平流层飞艇总体性能与技术分析

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1、南京航空航天大学硕士学位论文承诺书本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，独立进行研究工作所取得的成果。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人授权南京航空航天大学可以有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅,可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。(保密的学位论文在解密后适用本承诺书)作者签名：日

2、期：_-I-南京航空航天大学硕士学位论文第一章绪论1.1平流层信息平台热潮的兴起1.1.1平流层信息平台的提出1998年初，一个称为平流层平台的项目在美国、日本、韩国和欧洲等国展[1-2]开。平流层信息平台的最初构思就是采用装有信息平台的飞艇，漂浮于20～50km的平流层，实现信息传输或转发。但平流层飞艇并不是一个新概念，它最[3-4][5-6]早由美国海军在1978年的HASPA以及之后的HISPOT项目中提出的。各国提出计划后纷纷进行了可行性研究，作为一个无人平流层平台，这种大型飞艇必须有能力维

3、持在约20km的高空，用于电讯服务和地球观测。因为它们的工作高度在平流层，因此对国际航线没有任何影响，也不会受对流层恶劣气候的干扰。此外，由于飞艇所需能源能源主要依靠太阳能供给，不会影响地球的环境、产生温室效应等。以平流层飞艇作为通讯平台，开发平流层资源，将是信息领域的一次重大改革。1998年7月美国FCC（TheFederalCommunicationsCommission）指定47.2～48.2GHZ为平流层通讯技术使用的无线电频域段，1999年5月12日在日本横须贺市召开了第一届平流层国际研讨

4、会，2002年在土耳其伊斯坦布尔召开的世界无线通讯会议通过了关于平流层通讯频带资源分配的决议，可以看出，二十一世纪初各国将兴起开发平流层信息平台的热潮。目前，世界上还未出现真正应用于商业的平流层飞艇，我们国家应该加紧研究，争取在平流层飞艇技术、通讯技术方面赶超其他国家。1.1.2平流层飞艇的特点和优势平流层飞艇作用很多，总结一下，主要有：组成信息平台，为通讯信息业服务；高空侦察监视、地球勘探等军事应用；气象预报、空中交通管理、紧急[7]救助等，如图1.1所示。作为平流层通讯平台，它与卫星平台和地面系

5、统相比，具有二者的长处，[8]又避免各自的短处，拥有显著的优势：1)与同步卫星系统相比，平流层平台的传输距离要近的多（约为1/1800），传-1-平流层飞艇总体性能和技术研究播损失减少65db，延迟从250ms减少到0.5ms，对地面终端所需功率的要求也小得多，有利于实现终端设备的便携化、小型化和手持化。2)与地面系统相比平流层平台宽带广播与通信系统需要更少的地面站，波堵塞的可能性更小，通道更多。另外，平台的作用距离远，覆盖区域大（可达1000公里），信道衰减小，因而发射功率可以显著减少。不但大大降

6、低了建设地面信息基础设施的费用，而且也降低了对基站周围的辐射污染。3)造价低，通讯资费便宜。预计平台成本只有同步卫星平台的1/10，光缆通信的1/5，且寿命比卫星长。4)平流层平台可以重复使用。通过遥控回收飞艇，再对这些飞艇进行检修，或者必要时，更换载荷，执行不同的任务。这样可以避免技术过时，降低了商业风险。而飞艇在天上停留的时间绝不亚于人造卫星。5)比同步卫星系统装载更多的有效载荷，执行不同的任务，失效后也不会和卫星一样成为太空垃圾。6)机动灵活，适用于各种地形，能迅速部署于自然灾害地区。图1.1

7、平流层飞艇应用图图1.2美国推出的飞艇概念图在军事方面，平流层飞艇具有同步卫星、低地球轨道卫星、高空长航时无[9]人机所没有的优良特性。它既可固定在对地同步位置上，亦可根据即时的需要自动地从一个地区转移到另外一个地区。如今的卫星和无人机都不能携运超过2吨重的载荷，无人机也不能停留在单一的地点上。然而平流层飞艇却具有灵活性，可昼夜24小时工作，持续工作时间长达数年。“站的高才能看的远”，平流层飞艇携带的雷达居高临下，能超越山峰、高楼等地形的限制，监视地球表面的大部分地区。-2-南京航空航天大学硕士学位

8、论文此外，平流层飞艇还能执行地球勘探勘测、天文研究、道路状况监视、天气及环境检测等任务。1.1.3世界各国的研究进展平流层平台的概念提出于第二次世界大战期间，但真正形成研究热点仅是[10][11][12-14][15]近几年的事。美国、欧洲、日本、韩国等国家和地区正集中政府、民间公司的多种力量进行关键技术的攻关。2002年10月美国军方对平流层平台项目以先进概念技术验证(ACTD)的方式进行项目公开招标，在十个方案中选出了LockheedMartin，Boeing，W