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平流层飞艇通用技术要求第1部分：环境控制系统1范围本文件规定了平流层飞艇环境控制系统的组成和功能、通用技术要求以及相应的试验验证要求。
本文件适用于平流层飞艇环境控制系统的设计，低空飞艇，高空气球等相关类型浮空器环境控制系统的设计也可参考。
2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。
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GB/T2423电工电子产品环境试验GB8624建筑材料及制品燃烧性能分级GB/T10294绝热材料稳态热阻及有关特性的测定防护热板法GB/T14812热管传热性能试验方法GB/T15428电子设备用冷板设计导则20213277-T-469浮空器术语ISO16691Space systems-Thermal control coatings for spacecraft-General requirements3术语和定义20213277-T-469规定的术语和下列属于适用于本文件。
3.1环境控制系统environmental control system环控系统用于控制飞艇吊舱内和舱外各设备的工作环境（主要指温度），使环境条件处于规定范围内的系统。
3.2保温设备Insulation equipment用于吊舱或设备外表面，起到被动保温作用的设备，一般指保温棉、保温板。
3.3加热设备heating equipment用于吊舱壁面或设备外表面，起到主动加热作用的设备，一般指加热膜、加热器等。
3.4散热风机cooling fan安装于飞艇吊舱上，用于舱体内部空气与外界环境进行热交换，对舱体进行降温的风机。
3.5热管heat pipe用于发热设备的外表面，将其热量迅速传递至外界或者其他发热量低的设备。
3.6液冷板Liquid cooled plate用于发热设备的外表面，通过将水或其他液体引入到散热器中，利用流体对设备进行冷却来降低温度。
技术改造·平流层飞艇控制与推进技术doi:10.16648/ki.1005-2917.2019.04.160平流层飞艇控制与推进技术乔振宇（中国特种飞行器研究所，湖北荆门 448000）摘要：在平流层平台中，飞艇发挥着重要的作用，能够实现勘察军事、观测空间、测量大气以及无线通信等功能。
但是，由于平流层的环境特殊多变，因此要加强平流层飞艇的控制与推进技术研究，保证飞艇在浮空、回收以及升空等阶段的控制。
本文针对平流层飞艇的控制组成与控制难点进行展开讨论，希望能够保证飞艇在平流层中的有效应用。
关键词：平流层；飞艇；控制；推进技术就现实中工程系统来说，主要由物质、信息、能量等三部分构成，通过这三部分能够基本掌握工程系统的相关情况。
在飞行器系统中，这三个元素即是指材料与结构设计、控制与管理工作以及动力与推进等。
近空间，作为这几年我国着重研究的空间资源，为了进一步挖掘近空间的价值与功能，相关部门致力于探索空间飞行器的有效研制，即平流层飞艇，希望早日实现利用平流层飞艇对空间资源进行开发的目标。
1. 平流层飞艇的基本功能飞艇主要以浮力原理升空为基础，并具备控制飞行与推进装置的飞行器。
在实际的运行中，平流层飞艇的用途包括：1.1 获取有效信息平流层平台，能够监视或者侦听热点区，并以高分辨率对不同目标区域进行监视。
例如，运用平流层飞艇对交通枢纽加以监视，在海防、交通管理方面发挥着重要作用。
1.2 分发与通信平流层飞艇能够有效交换数据信息，并建立起个人通信基站，为客户提供高效的宽带数字通信业务。
相较于通信卫星，平流层飞艇对于设备发射功率要求不高，通信更加的便利。
1.3 定位导航平流层平台导航定位体系，主要由地面微波转发站、平流层飞艇、用户接收机以及地面控制站等组成，能给交通运输系统中的飞机、车、船等机动载体提供精确的导航信息，以便于实现自主导航。
平流层飞艇的定位导航功能可以充分满足交通监控、环境监测以及防灾减灾等社会需求当中。
平流层信息平台技术的发展及应用前景
王少伟
【期刊名称】《地面防空武器》
【年(卷),期】2006(000)002
【摘要】@@ 1平流层信息平台概述rn平流层信息平台是指在平流层高度(约20～40千米高空长驻空(5～10年)、准静止、可装载一定规模有效载荷的高空平台(HAAP--High Altitude Aeronautical Plaftorm).与卫星平台和地面系统相比,具有二者的长处,又避免各自的短处,拥有显著的优势,可作为地面防空的信息预警平台.【总页数】5页(P40-44)
【作者】王少伟
【作者单位】空军装备研究院防空所四室
【正文语种】中文
【中图分类】TP3
【相关文献】
1.平流层通信及其相关技术的应用前景
2.平流层飞艇技术发展及其应用前景展望
3.平流层通信技术及其在军事通信中的应用前景
4.基于平流层飞艇的GNSS导航增强系统设计与应用前景
5.卫生部征求《基于居民健康档案的区域卫生信息平台技术规范(征求意见稿)》和《基于电子病历的医院信息平台技术规范(征求意见稿)》意见
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一种发展中的新移动通信方式——平流层通信研发概况西安电子科技大学樊昌信I．概述近十余年来，移动通信的发展非常迅速。
移动通信要解决的根本问题是使人们在任何时间和任何地点都能进行各种通信问题，包括在运动中的通信问题。
目前已有的移动通信手段，主要有两种。
第1种移动通信手段是地面蜂窝网，它是应用最广泛的一种移动通信手段。
第1代地面蜂窝网是模拟电话网，在我国已经被淘汰。
第2代地面蜂窝网是数字电话网，是我国目前正在广泛采用的移动通信手段。
第3代地面蜂窝网是宽带数字网，预计在我国明年将投入运营。
地面蜂窝网的缺点主要是不能或不适宜覆盖人烟稀少的高山、沙漠、海洋和南北极等地方。
第2种移动通信手段是低轨道卫星通信网。
最有代表性的低轨道卫星通信网是“铱”系统，它采用分布在6个轨道平面上的66颗低轨道卫星覆盖全球，转发地面用户信号。
其优点是可以保证在地面上任何地点的移动通信。
缺点主要是系统复杂、成本较高，并且由于卫星轨道高度有780千米，故需要地面用户台的发射功率比蜂窝网用户台的发射功率大得多。
此外，集群通信网，寻呼网，以及迅速发展中的无线局域网(WLAN)、无线城域网(WMAN)和无线个人域网(WPAN)等，都是各有其特点的移动通信网。
近来，又有一种新的移动通信手段出现。
它就是平流层通信。
平流层通信是指用位于平流层的高空平台电台(HAPS －High Altitude Platform stations)代替卫星作为基站的通信[1]，平台高度距地面在17～22km。
可以用充氦飞艇、气球或太阳能动力飞机[2]作为安置转发站的平台。
若其高度在20km，则可以实现地面覆盖半径约500 km的通信区。
若在平流层安置250个充氦飞艇，可以实现覆盖全球90%以上的人口。
在一个平流层平台的覆盖范围内，仍然可以采用蜂窝网结构组织通信，如图1所示。
图1 平流层通信的蜂窝网结构平流层通信系统和卫星通信系统相比，费用低廉、延迟时间小、建设快、容量大。
• 202•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。
一种基于平流层高空平台的5G广覆盖解决方案孙震强【摘要】2018年6月5G的第一个标准R15已经在3GPP全部完成,国内三个阶段的5G试验已经结束,商用试验已经在多个城市开展.分析了5G主要需求和相关的潜在技术手段,讨论了5G的应用场景必将以室内/热点起步逐步走向广覆盖,包括卫星和高空平台的非地面接入手段将大大促进5G广覆盖的发展,并提出利用高空平台实现广覆盖的技术方案及相应的对策建议.【期刊名称】《移动通信》【年(卷),期】2018(042)009【总页数】4页(P28-31)【关键词】5G广覆盖;高空平台;5G终端【作者】孙震强【作者单位】中国电信股份有限公司北京研究院,北京102209【正文语种】中文【中图分类】TN929.51 引言由于大视频和新型社交应用的影响，2016年国内电信业务总量同比增长54.2%，再加上各运营商不限量套餐的实施，2017年国内电信业务总量同比增长76.4%，移动互联网渗透到生活方方面面。
2018年4月当月户均使用移动互联网流量为3.4 GB，比去年同期增长154%，流量消费潜力保持高速释放态势。
预计2018年全年通信行业将继续保持高速发展，这给通信网络带来了巨大压力。
为了实现万物互联和4k/8k等高清视频和虚拟现实（VR）等大视频为主的数字洪峰，实现以用户为中心构建全方位的信息生态系统，ITU-R从2012年开始研究5G技术（IMT-2020），预计在2020年实现规模商用。
目前，5G愿景和需求已经确定，未来5G应用将渗透到未来社会的各个领域，为用户提供光纤般的接入速率、“零”时延的使用体验、千亿设备的连接能力、超高流量密度、超高连接数密度和超高移动性等多场景的一致服务，业务及用户感知的智能优化，同时将为网络带来超百倍的能效提升和超百倍的比特成本降低[1]。
按照ITU的定义，5G需要具备比4G更高的性能，支持0.1 Gbit·s-1~1 Gbit·s-1的用户体验速率，每平方公里一百万的连接数密度，毫秒级的端到端时延，每平方公里数十Tbit·s-1的流量密度，每小时500 km以上的移动性和数十Gbit·s-1的峰值速率。
平流层通信在军事通信中的应用探析摘要：平流层通信平台与现有卫星和地面通信平台相比，具有部署快、抗干扰能力强、费用低、通信质量好、终端设备少、战场灵活性好等诸多优点，在军事通信中有广泛的应用前景，已引起国内外的高度重视。
关键词：平流层通信平台军事应用当人们关注陆战场、海战场、空战场的同时，在距离地面18～50?km的平流层空间，悄然成为世界争夺的新领域。
被媒体誉为“中国互联网之父”的中国工程院院士刘韵洁直言：“2万?m的平流层就像国际上的公海，已经有国家打算开发，我们也要有所作为。
”很显然平流层将成为发达国家争夺空间资源的新热点。
1 平流层通信概述1.1 平流层通信平流层通信是指用位于平流层的高空平台电台HAPS（High Altitude Platform stations)代替卫星作为基站的通信。
与地面蜂窝系统相比，平流层通信的覆盖区域大、作用距离远、信道衰落小，不但降低了地面建设的费用，而且也降低了周围的环境污染；与卫星通信系统相比，它往返延尺短、自由空间衰耗小、费用低、建设快，有利于实现通信终端的宽带化、小型化和对称双工的无线接入。
1.2 平流层通信平台平流层平台的搭建是实现平流层通信的关键技术。
平台高度通常建议在距地面17～22?km。
可以用气球、飞艇、飞机、飞船等作为安置转发站的平台。
选择此高度的原因，一是位于航空航线之上；二是此处的平均风速小。
在此空间搭建通信平台既可以克服航空平台滞留时间短、受地球大气影响的限制，又可以发挥航空平台高分辨率、灵活机动的特点；既可以克服航天卫星轨道无法随意变更、飞行周期长的限制，又可以发挥航天平台飞行平稳的优势。
若平台高度在20?km，则可以实现地面覆盖半径约500 km的通信区，我国只需要十几台平流层通讯飞艇就可以让通讯信号覆盖大陆地区。
2 国内外现状2.1 国外研究现状平流层通信的战略价值已经引起各国的重视，并成为各国近期研究的热点。
并成为各国近期研究的热点。
平流层飞艇应用价值
平流层飞艇是一种能够在平流层中进行长时间观测和实验的载体。
平流层是地球大气层的一个重要组成部分，接近地球表面的对流层大气对飞机和气球等载体造成较大的阻力和气动干扰，使得长时间的系统运行存在困难。
而平流层飞艇则可以利用上升气流进入平流层，利用稳定的气流进行长时间的科学探测和观测。
下面是平流层飞艇的应用价值。
一、科学探测
平流层飞艇主要应用于天文学、气象学、地球物理学等领域。
利用平流层飞艇可以进行长时间的观测和探测，特别是可以对大气层和宇宙射线进行研究。
目前平流层飞艇主要用于探测大气层中的臭氧层、二氧化碳、甲烷等污染物的分布情况，以及对宇宙辐射、太阳活动等进行长时间的监测和研究。
二、通信中继
平流层飞艇还可以作为通信中继站，特别是在偏远地区或灾区，通讯设备的建设往往比较困难。
利用平流层飞艇可以建立一种新的通讯系统，覆盖范围广，且传输速度快。
这项技术对于解决灾难救援和无线通讯系统的建设具有重要意义。
三、边境监控
平流层飞艇可以作为边境监控的载体，俯瞰边境地区的情况，对于打击非法移民、犯罪分子等有很大的帮助。
由于平流层飞艇能够持续飞行长时间，因此可以对边境地区进行长时间的监控和侦察，大大提高了边境安全。
四、气象预测
平流层飞艇还可以用于气象预测。
现有的气象观测设备往往无法覆盖全球范围，而且准确度也难以保证。
而平流层飞艇可以在不断变换的大气层中进行测量，获取更加准确和详尽的气象数据。
以上就是平流层飞艇的应用价值，随着科技的不断进步，平流层飞艇的应用前景也越来越广阔。
空间太阳能电站无线能量传输技术李维【摘要】21世纪人类面临着非常严峻的能源形势。
太阳能是持久稳定的清洁能源，大规模开发利用太阳能将有希望彻底解决人类的能源危机。
空间太阳能电站是高效利用太阳能的有效途径，受到了国际的广泛关注。
空间无线能量传输是实现空间太阳能电站的核心关键技术，国内外已对基于微波与激光的无线能量传输技术开展研究。
<br> 微波无线能量传输技术可以追溯到1899年，长时间的发展使该技术成熟度高，特别是微波发射及接收器件的更新换代，也让微波无线能量传输技术成为最早纳入空间太阳能电站设想的核心技术。
激光无线能量传输技术兴起于2000年左右，随着大功率激光技术，特别是太阳能直接泵浦激光技术的发展，使得此项技术有望解决微波传输技术的某些瓶颈问题。
随着空间太阳能电站方案论证的不断深入，世界各国研究人员相继进行技术的遴选和攻关，这势必会使空间太阳能电站的发展进入一个崭新的时代。
【期刊名称】《国际太空》【年(卷),期】2015(000)001【总页数】7页(P63-69)【作者】李维【作者单位】北京空间机电研究所【正文语种】中文21世纪人类面临着非常严峻的能源形势。
太阳能是持久稳定的清洁能源，大规模开发利用太阳能将有希望彻底解决人类的能源危机。
空间太阳能电站是高效利用太阳能的有效途径，受到了国际的广泛关注。
空间无线能量传输是实现空间太阳能电站的核心关键技术，国内外已对基于微波与激光的无线能量传输技术开展研究。
微波无线能量传输技术可以追溯到1899年，长时间的发展使该技术成熟度高，特别是微波发射及接收器件的更新换代，也让微波无线能量传输技术成为最早纳入空间太阳能电站设想的核心技术。
激光无线能量传输技术兴起于2000年左右，随着大功率激光技术，特别是太阳能直接泵浦激光技术的发展，使得此项技术有望解决微波传输技术的某些瓶颈问题。
随着空间太阳能电站方案论证的不断深入，世界各国研究人员相继进行技术的遴选和攻关，这势必会使空间太阳能电站的发展进入一个崭新的时代。
平流层飞艇对大气海洋环境探测的应用本文主要根据平流层飞艇的特点，对利用平流层飞艇平台开展大气海洋环境探测的需求进行了分析，提出了几个方面的优势。
标签：飞艇;平流层;大气探测1 引言美国、欧洲、俄罗斯、日本、韩国等许多国家和地区都非常重视发展飞艇技术及其应用，飞艇不仅被用于广播通信、无线网络、运输、灾区救援等领域，而且在国防安全监测、情报信息收集、环境监测以及气象探测等诸多方面都有应用。
其中美国和日本在气象飞艇方面的技术水平较为先进，美国研发了专门用于监视海岸线的飞艇，美国普渡大学正在进行用于气象环境监测和国土安全监视的飞艇技术研究。
日本国家空间实验室从2003年开始，开展了用于气象环境监测的高空飞艇技术研究。
2 平流层飞艇的特点平流层飞艇处于大气平流层环境，具有以下使用特点。
（l）滞空时间长平流层飞艇只要结构和材料强度允许，可以在高空停留几年甚至更长的时间。
这是因为飞艇的有效载荷主要靠空气静升力作为升力源，飞艇的移动或巡航飞行则靠取之不尽的太阳能作为动力源，另外，驱动平流层飞艇的动力系统所用能源，还可以是能再生的氢氧燃料电池作为辅助能源。
（2）研制使用成本低平流层飞艇直接靠其巨大的艇囊静升力和辅助动力升空，不需要像卫星升空那样采用昂贵的火箭发射，其升空后的高空飞行，白天主要靠设在顶部的太阳能电池供电，夜间则靠再生式燃料电池提供动力。
与无人飞机和卫星相比，平流层飞艇在技术上更容易实现且成本相对低廉。
因此，平流层飞艇研发生产周期短、研制和使用成本都比较低。
（3）有效载荷限制少平流层飞艇升降和飞行比较平稳，有效载荷的携带能力强。
一般长度在150m以上的大型平流层飞艇可以携带上吨重的载荷。
（4）战场适应能力强平流层飞艇重量轻、结构疏松、多采用无金属骨架的软体结构、非常小的动力需求，使其外部信号特征，特别是雷达发射截面和红外辐射强度很低，增强了隐蔽性，易于躲避敌方侦察。
平流层飞艇具备垂直起降功能，不需要固定的机场和跑道，只需要简单的开阔地即可，适于部署在地形复杂的山岭和海岛地区。
图1通信中继应用示意
受地球曲率的影响，在考虑大气折射情况下，视距通信手段在平坦地形条件下极限通信距离计算公式为：
，
、2为两端设备天线的高度，单位m；为极限通信距
km。
假设两端都为车载天线，天线高度一般为2~3m，
通信距离约为14km。
当一端搭载平流层升空20km后，
通信距离为582km，考虑到复杂地形环境、电磁环境等其他因素的影响，通信距离一般在300km以上，通过平流层飞艇中继后通信距离提升300×2/14=42倍以上，可以显著提升系统广域覆盖能力。
区域接入与回传
平流层飞艇留空时间较长，通过动力系统的作用可在一定范围内驻留，具备区域内常态化开设能力，比较适合用于战场通信网络覆盖，通过搭载多种无线接入载荷，为任务区域内陆上机动车辆和用户、空中作战飞机、海上舰艇等平台和用户提供常态化接入，并通过卫星等骨干传输载荷远距离回传到后方
图2区域接入与回传应用示意
3.3空中组网
通过计算，单飞艇对地通信覆盖半径可达300km以上，以满足大多数战场使用场景，但是在某些特定的场合下单飞艇能力仍然无法满足战场通信网络使用需求，比如大规模作战场景下，网络覆盖范围可超过上千千米，单飞艇明显覆盖不足，时可通过多个平流层飞艇或者平流层飞艇与高空无人机、中空
广告图3通信中继应用示意
4结束语
随着平流层飞艇相关技术的不断突破和试验验证的不断开展，以及在各种领域的不断应用，其必将以自身独特的优势影响未来信息化战争格局，是不可或缺的作战资源。
本文重点分析了战场通信网络的主要能力需求，介绍了平流层飞艇近年来的国内外发展现状和显著特点，着重分析了平流层飞艇
《力戒形式主义。
平流层飞艇无线通信系统【摘要】：飞艇通信是近几年来出现的一种通信方式，它利用一个漂浮于地球上空20～50公里的飞艇装载的通信平台,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积、低廉的成本、安全可靠等一系列独特的优点，已经引起了许多国家的注意和重视，应用前景十分诱人。
本文简单概述了飞艇的工作环境和应用前景，较详细地描述了该系统的各组成部分、性能特性及要解决的关键问题。
【关键词】：飞艇通信系统关键技术1、引言平流层是大气层中最平静的一段，不受天气影响，也几乎从不潮湿由于平流层有着稳定的气象条件和良好的电磁特性，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，随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附近的平流层底部，因为那里的全年平均风速较弱。
根据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都可以设计得更加简单。
并且一个平流层平台在20km定点高时它的地面有效覆盖面积达到19000km²，完全可以实现小型通信终端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，能够提供比卫星观测更高的分辨率和精度。
它不仅能进行地球环境变化观测和气象数据探测，还可以通过对指定地区的连续观测进行交通、灾害及环境破坏监视，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。
随着科学技术的不断发展，在全球的宽带连接、地球遥感成像、空间观测、大气测量、全球资源监控以及军事侦察等方面的需求将会数不胜数。
平流层平台广阔的应用前景越来越引起世界的关注，美、日、韩及西欧各国已经投入了大量的人力物力对其进行可行性研究论证以及试验。
2、系统组成2.1 气球气球是系统中的工作主体。
外形一般为球形、水滴形和飞艇形。
气球壁用多层薄膜和织物粘合而成,包括一层Tedlar薄膜、两层聚脂薄膜和一层涤纶,系留气球系统可以在恒风50～70节(相当于10～12级风)、阵风70～90节的情况下,稳定悬停在高空。
气球的前端有鼻锥和鼻系索,中间是球体。
后端有中空而充入空气的垂直与水平稳定尾翼。
尾翼有“十”字形和“人”字形两种。
从气球两侧和底部引出多股短系索和聚合线,聚合线汇集在气球下方的聚汇点上,与系统缆索相连接。
大型系留气球的内部结构如下图所示。
2.2 有效载荷有效载荷根据用途的不同而各有所异。
一般来讲,典型的有效载荷包括通信、广播、电子侦察、雷达等电子设备,相应的动力设备、控制机构、定向装置及信息转发设备等。
有效载荷都集中悬挂在气球下方的防风罩内。
有效载荷的选择受气球载荷重量、防风罩几何尺寸大小及载荷所需功率等因素限制。
为了减小尺寸和重量,保证系统稳定工作,通常把各种电子器件和天线装置紧凑地组装成一个单元,通过万向关节倒挂在球体下面的桁架结构上,以减轻载荷受到气球摇摆和晃动的影响。
2.3 系统缆索系留缆索上端与气球聚合线相接,下端与地面系留设施连接,用来把气球悬浮在一定高度。
早期的系留缆索为钢丝绳,由于拉力强度、重量及功能方面的原因，现已采用新型系留缆索。
新型缆索的中心部分有3根带绝缘的传输电线,能传输400Hz,3000V三相电力,供设备用电,传输电线外部有内屏蔽层、介质、光纤传输线和多层凯夫拉材料制成的加强保护层,外层是避雷电的铜制网套,最外层是一种由嵌入涤纶丝加强的金属编织网套。
缆索中的光导纤维作为遥测与遥控系统中的通信线路,传送监测与遥控指令,其数据率超过100Mb/s,凯夫拉加温保护层材料与美军防弹衣和陆军钢盔所用材料相同。
用这种材料制作的缆索具有拉力强度高、重量轻等优点。
2.4 地面系留设施该设施又称停泊系统,是系留气球系统的操纵、控制和维护中心,主要有地面固定式、机动式和舰艇装载式3种。
固定式地面系留设施适用于大型系留气球,通常由机械转台、系留塔、旋转基座、水平桁架、绞盘、操作控制室、工作平台和圆形单根导轨等组成。
机动式地面系留设施适用于小型系留气球,主要由系留塔、悬臂式桁架、液压绞盘、操作控制台和平板拖车等组成。
舰载系留设施由500吨级的小型供应船改装而成,在其后甲板两侧各有一条导轨,两轨间隔为6m,导轨上架有可前后移动的滑架,可360°旋转,滑架上固定有系留系统。
固定式：机动式：舰载式：2.5 地面控制站地面控制站内有遥测和指挥系统,用以监测和控制气球上的所有通信设施,并连续监测升空气球的各项工作数据和环境数据(如高度、风速、温度、球体、俯仰度、横滚度和方向等)它也作为中心站完成雷达图像信息的贮存或转发。
大型气球系统的地面控制站为固定建筑场,设置在阵地外面。
小型气球系统的地面控制站则为安装在支援拖车上的一个控制室。
3、特点3.1 覆盖范围平流层通信平台为三种不同的覆盖区域提供服务而设计, 即城市覆盖区(UAC)、市郊覆盖区(SAC)和远郊覆盖区(RAC),总的覆盖区域超过10km²,其最小仰角分别是30°,10°,0°。
在远郊覆盖区提供400MW的功率,而在城市和市郊覆盖区域中都只提供10MW的功率,前者是为了对抗更大的大气衰减和更远距离的传输损耗。
在47GHZ频段上更大的大气衰减(由蒸汽加上气体造成)将会带来2%的中断。
根据用户所处的覆盖区不同,平流层通信平台业务可以用手持PDA类装置(UAC)、小型笔记本式装置(SAC)或小的碟形天线(RAC)来接人。
在城市、市郊及远郊覆盖区中的最低天线增益分别为3dBi,23dBi和36dBi。
平流层通信平台的地面覆盖情况如下图所示。
3.2 机动性平流层平台既适用于城市，也可用于海洋、山区，还可以迅速转移，用于发生自燃灾害（如洪水、山火、地震等）的通信。
3.3 经济性造价和通信资费低，平流层的放飞及、回收及日常监测和一般的民航系统相似，不需要庞大复杂的发射基地，估计每一平台造价为通信卫星的1/10；而且每个平台都可以独立运行，不像低轨通信卫星那样需发射几十颗卫星组成星座之后才能工作，建设周期短，投资少，一般用户端机价格也低，通信资费也不高于已有的公众电话。
3.4 环保性环境问题是当前国际上高度关注的问题之一。
和卫星通信相比,系留气球通信系统在环保方面具有突出的优点:它不需要火箭发射,没有发射火箭时所产生的有害气体；它主要使用太阳能发电，子推进器则利用同温层的等离子体，不会对臭氧层起破坏作用；系留气球通信系统失效时还可回收修复，不会成为空间垃圾。
3.5 生存力气球的使用寿命,一般可达7～10年。
在空中悬停时间相对较长，大型气球的悬停时间为20～30天，小型气球也达2周，而其它飞行器的续航时间仅为4～24小时,远不如系留气球。
此外，气球的抗风能力较强，能在强风下(大雷暴雨除外)工作。
在岸对海或舰对海监视时，浓雾可能会阻止飞机飞行，而系留气球可在能见度几乎为零的情况下升空和回收。
3.6 安全性气球无需载人操纵，在实际使用中不会出现人员伤亡。
4、关键技术4.1 压力控制在平流层飞艇的设计中，把整个艇分成数个囊室，每个囊体有一套压力控制装置，分别控制囊体的内部压力。
其优点有：增加可靠性，某一囊体破损仅仅影响飞行高度，不会对飞艇产生致命后果；可分别对各个囊体的浮力大小进行控制，从而调整飞艇的俯仰姿态角。
这些囊体分为氦气囊和空气囊，一般通过对空气囊进行充气或放气来实现压力控制。
压力控制系统的主要作用有：（l）外形保持平流层飞艇是充气的柔性体，必须通过压力控制，建立飞艇内外差压l03%（400 ~ 800 Pa），并在整个飞行过程中保持这一压差，从而保持整个飞艇的外部形状。
在飞艇上升期间，外部压力降低。
相应地，通过差压阀门放气保持内外压差一致。
在飞艇下降过程中，随飞艇高度降低，外部压力增加，飞艇内部趋向负压，需打开鼓风机充气，维持压差。
在定点期间，主要由于昼夜温差的变化，使飞艇内部压力改变，从而影响飞艇的外形。
可以通过两种方法保持飞艇形状，一是进行充气放气；二是调整驻空高度。
（2）升力浮力控制平流层飞艇的主要升力源是它所受的浮力，外形压力保持系统使飞艇外形始终不变，飞艇所受浮力就主要取决于此高度的空气密度。
由于大气密度随着高度的不同而有很大变化，因此在上升和下降过程中，升力在垂直方向是不稳定的，需要对飞艇内部空气与氦气比例加以控制。
一般采用的方法是在飞艇前后各有一副气囊，通过对副气囊充放气，获得升力控制和纵向配平控制。
4.2 能源电池研制平流层飞艇通信系统长时间在没有云雨等气象条件的高空运行，采用太阳能电池+储能电池的能源系统方案最为有利：白天由太阳能电池把光能转化为电能，在为各工作设备提供连续电能的同时，对储能电池充电，夜晚由储能电池为设备供电。
由于在冬季和高纬度地区，太阳能电池吸收到的太阳能十分有限，因此提高电池的效率和比功率、降低电池重量是太阳能电池技术研究的重点与关键。
另外，考虑到飞艇的弧形表面和柔性结构，太阳能电池的薄膜化、柔性化也是一种必然趋势。
对于储能电池，无论是常规蓄电池、锂离子电池还是可再生燃料电池，除对其效率（包括充电和放电）、重量的要求与限制外，还必须考虑到电池在大规模使用和长期使用时的环境适应性、安全性与可靠性。
而对于还处于试验阶段的微波能量传输技术，要应用于平流层飞艇主要需解决传输距离及其与通信信号的干扰问题。
4.3 动力控制平流层飞艇要实现长期定点，需要太阳能、燃料电池等装置存储和提供能量，并利用无刷直流电机替代航空发动机作为动力源带动螺旋桨，以对抗风的扰动。
由于风速大小是随机变化的，所以飞艇的动力控制系统必须不断调节电机的转速，来改变推力大小，以抵抗风速变化的影响，保持定点。
这样，就必须解决高空环境下的无刷直流电机转速及转矩控制问题，还要设计电机的控制器及控制算法4.4 材料研制平流层通信平台的主体是庞大的充氦飞艇，其表面积约为几万平方米。
为了降低飞艇自身重量，并延长其寿命，用于构成飞艇囊体的材料必须重量轻、强度高、抗老化性能好，同时还应有较强的抗高能辐射和臭氧腐蚀的能力。
据初步估算, 飞艇囊体材料的主要性能应达到下列要求: 单位面积重量小于1809/m²，拉伸断裂强度大于400N/cm , 氦漏率小于0.5L/m².DA。
当前已有的各种单一材料都难以满足这些要求，通常都采用以高分子材料为主的多层复合结构。
这种多层结构一般分为承力层、阻气层、热封层、防老化层，以及用于粘合功能材料的中间层等。
制备这种复合材料的加工工艺也是重要的研究课题。
4.5 环境控制平流层空间的低密度、高辐射和低温特点给飞艇通信系统的环境控制、特别是热控制带来不利影响。
