臨界空間飛行器

1、臨界空間飛行器一 概念臨近空間飛行器是指工作于臨近空間并利用臨近空間獨有資源和特點來執(zhí)行一定任務(wù)的一類飛行器。 二 分類臨近空間飛行器可以有多種分類方法。按飛行速度，可分為高速和低速臨近空間飛行器，按充氣壓力，可分為零壓力和高壓力臨近空間飛行器；按推進方式，可分為自由浮空和機動飛行臨近空間飛行器，按結(jié)構(gòu)，可分為硬式、半硬式和軟式臨近空間飛行器，現(xiàn)在一般采用軟式結(jié)構(gòu)，它通過氣囊中氦氣的壓力來保持外形等等。 三 用途美軍認(rèn)為，臨近空間飛行器可以包括臨近空間飛艇、充氦氣的高空自由浮動氣球、平流層高空長航時無人機、遠(yuǎn)距離遙控滑翔飛行器等多種形式。四 應(yīng)用前景由于臨近空間飛行器具有可

2、持續(xù)對同一地區(qū)進行不間斷覆蓋、與目標(biāo)距離近等優(yōu)點，因此在區(qū)域情報搜集、監(jiān)視、偵察、通信中繼、導(dǎo)航和電子戰(zhàn)等方面具備獨特的優(yōu)勢。臨近空間飛行器可對重點區(qū)域進行連續(xù)長時間監(jiān)視和觀測，有助于對戰(zhàn)場進行準(zhǔn)確評估；可作為電子干擾與對抗平臺，對來襲飛機和導(dǎo)彈等目標(biāo)實施電子干擾及對抗，使其偏離航線或降低命中率；可作為無線通信中繼平臺，提供超視距通信。目前，美國空軍為臨近空間飛行器確定了多個軍事應(yīng)用方向，其中包括戰(zhàn)場指揮、控制、通信、計算機、情報，監(jiān)視和偵察(C41S)；近實時跟蹤高價值目標(biāo)；空間監(jiān)視(可監(jiān)視衛(wèi)星而基本不受天氣的影響)；導(dǎo)彈防御；自然災(zāi)害快速響應(yīng)(用于移動電話網(wǎng)絡(luò)和無線網(wǎng)絡(luò)災(zāi)后重建)和邊境控制

3、等。 導(dǎo)彈防御方面，在美國新的導(dǎo)彈防御計劃中，美國計劃從西北部皮吉特灣開始的太平洋沿岸，到美國的大西洋沿岸，再到最東北的緬因州為止，至少部署10艘高空飛艇，用來監(jiān)視來襲飛機、艦船和巡航導(dǎo)彈。此外，美國導(dǎo)彈防御局正考慮在北極上空部署可控氣球，用來監(jiān)視和跟蹤俄羅斯的導(dǎo)彈。美國進行模擬仿真的結(jié)果顯示：在北緯83°、366千米高空上部署3個氣球，可連續(xù)覆蓋從北極到北緯45°范圍內(nèi)所有的導(dǎo)彈發(fā)射30個這樣的平臺可以提供類似的全球覆蓋；800個這樣的平臺組成的星座就可以對全球連續(xù)提供通信、情報、監(jiān)視和偵察覆蓋。 通信方面，美國在商業(yè)領(lǐng)域已運用自由浮空氣球?qū)崿F(xiàn)了西部油

4、田地區(qū)的通信。在軍事領(lǐng)域，美國陸、海軍都有運用臨近空間飛行器進行通信的計劃，如美國海軍研究實驗室正在研制高空機載中繼與路由器飛行器(HAARR)，用以實現(xiàn)艦船之間、艦船與地面部隊之間的通信。HAARR可以從艦船上出發(fā)，依靠電發(fā)動機和飛艇后部的兩個螺旋槳進行機動，預(yù)定留空時間為30天，預(yù)定留空高度為2135千米，預(yù)定定點精度約為37千米。HAARR從艦船上出發(fā)后，一個月后返回，由另外一艘HAARR替換。此外還有計劃發(fā)展中的30千米高空飛艇，其設(shè)計載重能力將近2噸，可攜帶小直徑炸彈、搭載機載激光器和地基激光器中繼鏡等，上可以攻擊衛(wèi)星，下可以攻擊中低空飛行器甚至地面目標(biāo)，也可成為進入空間的中轉(zhuǎn)平臺。

5、 臨近空間是“陸海空天電”五維一體化戰(zhàn)場的重要組成部分，是國家安全體系中的一個重要環(huán)節(jié)。運行在空間范圍內(nèi)的衛(wèi)星易受干擾、成本高、部署周期長、損失后不易補充，而運行在航空范圍的飛機易受打擊、生存力差、損失后不易恢復(fù)。臨近空間飛行器加入陸、海、空、天信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)后，將進一步實現(xiàn)軍事信息獲取和利用手段的多元化、一體化，明顯提高國家安全體系的抗摧毀和抗干擾能力。*幾種臨近空間飛行器的設(shè)計思想、主要特點與技術(shù)挑戰(zhàn)類型設(shè)計思想主要特點關(guān)鍵技術(shù)平流層飛艇采用航空飛行器設(shè)計思想, 具有較大的氣囊, 氣囊中充滿輕質(zhì)氣體( 如氦氣) , 依靠空氣浮力來平衡飛行器的重力, 依靠螺旋槳的推力來克服阻力可定點懸停、可以

6、進行低速水平飛行, 機動性能好抗腐蝕防滲漏材料、能源、推進與定點控制、操作控制( 放飛、回收)浮空氣球具有較大氣囊, 充灌輕質(zhì)氣體( 如氦氣) , 無推進動力裝置, 依靠空氣浮力進入臨近空間簡單、成本低, 易受風(fēng)的影響, 定點、機動性能差抗風(fēng)、抗腐蝕、防滲漏材料高空長航時無人機采用航空飛行器設(shè)計方法, 采用太陽能、氫燃料電池等新型能源, 輕質(zhì)結(jié)構(gòu), 依靠空氣動力達到臨近空間可快速機動遠(yuǎn)程、長航時、高度集成化五臨近空間飛行器發(fā)展?fàn)顩r美軍狀況美軍于2005年2月在“施里弗-3”太空戰(zhàn)模擬軍事演習(xí)中首次引入臨近空間飛行器，旨在探討假想在2020年發(fā)生反恐戰(zhàn)爭時如何利用航天裝備為陸?？章?lián)合作戰(zhàn)提供支援

7、并保持美國的太空優(yōu)勢。演習(xí)中，臨近空間飛行器主要用于情報收集、偵察監(jiān)視和通信保障等，與衛(wèi)星和無人機配合，以進一步增強美軍的信息優(yōu)勢，演示、驗證效果令人滿意。 以下是美軍定義為臨近空間飛行器的若干典型裝備。 (1)“攀登者”臨近空間飛行器 美國JP航宇公司制造，呈V形，充氦氣，采用“太陽能+氫氧燃燒電池”供電模式，長53米，寬30米，GPS導(dǎo)航，飛行高度3050千米，擁有較高的升空能力、貨物運輸能力、長時間飛行能力，集衛(wèi)星和偵察機功能于一身，由地面遙控設(shè)備控制，能完成高空偵察、勘測任務(wù)，也可用作戰(zhàn)場高空通信中繼站，用于保障通信聯(lián)絡(luò)，基本不受地面和空中武器的攻擊威脅。

8、目前，攀登者飛艇初期階段研制工作已結(jié)束，首批實用型飛艇將在兩年后問世。 (2)HAA飛艇 美國洛克希德·馬丁公司制造，長152米，寬50米，有效載荷約2噸，可在20千米高空飛行一年。HAA飛艇項目由美國導(dǎo)彈防御局牽頭，自2002年10月開始實施，是美國NMD反導(dǎo)保護傘的一部分，按照構(gòu)想將至少有10艘飛艇分布在美國太平洋沿岸和大西洋沿岸，每艘飛艇都將配備先進的、覆蓋直徑達1200千米圓形區(qū)域的監(jiān)視雷達和其它傳感器，主要作戰(zhàn)任務(wù)是長時間停留在美國大陸邊緣地區(qū)的高空中，實施預(yù)警，監(jiān)視可能飛向北美大陸的彈道導(dǎo)彈、巡航導(dǎo)彈等。HAA飛艇既可避開敵方飛機的攻擊，又可獲得很好的

9、探測效果，發(fā)現(xiàn)地面雷達很難發(fā)現(xiàn)的超低空飛行的飛機和巡航導(dǎo)彈等。HAA飛艇還可在戰(zhàn)區(qū)上空不間斷地監(jiān)視敵方部隊的動向，甚至攜帶激光測距瞄準(zhǔn)儀，為美軍的巡航導(dǎo)彈和其它制導(dǎo)炸彈指示目標(biāo)。目前，美國導(dǎo)彈防御局已逐步將預(yù)警、通信和信息獲取的重點由高空無人機轉(zhuǎn)到臨近空間飛行器的研制和應(yīng)用上來。另外，美軍正在考慮用臨近空間飛行器取代E-2C等預(yù)警機的可能性，盡管預(yù)警機的機動范圍已經(jīng)比較寬，但臨近空間飛行器能夠提供長達幾天甚至幾十天的持續(xù)(每天24小時)偵察、預(yù)警、監(jiān)視能力。 (3)“戰(zhàn)斗天星”，臨近空間飛行器 美國航天數(shù)據(jù)公司制造，飛行高度20100千米，用作高空通信中繼、轉(zhuǎn)發(fā)平臺，在20

10、05年的20000米飛行試驗中，將搭載的AN/PRC-148無線電臺的通信距離從18.5千米擴展到了555千米，覆蓋范圍與伊拉克國土面積相當(dāng)，試驗結(jié)果表明“戰(zhàn)斗天星”可以在臨近空間提供有效的通信支援，作為一種補充，能夠在傳統(tǒng)無線電通信手段遭到破壞或出現(xiàn)不足的情況下及時提供支持。 (4)MARTS通信中繼飛艇 駐伊美軍將開始配備新型通訊中繼飛艇，飛行高度1800021000米，可持續(xù)在空中懸停兩個星期，主要用于保持美國海軍陸戰(zhàn)隊各作戰(zhàn)部隊與指揮中心之間的通信聯(lián)系，飛艇上配備的發(fā)射機可將指揮員的指令高速傳送出去，其發(fā)射的特高頻信號最大傳輸距離可達180千米，飛艇上配備的接收機可

11、以實時接收海軍陸戰(zhàn)隊士兵發(fā)回的信息。美軍于2005年在伊拉克對之進行了一系列測試、試驗，效果良好，計劃總共在伊拉克部署4艘MARTS飛艇。部署這種飛艇的代價遠(yuǎn)低于部署傳統(tǒng)的地面中繼站，另外考慮到伊拉克境內(nèi)的緊張局勢，有效利用MARTS飛艇將節(jié)省大量防護費用，大大減少士兵受襲的風(fēng)險。 (5)EAID臨近空間飛行器 美國陸軍在阿富汗和伊拉克部署的“快速初始部署浮空器”(RAID)已達20多個，這是一種持久性的戰(zhàn)場偵察監(jiān)視系統(tǒng)，滯空時間可達30天。RAID系統(tǒng)主要由A-170型輕型臨近空間飛行器、塔臺系統(tǒng)和地面控制中心等組成。A-170平臺上可搭載戰(zhàn)場監(jiān)視雷達、彩色晝間照相機、紅

12、外黑白晝，夜照相機、激光測距儀(帶方位指示器，可精確定位12千米或更遠(yuǎn)的目標(biāo))等任務(wù)設(shè)備。RAID臨近空間飛行器可對戰(zhàn)場環(huán)境和態(tài)勢實施晝夜、持久、360度視角的偵察、監(jiān)視和情報覆蓋，并可探測低空來襲導(dǎo)彈，為美軍部隊在復(fù)雜地形區(qū)域順利展開作戰(zhàn)行動提供強有力的情報支持。 (6)“黑暗空間站”和“軌道攀登者”飛艇 JP航宇公司繼“攀登者”之后正在與美國空軍合作的另兩個臨近空間飛行器項目是“黑暗空間站”和“高空軌道飛艇”。“黑暗空間站”設(shè)計飛行高度30.5千米，將由多個飛艇組成，美國計劃將之建成為一個永久性的高空漂浮平臺，用作太空飛船從地面到軌道間的高空中轉(zhuǎn)站、第三方飛行設(shè)備補給站

13、、遠(yuǎn)距離操縱的無線電通信中繼站，小型的“黑暗空間站”試驗工作已啟動?！案呖哲壍里w艇”設(shè)計高度3042千米，美國計劃將之設(shè)計成可在地面一空間站一軌道之間往返飛行的一種飛行器。 (7)HARV臨近空間飛行器 美軍正在開展的另一個臨近空間飛行器研究項目是“高空偵察飛行器”(HARV)，美國海軍正在探求以此類HARV取代E-2C等預(yù)警機的可能性。盡管預(yù)警機的機動范圍已經(jīng)比較大，但臨近空間飛行器能提供長達幾天甚至幾十天、每天24小時連續(xù)的偵察、預(yù)警、監(jiān)視能力。 (8)飛行于臨近空間高度的無人機 除了飛艇形式的臨近空間飛行器，美軍還在加緊研究能飛行于臨近空間高度的無

14、人機，如飛行高度在20千米左右的“大黃蜂”無人機、飛行高度在20千米左右、連續(xù)飛行時間為數(shù)周的“獵戶星座”無人機、飛行高度在20千米左右、連續(xù)飛行時間為一周的“全球觀察者”無人機、飛行高度在30千米左右、連續(xù)飛行時間為數(shù)周或數(shù)月的“太陽神”無人機。 六個人看法近空間飛行器與其他飛行器相比較，具有兩大獨特優(yōu)勢。優(yōu)勢之一：目前世界上絕大多數(shù)的作戰(zhàn)飛機和地空導(dǎo)彈都無法達到這一高度，且外太空武器還沒有進入實戰(zhàn)階段，臨近空間便成了相對獨立的“真空”層，從而有相對安全的工作環(huán)境。優(yōu)勢之二：臨近空間飛行器能夠比衛(wèi)星提供更多、更精彩的信息（尤其相對于一些特定區(qū)域）。應(yīng)用成本要比衛(wèi)星和高空偵察機便宜得多。 為了探測巡航導(dǎo)彈，采用臨近空間飛行器已成為必然趨勢。臨近空間飛行器一般由輕型復(fù)合材料制成，具備良好的紅外和雷達隱身能力，既可用于戰(zhàn)區(qū)內(nèi)重點目標(biāo)的前沿防空，又可執(zhí)行空中巡邏、通信聯(lián)絡(luò)、環(huán)境監(jiān)測等多種任務(wù)。若能裝備合成孔徑雷達，并升到3000米以上高度，它對低空目標(biāo)的探測距離可從目前地基雷達的2030千米提高到250千米。它一方面受到防空導(dǎo)彈的保護，另一方面與防空導(dǎo)彈配合，構(gòu)成一個立體防空體系。防御巡航導(dǎo)彈是任何一個主權(quán)國家都不得不重視的迫在眉睫的大