2015年10月13日2点10分，我国首个新型临近空间飞艇在内蒙古锡林浩特成功放飞。北京航空航天大学临近空间飞艇科研团队历经数载，持续创新，迎坚克难，实现了高性能蒙皮材料、轻质高强浮力囊体、柔性薄膜太阳能电池、高效储能电池技术和总体集成测试等诸多关键技术的突破，最终实现飞艇的成功首飞，这是全球首次具备持续动力、可控飞行、重复使用能力的临近空间飞艇飞行，意义重大。如今1个多月过去了，飞艇团队又有了那些进展？以及未来的规划是什么？

为了回答这些问题，e科网对北航临近空间飞艇团队李保国老师进行了专访。

李保国老师的主要研究方向包括捷联惯性导航系统及其应用技术：光纤、MEMS等各类捷联惯性导航系统电路设计与系统集成技术，捷联惯性导航系统在个人、车辆、飞机等方面的应用技术；组合导航的理论与方法研究：惯性/卫星、惯性/星光等组合导航理论与方法，传递对准理论与方法；智能算法在惯性导航中的应用理论与方法。李保国老师已发表及申请国家发明专利共计近20篇（项），在临近空间飞艇团队中主要负责导航系统设计与开发。

临近空间飞艇正在放飞（对于软式飞艇，在地面时囊体内只充入部分氦气，在高空中膨胀成飞艇形状）

临近空间飞艇作为高空超长航时飞行器具有特殊优势

相对于飞机和卫星来说，临近空间飞艇具有三大优势。第一是可在同一地点驻留的时间极长，第二是使用费用低，第三是探测能力优势明显。这使它在通信中继、对地监控、空中警戒等方面有着明显的优势。

对于飞行速度非常高的航天器来说，临近空间的空气虽然稀薄，但形成的阻力仍然过大了。在临近空间飞行会使它必须要额外消耗很多燃料来维持高度，否则就必须返航或者在大气层中坠落烧毁。

对于载人飞机来说，它要在座舱内维持足够的气压，保证飞行员的生命安全；因此要从发动机压缩空气的过程里，抽取大量空气送进座舱。整个这一类设计的工作极限，就只能到2.5万米，因为空气密度已经只有海平面的1/40了，工作效率已经低到临界点了。再往高就必须采用宇宙飞船式的全封闭设计。人类不仅没有造出过能在2.5万米附近长期飞行的飞机（这个高度和以上的记录，都是飞行员玩命短时间冲刺的结果，无法停留），实际上要维持在2万米附近长时间都非常难。空气密度低到地面的1/14，使飞机需要很高的速度才能维持足够的升力，抵消自身的重量；而发动机又损失推力特别大，要多烧好多的油。

临近空间飞艇充当通信中继平台

另外由于距离远、功率有限，通信卫星的带宽不仅昂贵而且资源紧缺。而现在的军事侦察手段对于带宽的要求正在越来越高，比如全球鹰这样能实时发挥大量高清照片和视频的战略侦察机，只要几架，就能在数千平方公里以内消耗掉所有的卫星通信资源；再增加数量，就只能挤占其它系统的份额了。

而临近空间飞艇可以携带通信中继设备，极大的缓解通信卫星的工作压力。早在2003年，美国空军的空间战实验室，就在名为“攀登者”的试验飞艇上实现了三万米高度的初期试验。除了悬浮、降落、返航等基本飞行控制功能的验证外，最主要的就是通过携带的45公斤重的通信和监视设备，完成通信中继和对地监控任务能力的验证。

临近空间飞艇正向着超长时间留空方向努力

北京航空航天大学临近空间飞艇团队在10多年的飞艇技术研发过程中，不断解决一个又一个技术难题，终于在2015年10月13日2点10分在内蒙古锡林浩特成功放飞。

临近空间飞艇团队攻克的主要技术难题

虽然临近空间飞艇首飞取得了圆满成功，但是这次首飞持续飞行时间不过几天，距离飞艇的未来长达几个月甚至数年的服役时间，还需要进一步在材料，结构，能源，控制等系统的可靠性方面开展技术升级。

由于临近空间飞艇是采用浮力作为升力来源，因此就必须保证飞艇囊体在飞艇运行期间不能出现漏气，这不仅需要在放飞前采用可靠性很高的技术进行囊体检测，同时还需要囊体材料具有耐氧化，耐大温差等特性，否则很容易在高空运行期间出现漏气。另外临近空间飞艇是个大系统，其中包含很多子系统，必须保证所有这些子系统配合良好，任何一个出现可靠性问题都会造成飞艇系统问题。

混合式飞艇在未来具有很大发展优势

目前世界各国在研的大型运输飞艇主要以混合式飞艇为主。混合式飞艇结合了传统飞艇和飞机的特点，既能依靠飞艇囊体产生静浮力，又可以通过囊体和翼面产生动升力，具有飞行速度快、运载能力强等性能优势。它的构成主要包括流线型艇体、推进系统、操作系统和控制系统等。发展混合式飞艇的关键技术是浮升一体化布局、重浮力平衡控制等。

未来可采用半硬式临近空间飞艇开展商业载人旅游

随着人们对太空的向往，太空旅游越来越接近实现。目前北航研发的临近空间飞艇属于软体飞艇，放飞时形态不确定，不适用于载人高空旅游，因此未来商业载人飞艇就必须采用硬式或者半硬式飞艇。所谓硬式飞艇是指由其内部骨架（金属或者木材等制成）保持形状和刚性的飞艇，外表覆盖蒙皮，骨架内部则装有许多为飞艇提供升力的充满气体的独立气囊。半硬式飞艇要保持其形状主要是通过气囊中的气体压力，另外部分也要依靠刚性骨架。

综合载重量、使用模式、经济性等方面考虑，大型运输飞艇可以完全取代现有的直升机，并深入运输机等潜在市场。Frost&Sullivan公司预测大型运输机可以为客户提供独一无二的运输解决方案，到2020年左右大型运输飞艇的总市场规模将达到500亿美金。大型运输机飞艇具有清晰的主市场，市场前景广阔。此次放飞成功的临近空间飞艇载荷能力100Kg到300Kg，未来北航飞艇团队将进一步提高飞艇的有效载荷能力。

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