飞艇发射新概念

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传统的浮空器发射升空，就跟普通热气球没有两样，即在地面充气，然后浮空器缓缓升上天空。但对于作战运行高度在20千米以上的平流层飞艇而言，要从地面以每秒几米的速度缓缓上升，需要花费太多的时间。这对于军用飞艇而言，显然很难满足实战需求。为此，一种更快速的飞艇发射概念应运而生，这就是弹载平流层飞艇发射技术。

何谓弹载发射技术

传统浮空器一般采用地面施放的方式，但当浮空器用于军事用途时，这种施放方式就很难在敌方阵地执行；即便在本方阵地施放，浮空器在进入敌方控制空域的过程中也极易受到攻击，这是为什么呢？主要是因为浮空器升空时间太长。普通的浮空器，一般升空速率不超过10米/秒。如美国的JEENS系留气球，从发射升空到在4000米运行高度就位，需要长达8小时时间，如果要升到20千米以上的平流层，甚至要花一天以上时间，在这期间，飞艇都非常脆弱，其军事应用范围将受到极大限制。

所谓弹载平流层飞艇发射技术，是利用导弹或小型运载火箭将折叠包装状态的飞艇发射至预定区域和高度，而后飞艇与运载器分离，在大气平流层充气展开，展开后有效载荷开机工作。

弹载平流层飞艇发射全流程

（一）折叠飞艇蒙皮

弹载平流层飞艇在发射之前，必须将上万平方米的蒙皮进行折叠，缩小面积后装入导弹或运载火箭，对于折叠蒙皮材料有两个技术要求，第一是质量轻，因为导弹和运载火箭都有严格的载荷限制，而对艇而言，艇囊蒙皮材料的质量在整个飞艇系统总重量中占有很大比例，一般占据总质量的60%以上。因此，一般采用更轻更薄、也就是面密度更低的材料来制造艇囊蒙皮，但蒙皮也不是越薄越好，因为它必须保证足够的强度，以承受整个飞艇的重量，因此它必须足够坚韧、抗拉伸、抗撕裂，以防止在飞行中发生蒙皮破损导致飞艇失事。

折叠蒙皮材料的第二个技术要求就是能折叠。不用折叠的飞艇可采用有骨架的硬式飞艇或半硬式飞艇，但用于弹载发射的飞艇必须是采用可折叠蒙皮的软式飞艇，一般而言，弹载飞艇应选择可长期折叠包装、以便随时待命发射的多层层压复合材料，与单层材料相比，层压复合材料韧性、强度好，长期折叠也不会影响其强度性能。

（二）高压气瓶储气

与地面充气的普通浮空器不同，弹载发射浮空器，需要将飞艇艇囊内的氦气预先压缩储存在一个高压气瓶里，而且由于导弹或运载火箭的运载空间和能力有限，因此必须要求气瓶的质量和体积尽可能小，一般高压气瓶的衙内为30～40兆帕，气瓶的体积大约为4立方米左右。

（三）发射升空后拉直展开

将艇囊蒙皮叠好、氦气充气完毕后，就可以将这两部分设备放置于导弹或火箭的载荷舱内进行发射了。一般而言，导弹或火箭发射升空后，需要到达比飞艇预定工作高度更高的位置，如飞艇工作高度20千米，则导弹和火箭应打到25千米左右的高空，然后打开载荷舱将飞艇蒙皮和高压气瓶等释放出来。然后飞艇设备利用自由落体运动逐渐下降，在空中实现拉直展开。

飞艇在空中拉直展开，是弹载平流层飞艇发射技术的关键，那么怎么保证飞艇从导弹或火箭上脱离后，能恰好以竖直的状态打开呢？这里有两个办法。第一，在飞艇设备上附加一个折叠好的降落伞，火箭将载荷舱抛离后，让降落伞先打开，由于此时飞艇载荷设备还未展开，因此就会因为重力作用和降落伞的拉力作用一起转为竖直状态并减速，然后在慢速下落过程中，逐渐展开飞艇。第二，可以采用其他减速措施，比如在飞艇载荷设备上安装小型火箭，进行多次脉冲点火，以施加阻力，起到和降落伞类似的效果；也可以在飞艇设备上安装减速板，其效果也与降落伞类似。但使用微型火箭发动机进行姿态调整也有缺点，由于火箭发动机尾焰温度高容易破坏蒙皮材料，高空风大等因素也会对发动机的姿态造成影响，同时，由艇艇囊体积达到10000立方米以上，因此充气时间长达几十分钟，火箭必须持续多次脉冲点火，才能保证飞艇在较长的充气时间内始终保持拉直状态，对燃料携带量要求很大。而对于减速板技术而言，由于20千米以上的高空平流层空气比中低空稀薄一半以上，因此减速板的面积必须很大才能产生足够的气动阻力。而采用展开降落伞的方法产生气动阻力并使设备姿态拉直，已在航天器回收领域成功应用，可提供持续的阻力并有效降低系统的速度，为充气提供足够的时间，同时降落伞使用的柔性纺织材料也可随浮空器的蒙皮一起折叠包装于导弹或火箭的结构舱体中，具有简单可靠、技术成熟度高、产生的气动阻力大、阻力持续时间长等优点。

（四）飞艇快速充气

飞艇设备脱离导弹、火箭并拉直后，最后一道程序就是飞艇的充气展开。浮空器降落伞拉开后，充气系统的阀门打开，将高压气瓶中预存储的气体快速充入浮空器艇囊中，充气完成后，降落伞和充气气瓶系统将被一起抛掉，飞艇则浮空工作。

由于弹载发射的平流层浮空器体积很大，因此要尽可能提高充气速度，以减小拉直展开的时间。同时，由艇在充气过程中海拔高度一直在下降，因此外界环境气压是逐渐增加的，如何既保证充气速度快，又能精确控制压力，平衡艇囊内外压力，是一个技术难点。如果忽视这点，很容易造成压力失衡，从而破坏艇囊蒙皮，造成飞艇失事事故。

结语

目前，弹载平流层飞艇发射技术还处于实验室试验和仿真阶段，下一步将制造试验浮空器，进行弹载弹射试验。从技术上讲，虽然弹载发射技术存在一些技术难点需要攻关，但并不存在目前难以克服的技术障碍，弹载发射技术很有希望在未来几年内从实验室进入工程应用阶段。对于军用飞艇而言，弹载飞艇弹射技术的出现使得飞艇发射部署缓慢的弱点得以克服，将使飞艇大量应用于军事领域成为可能。