張凱華 蔣祎 廖俊

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臨近空間慢速飛行器載荷概述

張凱華1蔣祎2廖俊2

（1 上海航天技術(shù)研究院，上海 201100）（2 中南大學(xué)航空航天學(xué)院，長沙 410006）

隨著經(jīng)濟(jì)需求與軍事需求的牽引和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，臨近空間慢速飛行器因其良好的駐留能力和適用于對地觀測、通信、打擊的大視野和駐留高度，受到廣泛關(guān)注。文章結(jié)合臨近空間平流層不受云、雨、雪、霧干擾的氣象特點(diǎn)和距離地表高度20~100 km之間的高度特征，分析了臨近空間慢速飛行器在有效工作時間、成本、設(shè)備工作效果相對于衛(wèi)星和飛機(jī)的優(yōu)勢，以及臨近空間慢速飛行器的在飛行速度和飛行高度上的參數(shù)約束和目前臨近空間慢速飛行器的具體分類。根據(jù)臨近空間慢速飛行器的負(fù)載能力和運(yùn)動特性對比當(dāng)前衛(wèi)星和飛機(jī)上實(shí)際應(yīng)用有效載荷種類和有效載荷性能需求，對臨近空間慢速飛行器有效載荷進(jìn)行了討論。文章著重論證了合成孔徑雷達(dá)（SAR）有效載荷、可見光有效載荷、紅外有效載荷、通信中繼有效載荷、武器有效載荷在臨近空間慢速飛行器上的可行性和應(yīng)用優(yōu)勢，分析了臨近空間慢速飛行器有效載荷的發(fā)展趨勢，為臨近空間慢速飛行器有效載荷的發(fā)展和有效載荷的應(yīng)用選擇提供了參考。

通信中繼 合成孔徑雷達(dá) 電子攻防 臨近空間飛行器

0 引言

臨近空間是指高于航空飛機(jī)飛行的最高高度且低于航天衛(wèi)星運(yùn)行的最低高度的一段區(qū)域，一般指的是距離地面20~100 km高的一段空間，由平流層的大部分、中間層、熱層的底部組成[1]。平流層由于距離地面較遠(yuǎn)，重力作用受到抑制，達(dá)到靜力平衡，大氣垂直運(yùn)動不明顯，以水平運(yùn)動為主，不受云、雨、雪、霧天氣的影響，能見度高。臨近空間慢速飛行器主要分布在50 km以下的平流層，可以通過控制實(shí)現(xiàn)臨近空間慢速飛行器在空中的長時間駐留,在對地觀測、通信、打擊等方面有良好的應(yīng)用前景[2]。

臨近空間飛行器按照其飛行速度可分為兩大類：一類是臨近空間超聲速飛行器和臨近空間高超聲速飛行器；另一類是臨近空間慢速飛行器，指飛行速度小于30 m/s的在臨近空間做“準(zhǔn)靜止”運(yùn)動的飛行器[3-4]。臨近空間慢速飛行器按照其形態(tài)特點(diǎn)、飛行高度等特性可以分為高空氣球、平流層飛艇、長航時太陽能無人機(jī)三類。高空氣球，是一種無動力浮空器，依靠輕于空氣的氣體（如氫氣、氦氣）提供升力，根據(jù)球體材質(zhì)和氣球體積的不同，負(fù)載能力從幾千克到數(shù)噸不等，典型的高空氣球有西班牙研制的“Diameter Balloon”，印度軍方研制的“Akashdeep Aerostat”氣球觀測平臺等；平流層飛艇，主要依靠輕于空氣的氣體提供升力，攜帶動力裝置用于平流層抗風(fēng)和水平運(yùn)動，尺寸可達(dá)幾十米甚至上百米，大型載重飛艇的運(yùn)載能力可達(dá)500 t以上，負(fù)載能力大，在地形測繪、放線及軍事上都有一定的應(yīng)用，如美國DARPA主持研究的HAA飛艇等；太陽能無人機(jī)，依靠太陽能電池供電和大面積機(jī)翼產(chǎn)生的浮力提供升力，飛行在200km以上的高空，生存能力較強(qiáng)，如NASA的Helios太陽能無人機(jī)[5]等。臨近空間慢速飛行器在高度、視野、駐留能力等方面相對于在軌衛(wèi)星和對流層飛機(jī)在對地觀測、通信和作戰(zhàn)打擊等應(yīng)用上具有優(yōu)勢。

本文針對臨近空間慢速飛行器的應(yīng)用問題，對比當(dāng)前在軌衛(wèi)星和對流層飛機(jī)有效載荷的種類和特點(diǎn)，分析了臨近空間慢速飛行器民用和軍用可選有效載荷及其發(fā)展現(xiàn)狀（如表1所示），對目前臨近空間慢速飛行器有效載荷研究現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，并對其發(fā)展趨勢進(jìn)行了分析和討論。

表1 各飛行高度飛行器特點(diǎn)

Tab.1 Characteristics of each flight height vehicle

1 臨近空間慢速飛行器有效載荷

臨近空間慢速飛行器有效載荷按照應(yīng)用領(lǐng)域不同，可以分為三類：1）對地觀測，掛載合成孔徑雷達(dá)(SAR)、可見光攝像機(jī)和紅外攝像機(jī)對低于臨近空間慢速飛行器高度的動目標(biāo)進(jìn)行全天候清晰成像，精確觀測；2）通信，臨近空間慢速飛行器作為通信中繼可以解決大視野和高分辨率沖突的問題，快捷高效地實(shí)現(xiàn)區(qū)域中繼通信；3）作戰(zhàn)打擊，掛載武器在超視距作戰(zhàn)方面有重要的戰(zhàn)略優(yōu)勢，彌補(bǔ)了現(xiàn)有臨近空間高度上武器裝備的不足，提高部隊(duì)海陸空天一體化作戰(zhàn)的能力。

1.1 合成孔徑SAR有效載荷

合成孔徑SAR是一種利用合成孔徑技術(shù)，通過發(fā)射高帶寬脈沖的對地微波成像觀測系統(tǒng)，在衛(wèi)星和對流層飛機(jī)上已有廣泛應(yīng)用[6-7]。

星載合成孔徑SAR作用距離普遍大于100km，數(shù)顆衛(wèi)星組網(wǎng)即可覆蓋整個地球，但是由于單個衛(wèi)星無法定點(diǎn)駐留，衛(wèi)星組網(wǎng)觀測成本過高，并且星載SAR分辨率不足和信號易受干擾等因素限制了星載SAR在精確觀測領(lǐng)域的應(yīng)用。機(jī)載合成孔徑SAR的分辨率可以達(dá)到米級，作用距離從幾十千米到上百千米不等，不足之處在于對流層飛機(jī)無法長時間定點(diǎn)駐留導(dǎo)致機(jī)載SAR在對特定區(qū)域長期觀測方面應(yīng)用價值較小，平臺飛行高度低導(dǎo)致機(jī)載SAR的覆蓋范圍受到限制。如表2和表3所示。

表2 星載SAR的主要指標(biāo)

Tab.2 The main indicators of space borne SAR

表3 機(jī)載SAR的主要指標(biāo)

Tab.3 The main indicators of airborne SAR

臨近空間慢速飛行器掛載合成孔徑雷達(dá)可以有效彌補(bǔ)現(xiàn)有機(jī)載SAR和星載SAR留空觀測時間短、成像覆蓋范圍小的缺陷，具有對同一地區(qū)長時間、大場景、高分辨持續(xù)觀測的能力[8]。1999年德國宇航中心（DLR）將SAR應(yīng)用于飛艇對海平面進(jìn)行觀測[9]；2005年，美國宇航局DARPA聯(lián)合洛克希德·馬丁公司開展的HAA計(jì)劃，利用飛艇搭載SAR監(jiān)視類似阿富汗這樣遠(yuǎn)離美國本土的國家和地區(qū)。國內(nèi)電子科技大學(xué)、中國科學(xué)院電子研究所、北京航空航天大學(xué)、國防科技大學(xué)、中國電子科技集團(tuán)第三十八研究所、中國航天科工集團(tuán)第二研究院二十三所等單位對在臨近空間慢速飛行器上使用合成孔徑SAR的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了研究[10-13]。根據(jù)臨近空間慢速飛行器運(yùn)動特性，在該平臺上應(yīng)用合成孔徑SAR應(yīng)有如下特點(diǎn)：

1）部署速度快，高分辨率與寬測繪帶的矛盾小。星載SAR由于平臺高度過高，高分辨率與測繪帶寬存在尖銳的矛盾，且對同一地區(qū)連續(xù)觀測時間間隔過長，機(jī)載SAR機(jī)動性好，部署速度快，受平臺高度、飛行速度的限制，觀測幅寬較窄。臨近空間慢速飛行器部署速度遠(yuǎn)快于衛(wèi)星，高度低于衛(wèi)星且遠(yuǎn)高于機(jī)載SAR平臺，根據(jù)國防科技大學(xué)楊海光等對合成孔徑SAR成像的研究，地面雜波的多普勒帶寬與平臺運(yùn)動速度成正比[14]，臨近空間慢速飛行器的運(yùn)動速度遠(yuǎn)低于常規(guī)的衛(wèi)星和飛機(jī)，地面雜波帶寬窄，有利于動目標(biāo)和靜目標(biāo)回波分離（如表4所示）。綜合考慮部署速度、分辨率和測繪帶，臨近空間慢速飛行器掛載合成孔徑SAR用于觀測十分有利。

2）合成孔徑大，運(yùn)動誤差大，運(yùn)動補(bǔ)償問題突出。臨近空間慢速飛行器由于大氣擾動等原因會導(dǎo)致飛行器實(shí)際航跡與理想航跡產(chǎn)生偏差，導(dǎo)致合成孔徑SAR天線相位誤差和天線指向誤差。國防科技大學(xué)王曉峰[10]提出了針對臨近空間慢速飛行器的基于系統(tǒng)傳輸函數(shù)和傅里葉變換的運(yùn)動補(bǔ)償系統(tǒng)，處理飛行器理想航跡與實(shí)際航跡偏差問題，對臨近空間慢速飛行器進(jìn)行運(yùn)動誤差補(bǔ)償，提高合成孔徑SAR的觀測精度。

1.2 可見光有效載荷和紅外有效載荷

光學(xué)探測是由探測目標(biāo)反射或輻射的光線被傳感器接收，得到目標(biāo)的幾何外形或成分信息，對目標(biāo)進(jìn)行識別、探測。光學(xué)探測目前研究和應(yīng)用最廣的主要是可見光探測和紅外探測?？梢姽夂图t外的探測波段如表5所示。

光學(xué)探測是目前為止研究最深入、應(yīng)用最廣泛的探測手段，光學(xué)探測設(shè)備已廣泛應(yīng)用于各個行業(yè)，部分在軌衛(wèi)星和對流層飛機(jī)掛載光學(xué)探測設(shè)備的應(yīng)用實(shí)例[15-16]如表6和表7所示。

表4 不同平臺SAR對可分辨動目標(biāo)速度的要求

表5 太陽光譜分布

Tab.5 Solar spectral distribution

表6 星載光學(xué)探測主要指標(biāo)

表7 機(jī)載光學(xué)探測應(yīng)用實(shí)例

光學(xué)探測設(shè)備裝載在衛(wèi)星上具有大視野，其分辨率從幾十米到上千米不等，在低、小、慢目標(biāo)的觀測上，觀測精度不夠。機(jī)載光學(xué)探測分辨率高，但平臺駐留時間過短，限制了探測效率。臨近空間慢速飛行器在空中運(yùn)動緩慢，耗能低，自身輻射小，光學(xué)探測頻譜寬，而目前隱身飛機(jī)一般是在某個方向上減小雷達(dá)反射面，不能在所有頻譜、所有方向都實(shí)現(xiàn)隱身，比如飛機(jī)背面，因此，飛行高度高于絕大多數(shù)飛機(jī)的臨近空間慢速飛行器在對隱身飛機(jī)的探測和預(yù)警方面大有可為。

國外在臨近空間慢速飛行器上應(yīng)用光學(xué)探測設(shè)備的有美國Combat Sky Sat計(jì)劃，使用臨近空間高空氣球攜帶光學(xué)成像系統(tǒng)對地面進(jìn)行探測，累計(jì)飛行時間已超過25 000h。國內(nèi)對使用臨近空間慢速飛行器掛載光學(xué)傳感器進(jìn)行探測的研究有：梁國龍等通過分析臨近空間的光譜特性，提出了臨近空間光學(xué)探測的硬件指標(biāo)[17]；顧明劍基于對菲涅爾反射定律的研究構(gòu)建了一種高分辨率臨近空間偏振成像系統(tǒng)[18]；盧雪分析了使用臨近空間慢速飛行器進(jìn)行探測時大氣環(huán)境因素和可見光、紅外自身的光譜特性[19]。這些研究對近地目標(biāo)和低空目標(biāo)的輻射特性進(jìn)行了分析，將目標(biāo)輻射等效為太陽輻射，論證了在臨近空間慢速飛行器上使用可見光相機(jī)和紅外相機(jī)進(jìn)行探測可行性。

1.3 通信中繼有效載荷

目前實(shí)際應(yīng)用的通信中繼按照其搭載平臺不同，可以分為星載通信中繼、地面固定通信中繼、車載移動通信中繼和目前新興的無人機(jī)通信中繼[20]，其中以星載通信中繼和地面固定通信中繼為主。星載通信中繼，如泰國2005發(fā)射的IPSTAR-1，美國SpaceWay-F3通信衛(wèi)星等,覆蓋范圍廣，為保障區(qū)域全天候通信，需要多衛(wèi)星組網(wǎng)工作；以地面發(fā)射塔為平臺的地面通信，受地形地貌遮擋，單個地面站覆蓋范圍小，需要建造大量地面信號塔，保障信號暢通。兩者均有成本高昂，工程周期長的缺點(diǎn)。

臨近空間慢速飛行器長期駐留、離地面距離適中、飛行平穩(wěn)，是理想的通信中繼平臺，如圖1所示。本文所指的臨近空間慢速飛行器通信中繼平臺主要是指位于平流層的浮空器平臺，這是由于這個高度下氣流平穩(wěn)，風(fēng)力和風(fēng)向?qū)ζ脚_影響小，維持平臺穩(wěn)定所需的能量少，太陽輻射低，無需在設(shè)備外額外添加保護(hù)層，信號不受地形地貌的影響，覆蓋范圍大，信號衰減較小，部署成本低。2011年7月，作為“HAA”項(xiàng)目的驗(yàn)證艇“HALE-D”的首飛試驗(yàn)成功，驗(yàn)證了平流層飛艇用于戰(zhàn)場監(jiān)視及數(shù)據(jù)中繼[21]的一系列技術(shù)。

在臨近空間慢速飛行器上部署通信中繼設(shè)備，單個慢速飛行器上的通信中繼可保障某一定范圍內(nèi)的通信，部署在多個慢速飛行器上通信中繼組網(wǎng)，可實(shí)現(xiàn)較大區(qū)域的通信覆蓋，綜合化中繼系統(tǒng)如圖2所示。以成本較低的高空氣球?yàn)榇淼呐R近空間慢速飛行器作為通信中繼平臺，考慮到其載質(zhì)量能力，要求有效載荷質(zhì)量輕，通信中繼的集成化對于臨近空間通信中繼的廣泛使用，有重要的意義。臨近空間慢速飛行器使用綜合化中繼系統(tǒng)，將通信中繼的天線、信號處理、信號傳輸?shù)饶K集成化，節(jié)省能量的消耗，以便通信中繼和供電電池體積和質(zhì)量最小化。

圖1 臨近空間慢速飛行器通信中繼示意

圖2 綜合化中繼系統(tǒng)

相比以地面基站為平臺的通信中繼,臨近空間慢速飛行器通信中繼具有通信距離遠(yuǎn)、覆蓋范圍廣、受地面遮擋影響小等優(yōu)勢[22]。

1.4 武器有效載荷

現(xiàn)代戰(zhàn)爭由軟殺傷和硬殺傷兩個部分構(gòu)成，軟殺傷主要是指對敵進(jìn)行電子攻防，削弱敵方戰(zhàn)斗力，硬殺傷是指對敵進(jìn)行物理上的直接打擊，消滅敵方戰(zhàn)斗力。

電子攻防包括干擾、防護(hù)、欺騙、致盲、警告、電磁摧毀等方面。通過攜帶電子干擾設(shè)備，發(fā)射電磁信號，干擾敵方的通信信號和制導(dǎo)定位信號，發(fā)送欺騙信號、警告信號甚至直接摧毀敵方電磁系統(tǒng)，降低敵作戰(zhàn)效能，如2012年伊朗宣布捕獲美無人機(jī)[23]是典型的電子攻防應(yīng)用。

機(jī)載電子干擾吊艙作用頻率為2～20GHz，響應(yīng)時間短，當(dāng)飛機(jī)高度為500m時，有效干擾范圍可達(dá)一百千米至數(shù)百千米，可以大幅度削弱敵方戰(zhàn)斗力[24]。飛機(jī)從接收到敵方來犯的信息到飛機(jī)起飛開啟電子攻防系統(tǒng)需要一定的響應(yīng)時間。典型機(jī)載電子干擾吊艙如表8所示。

表8 典型機(jī)載電子干擾吊艙

Tab.8 Typical airborne electronic jamming pod

臨近空間慢速飛行器在空中長期駐留，掛載電子干擾吊艙可在戰(zhàn)爭開始的第一時間啟動電子攻防，且平臺高度是臨近空間慢速飛行器天然的防護(hù)盾牌，干擾吊艙遭到破壞的概率小，有低成本、長壽命、高可靠的優(yōu)勢。考慮到電子吊艙機(jī)構(gòu)復(fù)雜，質(zhì)量從幾十千克到數(shù)百千克不等，尺寸較大，電子干擾吊艙在臨近空間適用于部分負(fù)載能力較大的高空氣球的臨近空間飛艇。

直接打擊敵方目標(biāo)，對敵進(jìn)行物理上的傷害是作戰(zhàn)的主要手段。隨著無人機(jī)的發(fā)展，一系列小型化、輕型化武器快速發(fā)展[25]，機(jī)載制導(dǎo)彈藥如表9所示。

表9 機(jī)載制導(dǎo)彈藥

Tab.9 Airborne guided munitions

臨近空間慢速飛行器掛載武器作戰(zhàn)相對于航天武器更具有及時性、經(jīng)濟(jì)性、便捷性[26]，作為地面和機(jī)載武器的高空支援，有力地完善了海陸空天一體化攻防體系。美軍聯(lián)合司令部實(shí)施的“阿爾法”計(jì)劃和“施里弗”模擬演習(xí),就是利用臨近空間飛行器的高度優(yōu)勢，將其應(yīng)用于一體化作戰(zhàn)的典型代表。臨近空間慢速飛行器作為直接殺傷性武器的搭載平臺，可以攜帶小型炸彈、反導(dǎo)導(dǎo)彈、臨近空間慢速飛行器激光武器和地基激光武器中繼鏡等。

1）小型炸彈。高空氣球等臨近空間慢速飛行器受負(fù)載能力的限制，可以攜帶質(zhì)量較輕的小型炸彈直接打擊目標(biāo)。目前應(yīng)用于無人機(jī)上的美國雷錫恩公司研制的小型炸彈“怪獸”、魔爪火箭彈，洛克希德·馬丁公司生產(chǎn)的SSW，以及2007年出現(xiàn)在伊拉克戰(zhàn)場的蝰蛇打擊滑翔炸彈，質(zhì)量均不超過20 kg，攻擊距離大于10 km。滿足臨近空間慢速飛行器的作戰(zhàn)需求，適用于臨近空間慢速飛行器對低于臨近空間的飛行器、導(dǎo)彈進(jìn)行攔截、打擊。

2）反導(dǎo)導(dǎo)彈。武器打擊能力與其戰(zhàn)斗部質(zhì)量密切相關(guān)，戰(zhàn)斗部質(zhì)量越大，打擊能力越強(qiáng)，在飛行器負(fù)載能力允許的情況下，應(yīng)盡量選擇打擊能力強(qiáng)的武器。臨近空間飛艇體積和負(fù)載能力遠(yuǎn)大于浮空氣球，可裝備反導(dǎo)導(dǎo)彈武器。裝備在大中型無人機(jī)上的以色列長釘增程型、Mikholit導(dǎo)彈、LAHAT導(dǎo)彈、中程激光制導(dǎo)炸彈（MLGB），美國的海爾法、聯(lián)合空地導(dǎo)彈（JAGM）等戰(zhàn)斗部質(zhì)量大于小型炸彈，作戰(zhàn)能力強(qiáng)于小型炸彈，作用距離滿足臨近空間飛艇等臨近空間慢速飛行器的作戰(zhàn)需求，可以實(shí)現(xiàn)對敵的有效打擊。

3）激光武器。臨近空間激光武器是空中作戰(zhàn)和防御的有效手段[27]。臨近空間慢速飛行器搭載激光瞄準(zhǔn)裝置，跟蹤和測距，攜帶化學(xué)激光器用于直接攻擊目標(biāo)，如圖3所示。

當(dāng)臨近空間慢速飛行器負(fù)載能力較低時，無法搭載直接攻擊目標(biāo)的化學(xué)激光武器，可以在慢速飛行器上攜帶用于瞄準(zhǔn)和測距的紅外裝置和激光中繼裝置，使用激光中繼鏡，反射地面激光武器發(fā)射的激光用于打擊敵方目標(biāo)，如圖4所示。

圖3 激光武器直接打擊目標(biāo)

圖4 激光武器間接打擊目標(biāo)

目前美軍正在研究的應(yīng)用于機(jī)載的激光計(jì)劃(ABL)是能實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)直接物理摧毀的武器系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)在12 km高空、對前方90 km的正方一側(cè)巡航,預(yù)定射程為300~580 km?？梢宰鳛榕R近空間慢速飛行器激光武器的借鑒。

臨近空間慢速飛行器有效載荷，相對于衛(wèi)星和飛機(jī)，由于其搭載平臺具有高于對流層飛機(jī)、低于衛(wèi)星的理想高度和在運(yùn)動速度慢、固定區(qū)域長期駐留的特點(diǎn)，有效載荷作用距離需滿足臨近空間的高度，作用距離適中；對于隨慢速飛行器駐留長時間工作的載荷，如觀測、通信類載荷，還應(yīng)具有耗能較低，能夠長時間工作的特點(diǎn)；對于應(yīng)用于高空氣球這類負(fù)載能力小的臨近空間慢速飛行器，有效載荷應(yīng)具有集成化和小型化的特點(diǎn)。

2 發(fā)展趨勢

近年來對臨近空間的開發(fā)越來越重視，從臨近空間慢速飛行器的位置條件和負(fù)載能力的角度看，臨近空間慢速飛行器有效載荷在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)時其發(fā)展方向應(yīng)有以下幾個趨勢：

1）有效載荷作用距離更遠(yuǎn)。相比應(yīng)用在地面和對流層飛機(jī)上的同類型設(shè)備，由于臨近空間與地面的距離大于20 km，臨近空間慢速飛行器上掛載的對地面或低空目標(biāo)進(jìn)行觀測、通信或打擊時，臨近空間慢速飛行器有效載荷如雷達(dá)、光學(xué)相機(jī)、通信中繼、武器等有效載荷的作用距離應(yīng)滿足其掛載的臨近空間慢速飛行器所處高度的應(yīng)用需求，保障觀測的分辨率、保障信號經(jīng)遠(yuǎn)距離傳播后強(qiáng)度和保障武器裝備的打擊距離和打擊精度。

2）有效載荷能耗更低。臨近空間慢速飛行器有效載荷隨高空氣球、飛艇等臨近空間慢速飛行器擁有長期駐留在固定區(qū)域，在平臺攜帶能源和平臺對環(huán)境能源利用能力有限的情況下，能耗越低的有效載荷隨長時間駐留的臨近空間慢速飛行器有效工作時間越久，實(shí)用價值越大。

3）有效載荷設(shè)備小型化。臨近空間慢速飛行器有效載荷由于其平臺負(fù)載能力從幾千克到幾十千克不等，無法掛載質(zhì)量和尺寸過大的設(shè)備，而目前性能優(yōu)良的地面設(shè)備或機(jī)載裝備，質(zhì)量和尺寸普遍較大，難以作為慢速飛行器有效載荷使用，因此臨近空間慢速飛行器有效載荷研發(fā)時，應(yīng)慮設(shè)備質(zhì)量的輕型化，設(shè)備功能的集成化和設(shè)備尺寸的小型化。

3 結(jié)束語

臨近空間在高度上和大氣環(huán)境上有著理想的位置優(yōu)勢，臨近空間慢速飛行器因其具有成本低廉、時效快捷、風(fēng)險較低的特點(diǎn)，在多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用價值，越來越受到重視。飛行器掛載合成孔徑SAR、可見光傳感器、紅外傳感器、通訊中繼系統(tǒng)等可以用于探測、通訊和作戰(zhàn)偵查、防御；搭載電子攻防系統(tǒng)和攻擊性武器可以在高角度、大視野下削弱敵方戰(zhàn)斗力。但是由于高空氣球、飛艇等臨近空間慢速飛行器在釋放方式和長期駐留上有諸多技術(shù)難關(guān)需要攻克，此外，我國幅員遼闊，地形復(fù)雜，在臨近空間慢速飛行器有效載荷的跟蹤與回收技術(shù)上也需要突破一些關(guān)鍵技術(shù)。本文通過對國內(nèi)外應(yīng)用于飛機(jī)和衛(wèi)星上的探測、通信、打擊有效載荷的概述，總結(jié)了現(xiàn)有設(shè)備在臨近空間慢速飛行器上應(yīng)用的可行性和優(yōu)勢，分析了臨近空間慢速飛行器有效載荷的發(fā)展趨勢，可為臨近空間慢速飛行器有效載荷的應(yīng)用和發(fā)展提供參考。

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（編輯：劉穎）

Overview of Near Space Slow Vehicle Loads

ZHANG Kaihua1JIANG Yi2LIAO Jun2

（1 Shanghai Academy of Spaceflight Technology, Shanghai 201100, China）（2 Central South University, School of Aeronautics and Astronautics, Changsha 410006, China）

With the traction of economic and military needs and the progress of science and technology, the near space slow vehicle are pasd extensive attention due to its excellent resident ability and the advantages of ground observation, communication, and strike. This paper analyzed the advantages in the effective working time, cost and equipment work effect of the near space slow vehicle relative to the satellite and the space shuttle according to combining with the stratosphere near space without clouds, rain, snow, fog interference meteorological characteristics and the height between 20 km-100 km from the surface. The near space slow aero craft constraint and near space slow vehicle categories are discussed, according to the payload types and payload performance requirements and motion characteristics of the near space slow vehicle, the load of the near space slow vehicle is demonstrated by comparing the actual application of the current aircraft and satellite loads. This paper focused on feasibility and advantages of the SAR radar, infrared, visible light loading, communication relay loading, weapons on near space slow vehicle, analyzed the development trend of the near space slow spacecraft payload, provided references for the near space slow spacecraft payload and application selection of payload application in near space slow vehicle.

communications relay; SAR; electronic attack and defense; near space

V19

A

1009-8518(2017)06-0001-10

10.3969/j.issn.1009-8518.2017.06.001

張凱華，女，1978年生，工程碩士，高級工程師，主要研究方向?yàn)轱w行器總體設(shè)計(jì)與導(dǎo)航制導(dǎo)與控制。E-mail: kaihua_zhang@hotmail.com。

蔣祎，女，1993年生，2015年獲中南大學(xué)電子信息科學(xué)與技術(shù)專業(yè)學(xué)士學(xué)位，現(xiàn)為中南大學(xué)航空宇航科學(xué)與技術(shù)專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)轱w行器總體設(shè)計(jì)。E-mail:jiangyi_002@163.com。

2016-12-03