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解密平流层飞艇:如大鱼翱翔于万里晴空

2017-05-31 14:35 来源:科普中国-科学为你解疑释惑 
2017-05-31 14:35:55来源:科普中国-科学为你解疑释惑作者:责任编辑:白璐

  在宫崎骏的动画片中,我们常会看到“飞艇”这种飞行器。天空湛蓝如海,一枚庞大的椭圆形物体,如同大鱼一般,缓缓在空中飞行。真实生活中,飞艇离我们也并不遥远,现存的飞艇大多分为军用和民用两种。随着科技的不断发展,“圆梦号”飞艇完成了首次飞行,实现了平流层飞艇的长时间飞行。

  平流层飞艇的研发

  我们平常见到的低空飞艇,飞行时间短,只能用于载客。而且,这种低空飞艇对风速的要求比较高,在超过五级风的情况下,一般无法正常运行。平流层飞艇的飞行高度高,这是因为高空的空气密度低,飞艇迎风行驶所遇到的阻力小。一旦高度超过一万米,平流层飞艇就会突破云层;在到达两万米的高度后,则可以充分利用太阳能驱动飞艇。平流层飞艇是一种可控的飞行器,载重能力强,成本较卫星和大型飞机低廉,还具备一套自主智能控制系统。

  平流层飞艇技术先进

  平流层气流较稳定,但环境较复杂,这就对飞艇的设计要求很高。平流层的太阳辐射特别强,同时,臭氧浓度也非常高,飞行条件总体严苛,飞艇用材不慎极易导致舱体老化。

  这样的飞行环境,就对飞艇的材料有着很高的要求。“圆梦号”飞艇使用的高强度材料,可以保障飞艇在高空进行长时间停留;在设计阶段,设计师还将飞艇的骨架、螺旋桨、支架的重量降至最轻。飞艇的材料表面采用了防臭氧、防紫外线的设计,可以保护飞艇不受到高空环境的损伤。另外,飞艇上配备的太阳能电池板也得到了改良,太阳能系统质量轻、效率高。

  平流层飞艇前景广阔

  平流层飞艇分为军用及民用两方面,应用范围十分广泛。以对地成像为例,如果给在两万米的高空飞行的飞艇配备一台相机,飞艇就可以对附近的环境进行高分辨率的成像。同时,也可以启用飞艇上的雷达,穿透雾霾,拍摄地面的景物。

  除此之外,平流层飞艇在通信方面的前景也很广阔。例如,我们可以将飞艇作为通信的中转站。我们可以先将地面指令发送到飞艇上,然后再由飞艇发到目标飞行器上,这样一来,我们的通信距离就能得到大幅的提升。如果将其用于出海,4G信号就能延长200km甚至300km的距离,具有这种功能的飞艇,就很有可能成为海事电话的替代品。北京航空航天大学副教授、博士生导师祝明

[责任编辑:白璐]


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