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临近空间飞艇真正实用化的技术难点何在?
发布时间:2017-05-16 浏览次数:1598
总的来说,临近空间飞艇有很大的军用潜力,但是目前还受制于很多技术上的障碍,不能真正的实用化。目前最主要的难点在于材料、能源、动力/飞行控制三个方面。材料比较好容易理解,飞艇的骨架、气囊、外壳这些部件都要越轻越好,因为它们都是死重,要挤占各种设备的重量。尤其是飞艇在两万米高度时,空气密度非常低,增重1公斤,就要至少10立方米以上的氦气囊体积来维持平衡。高度越上升,载荷能力越差——从2万米到2.5万米,空气密度从海平面的1/14急剧下跌到1/40。
现阶段太阳能电池板的效率还是太低了。其次是能源,由于要严格控制重量并维持长时间工作,因此飞艇的主能源系统不能使用消耗燃料的供能方式,也不能用一大堆电池——别说飞艇,纯电动汽车现在人类都只能造出大玩具级别的东西。它只能依靠太阳能来发电,而现阶段的太阳能发电板/薄膜效率都不怎么高。
美国空军和国防高级研究规划局联手的ISIS飞艇研制之所以暂停,关键的原因就是上面这两个问题。它一方面要把设备重量和飞艇自身空重的比例从2%提升到 40%——这真是何等丧心病狂的规划,以至于飞艇结构研制目前根本达不到这样的高要求;另一方面的问题,就是它搭载的大型相控阵雷达需要的高功率电力,目前的飞艇能源系统根本提供不了。
美军的一种中等高度飞行的飞艇,它采用飞行升力和浮力混合升空的方式,动力在飞艇中算很强的,但螺旋桨和整个艇身的体积仍然完全不成正比。
从动力/飞行控制上说,2万米高度上气流一般很稳定,但风速较大,平均在10米/秒左右,最大能到40米/秒。飞艇由于自身体积特别大,因此受到风力作用形成偏航、沉浮、翻滚的趋势也特别强烈,要用很有限的重量和动力功率去克服这些问题,难度非常的高。