美、俄軍浮空器研究現狀及發展趨勢

摘要:氣球和飛艇統稱為浮空器，將任務載荷置於浮空器上可承擔偵察監視、情報收集、通信中繼等相關軍事任務。近年來，美、俄兩軍都十分重視高空浮空器在等的開發，文章詳細介紹了美、俄兩軍浮空器的研究現狀及發展趨勢。

關鍵詞:美軍 俄軍 浮空器 臨近空間

浮空器是一種輕於空氣的航空器。主要包括飛艇和氣球兩大類。飛艇從結構形式上可分為硬式和軟式兩類；從控制形式上，飛艇又分為無人駕駛飛艇和有人駕駛飛艇。氣球基本上是軟式結構，從控制形式和用途上可分為載人/自由氣球和系留氣球平台。由於浮空器有滯空時間長、造價低、載重能力強、雜訊低、能量損耗小、安全性高、污染小、雷達反射截面小等優點，在浮空器上安裝諸如監視雷達、信號情報設備、通信系統等其他任務載荷，可以使其具有定點偵察監視、情報收集、通信保障等功能。浮空器的應用主要涉及偵察監視、通信中繼、目標指示、無線電電子戰、平流層試驗、物資運輸等領域。因此，無論是在國際、國內，浮空器在未來的數十年里將迎來全新的發展。

一、美軍浮空器的發展與應用

1.1 TCOM公司小型浮空器監視系統

目前美軍已在國內外部署了數十套TCOM公司小型浮空器監視系統，用於在軍事及准軍事行動中承擔軍事偵察、監視和預警等任務。這些監視系統大多採用的是美國TCOM公司的71M型浮空器。目前，其中的一些已經得到升級。該監視系統將航空器系統、雷達、通信和電腦技術融合起來，以偵察1.5萬平方英里內的空中、海上和陸上移動目標。這種小型浮空器監視系統可以在空中停留14天。

1.2 快速初始部署「RAID」浮空器

美陸軍開發的RAID浮空器項目由長15米的飛艇、監視雷達、類似於RQ-1「捕食者」無人機使用的感測器等組成。控制塔台和飛艇上裝有彩色晝間照相機、紅外黑自晝/夜照相機和激光測距儀，能為美軍提供持續的、360度的戰場情報覆蓋能力，滯空時間長達30天。RAID部署在3000-4600米的空域，美軍用它來彌補低空雷達由於受地球屈度以及高山地形遮擋影響而造成的探測不足。2003年2月雷神公司生產的第一套RAID系統交付軍方,並很快在同年3月份部署到了伊拉克,為美軍部隊在地形複雜的地區順利行動提供了強有力的情報支持。現在美軍部署在阿富汗和伊拉克的RAID系統已經從最初的3個增加到了22個。

1.3 聯合防禦對地攻擊巡航導彈空中組網感測器系統((JLENS)

該系統使用兩個系留氣球分別搭載遠程預警雷達和火控雷達。預警雷達可對重點區域內的不同威脅進行24小時連續監視，包括巡航導彈、無人機、大型火箭、戰術彈道導彈，以及地面與水面移動目標等。火控雷達則用來為地面防空導彈提供火控數據的解算。JLENS系統可機動部署，並可連續作業一個月。JLENS系統的監視預警範圍約等於4-5架E-2C、E-3等預警機的全天候飛行，而且使用成本只有預警機的十分之一，操作人力更不及後者的一半。美國軍方計劃購買12套JLENS系統，其中一套已於2014年部署在了華盛頓特區。

1.4 近空間機動飛行器「NSMV」

該無人飛艇可在「近太空」空域長期活動，集衛星和偵察機的功能於一身，由地面遙控操縱，完成高空偵察、勘測任務,也可用作戰場高空通訊中繼站。2003年9月，開始對被命名為「攀登者」的NSMV原型機進行驗證試驗。其外形為V形,長53m,寬30m。機上裝有兩台由燃料電池驅動的螺旋槳推進器,並由GPS系統進行導航。2003年11月間,「攀登者」(未攜帶任何設備)被釋放到30km高空進行初期驗證試驗,並在地面控制下返回基地。2004年6月中下旬,開始為「登者」飛艇進行配載試驗,可以攜帶45kg重的通信和監視感測器設備,升入「近太空」區域進行巡航試驗,完成地面操作指令反應、地面指揮所控制下的轉換飛行以及點目標上空5min懸浮、降落、返航等試驗任務。

1.5 高空飛艇(HAA)項目

2003年9月29日,洛克希德 馬丁公司獲得了美國國防部建造大型高空飛艇(HAA)項目的合同。作為美國NMD反導保護傘的一部分,HAA飛艇的主要作戰任務就是長時間停留在美國大陸邊緣地區的高空中,監視可能飛向北美大陸的彈道導彈、巡航導彈等目標。HAA飛艇還可以在戰區上空不間斷地監視敵方部隊的運動去向,甚至攜帶激光測距瞄準儀,為美軍的巡航導彈及其他制導炸彈指示目標。HAA飛艇配備先進的可覆蓋直徑為1200km圓形區域的監視雷達和其他感測器,對來襲的洲際導彈和巡航導彈提供預警。該飛艇可運載1814kg重的設備,在地面指揮站的控制下到達約20km的軌道高空並停留相當長的時間,這是無人機望塵莫及的。

1.6 「海象」重型飛艇

「海象」重型飛艇是一種軟式飛艇與飛機的混合式飛行器,主要由充滿氦氣的艇體、推進系統、舵面和飛行吊艙等部分組成,具備運送一個完整的作戰單位(包括人員和裝備)從駐防區到戰區的能力。按DARPA的初步設想,該重型飛艇的起飛重量將高達500t以上,具有洲際飛行能力,並能夠在惡劣的著陸地點如草地上起降。由於使用了大量新技術,該飛艇在軍事上的應用潛力將比早期飛艇大得多。這些新技術包括優化的飛艇設計理念、新型結構設計方法、綜合推進系統、地面操縱系統、有效載荷系統等。

1.7 海軍空中中繼系統（MARTS）

MARTS是一種系留氣球通信中繼系統，主要用於保持美國海軍陸戰隊與指揮中心之間的通信聯繫，為海軍陸戰隊的超高頻/甚高頻無線電、單信道地面/機載無線電系統(SINCGARS)、增強型定位和報告系統(EPLRS)以及普通的模擬無線電提供中繼。MARTS飄浮高度約1千米，在風速達50英里/時的狀態下仍能保持漂浮，能夠承受小型火力打擊，通過一條光纖與指揮中心保持連通狀態，並通過其配備的發 射機將指揮人員的指令高速地傳輸出去。由於MARTS複雜的無線電和電源設備都安裝在地面站中，氣球上僅裝有簡單且可靠性很高的收發機，因此易於維護。MARTS所採用的氣球每隔15天要補充氣體。

1.8 Bullet580飛艇

2010年5月,由美國E一Green Technoloiges公司研製的Bullet580飛艇升空成功。該飛艇長71.6m,是目前世界上最大的飛艇,充氣時間約h6,可以垂直起降。該飛艇採用了全新的設計技術,如外囊體採用新型凱芙拉縴維,其強度比鋼筋強10倍,但結構外的厚度卻可以達到1.6mm,並使用藻類作為燃料。Bullet580飛艇共耗資550萬英鎊,由於飛艇的飛行速度很慢,因此,很適合於旅遊觀光,同時還能夠運載貨物,另外,Bullet580飛艇能夠在一個區域留空達1周之久,因此具有多種潛在的軍事和民用用途,如導彈防禦、氣候觀測、通信中繼等任務。

1.9 先進飛艇飛行試驗室（AAFL）

AAFL是美國未來先進飛艇技術、ISR感測器、相關處理器和通信網路測試平台的原型機。首架飛艇將具有以下特點：推進器將裝在艇首以增強低速控制能力；採用重質燃料發動機，提高效率、安全性和互用性；採用自動飛行控制，提高運載能力、飛行高度並降低飛行成本。AAFL將安裝專用硬點、設備機架和寬頻網路 介面等設備。

1.10 系留氣球雷達系統（TARS）

TARS的主要任務是提供低空雷達監視數據，為參與美國禁毒計劃的聯邦機構提供支援，次要任務是為北美空間 防禦司令部提供低空監視，保衛弗羅里達海峽的空中主權。同時，一隻部署在弗羅里達州的氣球替古巴廣播辦公室發射「電視戰」信號，將美國的電視信號發送到古巴。所有的雷達數據都發往一個地面站，在那裡數字化並回饋給不同的用戶。 TARS的留空時間受天氣限制，通常為運行能力的60%；而不論天氣如何，氣球和設備的平均利用率超過90%。出於安全和保密的原因，美國空軍系留氣球站 周圍的空域是禁飛的，其半徑至少為2至3法定英里且高度達到15000英尺。

二、俄軍浮空器的發展與應用

2.1 Au一33「獵豹」系留氣球

Au一33「獵豹」系留氣球系統由阿夫古里一俄羅斯航空系統科學生產企業研製，2009年12月在俄羅斯空軍專業試驗場完成了試驗，2010年交付俄空軍列裝。「獵豹」將是俄羅斯空軍裝備的第一套中型系留氣球系統，用於目標指示。氣球的有效載荷可達300kg,升限2000m,滯空時間不少於2個星期。攜帶不同任務載荷的「獵豹」氣球系統可完成大型設施的安保、國境監控、低空飛行目標的早期發現、通信、環境監控等廣泛任務。該氣球系統可配備高解析度的成像和紅外成像設備，對170一300km內區域進行觀測。

2.2 A一01型飛艇

A一01型飛艇是俄羅斯空氣靜力學公司同莫斯科航空學院聯合研製的一種單座軟式飛艇，1994年首飛，2000年開始在俄羅斯空軍浮空器中心試用，目前已封存待換艇囊。A一01型飛艇容積為370m3，是俄羅斯自主研製生產的第一艘有人駕駛飛艇。

2.3 A一02型飛艇

A一02型飛艇是俄羅斯空氣靜力學公司同莫斯科航空學院在A一01飛艇基礎上聯合研製的一種體積和動力更大的單座軟式飛艇，1995年首飛，2000年開始在俄羅斯空軍浮空器中心試用。艇囊容積為650m3,艇長27.6m,A一02艇目前在俄羅斯空軍浮空器中心承擔駕駛培訓和作戰使用研究任務。

2.4 ДC一3型多功能飛艇飛艇

ДC一3型飛艇是由俄羅斯國內唯一家國有浮空器研製生產企業—多爾戈普魯德內自動化設計局(按照俄羅斯空軍的戰術技術要求,採用現代浮空器技術研製的一種多用途軟式有人浮空平台,可用於執行空中觀測、超視距目標指示、低飛目標發現、遠距離雷達探測、無線電技術偵察、電子對抗、通信中繼、岸防、反潛、空降和其他廣泛的民事任務。ДC一3型飛艇的艇囊容積為8039m3,總長62m，最大直徑15.75m，總高22.lm，艇體重量5150kg,燃料重量1000kg，最大起飛重量8400kg,最大飛行高度2700m,最大飛行距離3000km。

2.5 「金雕」平流層飛艇

「金雕」平流層飛艇採用太陽能供電。升空高度20-23千米，飛艇與地球的同步性使其觀測、通訊和數據轉發功能能夠覆蓋100萬平方公里的面積。與地球同步衛星不同，該飛艇能夠在著陸進行技術維護時維修、更換或拆卸艇上設備。應用領域:可用於替換地球同步衛星，完成防空反導任務、遠距離通訊、反恐、緝私、探測識別地面和海上目標。飛艇長250m,直徑50m,容積320000m3,有效載荷可達1200kg,飛行高度為20一22km

三、美、俄浮空器的發展趨勢

美軍目前的浮空器部署及研發計劃表明，美軍將在今後戰爭中更多地運用浮空器。浮空器的研發重點將側重於拓展功能和拓展部署空間兩個方面。而近年來俄羅斯正在大力發展浮空器產業，俄羅斯對浮空器的未來發展前景充滿信心，隨著世界浮空器技術的飛速發展，藉助強大的浮空器研製基礎及技術積累和先進的航空航天技術水平，美、俄浮空器的未來發展前景不可估量。隨著科學技術的不斷發展,相信美、俄浮空器目前所存在的部分缺陷一定會得到彌補，其作戰性能將會得到更大的提高，並且朝著以下幾個趨勢發展：

3.1　浮空器向超大型發展

與軍用運輸機相比，超大型浮空器最主要的優勢是具有容積大且有效荷能力強的載貨艙，能運送大體積的作戰裝備或幾百噸的作戰物資到遠在幾千英里以外的前線。目前俄羅斯正在研究一種有效載重達500t的概念艇。這種浮空器可運載2個P一36M彈道導彈發射筒或多達150枚「戰斧」式巡航導彈，攜載巧一20枚536T「阿穆爾」型近程反導彈導彈和類似C一300的防空導彈系統，也可作為強擊機攜帶各種制導和非制導炸彈實施對地攻擊任務等。

3.2 浮空器向臨近空間發展

從國防安全方面來講，臨近空間可操縱浮空器能夠憑藉高度上的優勢，用於早期預警、戰時通信保障或攻擊平台等。尤其重要的是，臨近空間可操縱浮空器作為空、天飛行器之間的協作中繼，彌補空天一體化的作業縫隙。由此不難看出，臨近空間對於人類未來的發展有著非常重大的意義，也必將是人類探索和利用天空的下一站。美軍目前重視的幾個浮空器項目大多都計劃部署在20千米以上的高空，因此，許多人將其稱之為「近空間」浮空器。關於臨近空間可操縱浮空器的研究，美國仰仗其雄厚的航空航天科技實力和財力，先後提出並實施了「高空哨兵」、「高空長航時飛艇驗證艇」、「星光」和「感測器與結構一體化」等多個臨近空間可操縱浮空器研製項目。目前比較有潛力的開發項目包括美國空軍的近地空間機動飛行器(NSMV),即「V-飛艇」，「V-飛艇」集衛星和偵察機的功能於一身，由地面遙控設備操縱，能完成高空偵察、勘測任務，也可用作戰場高空通信中繼站，保障指揮員在山脈中或山的另一側與部隊通話，保障戰場各戰鬥小組間的聯繫，基本上不受地面和空中任何武器系統的攻擊，是保衛國土安全和滿足軍方無縫隙偵察需求的理想平台。

3.3 浮空器向多種類發展

由於浮空器價廉而實用，在軍事上曾被用作氣象偵察、輻射偵察、無線電技術偵察、電視偵察和照相等軍事偵察目的;在空中攔截、軍事運輸等方面也有廣泛應用。隨著技術水平的不斷提高，軍事需求的旺盛，浮空器的種類將不斷增多，除了涉及到電子對抗、空中運輸、反潛探雷、偵察監視、預警探測、通信中繼，還將滲透到導航定位、心理宣傳、甚至武器發射等領域。浮空器有望成為空中武器裝備中新的一員，成為美軍一種有效的戰略、戰術工具。俄羅斯空軍認為,浮空器在偵察、目標指示、通信、電子壓制等方面具有獨特的應用前景。俄羅斯專家估計,未來10%的空基偵察監視市場份額將讓位於浮空器。根據俄羅斯國防部制定的《2015年俄羅斯軍用浮空器系統發展構想》,俄羅斯將大幅增加浮空器研製和裝備的經費,未來幾年可望有一批新型浮空器裝備俄羅斯空軍,俄羅斯軍事浮空器的研製水平和應用規模將有一個質的提升。

3.4　浮空器向高機動性方向發展

現代科學技術的發展給浮空器帶來了新的生命。安裝上高功率發動機的飛艇比航空母艦和大型運輸艦要快。美國國防部官員認為,未來美國軍事必須具有遠高於現在的機動能力,必須考慮機動性而不是部署。機動是指從部署原始點到最終的目的地,橫穿較長距離的能力。起始點必須在美國,或美國駐紮在國外的軍事基地、海上基地(軍艦或其他平台形成的海上基地)。終點目標幾乎是全球任何地方。

3.5 浮空器向隱形化方向發展

現代戰爭中的任何一種武器，無論是殺傷性的還是非殺傷性的，都要考慮自身的防護問題。為了能夠達成作戰的突然性和情報獲取的連續性，浮空器必將在外形的隱形化方而有進一步要求。在外形設計方而將更加註重外形的隱身性，採用表而塗覆雷達波吸收材料，並降低對太陽光的反射和浮空器自身的紅外發射，或改變其輻射方向，儘可能地做到防雷達探測和光學探測。目前美軍發展的高空飛艇(HAA)計劃就採用了柔韌的纖維複合材料，不但輕便、堅固，而且還可以模糊或減弱飛艇自身的特徵標記，地面雷達兒乎不能探測到，已經具備了一定程度上的隱身。

四、對我國發展浮空器的啟示

我國浮空器的研究起步比較晚，目前有中國科學院，北京航空航天大學，清華大學，上海交通大學等單位在作研究，但多偏重理論研究，2014年在珠海航展上，中國電子科技集團公司研製的中國浮空器首次在世界級航展亮相。這個浮空球長32米、容量達1600立方米，可在1000米高空連續工作15個晝夜，它搭載了可見光光電載荷，可24小時不間斷、360度從空中監視地面動態，監視重要目標。目前，我國浮空器的研製還停留在中小型上，對於大型浮空器的研製基本上還處在方案階段。為加快我國浮空器研製的步伐，有如下幾點啟示：

(l)加大創新引領，加快國家基礎工業建設

浮空器的研究在我國起步相對較晚，在浮空器的研製、設計、生產、使用、維護過程中，我們不僅要穩定現有的技術狀態，加強飛艇囊體材料、動力、能源等基礎工業，更要加大創新引領。經過10餘年的深耕，在總體技術上已經有了深入發展，擁有獨立自主知識產權的浮空器專利技術40餘項，研發水平已達到國內領先水平，在進一步創新的基礎上，我們相信我們的浮空器產品將在各領域發揮更大、更重要的作用。

(2)加強國際合作、加強人才隊伍建設

當今社會,國際合作是發展的主流。特別是在目前我國大型浮空器研製水平較低及國家基礎工業較薄弱的情況下,更需要我們加強國際合作,引進國外的浮空器裝備或是先進技術，或採用聘請國外專家,或採用與國際院校及研製單位合作等形式。未來是科技人才競爭的時代,為加快大型飛艇研製進度,需要從國內外引進大量的科技人才,但畢竟這樣的人才是有限的。目前發達國家正逐漸把「爭奪人才」轉向「培養人才」上來。因此,我們需要培養出自己的浮空器設計專家,同時採用「走出去、請進來」的方式,加強飛艇設計隊伍的建設。

(3)加大投人力度、制定中長期發展規劃

國外在研製大型浮空器上的資金投人是相當巨大,有的甚至達到上億美元,而國內最多可能也就是上千萬元的投人。另外,大型浮空器的研製需要進行配套的基礎設施建設,如試驗試飛條件建設、艇庫建設、起降場地建設等都需要大量的資金投人。

研製大型浮空器是一個長期的過程,需要國家合理地進行統籌規劃,並制定相應的飛艇中長期發展規劃。如美國公布的《2005一2030無人機發展路線圖》計劃中,就把7800m3的浮空器列入到了長期發展規劃之中。慶幸的是,目前,我國對於大型浮空器研製項目也相當重視,已考慮將大型浮空器項目列人國家「十三五」規劃項目中去發展。

參考文獻

[1]侯東興,劉東紅.浮空器在軍事鬥爭中的應用及發展趨勢[J].航空兵器, 2006(6)

[2]李聯合,程建,王慶.美軍臨近空間飛艇項目建設情況及啟示[J].裝備學院學報,2015(2)

[3]劉軍．國外低速臨近空間飛行器與技術發展(上）[J]．中國航天，2011(10):30-36

[4]盧斌,王斌,吳兆彬.美軍JLENS系統研製現狀綜述[J]．飛航導彈，2013(5)

[5]龍飛,孫娜．國外臨近空間飛艇研究現狀與發展趨勢分析[J]．特種飛行器研究,2012,18(1)

[6]李向陽,徐鵬.信息化戰場上的軍用浮空器[J].信息導刊,2005,(20).

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