案，主要集中在平流層飛艇、浮空氣球和高空太陽能無人機(jī)等領(lǐng)域。

平流層飛行器是飛行高度為20～50 km，位于平流層的飛行器，通常用于民用或軍用通信網(wǎng)絡(luò)及遙感。這些飛行器主要包括高空氣球、飛艇和無人機(jī)，平流層氣流平穩(wěn)，適合空間激光通信組網(wǎng)，且位置相對比較固定，方便作為通信系統(tǒng)的搭載平臺。

平流層高空氣球是一種飛行在平流層高度的無動力飛行器，具有飛行高度高、成本低、準(zhǔn)備周期短、易于靈活實(shí)施等特點(diǎn)[1]。它的飛行時(shí)間較短（不超過數(shù)周），只能順風(fēng)自由飄行，目前無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的區(qū)域駐空控制。在南北極圈用于觀測臭氧層或太陽黑子變化的平流層高空氣球可以在空中漂浮幾個(gè)月。有代表性的項(xiàng)目包括美國國家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）研制的超壓長航時(shí)高空氣球ULDB[2]、美國谷歌公司平流層氣球無線網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃[3]、中國深圳光啟“旅行者”號平流層氣球、美國世景（World View）公司近太空天際觀光、德國航空航天中心平流層氣球光傳輸試驗(yàn)項(xiàng)目等。

平流層飛艇是一種輕于空氣的飛行器，主要由艇囊、能源系統(tǒng)、推進(jìn)系統(tǒng)、載荷艙、艇首和艇尾結(jié)構(gòu)、控制系統(tǒng)等組成[1]，工作高度為 20～30 km，依靠靜升力駐空，由太陽能為其提供能源動力，并帶有推進(jìn)系統(tǒng)，具有攜帶數(shù)噸重的有效載荷并實(shí)現(xiàn)定點(diǎn)、主動控制和機(jī)動的能力，它與平流層高空氣球的最大區(qū)別在于其具有推進(jìn)和控制飛行狀態(tài)的裝置。平流層飛艇主要有多用途高空飛艇、探測器與結(jié)構(gòu)一體化飛艇、高空哨兵飛艇[4]、Elefante集團(tuán)的平流層5G通信項(xiàng)目、空間中繼通信鏈路（Space Relay Communications Link，SPARCL）計(jì)劃、泰雷茲阿萊尼亞宇航公司的平流層客車計(jì)劃、ESA 的平流層飛艇 HALE 計(jì)劃以及中國的變體式空中飛艇。

為了實(shí)現(xiàn)長航，平流層無人機(jī)常采用太陽能作為能源動力。這種利用太陽能作為能源動力并依靠空氣動升力飛行的飛行器，其飛行高度可達(dá)到20 km以上，攜帶中小載荷，連續(xù)飛行時(shí)間可達(dá)數(shù)天，能夠完成很多智能偵察監(jiān)視任務(wù)和無線電通信任務(wù)。