平流层飞艇技术 ppt课件

飞行高 20
40
50
80
100
度/km
探测范 194 347 414 589 695 围半径 /km
比起同步卫星，自由空间衰减减少约65db，延 迟小于0.03ms，远低于同步卫星的12ms
平流层飞艇安全性
所处环境稳定、 现有各种放空武器是以飞行高度低于20km的
飞行器为目标的，个别攻击高度达到临近空间 的先进武器也因为造价高昂，如果攻击成本低 的临近空间飞行器，经济上得不偿失。
平流层飞艇 临近空间飞行器技术要
（一）基础数据 （二）应用背景 （三）核心技术
1.能源技术 2.动力技术 3.悬停技术
平流层飞艇设计期望
飞艇期望飞行速度30m/s-40m/s 承受1t-2t任务载重 飞艇体积400000m³-1500000m³ 长度200m左右，宽50m-60m 吊舱投影面积约30m*20m 发动机功率：数千瓦以致数兆瓦 工作高度（20km）时，气囊体积占总体积约
96%
现有平流层飞艇各向速度
水平飞行速度：48km/h-109km/h(30英里/小时 -70英里/小时)
上升速度：平均为 4m/s
水平飞行时主要克服较弱的水平风力，速度较 快。
上升主要依靠浮力克服重力，当外界温度下降 气压降低时，He气囊胀大，提升浮力。可添 加浮力翼增加浮力。
平流层飞艇探测范围
主要导弹射程：18km-25km
临近空间飞行器能源技术
主要能源方式：蓄电池，固体火箭燃料，可再 生燃料电池，太阳能电池，微波能量供能。
现有平流层飞艇主要依靠太阳能电池与可再生 燃料电池相结合的方式提供飞艇所需能量。
太阳能电池功率质量比因大于350kw/kg 可再生能量电池因大于0.35kw*h/kg
临近空间飞行器动力技术
由于平流层空气浓度远低于低空大气浓度（为 正常大气6%），内燃机需要额为增压，不再 适用。因此采用大功率高速电机驱动系统。
比较适合高速高性能驱动系统的是永磁电机。 其有质量轻，体积小，动态性能好等优点。
总结：直流永磁变速电动机带动螺旋桨提供飞 艇动力较为成熟。国际上已有转速达 200000r/min，功率达数千瓦以致数兆瓦的高 度电机投入使用。
平流层飞艇悬停技术
定点悬停是其独有优点。
浮力控制：氦气囊在地面体积只占总体积7%，工作高 度时达到96%。可以通过控制氦气温度，控制氦气囊 大小，调整浮力，控制竖直方向运动轨迹。
姿态控制与位置修正：平流层水平风向在宏观上呈现 季节性周期变化，但微观上有很大随机性，需设计一 自适应优化控制系统，通过知识积累，逐渐适应周期 性变化的环境。
临近空间飞行器能源技术
现有飞艇能量需求大，供应不足，夜间常因动 力不足无法保持定点悬停被大风吹离悬停范围
解决方案：可以将微波无线输能与现有能源技 术结合使用，预防单一能源系统故障问题，保 证飞艇长时间稳定工作。
微波无线供能优点：实现了能量产生装置与能 量应用装置的分离，进一步减少了飞艇能源系 统体积重量。全天候无间断供能。