【裝備課堂】漲姿勢！這個飛行器跨越太平洋只要兩小時，還能載人！

前言

一種比太空衛星更經濟、比民航飛機和小型無人機的飛行時間更長，又能成為人類未來日常「坐騎」的一種新型飛行器，在7月20日由國防科工局系統工程一司主辦、航天科工飛航技術研究院及宇航學會無人機專業委員會承辦的「臨近空間創新發展與開發應用高峰論壇」上，受到參會專家和媒體的關注。

這是航天科工三院302所所長馬洪忠在論壇報告中提到的「臨近空間飛行器」。

所謂臨近空間，是指「空」與「天」的結合部，普遍定義為海拔20～100千米的空域。在這個空間，將有兩種飛行器穿梭其中，臨近空間低速飛行器和臨近空間高速飛行器。前者主要有遙感觀測、通信保障的功能，後者則主要有遠程快速達到、天地往返運輸的功能。

先來看臨近空間低速飛行器。馬洪忠說，在臨近空間低速飛行器研究中，有一個重要分支，是臨近空間超長航時無人機，它可以在臨近空間以亞聲速連續飛行數天，甚至數月的新型平台，其作用可形象地比喻為在「亞太空」部署的「准衛星」。

臨近空間低速飛行器

具體來看，臨近空間超長航時無人機能夠在空間構建區域網，一旦在海洋上發現海事事故需要緊急救援，能夠速度實現4個小時到400公里的任務區域，對下面覆蓋90公里的範圍進行應急通訊的構建。

他以汶川地震為例，當時，整個災區裡面缺乏有效的通訊手段，內外部無法溝通。遇到這種情況，如果應用臨近空間無人機，便可以很快構建幾十公里範圍內的通訊網路，實現黃金救援的72個小時。

「這種無人機的價值在『千萬』量級，而且使用維護便捷，相對比『數億』量級的遙感衛星，可大幅降低高精度遙感數據的成本。」馬洪忠說。

此外，這種飛行器還能執行颱風跟蹤探測、衛星載荷帶飛等特種任務。

當前對颱風進行精細化預報的能力缺乏，而臨近空間超長航時無人機具備飛至颱風「風眼牆」上方的能力，可對颱風進行下投式探測，實時獲取颱風垂直剖面的精細化數據，使颱風24小時路徑預報誤差小於65公里，強度和風雨預報準確率提高5%～10%。

讓人欣喜的是，目前也意識到了臨近空間超長航時無人機發展的重要性，比如，在國務院發布的《「十三五」國家科技創新規劃》中，就提出「提升衛星平台和載荷能力以及臨近空間持久信息保障能力」。

報告提到，這些說法瞄準國民經濟建設需要，研究制定了頂層的發展指導意見，對指導臨近空間超長航時無人機健康快速發展，推動臨近空間信息產業形成具有重要意義。

以航天科工集團為例，該集團推出了「五朵雲」商業航天工程，其中一個名為「飛雲」的工程，就是要利用太陽能無人機帶載空中區域網設備等通信載荷，對地進行通信覆蓋，實現「周」級以上通信保障。馬洪忠透露，該工程有望年內開展應用示範。

至於高速飛行器，對普通民眾來說可能更值得期待。比如，今天我們坐趟飛機跨大洋旅行最快也需要十幾個小時，而一旦高速飛行器研製出來，兩個小時左右就能跨越，比今天北京飛廣東還要快上一個小時。

臨近空間高速飛行器

當天論壇上，就有專家提到，對未來的人類來說，不僅僅跨大洋旅行是一件輕而易舉的事情，上太空也將不會是什麼難事。臨近空間高速飛行器將為未來航天運輸更會帶來一個革命性的變化，即支撐形成新型的空天往返飛行器，由地面機場水平起降。

當然，臨近空間高速飛行器對燃料佔比和輕量化的要求較高，還面臨一系列技術挑戰。一旦相關技術問題解決，臨近空間高速飛行器將帶動一系列如動力材料、空間環境等航空航天技術的發展，對很多相關產業的經濟產生輻射作用。

「目前臨近空間領域已成為世界大國戰略博弈和角逐的新興戰略空間。」馬洪忠說。

回到飛行器研製本身，目前更多地處於理論研究和工程試驗階段。按照他的說法，相關研製單位後續還將重點針對該類無人機涉及的能源、動力、氣動、結構等核心關鍵技術開展持續攻關，儘早開展飛行驗證。

科普｜帶你走進「臨近空間」

臨近空間通常指傳統航空器飛行的最高高度和常規航天器運行的最低高度之間的空間區域。臨近空間開始於控制領空的末端，美國聯邦航空管理局規定領空高度在60000英尺（約18.3km），國際航空聯合會規定領空高度在75000英尺（約23km）。因大氣層消失隨高度是漸變的，目前航天起點沒有明確定義。當飛行器在100km以上保持相應高度飛行時，其速度已基本上等於相應軌道運行速度，即採用了軌道工作模式。因而一般而言，臨近空間主要指離地面20km到100km之間的空間區域。

臨近空間有哪些資源和優勢

特有的空間高度、隨高度增加快速稀薄的大氣、穩定的風場和局部的低風帶、較少損耗的太陽能、較為寬廣的對地覆蓋面、臨近空間中層的低電離層效應等。隨著氣動、材料、推進、能源等技術的不斷進步，較好利用這些「稀薄」空氣產生的升力、浮力以及作為推進系統的能源已經逐步可行，不但對情報、監視、預警、通信和遠程快速投送等應用很有發展前景，而且能以更佳效費比的方式提供一些重要的航天與航空應用效果。許多軍事評論認為：「不征服臨近空間區域，就談不上真正的空天一體化」。

臨近空間飛行器

指主要在臨近空間區域內飛行，並能執行特定任務的飛行器。其飛行速度從0到Ma25，高度大約從20km到100km，時間大約從小時到年，完成臨近空間內持久性區域駐留和遠程高速機動到等特色飛行，可在遙測、遙感、通訊、廣播電視、氣象觀測、情報偵察、遠程快速投送、遠程快速精確打擊等方面形成新型應用能力，具有極其重要的經濟和軍事意義。

臨近空間飛行器按照飛行速度和飛行高度，兼顧技術特點和軍事用途，可大致分為二大類：一是低速臨近空間飛行器，飛行高度在20km～30km，飛行速度小於Ma1.0，主要包括高空氣球、平流層飛艇、太陽能飛機、升浮一體飛行器等低速臨近空間飛行器和亞聲速長航時臨近空間飛行器等。二是高速臨近空間飛行器，飛行高度在30km～100km，飛行速度主要在Ma3～Ma20，主要包括超聲速臨近空間飛行器和高超聲速臨近空間飛行器等，可作為承載平台實現遠程快速到達、高機動突防與精確打擊的應用。

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