临界空间飞行器

1、临界空间飞行器一 概念临近空间飞行器是指工作于临近空间并利用临近空间独有资源和特点来执行一定任务的一类飞行器。 二 分类临近空间飞行器可以有多种分类方法。按飞行速度，可分为高速和低速临近空间飞行器，按充气压力，可分为零压力和高压力临近空间飞行器；按推进方式，可分为自由浮空和机动飞行临近空间飞行器，按结构，可分为硬式、半硬式和软式临近空间飞行器，现在一般采用软式结构，它通过气囊中氦气的压力来保持外形等等。 三 用途美军认为，临近空间飞行器可以包括临近空间飞艇、充氦气的高空自由浮动气球、平流层高空长航时无人机、远距离遥控滑翔飞行器等多种形式。四 应用前景由于临近空间飞行器具有可

2、持续对同一地区进行不间断覆盖、与目标距离近等优点，因此在区域情报搜集、监视、侦察、通信中继、导航和电子战等方面具备独特的优势。临近空间飞行器可对重点区域进行连续长时间监视和观测，有助于对战场进行准确评估；可作为电子干扰与对抗平台，对来袭飞机和导弹等目标实施电子干扰及对抗，使其偏离航线或降低命中率；可作为无线通信中继平台，提供超视距通信。目前，美国空军为临近空间飞行器确定了多个军事应用方向，其中包括战场指挥、控制、通信、计算机、情报，监视和侦察(C41S)；近实时跟踪高价值目标；空间监视(可监视卫星而基本不受天气的影响)；导弹防御；自然灾害快速响应(用于移动电话网络和无线网络灾后重建)和边境控制

3、等。 导弹防御方面，在美国新的导弹防御计划中，美国计划从西北部皮吉特湾开始的太平洋沿岸，到美国的大西洋沿岸，再到最东北的缅因州为止，至少部署10艘高空飞艇，用来监视来袭飞机、舰船和巡航导弹。此外，美国导弹防御局正考虑在北极上空部署可控气球，用来监视和跟踪俄罗斯的导弹。美国进行模拟仿真的结果显示：在北纬83°、366千米高空上部署3个气球，可连续覆盖从北极到北纬45°范围内所有的导弹发射30个这样的平台可以提供类似的全球覆盖；800个这样的平台组成的星座就可以对全球连续提供通信、情报、监视和侦察覆盖。 通信方面，美国在商业领域已运用自由浮空气球实现了西部油

4、田地区的通信。在军事领域，美国陆、海军都有运用临近空间飞行器进行通信的计划，如美国海军研究实验室正在研制高空机载中继与路由器飞行器(HAARR)，用以实现舰船之间、舰船与地面部队之间的通信。HAARR可以从舰船上出发，依靠电发动机和飞艇后部的两个螺旋桨进行机动，预定留空时间为30天，预定留空高度为2135千米，预定定点精度约为37千米。HAARR从舰船上出发后，一个月后返回，由另外一艘HAARR替换。此外还有计划发展中的30千米高空飞艇，其设计载重能力将近2吨，可携带小直径炸弹、搭载机载激光器和地基激光器中继镜等，上可以攻击卫星，下可以攻击中低空飞行器甚至地面目标，也可成为进入空间的中转平台。

5、 临近空间是“陆海空天电”五维一体化战场的重要组成部分，是国家安全体系中的一个重要环节。运行在空间范围内的卫星易受干扰、成本高、部署周期长、损失后不易补充，而运行在航空范围的飞机易受打击、生存力差、损失后不易恢复。临近空间飞行器加入陆、海、空、天信息网络系统后，将进一步实现军事信息获取和利用手段的多元化、一体化，明显提高国家安全体系的抗摧毁和抗干扰能力。*几种临近空间飞行器的设计思想、主要特点与技术挑战类型设计思想主要特点关键技术平流层飞艇采用航空飞行器设计思想, 具有较大的气囊, 气囊中充满轻质气体( 如氦气) , 依靠空气浮力来平衡飞行器的重力, 依靠螺旋桨的推力来克服阻力可定点悬停、可以

6、进行低速水平飞行, 机动性能好抗腐蚀防渗漏材料、能源、推进与定点控制、操作控制( 放飞、回收)浮空气球具有较大气囊, 充灌轻质气体( 如氦气) , 无推进动力装置, 依靠空气浮力进入临近空间简单、成本低, 易受风的影响, 定点、机动性能差抗风、抗腐蚀、防渗漏材料高空长航时无人机采用航空飞行器设计方法, 采用太阳能、氢燃料电池等新型能源, 轻质结构, 依靠空气动力达到临近空间可快速机动远程、长航时、高度集成化五临近空间飞行器发展状况美军状况美军于2005年2月在“施里弗-3”太空战模拟军事演习中首次引入临近空间飞行器，旨在探讨假想在2020年发生反恐战争时如何利用航天装备为陆海空联合作战提供支援

7、并保持美国的太空优势。演习中，临近空间飞行器主要用于情报收集、侦察监视和通信保障等，与卫星和无人机配合，以进一步增强美军的信息优势，演示、验证效果令人满意。 以下是美军定义为临近空间飞行器的若干典型装备。 (1)“攀登者”临近空间飞行器 美国JP航宇公司制造，呈V形，充氦气，采用“太阳能+氢氧燃烧电池”供电模式，长53米，宽30米，GPS导航，飞行高度3050千米，拥有较高的升空能力、货物运输能力、长时间飞行能力，集卫星和侦察机功能于一身，由地面遥控设备控制，能完成高空侦察、勘测任务，也可用作战场高空通信中继站，用于保障通信联络，基本不受地面和空中武器的攻击威胁。

8、目前，攀登者飞艇初期阶段研制工作已结束，首批实用型飞艇将在两年后问世。 (2)HAA飞艇 美国洛克希德·马丁公司制造，长152米，宽50米，有效载荷约2吨，可在20千米高空飞行一年。HAA飞艇项目由美国导弹防御局牵头，自2002年10月开始实施，是美国NMD反导保护伞的一部分，按照构想将至少有10艘飞艇分布在美国太平洋沿岸和大西洋沿岸，每艘飞艇都将配备先进的、覆盖直径达1200千米圆形区域的监视雷达和其它传感器，主要作战任务是长时间停留在美国大陆边缘地区的高空中，实施预警，监视可能飞向北美大陆的弹道导弹、巡航导弹等。HAA飞艇既可避开敌方飞机的攻击，又可获得很好的

9、探测效果，发现地面雷达很难发现的超低空飞行的飞机和巡航导弹等。HAA飞艇还可在战区上空不间断地监视敌方部队的动向，甚至携带激光测距瞄准仪，为美军的巡航导弹和其它制导炸弹指示目标。目前，美国导弹防御局已逐步将预警、通信和信息获取的重点由高空无人机转到临近空间飞行器的研制和应用上来。另外，美军正在考虑用临近空间飞行器取代E-2C等预警机的可能性，尽管预警机的机动范围已经比较宽，但临近空间飞行器能够提供长达几天甚至几十天的持续(每天24小时)侦察、预警、监视能力。 (3)“战斗天星”，临近空间飞行器 美国航天数据公司制造，飞行高度20100千米，用作高空通信中继、转发平台，在20

10、05年的20000米飞行试验中，将搭载的AN/PRC-148无线电台的通信距离从18.5千米扩展到了555千米，覆盖范围与伊拉克国土面积相当，试验结果表明“战斗天星”可以在临近空间提供有效的通信支援，作为一种补充，能够在传统无线电通信手段遭到破坏或出现不足的情况下及时提供支持。 (4)MARTS通信中继飞艇 驻伊美军将开始配备新型通讯中继飞艇，飞行高度1800021000米，可持续在空中悬停两个星期，主要用于保持美国海军陆战队各作战部队与指挥中心之间的通信联系，飞艇上配备的发射机可将指挥员的指令高速传送出去，其发射的特高频信号最大传输距离可达180千米，飞艇上配备的接收机可

11、以实时接收海军陆战队士兵发回的信息。美军于2005年在伊拉克对之进行了一系列测试、试验，效果良好，计划总共在伊拉克部署4艘MARTS飞艇。部署这种飞艇的代价远低于部署传统的地面中继站，另外考虑到伊拉克境内的紧张局势，有效利用MARTS飞艇将节省大量防护费用，大大减少士兵受袭的风险。 (5)EAID临近空间飞行器 美国陆军在阿富汗和伊拉克部署的“快速初始部署浮空器”(RAID)已达20多个，这是一种持久性的战场侦察监视系统，滞空时间可达30天。RAID系统主要由A-170型轻型临近空间飞行器、塔台系统和地面控制中心等组成。A-170平台上可搭载战场监视雷达、彩色昼间照相机、红

12、外黑白昼，夜照相机、激光测距仪(带方位指示器，可精确定位12千米或更远的目标)等任务设备。RAID临近空间飞行器可对战场环境和态势实施昼夜、持久、360度视角的侦察、监视和情报覆盖，并可探测低空来袭导弹，为美军部队在复杂地形区域顺利展开作战行动提供强有力的情报支持。 (6)“黑暗空间站”和“轨道攀登者”飞艇 JP航宇公司继“攀登者”之后正在与美国空军合作的另两个临近空间飞行器项目是“黑暗空间站”和“高空轨道飞艇”。“黑暗空间站”设计飞行高度30.5千米，将由多个飞艇组成，美国计划将之建成为一个永久性的高空漂浮平台，用作太空飞船从地面到轨道间的高空中转站、第三方飞行设备补给站

13、、远距离操纵的无线电通信中继站，小型的“黑暗空间站”试验工作已启动。“高空轨道飞艇”设计高度3042千米，美国计划将之设计成可在地面一空间站一轨道之间往返飞行的一种飞行器。 (7)HARV临近空间飞行器 美军正在开展的另一个临近空间飞行器研究项目是“高空侦察飞行器”(HARV)，美国海军正在探求以此类HARV取代E-2C等预警机的可能性。尽管预警机的机动范围已经比较大，但临近空间飞行器能提供长达几天甚至几十天、每天24小时连续的侦察、预警、监视能力。 (8)飞行于临近空间高度的无人机 除了飞艇形式的临近空间飞行器，美军还在加紧研究能飞行于临近空间高度的无

14、人机，如飞行高度在20千米左右的“大黄蜂”无人机、飞行高度在20千米左右、连续飞行时间为数周的“猎户星座”无人机、飞行高度在20千米左右、连续飞行时间为一周的“全球观察者”无人机、飞行高度在30千米左右、连续飞行时间为数周或数月的“太阳神”无人机。 六个人看法近空间飞行器与其他飞行器相比较，具有两大独特优势。优势之一：目前世界上绝大多数的作战飞机和地空导弹都无法达到这一高度，且外太空武器还没有进入实战阶段，临近空间便成了相对独立的“真空”层，从而有相对安全的工作环境。优势之二：临近空间飞行器能够比卫星提供更多、更精彩的信息（尤其相对于一些特定区域）。应用成本要比卫星和高空侦察机便宜得多。 为了探测巡航导弹，采用临近空间飞行器已成为必然趋势。临近空间飞行器一般由轻型复合材料制成，具备良好的红外和雷达隐身能力，既可用于战区内重点目标的前沿防空，又可执行空中巡逻、通信联络、环境监测等多种任务。若能装备合成孔径雷达，并升到3000米以上高度，它对低空目标的探测距离可从目前地基雷达的2030千米提高到250千米。它一方面受到防空导弹的保护，另一方面与防空导弹配合，构成一个立体防空体系。防御巡航导弹是任何一个主权国家都不得不重视的迫在眉睫的大