一、寬艇體平流層飛艇即載重樣艇

2018年5月28日，達(dá)天飛艇公司牽頭組建的“平流層飛艇聯(lián)盟”聯(lián)合研發(fā)的寬艇體平流層飛艇即載重樣艇在寧夏回族自治區(qū)試飛。

該次試飛的CA-T24R型飛艇是一艘縮比艇，試飛過(guò)程中，模擬起降和檢驗(yàn)試飛共7個(gè)架次2小時(shí)，試飛取得成功。雖然飛行時(shí)間只有短短兩個(gè)小時(shí)，卻在國(guó)內(nèi)平流層飛艇界引起了不小的震動(dòng)。

該次試飛成功的達(dá)天CA-T24R型飛艇外形采用了三囊寬體的設(shè)計(jì)。這樣的設(shè)計(jì)在靜浮力基礎(chǔ)上增加了氣動(dòng)升力，結(jié)合了傳統(tǒng)飛艇技術(shù)和固定翼、旋翼機(jī)和矢量推進(jìn)等技術(shù)，使飛艇的操縱特性和穩(wěn)定特性得到了一定的提升。

而且，寬艇體上表面寬闊，可鋪設(shè)更多的太陽(yáng)能電池，有效接收太陽(yáng)能輻射，轉(zhuǎn)化更多電能。其有效面積和時(shí)間都大于常規(guī)形式和英國(guó)Airlander10的飛艇。這一設(shè)計(jì)外形是早在2003年我們與英國(guó)飛艇專(zhuān)家達(dá)成的共識(shí)。同時(shí)，該飛艇的外形及氣動(dòng)設(shè)計(jì)完全是中國(guó)“智造”，多項(xiàng)創(chuàng)新和專(zhuān)利得到驗(yàn)證，是完全屬于中國(guó)人的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

除了外形的變化，面對(duì)平流層飛艇的瓶頸問(wèn)題，達(dá)天飛艇公司也同樣提出相應(yīng)解決方法，并在此次試飛過(guò)程中得到驗(yàn)證。

首先，他們最大限度地考慮因平流層氦溫差引起體積膨脹時(shí)飛艇所能提供的最大冗余空間，并保證在平流層時(shí)壓差在容許范圍之內(nèi)；而且，在駕駛過(guò)程中，工作人員通過(guò)改變飛艇的俯仰姿態(tài)來(lái)達(dá)到保持高度的目的，晝間操縱飛艇保持一定俯角飛行，夜間則操縱飛艇保持一定仰角飛行，寬體平流層飛艇和載重艇通過(guò)移動(dòng)式配重、尾翼、全動(dòng)式前翼（鴨翼）等創(chuàng)新性的設(shè)計(jì)，有效保持正常飛行以克服由于氦溫差產(chǎn)生的高度變化和壓力變化，達(dá)到浮重平衡。

此外，自主研發(fā)的電動(dòng)機(jī)讓飛艇在不同時(shí)段和不同高度面臨不同風(fēng)速時(shí)保持推阻平衡。而面對(duì)能源問(wèn)題，分析表示，隨著科技的進(jìn)步和儲(chǔ)能電池的發(fā)展，飛艇所需電能能夠得到滿(mǎn)足。

目前，試飛成果對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及制造工藝等方面存在的問(wèn)題進(jìn)行了很好的驗(yàn)證，取得了豐富的重要數(shù)據(jù)和寶貴的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)后期該公司改進(jìn)和提高其他飛艇的性能奠定了良好的基礎(chǔ)。

達(dá)天飛艇公司將在樣艇的基礎(chǔ)上繼續(xù)修訂設(shè)計(jì)方案，制造CA-T320S型驗(yàn)證艇，從整體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行驗(yàn)證飛艇的平穩(wěn)性和升力，并驗(yàn)證創(chuàng)新點(diǎn)移動(dòng)式配重、全動(dòng)式前翼、尾翼、發(fā)動(dòng)機(jī)等的安裝方式和安裝位置是否合理。然后，對(duì)于能源平衡的驗(yàn)證和對(duì)飛艇材料超熱超壓狀況時(shí)氦氣的浮力變化進(jìn)行驗(yàn)證。

不僅民營(yíng)企業(yè)正在勇攀平流層飛艇的“高峰”，中科院光電研究院對(duì)于平流層飛艇的研究也正在如火如荼地進(jìn)行。平流層飛艇也在2016年被中科院列入“十三五”60項(xiàng)有望實(shí)現(xiàn)跨越發(fā)展的重大突破。根據(jù)規(guī)劃，中科院將設(shè)計(jì)研制長(zhǎng)航時(shí)、長(zhǎng)駐空動(dòng)力飛行平流層飛艇系統(tǒng)，突破系列核心關(guān)鍵技術(shù)，成功實(shí)施2萬(wàn)米高度駐留試驗(yàn)驗(yàn)證，在國(guó)際上率先掌握在平流層高度具備一定載荷能力的可控飛艇作業(yè)平臺(tái)技術(shù)。

二、仿“僧帽水母”平流層飛艇

2019年8月，來(lái)自國(guó)防科技大學(xué)空天科學(xué)學(xué)院的創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，在國(guó)際上首次提出了受僧帽水母生物啟發(fā)的“平流層飛艇仿生設(shè)計(jì)方法”。這一研究，有望打造能在臨近空間長(zhǎng)期駐留、穩(wěn)定運(yùn)行的平流層飛艇。

受僧帽水母依靠浮囊體、鰾和氣腺協(xié)調(diào)控制浮力與壓力這一現(xiàn)象的啟發(fā)，國(guó)防科技大學(xué)團(tuán)隊(duì)成功解決了現(xiàn)有平流層飛艇“主副氣囊”和“單囊體”技術(shù)方案中，環(huán)境熱效應(yīng)下浮力與壓力協(xié)調(diào)控制難題。

團(tuán)隊(duì)以僧帽水母為仿生對(duì)象，以形態(tài)仿生設(shè)計(jì)了囊體氣動(dòng)外形。與常規(guī)氣動(dòng)外形相比，典型工況下可提高升阻比70%以上，增加有效載荷300-800公斤。同時(shí)，通過(guò)功能仿生首次提出了多囊體和熱調(diào)節(jié)氣囊新概念方案，解決了平流層飛艇在臨近空間中“熱脹冷縮”可能帶來(lái)的蒙皮破裂和“超重”問(wèn)題。飛行仿真試驗(yàn)和技術(shù)驗(yàn)證艇飛行試驗(yàn)表明，熱調(diào)節(jié)氣囊體積比為10%時(shí)，環(huán)境熱效應(yīng)下囊內(nèi)最大壓強(qiáng)可降低9.6%，這為浮力與壓力協(xié)調(diào)控制難題提供了有效方案。目前，該創(chuàng)新成果已申請(qǐng)國(guó)際發(fā)明專(zhuān)利1項(xiàng)、國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利3項(xiàng)。

臨近飛行器細(xì)分領(lǐng)域發(fā)展展望

隨著臨近空間浮空器相關(guān)技術(shù)的進(jìn)步，以及飛艇和平流層衛(wèi)星等平臺(tái)的試飛驗(yàn)證，臨近空間飛艇將在未來(lái)數(shù)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)留空1個(gè)月直至1年的可控飛行，并將以其為平臺(tái)構(gòu)建具有區(qū)域和廣域覆蓋能力的臨近空間信息系統(tǒng)，將與平流層衛(wèi)星、太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)為平臺(tái)的任務(wù)系統(tǒng)形成相互協(xié)同，形成20-30km高度持久信息支援與服務(wù)能力，使得未來(lái)的信息傳輸和個(gè)人通信更加廉價(jià)和方便。

臨近空間飛艇一方面作為一種重要的空中平臺(tái)，在國(guó)防、安全、通信以及“一帶一路”重大信息保障工程方面將發(fā)揮重要作用，另一方面其處于航空航天高端制造產(chǎn)業(yè)鏈頂端，具有很強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)聚集作用，可帶動(dòng)新材料、新裝備、能源、信息、電子等產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)于我國(guó)的產(chǎn)業(yè)升級(jí)具有重要的促進(jìn)作用。目前，該類(lèi)型飛行器國(guó)內(nèi)外均在同步發(fā)展，國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟度與國(guó)外無(wú)明顯差距，部分核心技術(shù)具備自主開(kāi)發(fā)能力，有利于形成自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，具有領(lǐng)先世界先進(jìn)水平的基礎(chǔ)，對(duì)我國(guó)飛行器發(fā)展具有標(biāo)志性意義。

本公司出品的研究報(bào)告首先介紹了中國(guó)臨近空間飛行器行業(yè)市場(chǎng)發(fā)展環(huán)境、臨近空間飛行器行業(yè)整體運(yùn)行態(tài)勢(shì)等，接著分析了中國(guó)臨近空間飛行器行業(yè)市場(chǎng)運(yùn)行的現(xiàn)狀，然后介紹了臨近空間飛行器行業(yè)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局。隨后，報(bào)告對(duì)臨近空間飛行器行業(yè)做了重點(diǎn)企業(yè)經(jīng)營(yíng)狀況分析，最后分析了中國(guó)臨近空間飛行器行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)與投資預(yù)測(cè)。您若想對(duì)臨近空間飛行器行業(yè)產(chǎn)業(yè)有個(gè)系統(tǒng)的了解或者想投資中國(guó)臨近空間飛行器行業(yè)，本報(bào)告是您不可或缺的重要工具。

本研究報(bào)告數(shù)據(jù)主要采用國(guó)家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，海關(guān)總署，問(wèn)卷調(diào)查數(shù)據(jù)，商務(wù)部采集數(shù)據(jù)等臨近空間飛行器。其中宏觀(guān)經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局，部分行業(yè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)主要來(lái)自國(guó)家統(tǒng)計(jì)局及市場(chǎng)調(diào)研數(shù)據(jù)，企業(yè)數(shù)據(jù)主要來(lái)自于國(guó)統(tǒng)計(jì)局規(guī)模企業(yè)統(tǒng)計(jì)臨近空間飛行器及證券交易所等，價(jià)格數(shù)據(jù)主要來(lái)自于各類(lèi)市場(chǎng)監(jiān)測(cè)臨近空間飛行器。