美国平流层飞艇发展计划和研制进展

第17卷 第2期2008年3月 航 天 器 工 程SP ACECRA FT EN GI NEERIN G

Vo l.17 No.2

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美国平流层飞艇发展计划和研制进展

姚 伟 李 勇 王文隽 郑 威

(中国空间技术研究院,北京 100094)

摘 要 分析了美国近期平流层飞艇的发展计划和研制进展。资料表明,由于平流层飞艇在国土防御和解决局部危机或冲突中具有重要的作用,美国军方各兵种对平流层飞艇有着明确而紧迫的需求,已将之列入到一些重要的军事规划中。目前其主要关键技术取得了突破,实现了平流层高度的飞行试验验证,平流层飞艇研制已进入实质性研制阶段。

关键词 平流层飞艇 发展计划 研制进展 应用

中图分类号:V274 文献标识码:A 文章编号:1673-8748(2008)02-0069-07

Development Plan and Research Progress of

Stratospheric Airship in USA

YAO Wei LI Yo ng WANG W enjun ZH EN G Wei (China Academ y o f Space T echno logy ,Beijing 100094,China)

Abstract:Recent developm ent plan and research prog ress o f strato spheric airship in U SA are ana -ly zed in this paper.It sho w s that stratospheric airships may play important r ole in homeland de -fense and dealing w ith r eg io nal crisis and co nflict,and have been included in so me military pro -jects.U p to now ,main key techno logies have been broken thr oug h and flig ht dem onstrations in stratosphere realized.

Key words:str atospheric airship;developm ent project;research prog ress;application

收稿日期:2007-10-15;修回日期:2007-12-05基金项目:中国空间技术研究院自主研发项目

作者简介:姚伟(1972-),男,博士,高级工程师,主要从事飞行器总体设计和热控技术研究。

1 前言

近年来,在区域高分辨率实时监视、预警和导弹防御、反恐、通信、大气环境监测、防灾减灾等需求的驱动下,美国非常重视平流层飞艇等近空间飞行器在军事上的应用。2000年以来,虽然美国长期以来都将发展空间技术作为战略重点,但在经历了 9 11 事件、阿富汗战争、伊拉克战争之后,开始非常重视增强国土安全防御、反恐和区域作战能力,提出航天装备和陆海空装备无缝集成,组成天、空、地一体的指挥、控制、通信、计算机、情报、监视与侦察

(Com mand,Control,Co mmunication,Com puter,

Intellig ence,Surv eillance and Reconnaissance,

C 4ISR)体系,进一步缩短信息的快速获取、融合和分发时间,直接支持美军联合作战。近空间飞行器由于具有独特优势,美国军方各兵种对之有着明确而紧迫的需求,已列入美军 作战快速响应空间 (Oper ationally Responsive Space,ORS)和 联合作战空间 (Joint W arfighting Space,JW S)等发展规划中,有明确的研制路线图。2005年,美国施里弗-3模拟演习中首次引入了近空间飞行器。

[1]近空间气球具有技术难度小,成本低,响应时间快等优点,但无法长期驻空,受外界环境影响大,不

具备控制能力,虽然现在已经可投入使用,但难以实现近空间长期驻空和机动定点等优势。 全球鹰 等高空无人机虽然具备了很强的机动能力,但难以实现长期驻空(目前续航时间达40多小时),研制难度大。平流层飞艇虽然技术难度较大,但因具有长期驻空(几个月甚至几年)和机动定点等突出优势,是近空间应用的理想飞行器,受到美军的高度重视,投入大量研制经费进行研制,近年来取得了很大的进展。

2 美国平流层飞艇的军事需求和应用设想

美国军方对平流层飞艇有非常紧迫的需求,其中NORAD(North A merican Aero space Defense Co mmand),CENT COM(Central Com mand), PACOM(Pacific Com mand),USFK(U nited States Force Korea)四个司令部均表示目前急需平流层飞艇 高空飞艇(H ig h Altitude Airship, H AA),希望在海外冲突中完成通信和侦察任务,来增强作战能力[2]。

2005年3月,美国北美空间防御司令部(NO-RAD)和美国北方司令部(U nited States No rthern Com mand)司令官在恐怖主义、非传统威胁和能力分委员会上做了陈述,报告中列举了6项所需要的创新技术,其中的H AA被列为第一项,他要求国会全力资助这些项目。

2006年发布的小创新研究(SBIR)项目指南中指出,美国空军对开发可在20km以上高度长期持续工作,实现持久的情报、监视与侦察(Persistent ISR)有非常强的需求,重点支持高空飞艇(H AA)和高空无人机(UAV)中结构、推进和气动等关键技术研究。

美国提出的平流层飞艇的军事应用主要包括以下两个方面。

2 1 联合作战和C4ISR系统增效器

美国国防部新军事变革办公室(Office of For ce T ransfo rmatio n)在2004年4月的报告中指出,基于平流层飞艇H AA的 中继反射镜系统 (Relay Mirror Systems)通过重定向激光能至巡航导弹、弹道导弹、飞机、火炮和地面目标等,可作为低成本的军力增效器,极大地提高海陆空军的联合作战能力(图1)[1]。

图1 基于H AA的 中继反射镜系统 [3] Fig.1 Relay M irr or Sy stems Based on H A A

美国空军航天司令部在2005年11月的报告中指出, 联合作战空间 (JWS)=Near Space+ Space,即未来的空间联合作战将是空间和近空间武器装备的联合。近空间是新型的近期可具备的能力,包括近空间气球、飞艇和无人驾驶飞机组成的近空间系统,可为士兵提供持续、快速响应的通信和情报、监视与侦察(ISR)能力(图2)。

美国海军指出,在C4ISR中,地球同步轨道卫星受到高空飞艇的挑战。高空飞艇不仅在美国边境的空中和海洋监视中,而且在通信、广播和中继领域均有重要用途。在解决区域危机和局部冲突中平流层飞艇也有着重要的用途(图3)[2]。

2 2 国土安全监视与防御

在美国国防部导弹防御局提出的高空飞艇计划中,平流层飞艇可以通过搭载多种传感器,用于弹道导弹防御、国土防空和战区监视,在其上装备激光武器,可成为拦截弹道导弹的防御平台[2]。平流层H AA平台可以有效地完成国土安全的通信、监视、侦察和目标识别等多种任务。图4给出了采用载有远程雷达载荷的平流层H AA平台,实现美国的国境线监视。图5给出了H AA平台实现在1700英里(2735 9km)远大西洋和500英里(804 7km)远

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