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临近空间飞行器动力系统发展趋势分析作者：郭适俊来源：《科技传播》 2018年第24期摘要临近空间飞行器是近几年的研究热点，其可以被广泛应用在军事、通信等多个领域，具有远大的应用前景。
文章针对临近空间飞行器的推进问题，总结了当前动力系统的研究现状，详细分析了冲压发动机、爆轰发动机等动力系统的特点、优劣及实现可能性，探讨了动力系统未来的发展趋势。
关键词临近空间飞行器；动力系统；太阳能；冲压发动机；爆轰发动机中图分类号 G2 文献标识码 A 文章编号 1674-6708（2018）225-0122-021 研究背景临近空间飞行器，是指在临近空间范围内作持续或高速飞行的飞行器，其飞行高度为20到100千米，介于飞机和卫星飞行高度之间，在军事侦察、通信、对地作战以及民用观测、探测、通信等方面有着重要的开发应用前景。
一方面，临近空间高度跨度大，空气稀薄且不受雨雪等恶劣天气的影响，特别适合高速飞行和长时驻空；另一方面，气体密度小、分布不均匀，且伴随复杂的电离现象，常规的发动机无法在临近空间使用，为临近空间动力系统的研究提出了挑战。
按照飞行速度，临近空间飞行器可分为低动态飞行器和高动态飞行器。
低动态临近空间飞行器主要有浮空气球、平流层飞艇以及高空低速无人机等，速度较低，执行侦察、观测、通信等任务；高动态临近空间飞行器主要为高超声速飞行器，执行精确打击、战略威慑等任务。
不同的应用背景对飞行器的动力系统提出了不同要求，而在当前主要的研究热点中，谁会是未来动力系统应用的主流呢？2 低动态临近空间飞行器按照动力类型，低动态临近空间飞行器可分为升力型、浮力型和升浮一体型。
高空飞艇和气球等为浮力型，即通过向内部充灌氦气等密度小的气体从而产生浮力上升，并通过气压调节、电动螺旋桨等手段对飞行高度进行控制，机动能力较差，技术难度也相对较低。
在回收和发射时及时性不强，且飞行高度受到压强的限制，但是其优点为节约能量，能够长期滞留空中。
国内外重大时政热点高考作文素材_热点作文素材国内近期重大时政热点事件1、9月3日，由航空工业一飞院研制的“启明星50”大型太阳能无人机在陕西榆林首飞成功。
“启明星50”大型太阳能无人机于17时50分起飞，空中飞行26分钟，于18时16分平稳着陆，顺利完成首飞任务，飞机状态良好，各系统运行正常，首飞圆满成功。
该机是航空工业研制的首款超大展弦比高空低速无人机，首次采用双机身布局的大型无人机，第一款以太阳能为唯一动力能源的全电大型无人机平台。
2、2022年8月11日14时许，重庆市巴南区尚峰物流配送中心发生火灾，万惠文同志主动请缨，多次深入火场，成功救出2名被困群众。
20时许，现场突然发生爆燃，正在实施救援的万惠文同志身负重伤，被紧急送医救治。
8月13日16时，经抢救无效，万惠文同志不幸壮烈牺牲。
3、8月22日，教育部发布了《关于人民教育出版社小学数学教材插图问题的调查处理通报》。
通报中提到，2022年5月，人民教育出版社第十一套小学数学教材插图问题受到社会广泛关注。
教育部成立由党组主要负责同志任组长、2位党组成员任副组长的调查处置工作组，通过约谈相关人员等方式，进行了认真调查核实。
27人被问责，无利益输送。
4、2022年8月27日，2022年全球华侨华人促进中国和平统一大会在四川举行。
大会主题为“坚持一个中国原则和‘九二共识’，共创国家统一和民族复兴伟业”。
5、2022年8月28日，2022年中国网络文明大会主论坛发布了《共建网络文明天津宣言》。
宣言提出：共建网络文明，严把网络导向，优化网络生态，繁荣网络文化，规范网络行为，维护网络安全。
6、2022年8月27日，2022年第十五届浦江创新论坛在上海开幕，旨在汇聚全球创新资源、解决企业创新需求的“全球技术供需对接平台”在开幕式中正式启动。
以“低碳：全球创新新使命”为主题。
7、2022年9月1日，第十三届中国艺术节正式拉开帷幕。
以“艺术的盛会、人民的节日”为宗旨，秉承“创新、开放、精品、共享、融合”办节原则,充分展现文艺工作新作为新气象新高度。
临近空间飞行器一、临近空间飞行器的基本概念临近空间(Near space) 通常是指距地表20～100千米处的空域，其下面的空域我们通常称为“天空”，是传统航空器的主要活动空间；其上面的空域就是我们平常说的“太空”，是航天器的运行空间。
临近空间区域包括大气平流层（高度12-50千米）的大部分区域，中间大气层区域（高度50-80千米）和部分电离层区域（高度60-100千米）。
临近空间的显著特点包括：空气相对稀薄；环境压力低；环境温度变化复杂；臭氧和太阳辐射强；20-40千米区域平均风速最小。
目前“临近空间”这个词只是一个学术概念，还没有公认的“官方定义”，对其的称呼也有很多种，如“近空间”、“亚轨道”或“空天过渡区”，美国也有人称之为“横断区”，而我国学术界过去则有“亚太空”、“超高空”、“高高空”等称呼。
临近空间飞行器是指高于普通飞行器飞行空间，而低于轨道飞行器运行空间区域的飞行器，主要包括能在近空间作长期、持续飞行的低动态飞行器，和具有高动态（马赫数大于1.0）的亚轨道飞行器或在临近空间飞行的高超声速巡航飞行器。
临近空间飞行器具有航空、航天飞行器所不具有的作用，特别是在通信保障、情报收集、电子压制、预警等方面极具发展潜力。
二、临近空间飞行器的特点临近空间飞行器的应用前景十分广阔。
在民用上可以进行高空大气研究、天气预报、环境及灾害监测、交通管制监测、电信和电视服务。
在军事上可用于国界巡逻、侦察、通信中继、电子对抗等，在空间攻防和信息对抗中能发挥重要作用，进一步促进空天一体化的发展，特殊的战略位置将为未来战争开辟了一个新的战场。
其发展和应用将可能对未来整个作战体系和作战思维产生重大而深远的影响。
临近空间飞行器在应用上不同于一般的飞机和卫星，具有一些显著的特点，主要表现在以下几个方面：（1）与传统飞机相比，临近空间飞行器持续工作时间长。
传统飞机的留空时间以小时为单位，临近空间飞行器的留空时间则以天为单位，目前正在研制的临近空间平台预定留空时间长达6个月，规划中的后续平台预定留空时间可达1年以上，易于长期、不间断地获得情报和数据，可对紧急事件迅速做出响应，而且人员保障少、后勤负担轻。
太阳能无人机的发展现状及应用前景王 准 张玉巧（陆军航空兵学院机载系 北京101114/讲师）关键词 太阳能 无人机 应用人类最早在飞行器上应用太阳能是在上个世纪60年代，目前正在研制太阳能无人机的国家有中国、美国、以色列和日本等。
一 太阳能无人机的现状（一） 美国1 NASA继续与私营公司研制太阳能无人机美国航空航天局(NASA)与埃罗维洛恩芒公司(AeroVironment )签署一项协议，以延长它们在"环境研究飞行器与传感器技术"(ERAST)计划下合作研制太阳能无人机的伙伴关系。
ERAST计划是1993年开始实施的，通过为一些从事无人机研制的公司提供资助的方式，推动无人机技术的发展。
受资助的公司之中包括位于加州的埃罗维洛恩芒公司。
根据ERAST 计划安排，原来的合作关系到今年9月即将结束。
新协议的签订将使这种合作关系延续到2007年。
埃罗维洛恩芒公司主要研制新型太阳能无人机，采用太阳能推进技术，白天用太阳能供电，晚上用蓄电池。
根据新协议，该公司与NASA的德赖登飞行研究中心继续联合研制"太阳神"(Helios)原型机和"探索者-改"(Pathfinder Plus)无人机，以及它们所用的两种交流换热系统。
据称，"太阳神"无人机采用此系统，理论上一次将能连续飞行6个月。
2003年夏季，"太阳神"无人机将装备交流换热系统进行一系列长航时验证飞行。
2 美国德赖登飞行研究中心计划发展的太阳能无人机美国国家航空航天局(NASA)的德赖登飞行研究中心正计划在今后14年内发展两种新型高空、长航时太阳能无人机。
第一种新型无人机称为"全球观察者"(Global Observer)，德赖登中心希望它2012财年上天。
"全球观察者"将能够在与SOLEO同样高度上携带150千克(331磅)有效载荷，但航时将为30天或更多。
2020-2024年中国临近空间飞行器的分析我国平流层飞艇研发进展一、宽艇体平流层飞艇即载重样艇2018年5月28日，达天飞艇公司牵头组建的“平流层飞艇联盟”联合研发的宽艇体平流层飞艇即载重样艇在宁夏回族自治区试飞。
该次试飞的CA-T24R型飞艇是一艘缩比艇，试飞过程中，模拟起降和检验试飞共7个架次2小时，试飞取得成功。
虽然飞行时间只有短短两个小时，却在国内平流层飞艇界引起了不小的震动。
该次试飞成功的达天CA-T24R型飞艇外形采用了三囊宽体的设计。
这样的设计在静浮力基础上增加了气动升力，结合了传统飞艇技术和固定翼、旋翼机和矢量推进等技术，使飞艇的操纵特性和稳定特性得到了一定的提升。
而且，宽艇体上表面宽阔，可铺设更多的太阳能电池，有效接收太阳能辐射，转化更多电能。
其有效面积和时间都大于常规形式和英国Airlander10的飞艇。
这一设计外形是早在2003年我们与英国飞艇专家达成的共识。
同时，该飞艇的外形及气动设计完全是中国“智造”，多项创新和专利得到验证，是完全属于中国人的自主知识产权。
除了外形的变化，面对平流层飞艇的瓶颈问题，达天飞艇公司也同样提出相应解决方法，并在此次试飞过程中得到验证。
首先，他们最大限度地考虑因平流层氦温差引起体积膨胀时飞艇所能提供的最大冗余空间，并保证在平流层时压差在容许范围之内；而且，在驾驶过程中，工作人员通过改变飞艇的俯仰姿态来达到保持高度的目的，昼间操纵飞艇保持一定俯角飞行，夜间则操纵飞艇保持一定仰角飞行，宽体平流层飞艇和载重艇通过移动式配重、尾翼、全动式前翼（鸭翼）等创新性的设计，有效保持正常飞行以克服由于氦温差产生的高度变化和压力变化，达到浮重平衡。
此外，自主研发的电动机让飞艇在不同时段和不同高度面临不同风速时保持推阻平衡。
而面对能源问题，分析表示，随着科技的进步和储能电池的发展，飞艇所需电能能够得到满足。
目前，试飞成果对结构设计及制造工艺等方面存在的问题进行了很好的验证，取得了丰富的重要数据和宝贵的经验，对后期该公司改进和提高其他飞艇的性能奠定了良好的基础。
临近空间的应用临近空间飞行器特点及分类临近空间(Near space)，又称“近空间”、“近太空”、“近地空间”或“空天过渡区”等，指距海平面20km(接近国际公认的上限管制空域)和100km(接近国际公认的下限空间)之间的区域。
人们习惯于把航天器运行的空域范围称为航天空间，一般在距地面100km以上：航空器飞行的空域范围称为航空空间，一般在距地面20km以下。
因此，可简单地把“临近空间”理解为：现有飞机飞行的最高高度(约20km)和卫星运行轨道的最低高度(约100km)之间的空域，大致包括平流层(18～55km)、中间层(55～85km)和部分热层(85～800km)区域。
临近空间的环境有如下特点：在平流层，大气以水平运动为主，平均速度为10m/s，层内干燥，水汽、杂质很少，云雨现象少见，温度几乎不变，湿度接近于零，适合浮空器和采用吸气式动力的飞行器平稳飞行。
在这样的空间区域，既可以避免目前绝大多数的地面攻击，又可以提高军事侦察和对地攻击的精度，对于情报收集、侦察监视、通信保障以及对空对地作战等，具有极大的发展潜力。
“临近空间”飞行器具有许多特点和特长。
未来充当临近空间主角的将是气球、飞艇、高空无人机及高超声速飞行器等。
与卫星相比：一是效费比高。
气球、飞艇等临近空间平台以氦气作为上升动力，不需要复杂昂贵的地面发射设备，其研制成本、发射成本和使用成本均比卫星低得多。
廉价的浮空器每个耗资仅1000美元，带上过载战术或战役高端的临近空间平台耗资也不过百万美元，而再简单的卫星至少要耗资5000万美元。
二是机动性好。
“临近空间”飞行器既可以简单地随风飘浮，也可以机动或悬停，具有良好的可控性。
高超声速飞行器和亚轨道飞行器，在未来战争中可达到先发制人和远程快速全球打击的目的。
三是灵敏度和分辨率高，技术难度较低，易于更新和维护。
由于可接收到卫星接收不到的低功率传输信号，所以对地观测的分辨率通常比卫星高。
与飞机相比。
航空航天科学技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald11航空空间中存在风雨雷等气候、地球重力、大气压力和日益复杂的电磁环境；航天空间则具有高真空、零重力、超低温等特征，并存在来自宇宙的各种带点粒子、宇宙射线、微流星和空间碎片等威胁。
临近空间不存在地表气候的影响，空气流动相对小，但同时也存在空气稀薄，温度变化大等情况，受电离层粒子、流星残片等影响。
早期的空天研究多针对航空航天空间的应用和讨论，随着对临近空间大气环境监测、特征分析等技术的出现，临近空间飞行器逐渐进入科研大众视野，但是由于研究起点较低，目前的临近空间飞行器仍然处于探索阶段，而一些概念机和设计理念可以指导和推动各学科技术的发展。
该文首先介绍了临近空间飞行器的不同种类，通过性能、可行性等各方面的比较，重点着眼于太阳能飞行平台的特点和前景介绍，提出结构载荷一体化概念的设想，并对相关技术进行评估和展望，最后在应用层面对太阳能无人飞行平台进行了介绍。
1 临近空间飞行器的发展现状近些年，随着环境测量技术的日益发展和航空航天技术的结合，临近空间飞行器渐渐成为了空天科研的热点，以太阳能无人机、飞艇和临近空间传感器飞机的研究为先锋，各国展开了对临近空间制空权的争夺，极大地推动了临近空间飞行器技术的进步和发展。
1.1 太阳能无人机国外开展太阳能无人机研究的，主要为美国和欧盟国家，比较著名的有N A S A 的P a t h f i n d e r、P a t h f i n d e r -Plu s、C ent u r ion 和Hel ios (见图1)四型太阳能无人机，以及Solong、Z ephy r、HELIPLAT、Sky-Sai lor等。
2009年3月初，美国国防部预研局启动“秃鹰”计划，该项目的目标是发展具有低轨道特性的传感器平台和通信中继无人机系统，预想翼展150 m ，飞行高度20 000～30 000 m，任务载荷450 kg，持续飞行时间5年，要求有与卫星相似的系统可靠性和余度。
临近空间低速飞行器螺旋桨技术杜绵银，陈培，李广佳，周波(中国航天空气动力技术研究院，北京 100074)摘要：临近空间飞行器因其显著特点和潜在的军、民两用价值而成为当前各国研究的热点。
螺旋桨推进是低速临近空间飞行器的主要推进动力方式。
本文介绍了临近空间发展、螺旋桨的发展及其在低速临近空间飞行器特别是高空飞艇及高空太阳能无人机上的应用，分析了低速临近空间飞行器螺旋桨设计、试验、制造的技术特点及技术难点。
关键词：临近空间；螺旋桨；平流层飞艇；高空长航时无人机引言未来战争是空天地海电磁五位一体的体系对抗，空天是重要的战略制高点，图1显示了各个高度范围人类研制和构想的各种空天飞行器。
距地面20km以下的范围是传统航空器主要活动区域，100km以上的太空则是航天器的运行空间。
而介于两者之间即20~100km的临近空间，该空域大气稀薄、气象活动较弱包括了大气层中对流层顶、平流层、中间层和热层下边界，由于技术和认识上的原因，长期以来是一个相对独立的“和平地带”，各国均未给予太多关注。
目前，随着航空航天技术的统一和融合，临近空间作为一个新兴的技术领域，其重要的战略价值日益受到世界各国的高度重视。
美国、俄罗斯、欧洲、韩国、英国、日本、以色列等国家纷纷投入大量的经费，积极开展临近空间飞行器的技术与应用研究。
但从发展总体水平上看，国外临近空间飞行器技术仍处于关键技术攻关与演示验证阶段，要获得较高的军用价值仍需实现关键技术上的突破[1]。
图1 空间飞行器概念示意图临近空间飞行器特指能在近空间作持续飞行并完成一定使命的飞行器，具有突防能力强生存力高和应用范围广的特点，能执行快速远程投放、侦察、监视、预警、通信中继、导航和信息干扰等诸多任务[2-3]。
按飞行速度，临近空间飞行器可分为高速飞行器和低速飞行器两类。
临近空间高速飞行器又可分为超声速和高超声速飞行器，飞行高度涵盖20~100km，一般以火箭或吸气式发动机为动力，主要包括超声速飞机和巡航导弹，高超声速巡航导弹、高超声速滑翔导弹和可重复使用的空天飞行器等，如美国的X-43A（图2）。
中国太阳能无人机高空试飞成功
近国航天科技集团公司今天官方宣布，由该公司十一院自主研发的新型彩虹太阳能无人机在西北某地完成临近空间飞行试验，取得圆满成功。
这标志着我国成为美国、英国之后，第三个掌握临近空间太阳能无人机技术的国家，是中国制造的又一经典之作。
这也是我国首次成功研制大型长航时临近空间太阳能无人机，尺度和重量仅次于美国，而且核心关键技术和设备全部实现国产化。
据介绍，新型彩虹太阳能无人机采用太阳能作为动力源，具备超长航时的特点，未来留空时间可长达数月至数年，且飞行高度高，超过2万米，任务区域广阔，具备“准卫星”特征，具有部署灵活、经济性好等优势。
新型彩虹太阳能无人机可广泛应用于军民融合领域，包括重大自然灾害预警、常态化海域监管、应急抢险救灾、反恐维稳等公益事业领域以及偏远地区互联网无线接入、移动通信、数字电视信号广播等商业及产业类领域。
【中国太阳能无人机高空试飞成功】
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