Stratobus平流层飞艇项目研究进展与仿真分析

杨希祥，朱炳杰，邓小龙，麻震宇

国防科技大学 空天科学学院，长沙 410073

临近空间(一般指距地面20～100 km高度范围)是跨接传统航空与航天的重要战略空间[1]。临近空间飞行器是指在临近空间范围运行并执行特定任务的飞行器，根据飞行高度和速度特征，可分为低速和高速两大类[2]。

平流层飞艇是典型的低速临近空间飞行器，利用20 km高度附近风速较小的有利条件，依靠浮力升空和驻留，采用太阳电池和储能电池构成循环能源系统，采用电机驱动螺旋桨抗风，可实现月量级的区域超长航时驻留，对以卫星为代表的传统空间平台形成强有力补充，也被形象的称为“平流层卫星”，在对地观测、通信广播、移动互联网、防灾减灾、高空科学试验等领域具有巨大应用潜力[1,3]。

早在20世纪70年代，美国就开展了平流层飞艇概念、技术可行性和应用研究论证[4]。20世纪90年代末，伴随人类对平流层环境认识的深化和囊体材料、太阳电池、高空推进技术等水平提升，国际上掀起平流层飞艇研究的热潮，围绕关键技术攻关和飞行验证试验，美日欧等先后实施了高空飞艇(HAA)[5]、高空哨兵(HiSentinel)[6]、传感器结构一体化飞艇(ISIS)、平流层平台(SPF)、高空长航时飞艇(HALE)、平流层巴士(Stratobus)等项目[7]，其中，法国的Stratobus是目前国外为数不多的公开在研大型长航时平流层飞艇项目。

本文首先对Stratobus平流层飞艇总体方案进行总结分析，梳理总体研究进展，然后综述囊体材料、能源、吊舱等核心分系统方案和研究进展，在此基础上，对事关总体方案可行性的浮重平衡、能源平衡、推阻平衡等进行仿真分析，提出发展启示与建议，为平流层飞艇发展、论证、设计、研究等提供参考借鉴。……