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解密平流層飛艇:如大魚翱翔於萬里晴空

在宮崎駿的動畫片中, 我們常會看到“飛艇”這種飛行器。 天空湛藍如海, 一枚龐大的橢圓形物體, 如同大魚一般, 緩緩在空中飛行。 真實生活中,飛艇離我們也並不遙遠, 現存的飛艇大多分為軍用和民用兩種。 隨著科技的不斷發展, “圓夢號”飛艇完成了首次飛行, 實現了平流層飛艇的長時間飛行。

平流層飛艇的研發

我們平常見到的低空飛艇, 飛行時間短, 只能用於載客。 而且, 這種低空飛艇對風速的要求比較高, 在超過五級風的情況下, 一般無法正常運行。 平流層飛艇的飛行高度高, 這是因為高空的空氣密度低,

飛艇迎風行駛所遇到的阻力小。 一旦高度超過一萬米, 平流層飛艇就會突破雲層;在到達兩萬米的高度後, 則可以充分利用太陽能驅動飛艇。 平流層飛艇是一種可控的飛行器, 載重能力強, 成本較衛星和大型飛機低廉, 還具備一套自主智慧控制系統。

平流層飛艇技術先進

平流層氣流較穩定, 但環境較複雜, 這就對飛艇的設計要求很高。 平流層的太陽輻射特別強, 同時, 臭氧濃度也非常高, 飛行條件總體嚴苛, 飛艇用材不慎極易導致艙體老化。

這樣的飛行環境, 就對飛艇的材料有著很高的要求。 “圓夢號”飛艇使用的高強度材料, 可以保障飛艇在高空進行長時間停留;在設計階段, 設計師還將飛艇的骨架、螺旋槳、支架的重量降至最輕。

飛艇的材料表面採用了防臭氧、防紫外線的設計, 可以保護飛艇不受到高空環境的損傷。 另外, 飛艇上配備的太陽能電池板也得到了改良, 太陽能系統品質輕、效率高。

平流層飛艇前景廣闊

平流層飛艇分為軍用及民用兩方面, 應用範圍十分廣泛。 以對地成像為例, 如果給在兩萬米的高空飛行的飛艇配備一台相機, 飛艇就可以對附近的環境進行高解析度的成像。 同時, 也可以啟用飛艇上的雷達, 穿透霧霾, 拍攝地面的景物。

除此之外, 平流層飛艇在通信方面的前景也很廣闊。 例如, 我們可以將飛艇作為通信的中轉站。 我們可以先將地面指令發送到飛艇上, 然後再由飛艇發到目標飛行器上,

這樣一來, 我們的通信距離就能得到大幅的提升。 如果將其用於出海, 4G信號就能延長200km甚至300km的距離, 具有這種功能的飛艇, 就很有可能成為海事電話的替代品。 (作者:北京航空航太大學副教授、博士生導師 祝明)

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