平流層飛艇的案例
平流層偽衛星來了：德國航空航天中心研發替代衛星的平流層無人機
近日來自德國德國航空太空中心的一個研究小組正在研究和開發一種無人駕駛的太陽能平流層飛機，這種飛機結合了航天和航空的優勢，將用于未來的科學實驗。
Alpha HAP 設計研究(圖片來源: DLR)
德國航空航天中心的研究人員將他們的技術運營商命名為 HAP alpha。“ HAP 代表‘高空平臺’,”來自德國航空航天中心飛行系統研究所的 Florian Nikodem 解釋說?！八鼈兺ǔＪ翘柲芷脚_，常駐在海拔20公里的平流層下部?！? 在這個高度，他們飛行遠高于民用空中交通空域，甚至天氣因素都不需考慮。只要有足夠的太陽能，它們可以部署在任何地方，并且根據它們的有效載荷，可以用于各種任務。一旦到達平流層下部，它們不受天氣影響，也不受任務持續時間的影響，因為飛船上沒有乘員。這就是它們區別于傳統飛機的地方。
高空平臺(HAP) alpha 重36公斤，有效載荷能力為5公斤，翼展27米，預計飛行高度為20公里。HAP 項目于2018年啟動，第一次飛行計劃在2022年底進行。該平臺可以同時應用于民用和軍事領域。
“阿爾法”高空平臺無人機，預計將飛行到20公里的高度
高空平臺重36公斤，有效載荷5公斤，翼展27米，預計飛行高度20公里
與飛機和非地球靜止衛星不同，平流層通信衛星可以永久駐扎在任何地點。與載人飛機不同，它們是自動操作的——就像衛星一樣。然而，與衛星不同的是，它們的起飛和著陸能力允許維護和更改有效載荷。除了遙感或地球觀測測量等常規應用之外，平流層通信系統還可以在危機地區開展業務，或作為通信網絡的樞紐。
展開 乘熱氣球進入平流層俯瞰地球
（文章搬運于CNN英語，https://www.wired.com/story/giant-surveillance-balloons-are-lurking-at-the-edge-of-space/）
有沒有想過有朝一日乘坐熱氣球進入地球平流層，俯瞰我們的星球？只要你有足夠的財力，這似乎不是問題。平流層從我們頭頂大約6英里處延伸到30英里處；如果能負擔得起的話，一家名為World View的公司想要把人們裝在連接著熱氣球的太空艙里送入平流層。
（
帶著世界視野的平流層的氦氣氣球，在到達高層大氣時，會長到足球場那么大。
照片：DANIEL OBERHAUS）
如果開始這場旅行的話，地球的風光是這樣的。
（圖片來源：https://www.fastcompany.com/3035052/why-this-company-wants-to-take-you-on-a-balloon-ride-to-the-edge-of-space）
我想，如果一生都生活在一個我從未真正看到過的星球上，那是多么遺憾。
A rendering of World View’s Voyager Spacecraft at the edge of space.
Photo: World View
(圖片來源于必應)
我認為這種方式改變了你看待生活的方式，讓你有了更好的視覺欣賞。
（圖片來源：https://www.fastcompany.com/3035052/why-this-company-wants-to-take-you-on-a-balloon-ride-to-the-edge-of-space）
我們正在努力使太空成為像商業航空公司的航班一樣可進入的區域。
展開 平流層電子設備的散熱問題研究結論
平流層電子設備的散熱問題關系到高功率密度電子設備在平流層飛行器上的應用與安全運行。
（1）太陽輻射、風速以及電子設備自身功率對電子設備的溫度特征具有重要的影響。在一天24 h 中,電子設備溫度發生規律性變化。在白天,電子設備溫度先上升,中午12:00 達最大,然后下降,夜晚基本維持穩定。不同風速下,電子設備各元件的溫度分布規律相同,溫度隨風速增大而降低,風速越大,降幅越小。
（2）平流層20 km 處,強迫對流和輻射都會影響電子設備的散熱,風速為3 m/ s 時,電子設備對流散熱量占51.8%,風速為15 m/ s 時,對流散熱量占87.9%,在進行熱設計時需要綜合考慮這兩個因素的影響。
（3）對于平流層電子設備而言,強迫對流和輻射兩種散熱模式都會影響電子設備的溫度,且對流散熱是主要因素。
展開 瑞典航天公司SSC宣布取消今年的平流層控制攝動實驗飛行計劃
為此，SCoPEx（平流層控制攝動實驗）項目本身的目的非常適合SSC（瑞典航天公司）服務和任務，以幫助地球從太空活動中受益。
SCOPEx 是一項用于了解平流層氣溶膠的科學實驗，這項實驗與太陽地球工程相關。計劃使用高空氣球將測量儀器送入約20公里外的大氣層。一旦它到達指定位置，非常少量的實驗材料（100克至2公斤）將被釋放，并且產生一個大約1公里長，直徑100米的擾動空氣柱。然后，我們將使用另外一個氣球來測量擾動空氣質量的變化，包括氣溶膠密度、大氣化學和光散射的變化。SCOPEx可以幫助我們驗證尚未針對測量進行測試的重要模型參數。
然而，科學界對地球工程，包括任何相關的技術試驗，如計劃今年夏天從Esrange進行的技術氣球試飛，
存在分歧
。
今年春天，SSC與地球工程領域的主要專家和其他利益相關者以及SCoPEx咨詢委員會進行了對話。經過這些對話，并與哈佛大學達成一致，
SSC決定取消計劃于今年夏天進行的技術試飛
。
是否應開展地球工程研究是
科學界以及其他利益相關者和公眾應繼續進行的重要討論
。
SSC
歡迎就這一重要問題進行如此廣泛的社會討論
。
如有任何問題，請聯系：
Email: anni.bolenius @sscspace.com
Phone: +46 730 33 74 90
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SCOPEx：平流層控制擾動實驗
展開 
這家公司將火箭裝在機翼下，運到平流層才發射，大幅降低了發射成本
9.該軌道運載火箭可以在平流層發射冰箱大小的衛星。
10.下圖為該公司10月25日在美國加利福尼亞州長灘基地將LauncherOne綁到飛機的翼下，然后通過飛機將它運到平流層進行發射。
11.維珍公司的首席執行官Dan Hart表示，將軌道火箭綁到飛行翼下，然后帶到平流層進行發射，所有工作在一天就可以完成，這在以前是無法想象的。
12.維珍公司的下一步計劃是，推出一系列Cosmic Girl飛機，這是一種附著在母機上面的小飛機，由母機將其與機翼下方的軌道運載火箭一起運到平流層。
13.之后，維珍公司將在平流層發射軌道運載火箭LauncherOne，使它可以進入太空。
14.此外，根據維珍航空的公開新聞稿，該公司已經獲得了數億美元的訂單合同，未來一段時間，將為美國國家航空航天局和美國國防部以及其它所有企業提供服務。
近距離觀看巨無霸飛機首次掛載運載火箭實施測試
來源：三分鐘學經營、維珍航空
展開 臨近空間科學實驗和技術試驗項目征集公告
??太陽——生命的源泉
??高空氣球追蹤平流層的污染物
臨空科普：
??探索臨近空間的奧秘
??臨近空間真奇妙
??走進臨近空間
??臨近空間大氣的影響
??一顆不一樣的衛星：平流層飛艇
??臨近空間浪漫的發光現象——極光
??我是紅色小精靈，聽說有人要去臨近空間捕捉我？
??除了紅色精靈，還有藍色噴流
??臨近空間的有趣現象——巨大噴流
??如何在臨近空間制造一場浪漫的流星雨？
??大氣成分
??什么是電離層？
??什么是同溫層？
基于MBSE的對流層飛艇運行概念研究
摘 要：面向對流層飛艇的起降過程復雜、氣象適應能力弱等特殊性，傳統基于文本的運行概念分析方法具有設計一致性較差、設計無法有效追溯、驗證困難等局限性?；诖?，本文提出了基于模型的系統工程的對流層飛艇運行概念設計方法。首先，建立系統用例與利益攸關者需求的關聯關系，保證了設計可追溯性。之后，基于活動圖、時序圖與內部塊圖建立對流層飛艇運行場景模型，詳細梳理了飛艇運行的執行邏輯與外部交互關系。最后，通過執行狀態機對飛艇運行概念模型進行驗證，并進一步補充完善利益攸關者需求。
關鍵詞：基于模型的系統工程;對流層飛艇;運行概念;需求分析;
0 引 言
對流層飛艇是一種適應對流層環境、輕于空氣、由動力推進并可操縱的航空器。與傳統概念的飛行器借助機翼或者旋翼與空氣的相對運動而產生的升力不同，飛艇主要依靠輕質氣體產生凈浮力進行飛行，因此飛艇具有能耗低、滯空時間長等特點[1]。
飛艇的研制流程與傳統航空器一樣主要分為探索研究階段、概念階段、設計階段、生產階段、使用階段和退役階段[2]。其中概念階段發生在產品全生命周期的早期，主要承擔快速闡明需求、探索解決方案、制定運行概念 (ConOps)并初步得出物理解決方案的任務，是后續型號設計、制造和投入商業運行能否成功的前提與關鍵[3]。在概念階段，運行概念作為重要組成部分和主要輸出，是連接利益攸關者需求與系統設計規范之間的橋梁[4,5,6]。它以利益攸關者的需求、系統目標和關鍵假設為出發點，使用概念的形式體現系統和系統的運行過程，并且能為后期系統的實現（硬件，軟件，人力，材料，流程）提供參考和支持[7]。
在當前的工程實踐中，對流層飛艇的運行概念主要使用文本文檔的形式進行描述。
展開 “同溫層巴士”飛艇完成太陽能電池模塊的試驗驗證
泰雷茲-阿萊尼亞航宇公司10月已完成了為“同溫層巴士”無人飛艇配備光電模塊的全尺寸靜態試驗。該無人飛艇長115米，計劃在2022首飛，可在20千米的高度運行5年，可執行觀察、監視和通訊任務，可抗90千米/時風速。
為了給任務載荷提供足夠的電力，“同溫層巴士”飛艇配備了4臺電動機及電池，飛艇的四分之一表面（大約1000平米）覆蓋了太陽能電池。泰雷茲-阿萊尼亞航宇公司聯合法國的可持續能源研究機構CEA Liten（法國替代能源與原子能委員會-新能源技術和納米粒子創新實驗室）研制了可彎曲輕型光電模塊，面積為4平米，每平米的重量不到800克，每平米的輸出功率為800瓦，電池效率超過24%。最近的試驗驗證了電池材料在紫外線和臭氧環境下的穩定性以及冷熱交替環境下電力的低損失，同時驗證了抗熱應力和機械應力的能力，包括飛艇表面的伸縮。
西班牙衛星通信提供商Hispasat公司聯合泰雷茲-阿萊尼亞航宇公司試驗了同溫層通信，2018年10月試驗了智能手機與高高空偽衛星（HAPS）的4G/5G通信，該HAPS是由西班牙Zero2 Infinity公司提供的高空氣球。泰雷茲-阿萊尼亞得到了法國政府的資助，研制“同溫層巴士”飛艇以取代太陽能長航時無人機，如空中客車公司研制的西風無人機，最新型的西風S無人機在2018年7至8月間在空中飛行了超過25天。
（航空工業發展中心 陳宣友）
展開 超長航時太陽能無人機關鍵技術綜述
杜綿銀等[153]對臨近空間低速飛行器螺旋槳技術難點進行了分析，認為保持前緣層流流態、抑制分離泡產生和推遲分離是該類螺旋槳翼型的設計重點；馬蓉等[154]針對臨近空間螺旋槳低雷諾數翼型展開研究，同時通過對比3種典型的低雷諾數高升力翼型(LNV109A、E387/E423、S1223)，指出在翼型壓力分布峰值之后保持適當的逆壓梯度是高亞聲速低雷諾數翼型設計的重要準則。
國外開展了大量低雷諾數螺旋槳設計研究，這些螺旋槳的高空巡航階段效率普遍在80%以上。美國“Helios”采用的兩葉定距槳具有寬弦分布規律，在巡航高度27 km，前進比為0.83時，效率可達80%；德國宇航研究院DLR在20 km高空開展了臨近空間螺旋槳試驗，所測試的螺旋槳在前進比為2.0時，效率可達84%；日本航宇開發局JAXA進行了平流層飛艇與動力系統一體化設計研究，設計得到的螺旋槳效率達80%。
此外，高空太陽能無人機通常采用沿翼展分布的多螺旋槳推進系統，螺旋槳通常位于機翼前緣之前，兩者均處于低雷諾數范疇，而翼型表面的層流和分離現象對擾動較為敏感，因此兩者之間的干擾效應不可忽視[148]。一方面，螺旋槳的滑流區域占機翼面積的比重較大，且流場復雜，對機翼氣動性能產生的影響十分明顯(圖30)；另一方面，這種耦合效應是相互的，螺旋槳的特性也會受機翼影響而產生變化。
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