平流层飞艇在军事和经济建设方面应用价值很高，世界不少国家都在积极开展该领域的技术攻关和研究。在研制过程中，试验艇的验证环节十分重要。本文介绍了国外发达国家平流层飞艇的研制计划，以及中航工业特种飞行器研究所平流层飞艇研制计划和平流层飞艇试验艇的研制情况。 平流层飞艇是一种以太阳能为能源的高空巨型无人飞艇，具有升空高度高、留空时间长、用途广泛、生存力强、可重复使用、使用维护成本低等特点，可搭载任务系统，执行高分辨率对地观测等多种任务，在国家军事和经济建设方面应用价值很高。 由于具有高经济性和环保性等特点，越来越多的国家已开始将平流层飞艇的开发研制作为发展重点，开展了许多相关领域的技术攻关和研究。美国和日本等在平流层飞艇开发上已投入了巨额资金，并已研制出能够上升到平流层高度的演示验证艇。 目前，国内有多家科研院所正在开展平流层飞艇系统研究论证、中低空试验艇研制和演示验证工作。 演示验证的目的与必要性 演示验证是指在近似真实的环境条件下，对需求明确、单项技术已突破的分系统或功能部件及预研成果进行综合集成和演示试验，以验证其应用的可行性、实用性和经济性。它是考核预研成果的主要手段，也是确保型号成功的关键环节。 演示验证的目的在于将新技术成果应用于新型号上。通过先期技术演示验证，可以验证新开发的技术是否成熟，并将新技术用于新型号研制;同时有助于研究人员了解新技术应用方面的问题;此外，还可为评价预研工作成效提供科学依据。 演示验证主要有两种类型:一类是着眼于技术储备，称为原理验证性技术演示，可用于对现有型号的改进或新型号的研制;另一类是面向新型号方案的技术演示，称为先期概念与技术演示，其目的是加速成熟技术向新型号应用的转移，尽可能在逼真的运行环境中进行。 考虑到平流层飞艇需要从低空上升到中高空，再穿越对流层激流区，最后到达平流层，整个放飞返回过程中的风场环境差异巨大，其中以对流层的激流区风场环境最为恶劣。若飞艇没有经历该区域的演示验证试验，直接穿越对流层的激流区是比较危险的。因此，为减小平流层飞艇的研制风险，有必要采取“低空到高空，简单到复杂”的发展思路。 同时，平流层飞艇上的许多关键技术也可在对流层飞艇上解决，如复杂条件下的升空回收控制技术、巨型囊体加工工艺技术等。 此外，据有关资料介绍，国外平流层飞艇的研制基本上都采取了“关键技术攻关→中低空试验艇试验→中高空试验艇演示验证→平流层试验艇演示验证→平流层目标艇研制与应用”的技术路线。因此，要确保平流层飞艇的成功研制，试验艇演示验证环节就显得尤为重要。 国外发展路线 目前，美国、日本等发达国家平流层试验艇基本处于研制阶段。 以美国国防预研局(DARPA)的“探测器与结构一体化”(ISIS)项目为例，其进展分为3个阶段。 第一阶段(2004-2005年)主要开展可行性研究和系统设计工作;第二阶段(2006-2008年)主要进行关键技术开发工作，目标是使该飞艇的技术成熟度达到第五级(TRL=5)，制造成熟度达到第二级(MRL=2);第三阶段(2009-2013年)将利用前两个阶段验证过的技术和制造工艺，开展缩比原型艇的制造、系统集成和试飞验证工作，目标是使技术成熟度达到第七级(TRL=7)，制造成熟度达到第六级(MRL=6)，并于2012年研制一艘1/3比例的验证艇，计划2013年进行飞行演示。 日本平流层飞艇的研制也分为3个阶段。首先是技术熟悉完善阶段，研制飞艇平台缩比模型;第二阶段是要在4年内研制出临近空间飞艇(约200米长);第三阶段为商业化生产阶段。目前第一阶段工作已经完成:包括2003年8月完成无动力平流层飞行试验，试验艇为艇型无人气球，艇长48米，飞行高度16.4千米，飞行时间4小时;并在2004年研制出米3、升空高度4000米、艇长68米、有效载重400千克的低空验证艇，也完成了飞行试验。 韩国平流层飞艇研制的3个阶段主要包括:第一阶段研制出艇长50米、升空3000米、飞行时间3小时的无人飞艇，验证自主控制及定点保持;第二阶段研制出平流层飞艇原理样机，具有自主控制和定点保持能力，并能在20千米高度飞行时间超过72小时;第三阶段是平流层飞艇运行、测试和商业化阶段，目标是发展艇长约170米，能在20千米高度留空2个月的平流层飞艇。目前，韩国已完成50米长无人飞艇的研制及试飞工作。
文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2020/1111/472.html
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