现代飞艇发展现状及趋势
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现代飞艇发展现状及趋势
目录
一、演进历史
二、优势特点
三、发展现状
四、发展趋势
近期，中美“流浪气球”事件引发国内外舆论广泛关注，曾经沉寂一时的高空飞艇，因其独特的性能和军民两用性质，再次进入公众视野。本文将从演进历史、优势特点、发展现状及未来趋势等四个方面对现代飞艇进行一番详细解读，以飨读者。
一、演进历史
人类制造飞艇的历史可追溯到十八世纪，当时有人尝试通过操纵气球实现在空中飞行。1852年法国人吉法尔试飞成功人类社会第一艘具有动力设备的实验氢气载人飞艇。1900年,德国退役骑兵军官齐柏林设计和研制的飞艇成为全世界第一艘可实用的硬式军用飞艇。一战爆发后不久，德国率先将飞艇投入战场，主要承担空中轰炸和侦察等任务。据统计，在第一次世界大战中,德英法美等国家总共建造了460多艘飞艇。一战期间，被德国视为终极武器的飞艇一共出动了208艘次，对英国实施了51次空袭，与其飞机对英国的空袭次数基本持平。虽然飞艇的作战表现没有达到德国所希望的那样，最终也无法改变德国战败的命运，但却对英国构成了很大的威慑，有效牵制了英国防空兵力和战机的运用，并造成了英国较大的财产损失和人员伤亡。 一战后，由于飞机技术的迅速发展，飞机开始广泛地应用于各个领域，加之该阶段飞艇事故频发，特别是1937年发生的著名的“兴登堡空难”，使很多国家对飞艇的安全性忐忑不安，进而对其发展前景产生了极大怀疑，导致对其的研究和应用急速衰落。到了二战时期，飞艇逐渐走向边缘化，其国防和军事应用主要限于防御侦察、海岸监视、军用物资运输等一些非作战行动，而且数量和程度都远不及一战时期，这也预示着飞艇的全盛或辉煌期已经逝去。
然而，经过了一段时期的沉寂，随着现代航空设计制造技术的发展，以及高分子纤维材料和高性能计算机的出现，飞艇一些原本无法克服的缺陷得以解决，因此也就使得飞艇重获新生成为了可能。首先，大功率发动机使飞艇比航空母舰和大型运输舰更快。其次，艇内充的是氦气等惰性气体，自身发生事故的可能性很小。其三，艇体采用先进的合成材料，如同披上了一层“软甲”，具有一定的抗击炮火能力，即使不幸被炮火击穿，由于艇内气压仅略大于周围气压，因此气体泄露的很慢，飞艇仍可工作一定时间。总之，得益于技术进步，现代飞艇从里到外已经焕然一新，加之本身具有体形庞大、成本低廉等特点，在空中运输、空中监视、边境巡逻、通信、地雷探测、反潜战、反水面战等众多军事领域有用武之地。因此，20世纪90年代以来再次受到军事部门的重视，以至近年在世界范围内出现了一场研究、开发和应用军用飞艇的热潮。
二、优势特点
在摆脱了第一代飞艇的诸多缺点后，现代飞艇可以完成包括军事运用在内的多种任务，并在使用中展示了其高可靠性、高经济性和高效性。 （一）留空时间长
与军用飞机相比，飞艇的最大优势是可以滞留于空中。飞机飞行时间是以小时来计算的，而飞艇是以天来计算，其工作时间一般只受天气、故障和例行维修的限制。所以，现代飞艇搭载的传感器和电子设备可以对目标进行持续探测，还能够代替地球同步轨道卫星进行定点工作，从而采集和积累大量信息。
（二）载荷重量大
考虑到火箭的运载能力和卫星的寿命，卫星平台的容量通常都很小，不可能携载较大的传感器、通信等任务载荷，因此载荷重量小且类别和功能都十分有限。飞机虽然容量可比卫星大很多，但受发动机动力的限制仍然不能胜任大型载荷的承载，载荷重量同样不大，功能经常难以满足要求。但飞艇是靠空气静升力升空并能停留空中或非常平稳地飞行，气囊和艇体都可设计得很大，让吊舱完全能容纳重达几吨乃至几十吨重的大型任务载荷，所以不但载荷功能很强，而且类型也可以更多，容易实现多功能化。
（三）安全性能高
与其他航空器相比，飞艇的安全性主要体现在：一是由于飞艇重量轻、结构疏松，可采用无金属骨架的软体结构，且需要的动力很小，因此飞艇的外部信号特征，尤其是雷达截面积和红外辐射强度都很容易采取措施以降低，一定程度上达到了隐身的效果。二是飞艇的囊体内外压差小，即便是受到炮火攻击，内部填充的氦气泄漏速度也比较慢，通常可以有充裕的时间返回基地或着陆，不会立刻导致灾难性后果。三是目前的技术使得平流层飞艇能够处于20千米以上，这样的高度已超过了现在世界上绝大多数作战飞机的攻击高度和地空导弹的射高，所以部署平流层飞艇相对安全。
（四）使用成本低
与飞机和卫星不同，飞艇的升降都不需专门的机场、跑道和发射场，也不需昂贵的地面控制与导航装置和发射运载火箭，它自身或任务载荷出现故障或需要维护时可随时回收并在地面上进行，所需人员少、过程简单且经济性好，单位留空时间成本不高，全周期运维费用更低，而且飞艇的任务载荷没有空间真空辐射环境或空中高速、高动态工作那样苛刻的制作工艺和质量要求，制造成本自然无需太高，研发周期不需很长。有报道称，一只通信用系留气球成本就几万美元，而一艘长度50米的飞艇造价也不过60万美元，远低于动辄数亿美元、功能类似的大型飞机或卫星，甚至远低于美军的捕食者无人机。
（五）任务效果好
高空飞艇的留空高度或飞行高度比卫星低得多，比飞机则可高可低，都是在空中的电离层以下留空或飞行，但任务载荷重量比两者都大，可携带功能更强和种类更多的载荷，定点悬浮在空中或以远低于飞机的速度安静平稳地飞行，所以综合来看，它用于探测和跟踪地面目标时除了同时有一定的隐蔽性外，稳定性、分辨率和识别能力都要远高于卫星和飞机。更重要的是，它能很好地适应地面快速移动目标、空中“低、慢、小”目标和隐身目标等的探测，长时间连续跟踪并监视目标，而且还能避免卫星通信和数据中继时电离层随机变化所带来的信号质量下降等问题。
（六）部署能力强 卫星要沿固定轨道飞行，一旦发生战争等突发事件，就要求卫星飞临战场上空执行任务，可能不得不让卫星实施轨道机动或变轨，这不但大大降低卫星寿命，而且要花费较长时间。如果采用补网方式，卫星应急发射技术在速度和可靠性方面目前都难以满足要求。但飞艇不同，它只需开阔一些的场地即可垂直起降，过程比飞机还要简单，而且能先利用车辆或舰艇等平台快速机动到预定位置后迅速升空，再经简单调试即可就能投入工作，所以具备突出的反应速度、强的快速机动部署能力和灵活性，更容易满足作战的实时性和战场变化的需求。
三、发展现状
目前，有许多国家在从事飞艇研究工作。而走在世界前列的有美国、俄罗斯、英国、法国、以色列等国。其中，美国作为世界航空航天强国，在飞艇研究方面同样处于领先地位。
（一）美国
美国历来重视飞艇研究，特别是随着新材料和新技术的不断涌现，美国早在十多年前就重启了对飞艇的研究，并在伊拉克和阿富汗战场上积极进行了针对性的试验性应用。此外，美国还与以色列、印度等国联合研制新型飞艇，不断拓展飞艇的国防和军事用途。据外媒2022年7月报道，美军计划于2023财年将2700多万美元用于军用高空气球项目，主要目的是通过高空气球或将其纳入监视网，对俄罗斯等国的导弹武器——包括高超音速武器进行跟踪监视，增强对它们的拦截能力。这表明美国对飞艇的研究将大大加强。
1.“海象”飞艇
该艇的正式名称是“海象混合动力超大型飞艇”，它是由美国国防部高级研究计划局（DARPA)出资、海军空战中心具体负责的项目。按照初步设想，“海象”飞艇的横截面像一个等边三角形，利用氦气产生的浮力与独特的空气动力学艇体结构受到的升力混合起来作为动力。“海象”飞艇有效负载将达500-1000吨，巡航能力22000千米，可不间断连续飞行一个星期以上。该艇除用于运输人员和装备，还可满足多种军事需求，如情报侦察、空中巡逻、战场监视、战场支持、战场再供给等，美国军政领导还将考虑这种巨型空中飞艇的非军事应用能力，计划广泛用于商业目的。 2.高空飞艇(HAA)
HAA项目由北美空间防御司令部和美国陆军发起，项目的具体执行机构和技术主管部门是美国导弹防御署。其目标是验证一种无人、非系留的，能在65000英尺高度飞行的太阳能飞艇的工程可行性以及潜在的军事用途。飞艇艇长147米，直径47米，其性能目标是在20千米到21千米的高空能在携带多任务载荷时，持续飞行1个月。HAA的最终目标是能从美国本土起飞自主飞往全球任何地区，在与地面相对固定的位置停留长达1年设置更长时间，之后返回位于美国本士的发射和维护站进行维修保养。 3.“攀登者”飞艇(NSMV)
该艇由美国空军空间作战实验室和空间作战中心联合研制，它是一种半自动的轻于空气的“近太空机动飞艇”(NSMV)计划。该无人飞艇可以在“近太空”空域长期活动，集卫星和侦察机的功能于一身，由地面遥控设备操纵，能完成高空侦察、勘测任务，也可用作战场高空通讯中继站。2003年，美国JP航宇公司制造了该艇的原型机，并命名为“攀登者(Ascender)。“攀登者”外形为V形，全长53米，宽30米，其大小比一个棒球场还大。“攀登者”安装有两台由燃料电池驱动的螺旋桨推进器，并由GPS系统进行导航。“攀登者”飞艇舱内充气气体为气，自身携带的控制系统可以调节各舱室间的氨气容量，以进行空中机动。 4.STI反恐飞艇
2003年9月，位于美国夏威夷州首府火奴鲁鲁的国际科学与技术公司(STI)与美国海军研究局签定了一项总价值为400万美元的合同负责为美国海军研制一种保卫美国国土安全和执行反恐任务的载人软式飞艇。STI反恐飞艇全长61米，宽19米，高20米，总容积为7,200立方米。其飞行速度平均为每小时90千米，最大航程650千米，飞行高度可达600至900米，这一高度已经超出了大部分小型武器的火力范围，其自身安全可以得到一定的保障。STI反恐飞艇空中侦察范围约为60千米，而且能够在目标上空悬浮12至72小时。飞艇上装备有红外传感器和高分辨率相机，可进行昼夜监视并拍摄清晰照片。 5.高空哨兵系列飞艇（HiSentinel）
高空哨兵项目由美国西南研究院、美国Aerostar公司和空军研究实验室联合研制。该项目是美国陆军空间和导弹防御司令部的一项高空平流层飞艇计划，其目的是开发一种低成本的通信、情报侦察和监视的小载重、无人动力临近空间飞艇。高空哨兵系列飞艇包括高空哨兵-20、高空哨兵-50和高空哨兵-80。上图为“高空哨兵80”飞艇，它好似是一个升到天空中的气象气球。它也是全自动高空长航时飞艇家族的成员之一。“高空哨兵80”飞艇采用超薄半透明布料制成，压缩后可以收缩成一个小小的立方体，充气后可膨胀到约合60米长。它的动力来自太阳能电池板，侦察半径可达960千米。 6.平流层卫星（Stratellite）
平流层卫星（Stratellite）是美国Sanswire公司提出的一种用于通信和实时监视的平流层飞艇。它的预定飞行高度为19-21千米，留空时间为6个月；采用太阳能电池提供能源，依靠螺旋桨推进器实现低速机动；可携带多种任务载荷，如用于因特网、高清数字电视、图像传播以及其它通信网络的仪器设备，以实现通信中继。公司计划将多个平流层卫星组成一个大规模的中继站网络，以覆盖美国全境，为军事应用和国家安全防务提供更多服务。
7.蠕虫飞艇（Airworm） 德国斯图加特大学是最早研究蠕虫飞艇的机构，并提出了分段式蠕虫飞艇概念方案。2002年，斯图加特大学与美国Sanswire公司合作，成立Sanswire-TAO公司。该公司突破多项关键技术并开展了多次演示验证试验。2011年，斯图加特大学和Sanswire公司终止了合作关系。Sanswire公司在已有基础上继续开展研究工作，并将项目更名为Argus。Argus的首个试验艇“百眼巨人”（Argus One）于2011年11月完成首次飞行试验。Argus One长33.3米，直径3.3米，由相互连接的多个模块组装而成，分节设计，结构灵活。
