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近空间与近空间飞行器（科普原创）: 沈海军 2012-6-4 11:09; 沈海军文世界航空航天高科技的迅猛发展, 使得飞行器家族的成员越来越兴旺。2005年, 美国空军在内华达州空军基地秘密地进行了“施里弗-3”太空战模拟演习。期间, 一种近空间飞行器第一次作为情报、监视、侦察和通信平台出现在空中, 引起了国际社会各有关方面的关注。所谓近空间, 一般指距地20-100公里高度的空域, 处于现有飞机的最高飞行高度和卫星的最低轨道高度之间；而近空间飞行器是指能够飞行在近空间执行特定任务的飞行器。目前, 在近空间区域存在着两个空白：:第一个是能力上的, 即缺乏持续的通信和情报、监视、侦察效能; 第二个是军事作战武器在这一高度覆盖上的空白。使用近空间飞行器平台能够同时填补这两个空白, 可以为作战人员提供持续的通信和侦察效能, 而且更重要的是,由于高度高，空气稀薄，现在绝大多数的地对空导弹和战斗机无法达到近空间这一高度。显然，如果研制出一种能够在近空间空域活动的作战武器,就会掌握极大的战场主动权, 从而改变现有海陆空三军作战的模式, 将战争引入更高的空间。近空间的概念整个地球大气层像是一座高大的而又独特的“楼房”，按其成分、温度、密度等物理性质在垂直方向上的变化，世界气象组织把这座“楼”分为五层，自下而上依次是：对流层、平流层、中间层、暖层和散逸层。近空间（Near space）也被称作“近太空”、“临近空间”或者“亚轨道”。根据国际航空联合会( FAI) 的定义,近空间的范围确定在23-100公里高度。然而，目前大多数专家倾向于把近空间范围定义为20-100公里, 它基于多种考虑。把20公里作为近空间的最低界限, 主要是因为它必须在国际民航组织控制的空域18.3公里之上; 近空间的最高界限暂定为100公里, 主要依据FAI的定义, 并考虑了已有国际空域主权的协议和惯例。近空间和近地空间是两个不同的概念，在《中国大百科全书》和《中国军事百科全书》中，“近地空间”的定义为:地球静止卫星轨道高度(约3.58×10 4 公里)及其以下的空间,即“近地空间”是一个以地球为中心、半径约3.58×10 4 公里的球形空间。该球形空间的半径约为地球和月球之间距离的十分之一。事实上，近空间的概念没有严格的界定，一般指航空和航天之间的过渡区,大致包括大气平流层顶部区域、中间大气层区域和电离层底部区域。近空间其下面的空域(20公里以下)是传统航空器的主要运行空间,其上面的空域(100公里以上)是航天器的运行空间。近空间飞行器定义《剑桥百科全书》中对于航空器和航天器的定义分别为：利用机翼或其他方法产生升力支持自身在地球大气层内飞行的一切运载工具称为“航空器”;在真空、失重、强辐射的太空环境中使用的各种飞行器称为航天器。《中国大百科全书》(航空航天卷)中对其的定性描述为:航空器指能在大气层内进行可控飞行的各种飞行器;航天器指在地球大气层以外的宇宙空间,基本上按照天体力学的规律运行的各类飞行器。与航空器和航天器有所不同，顾名思义，近空间飞行器是指能够飞行在近空间执行特殊任务的飞行器。美空军航天司令部司令兰斯·洛德上将在空军空间战研讨会上指出,携带有效载荷进入近空间领域运行的近空间飞行器（平台）应包括热气球、飞艇,以及其他“持久稳定、效费比高、生存力强和反应迅速”的系统。基于上述认识,近空间飞行器可定性描述为:能持久稳定运行于近空间执行特定任务的各种飞行器。近空间飞行器的分类近空间飞行器根据任务用途可将其分为近空间信息平台和近空间运输平台；根据飞行方式和原理,又可分为平流层高空气球、平流层飞艇、太阳能平流层飞翼、平流层无人机、高超音速飞行器等。 (1) 平流层高空气球它是一种飞行在平流层高度(30公里-40公里)的无动力飞行器,具有飞行高度高,成本低,准备周期短,易于灵活实施等其它飞行器所不具备的特点。平流层高空气球飞行系统由气球、球伞分离装置、回收伞、绳缆和吊舱组成,吊舱内除了装有有效载荷外,还装有遥测遥控设备、电源、压舱物等。平流层高空气球目前主要采用排气阀和抛压舱物来调整气球的升速和高度,并综合利用平流层的风向变化来控制其航迹,但是该控制方法存在很大局限性,这导致平流层高空气球飞行时间较短(一般不超过数周),目前还无法实现定点控制,是一种短航时自由飞行的近空间飞行器。而且,根据平流层高空气球的特点和任务需求,其发放地点、季节和飞行区域的选取都有比较严格的限制。目前,国外开发平流层高空气球的研制单位较多,其先进水平代表为美国NASA研制的超压、长航时高空气球,它已经能飞行到48.7公里的高度,并带有680公斤的有效载荷。国内主要有中国科学院高能物理研究所等从事该方面的研制工作,其研制的4×10 5 m 3 高空气球的飞行高度已达到40公里,该所最大可研制6×10 5 m 3 的气球,最大发放有效载荷重量可达1,500公斤。 (2) 平流层飞艇它是一种轻于空气的飞行器,主要由艇囊、能源系统、推进系统、载荷舱、艇首和艇尾结构、控制系统等组成,工作在近空间的低层(高度在20-30公里),依靠静升力驻空,由太阳能为其提供能源动力,并带有推进系统,具有携带数吨重的有效载荷并实现定点,以及主动控制和机动的能力,它与平流层高空气球的最大区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。平流层飞艇能长时间定点驻空,时间长达数月或数年,非常适合作为新型信息平台,用来进行高分辨率对地观测、通信中继、区域预警、区域导航等。 (3)太阳能平流层飞翼它是一种利用太阳能作为能源动力并依靠空气动升力飞行的飞行器,其飞行高度可达到30公里,有效载荷能力大约100公斤。它采用单晶硅太阳能电池提供能源,带有储能电池,并以高效高空螺旋桨作为推进动力。它能够完成大多数情报侦察监视任务和无线电通信任务。目前,美国南加利福尼亚的空间环境公司已研制成功“太阳神”演示验证飞翼,由于“太阳神”遇到夜间能源供应等问题,目前难以实现长期滞空,技术还不成熟,可靠性不高。但是,随着高效能源储存技术的不断进步,太阳能平流层飞翼有望在将来实现数月或数年的长期滞空,具有十分诱人的应用前景。 (4) 平流层无人机平流层无人机是一种高性能的战略级大中型高空长航时无人机,其飞行高度可达20公里以上,飞行时间可达数天,用来执行军事侦察和攻击任务。平流层无人机采用高性能涡轮风扇发动机,飞行控制系统采用GPS全球定位系统和惯性导航系统,可自动完成从起飞到着陆的整个飞行过程, 可自主完成洲际飞行, 一天之内可以对约13.7×10 4 公里的区域进行侦察。它可同时携带光电、红外传感系统和合成孔径雷达,能不间断地对目标实施高清晰的侦察,且不容易受战术伪装的欺骗,能将侦察图像直接实时地传给地面站。在平流层无人机中,美国诺斯罗普-格鲁门公司的RQ-4A全球鹰无人机占有优势,并已经开始投入使用,该无人机可在21公里以上高度执行42小时任务,其有效载荷能力在1.8吨以上,美国海军计划用其来承担日益增加的信号情报任务,并进一步增强美国的广域海上监视早期作战能力。 (5) 高超声速飞行器高超声速飞行器一般是指飞行速度在5马赫以上,使用一种被称作“吸气式超燃冲压发动机”的动力装置的飞行器。该飞行器将按需要垂直或水平发射,巡航工作在近空间的中高层,采用碳氢燃料或氢燃料,预计能在2小时内到达全球任意地点,是一种新型空天运输飞行器,负责将有效载荷运送至全球各地,甚至近地轨道,或者进行空中监视,或者执行其它类型的作战支援任务,然后返回地面水平着陆,并可重复使用。由于高超声速飞行器具有极大的战略意义和应用价值,世界主要航空航天大国美国、俄罗斯、法国、日本、英国等都在开展相关工作,但由于其难度大,目前各国仍处于概念研究和可行性试验阶段。美国在该领域处于领先地位,NASA于2004年成功试飞了X-43A验证机,创造了9.8马赫的飞行速度,验证了超燃冲压发动机的可行性。我国也高度关注超高声速飞行器的发展研究工作。近空间飞行器的军事应用前景最近,美军的一份报告中将“联合作战空间”定义为“近空间”与“空间”之和,进一步明确了近空间在联合作战中的地位。近空间飞行器的特点决定了其在情报收集、情报传输、快速反应等方面具有重要的军事应用价值。近空间飞行器将作为军用航空器和军用航天器的有效补充,成为未来联合作战中一支新的重要力量。可用作通信中继平台近空间飞行器作为战场高空通信中继平台,其通信不受地形的限制,可实现超视距通信,对大容量、大范围的军事通信特别有意义。近空间飞行器定点高度在20公里之上,其通信的视距覆盖直径为1,000公里，比常规地面无线电系统传播范围大一个量级,面积为8 ×10 5 平方公里,可以有效地完成战区指挥、协同与机动通信。与卫星相比,其传输距离近,传输损耗比卫星低,可以实现小天线、低功率传输。国际电联已经规定47.9-48.2GHz为平流层平台工作频率,更高的频率更利于实现大容量信息传输。 2005 年1月,美军通过在“战斗天星”高空气球上装载2个相连的PRC-148无线电台(用于地面部队战术通信的无线电装置) 成功进行了通信距离扩展试验,起转发器作用的气球飞行在20-30公里的高空,转播来自地面和空中电台的超视距广播信号。在12次的飞行试验中,美国空间作战实验室成功地把超视距电台通信范围从16公里扩展到600公里以上。可用作侦察监视平台近空间飞行器具备全天候、全天时工作能力,能方便快速地在特定时间、特定空间部署小型低轨侦察监视有效载荷,扩大覆盖范围,并提高对特定作战区域的侦察监视能力。近空间飞行器装上侦察传感器(红外与光谱)、全波段监听器可对战场情况及时监测、侦听,也能够与预警飞机和侦察卫星构成三维一体的侦察体系,有效弥补预警机飞行高度(10公里左右)低、探测范围(400公里左右)小、存在移动探测的技术误差,以及侦察卫星系统综合费用高等不足,发挥情报搜集的整体优势,实现对目标区域的完全覆盖和全面监测。美国约翰·霍普金斯大学应用物理实验室正在开发的一次性使用式近空间飞艇“高空侦察飞行器”,可快速部署到约30公里高度的预定位置,利用所装载的传感器提供24/7(每天24小时、每周7天,即全天时) 覆盖,执行超视距通信中继或情报、监视和侦察任务。按设计,高空侦察飞行器能携带22.7-45.4公斤的传感器负载,持续工作2周甚至一个月,是保卫国土安全和满足军方侦察与通信需求的理想平台。该实验室期望能在近期制造出技术验证样艇并进行演示。另外,2002年美国开始启动“高空飞艇”计划,旨在开发能在20公里高空飞行的无人飞艇,以探测和监视向美国本土袭来的弹道导弹等。按照导弹防御局的设想,未来美国太平洋沿岸和大西洋沿岸将至少部署10艘这种飞艇,每艘飞艇均装有作用距离达1,200公里的监视雷达和其他传感器,能连续30天对来袭的弹道导弹、巡航导弹、飞机等提供预警。可用作卫星有效载荷和空间武器的试验台卫星有效载荷试验通常借助于飞机、系留气球或者临时设立的高塔来进行,这种方式存在高度低、覆盖范围小、受大气影响大等缺陷,与空间环境相差甚远,无法达到理想试验效果。而近空间环境可提供平稳的飞行条件,近空间飞行器携带卫星有效载荷到达高于20公里高度,可以在更加接近于真实环境条件中进行试验。同样,随着空间武器的研究和发展的不断深入,近空间飞行器也将成为空间武器试验平台的最佳选择。可用作装备兵力投送平台 2003年的伊拉克战争期间,由于土耳其方面拒绝美军借道土伊边界从北部进攻伊拉克的要求,致使美军南北夹击伊军的计划未能实现。由此,装备与兵力的快速投送问题引起美军的高度重视。随着对近空间研究的升温,近空间飞行器有可能成为装备兵力投送的理想工具。美军正在研究的一种用于装备兵力投送的重型飞艇“海象”被赋予“空中运输舰”的美称,按照设想它能越洋跨洲飞行。它既结合了空运的快捷,又兼顾了海运的大载重量,能够在3-4天运送1,800名士兵或500多吨武器装备,到达世界上任何地点,行程超过11,000公里。2005年1月,美国国防预研局公布了“海象”发展计划的指标征询书,6 月授予“海象”发展计划第一阶段的合同,2008年将把一架“海象”技术验证飞艇送上高空。可用作近空间武器作战平台随着高新技术的迅速发展,动能武器、定向能武器等一些新概念武器引起了世界各国的关注,空间武器逐渐走向台前,空间军事化趋势不可阻挡。可以预见,随着近空间飞行器研发的深入,“近空间武器”不久将面世,近空间军事化的局面也将出现。目前资料显示,美军方可能的应用有:在近空间飞行器上装载不同频段的干扰机,对敌方进行无线电干扰；加装激光发射装置,将地面发射的激光束反射到各种目标上。可用作运载、发射及补给、维修平台巨型近空间飞行器可作为地面到轨道之间的运载器,将诸如宇宙飞船、人造卫星等航天器运抵预定高度并发射入轨；另外,巨型近空间飞行器在近空间犹如一个“近空间站”,也可作为近空间飞行器系统(设备) 的补给和维修平台。由许多飞艇构成、长约3.2公里的“黑暗天空站”就是美空军设计的一个永久性有人驾驶设备，设在30.5公里的高空中,用作宇宙飞船从地面到轨道间的高空中转站、第三方飞行设备补给站以及远距离操纵的无线电通信中继站。另一种是设计长约2公里的美军高空轨道飞艇“轨道攀登者”,它能停留在30-42公里的高空,也能在地面到轨道之间往返飞行。这种巨型飞艇有望在3-9天的时间内从地面飞抵轨道,从而创造出一种不用火箭就把人和货物运送至地球轨道上的新型安全运送方式。; 11031 次阅读|0 个评论

“蛟龙”搭载的科学梦: 热度 1 sunyu367 2012-1-24 17:05; 九天揽月,五洋捉鳖. 听说,我国的空间飞行器,会搭载一些实验装置,包括材料、生物、探测等. 那么,蛟龙号是否也可以搭载类似的设备呢? 最直接的想法就是陶瓷坯料的深海等静压成型——由'科学之夜'节目想到的. 可以做的实验,应该还有很多```` “蛟龙”搭载的科学梦——除夕夜，我做过的.; 2324 次阅读|1 个评论

《近空间飞行器》一书终于要出版了: 热度 2 沈海军 2011-12-17 00:59; 经过两年的努力，《近空间飞行器》一书终于要出版了。这要感谢航空出版社的廖文峰编辑，还要感谢航空出版社出版基金的资助。该书简介：序言近空间又称“近太空”、“临近空间”或“亚轨道”，宽泛的定义为 20-100 公里之间的空域。近空间飞行器是指能够飞行在近空间空域执行特定任务的飞行器，主要包括超高空气球、平流层飞艇、超高空长航时无人机、空天飞机、超高空侦察机、超声速巡航导弹、空天轰炸机等。近空间飞行器可为情报、侦察、监视、通信设备及攻击武器的搭载提供有力的工具和平台。近空间对于情报收集、侦察监视、通信保障以及对空对地作战等具有广阔的发展前景。目前 , 在近空间区域存在着两个空白 : 第一个是能力上的 , 即缺乏持续的通信和情报、监视、侦察效能 ; 第二个是军事作战武器在这一高度覆盖上的空白。使用近空间平台能够同时填补这两个空白 , 可以为作战人员提供持续的通信和侦察效能 , 而且更重要的是 , 现在绝大多数的固定翼战斗机和地对空导弹无法达到近空间这一高度。如果研制出一种能够在近空间空域活动的作战武器 , 就会掌握极大的战场主动权 , 从而改变现有海陆空三军作战的模式 , 将战争引入更高的空间。近几十年来，以美国为代表的发达国家纷纷投入大量的资金、人力和物力来发展近空间飞行器，制定了相应的研究计划，并取得了重大进展。近空间飞行器已成为当今世界各强国重点研究的热点。在我国，相应的空天飞行器研究计划也已经制定。为研讨近空间飞行器的关键基础科学问题， 2006 年 4 月，国家自然基金委员会在北京召开了“临近空间飞行器发展趋势和重大基础科学问题研讨会”。出席会议的有基金委的领导和诸多相关专业的知名教授、院士。会上，基金委主任陈宜瑜同志发表重要讲话“ … 我国‘飞行器的若干重大基础问题’重大研究计划经过前期的努力，进展顺利。希望以次研讨会为契机，认真调研国际上尤其是发达国家近间飞行器的发展状况和趋势 … ”。在这种形势下，我们特意撰写了《近空间飞行器》一书。该书的主要内容包括近空间飞行环境、超高空气球、平流层飞艇、超高空长航时无人机、空天飞机、超高空侦察机、高超声速飞行器、超高空侦察机、空天轰炸机、高超声速运输机 / 客机等。读者对象主要为相关专业的科技人员，以及大专院校的师生。该书可以为他们进一步了解、探究近空间及近空间飞行器提供参考，同时也可作为相关专业本科生、研究生的教材或教学参考书。由于时间仓促，加上笔者水平有限，因此，书中难免有一些错误或不足之处，敬请广大读者批评指正。笔者 2010 年 6 月于上海目录第一章概述 ……………………………………………………………………………1 第一节近空间及近空间飞行器 ……………………………………………………………1 一、地表大气 ……………………………………………………………………………1 二、近空间的概念 ………………………………………………………………………3 三、近空间的法律地位 ……………………………………………………………………4 四、近空间飞行器定义 …………………………………………………………………5 五、近空间飞行器的分类 ………………………………………………………………5 第二节近空间飞行器的特点及其应用前景 ………………………………………………9 一、近空间飞行器的特点 ………………………………………………………………9 二、近空间飞行器军事应用前景 ………………………………………………………10 三、近空间飞行器的商业应用前景 ………………………………………………………13 第三节近空间飞行器的发展背景与技术支撑 …………………………………………… 14 一、近空间飞行器的发展背景 …………………………………………………………14 二、航天技术将为近空间飞行器提供支持 ……………………………………………17 第四节美国近空间飞行器发展状况 ……………………………………………………… 18 一、美国开发近空间的原因 ……………………………………………………………18 二、美国近空间飞行器的主要发展状况 ………………………………………………18 三、美军近空间热的反思 ………………………………………………………………21 四、美国空军近空间研究展望 …………………………………………………………23 第五节其它国家近空间飞行器发展状况 ………………………………………… 24 参考文献 ……………………………………………………………………………………27 第二章近空间大气飞行环境 …………………………………………………30 第一节飞行器飞行环境概况 ………………………………………………………………30 一、大气环境 ……………………………………………………………………………30 二、空间环境 ……………………………………………………………………………32 第二节近空间、中层大气与大气 / 空间环境数据库 ……………………………………33 一、近空间与中层大气 ………………………………………………………………… 33 二、中层大气国际研究计划 ……………………………………………………………35 三、近空间环境的监测 ……………………………………………………………………36 四、大气 / 空间环境数据库 ………………………………………………………………37 第三节近空间 / 中层大气环境 ……………………………………………………………39 一、气压及密度 …………………………………………………………………………39 二、化学成分 ……………………………………………………………………………40 三、风场与温度场 ………………………………………………………………………42 四、太空环境原子氧侵蚀与太阳辐射作用 ……………………………………………43 五、带电粒子辐射 ………………………………………………………………………43 六、电离层中的加热与电磁特性 ………………………………………………………44 参考文献 ……………………………………………………………………………………44 第三章（超）高空气球 ………………………………………………………… 46 第一节高空气球的发展 …………………………………………………………………46 一、气球的发展史 ………………………………………………………………………46 二、高空气球的发展 ……………………………………………………………………47 三、美国长时高空气球的研制发展 ……………………………………………………47 四、我国高空气球的研制 ………………………………………………………………49 第二节长时观察用的高空气球系统 ………………………………………………………50 一、气球和回收系统 …………………………………………………………………50 二、气球管理系统 ………………………………………………………………………53 三、气球飞行轨迹控制系统 ……………………………………………………………54 四、超高空系缆气球 ……………………………………………………………………55 第三节提高探空气球探测高度的一些方法 ………………………………………………56 一、影响气球上升高度的因素 …………………………………………………………56 二、提高气球探测高度的方法 …………………………………………………………56 第四节超高空气球通讯系统 ………………………………………………………………57 一、系留气球系统的组成 ………………………………………………………………57 二、系留气球通信系统的特点 …………………………………………………………59 三、应用前景 ……………………………………………………………………………60 第五节高空科学气球收集宇宙尘粒 ………………………………………………………61 一、研究意义 ……………………………………………………………………………61 二、收集器的类型及安放位置 …………………………………………………………61 三、沉降板收集器与吊篮结构 …………………………………………………………62 四、气球 - 吊篮系统 ……………………………………………………………………63 第六节高空气球微重力环境实验 …………………………………………………………63 一、高空气球微重力实验系统构成 ……………………………………………………64 二、系统测试结果 ………………………………………………………………………65 第七节宇宙射线观测 ……………………………………………………………………66 参考文献 ……………………………………………………………………………………67 第四章平流层飞艇 …………………………………………………………………69 第一节飞艇的发展历程 ……………………………………………………………… 69 一、从气球到飞艇 ……………………………………………………………………69 二、第一次世界大战中飞艇的发展 ……………………………………………………71 三、一战后飞艇技术的转移、发展和衰落 ……………………………………………72 四、现代飞艇技术的兴起 ………………………………………………………………75 第二节平流层飞艇的发展现状 ……………………………………………………………76 一、美国的平流层飞艇 …………………………………………………………… ……76 二、欧洲的平流层飞艇 …………………………………………………………………78 三、俄罗斯的高空飞艇 …………………………………………………………………79 四、日韩的高空飞艇 ……………………………………………………………………80 五、其它国家的高空飞艇 ………………………………………………………………80 第三节平流层飞艇的特点与用途 …………………………………………………………81 一、平流层飞艇的特点 …………………………………………………………………81 二、平流层飞艇的用途 …………………………………………………………………82 第四节平流层飞艇囊体材料 ………………………………………………………………83 一、平流层飞艇的结构 …………………………………………………………………83 二、平流层飞艇对囊体材料的要求 ……………………………………………………84 三、浮升气体对艇体材料的影响 ………………………………………………………84 四、平流层飞艇的蒙皮材料 ……………………………………………………………84 五、平流层飞艇的蒙皮制造工艺 ………………………………………………………87 第五节能源控制技术 ………………………………………………………………………88 一、平流层空间环境 ……………………………………………………………………88 二、能源系统构成 ………………………………………………………………………88 三、能源平衡分析 ………………………………………………………………………90 第六节平流层飞艇定点控制技术 …………………………………………………………92 一、自适应定点控制关键技术 …………………………………………………………92 二、关键技术解决途径 …………………………………………………………………94 第七节平流层飞艇的推进系统 ……………………………………………………………95 一、能源装置 ……………………………………………………………………………95 二、动力装置 ……………………………………………………………………………95 三、推进装置 ……………………………………………………………………………96 第八节平流层飞艇环境控制技术 …………………………………………………………96 一、环境特点与环境防护 ………………………………………………………………97 二、气囊压力与温度控制 ………………………………………………………………97 三、载荷舱环境控制 ……………………………………………………………………98 四、动力系统与电池热控制 ……………………………………………………………99 五、飞艇环境控制中的几个问题 ………………………………………………………99 第九节空气动力学分析设计 ………………………………………………………………101 一、飞艇的工作环境 ……………………………………………………………………101 二、平流层飞艇的受力和稳定性分析 …………………………………………………102 三、平流层飞艇的气动特性分析 ……………………………………………………103 参考文献 …………………………………………………………………………………104 第五章 ( 超 ) 高空长航时无人机 …………………………………………………106 第一节无人机发展 ………………………………………………………………………106 一、无人机的缘起与三次发展浪潮 …………………………………………………106 二、世界主要国家无人机发展现状 …………………………………………………108 三、无人机的发展趋势 ………………………………………………………………111 第二节（超）高空长航时无人机 ……………………………………………………… 114 一、高空长航时无人机的特点与用途 ………………………………………………114 二、超高空长航时无人机发展现状 …………………………………………………115 三、高空长航时无人机的发展方向 …………………………………………………116 第三节、高空长航时无人机动力系统 ………………………………………………… 119 一、高空长航时无人机的任务、动力要求及技术挑战 ……………………………119 二、高空长航时无人机动力的种类 …………………………………………………121 三、高空长航时无人机用涡扇发动机的发展 ………………………………………122 四、高空长航时无人机动力技术的发展趋势 ………………………………………123 第四节高空长航时无人机的空气动力学特性 …………………………………………123 一、高空长航时无人机的气动特征 …………………………………………………124 二、高空长航时无人机气动研究面临的问题 ………………………………………125 三、总结 ……………………………………………………………………………126 第五节高空长航时无人机的若干关键技术 …………………………………………126 一、提高飞行升限和耐久性 …………………………………………………………127 二、宽带信息传输和无人机控制问题 ………………………………………………127 三、结构设计 …………………………………………………………………………128 四、发动机和系统的冷却 ……………………………………………………………128 五、气动 - 隐身一体化设计问题 ……………………………………………………128 六、增大设备载量和空间 ……………………………………………………………129 七、工作可靠性和精度 ………………………………………………………………129 八、无人机系统多目标综合优化问题 ………………………………………………129 九、编队飞行 …………………………………………………………………………129 参考文献 ………………………………………………………………………………… 130 第六章空天飞机 … …………………………………………………………………131 第一节空天飞机的类型、特点与用途 …………………………………………………132 一、空天飞机的类型 …………………………………………………………………132 二、空天飞机的特点 …………………………………………………………………132 三、空天飞机的用途 …………………………………………………………………133 第二节空天飞机的发展现状 ………………………………………………………… 134 一、美国空天飞机的发展现状 ………………………………………………………134 二、俄罗斯空天飞机的发展现状 ……………………………………………………138 三、其他国家空天飞机的发展现状 …………………………………………………142 第三节空天飞机的材料 …………………………………………………………………143 一、 NASP 的材料选择 ……………………………………………………………… 144 二、 NASP 用先进材料研究进展 ………………………………………………………145 第四节空天飞机的发动机 ………………………………………………………………147 一、发动机的演化 …………………………………………………………………… 147 二、组合发动机研制现状 ……………………………………………………………148 三、空天飞机组合发动机的技术难题 ……………………………………………… 152 第五节空天飞机的热防护系统 ………………………………………………………… 153 一、空天飞机防热系统的要求 ………………………………………………………153 二、空天飞机防热系统概述 …………………………………………………………154 三、前缘防热系统与主动冷却 ………………………………………………………155 四、相关理论分析与实验技术 ………………………………………………………157 第六节空天飞机的外形设计 ……………………………………………………………158 一、外形分类 ………………………………………………………………………… 158 二、常见的空天飞行器外形 ………………………………………………………… 158 三、外形方案选择 …………………………………………………………………… 159 四、外形设计时应注意的问题 ……………………………………………………… 160 第七节空天飞机入轨技术 ……………………………………………………………… 161 一、飞行任务要求 …………………………………………………………………… 161 二、单级入轨概念和两级入轨概念 ……………………………………………………161 三、双级入轨空天飞机 …………………………………………………………………162 四、单级入轨空天飞机 …………………………………………………………………162 参考文献 ……………………………………………………………………………………164 第七章高超声速飞行器 ……………………………………………………………166 第一节高超声速飞行器概述 ………………………………………………………………166 一、高超声速飞行器特点 ………………………………………………………………166 二、近空间高超声速飞行器的分类 ……………………………………………………167 第二节美国的高超声速技术计划 …………………………………………………………170 美国高超声速计划发展概况 ……………………………………………………………170 二、 HyTech 计划 ………………………………………………………………………172 三、 HyFly 计划 …………………………………………………………………………173 四、 Hyper-X 计划 ………………………………………………………………………176 五、 X-51 计划 ……………………………………………………………………………178 六、猎鹰（ FALCON ）计划 ………………………………………………………………182 第三节其它国家的高超声速计划 …………………………………………………………187 俄罗斯的高超声速计划 …………………………………………………………………188 二、法国的高超声速技术研究 …………………………………………………………189 三澳大利亚的高超声速技术研究 ……………………………………………………191 四、日本的高超声速技术研究 …………………………………………………………192 五德国的高超声速技术研究 …………………………………………………………192 六印度的高超声速技术研究 …………………………………………………………193 七欧盟的 LARP-CAT 计划 ………………………………………………………………194 第四节高超声速飞行器发动机之爆震发动机 ……………………………………………194 一、高超声速飞行器发动机概述 ………………………………………………………194 二、爆震发动机种类、工作原理与特点 …………………………………………………195 三、爆震发动机的研究现状 ……………………………………………………………197 第五节高超声速飞行器的热防护材料与结构 ……………………………………………199 一、超高温区的热防护材料与结构 ……………………………………………………199 二、次高温区的热防护材料与结构 ……………………………………………………200 第六节高超声速飞行器的气动设计 ………………………………………………………202 一、新型高超声速飞行器气动设计的特点 ……………………………………………202 二、高超声速飞行器气动设计中的关键问题 …………………………………………203 第七节高超声速飞行器的飞行控制 ………………………………………………………205 一、高超声速飞行器飞行特性 …………………………………………………………205 二、再入过程 ……………………………………………………………………………205 三、两级入轨 ……………………………………………………………………………206 三、高超声速飞行器的飞行控制 ………………………………………………………206 参考文献 … ………………………………………………………………………………207 第八章其它近空间飞行器 ……………………………………………………… 211 第一节超高空侦察机 ………………………………………………………………………211 一、美军超高空侦察机 …………………………………………………………………211 二、俄罗斯高空侦察机 …………………………………………………………………213 三德国 DFS 228 火箭动力高空侦察机 ……………………………………………… 214 第二节空天轰炸机 …………………………………………………………………………217 一、跳跃式空天轰炸机的鼻祖 - “银鸟”全球轰炸机 ………………………………217 二、“猎鹰” 计划中的高超音速巡航飞行器 (HCV)……………………………………219 第三节高超声速运输机 / 客机畅想 ………………………………………………………220 一、未来超声速运输机 / 客机计划 ………………………………………………………220 二、一款高超声速客机的设想 …………………………………………………………221 参考文献 ……………………………………………………………………………………223; 5192 次阅读|4 个评论

UFO — 你究竟是神马？（科学态度与常见观点之评判）: 热度 1 galaxyfool 2011-10-16 21:17; 背景：2011年10月15日，上海UFO探索研究中心在上海天文台召开了一次UFO研讨会，本人在会议上做了一个专题发言，可以算是天文台系统第一次比较全面地公开阐述关于UFO的看法，现场有南京和上海的十多家媒体，CCTV也参加了会议并进行了采访。以下是依据我的报告PPT转成的文本，供大家参考。一、从尾数一、二、七说起摘录近期新闻报道的有关内容过去40年里，重大不明飞行物事件就有20起。专家总结出规律，尾数逢1、2、7的年份，出现重大UFO事件可能性比较大。一般要成为重大UFO事件，必须满足2个条件，一是影响重大，很多地方的人同时目击；第二是用人类现有知识很难解释。一个月出现3起重大UFO事件这非常罕见，这3个UFO都是用人类现有知识很难解释的，应都不是我们已知的空间飞行器，而是特殊的空间飞行器。 2. 本人对此表示严肃质疑重大事件如何定义？如何判定“人类现有知识很难解释”？个人知识有限，不足以做出如此判断，所以这个所谓重大事件的定义很主观。 40年20起所谓重大事件，平均2年1起。如此稀少的数据如何得出统计结论？少量样品不能得出可靠的统计结论！（很多非此年份照样有重大UFO事件，比如2010年萧山UFO，2009年挪威UFO，1984年，1988年的UFO事件等等）不可靠的统计结论怎能随意传递给媒体？ 3. 结论：严重背离科学方法！十分荒谬！二、主流天文界对 UFO 的看法（特别声明本人无权代表天文界，但是由于本人长期在天文台工作，了解天文工作人员对UFO问题的基本看法，所以本段只是对这些基本看法进行归纳和阐述，为大家提供一个参考而已） 1. 两个基本观点切勿分割使用！茫茫宇宙之大，存在地外生命的可能性是很大的。没有任何可靠证据证明UFO正在到访地球。没有任何证据证明我们看到的UFO来源于地外生命。 2. 进一步分析宇宙那么大，当然可能出现过地外生命，甚至高等地外生命。所以，科学家一直没有放弃对地外生命的探索（阿雷西博、SETI计划等）。但是请注意以下三个事实：（1）生命的诞生本身就是小概率事件；（2）高等生命的存在时间在整个生命进化史中仅占极小的一瞬；其他高等生命和我们同时存在又是一个小概率；（3）宇宙的空旷程度远远超出你的想象，两个高等生命群体同时出现在可交流邻近区域的概率极低；地外生命到访地球，即意味着那个地外生命正好处于高级生命阶段，而且正好处于可与我们进行交往的范围。显然，其概率等于上述三个极小概率的乘积！！！扪心自问：我们为什么要去相信一种如此低概率的事件呢？当然，UFO迷们可以辩解说，也许光速不是极限，也许存在什么特别的通道可以快速进行交流。我的回答是：（1）这种假设至少在目前不成立，不过是一种幻想而已；（2）主流天文界从来没有说地外生命不可能来地球，概率极低当然不等于不可能。因此即使哪天地外生命真的来了，科学界当前做出的这种判断也没有任何错误。（3）到目前为止，没有可靠证据表明地外生命来过地球。 3. 美国著名科普学者卡尔 · 萨根指出：非常的推论，需要非常的证据。地外生命到访地球就是一个非常的推论，要证明它就需要非常强的证据。而现在，我们连普通强度的证据都没有看到。强调：我们并没有说地外生命绝对不可能到来，我们只是说现在的证据可信度太低。已知所有的UFO事件都经不起科学家的推敲。我们承认存在很多一时难以解释的UFO事件，这里面大多数是限于资料不足，有些是涉及保密，有些也可能确实涉及我们未知的知识。我们不知道它究竟是什么，但是我们至少知道把它等同于外星人的证据是严重不足的。不知道就是不知道，一个人不知道的东西太多了。不能因为不知道就硬说它是外星人，这是错误的逻辑思维！这种逻辑与古人把自然现象归结为神是一样的道理。 4. 美国著名科普学者尼尔·泰森指出：UFO问题很大程度是心理学问题。普通人都有很强的求知欲。看到一样东西不知道是什么，就非常难受，一定要得到什么结论才觉得踏实。对于天空中不解之现象，古人常常归之于神灵鬼怪，而现代人的最新创作就是UFO — 地外生命之代名词。但是，真正的科学精神是：知之为知之，不知为不知，是知也。 “不知道”没有什么了不起的。“不知道”的东西当然要探索，但是并非一定要急于给出一个结论。科学家们天天面对的都是宇宙不解之谜，岂能动不动就归之于外星人？不知道就是不知道，任何无根据的延伸结论都是多余的。不能因为不知道就说他就是外星人。三、 UFO 可能是什么呢？ 1. UFO的定义：不明飞行物。任何一时还无法确定其身份的飞行物都是UFO。所以：UFO当然存在，UFO何其多也！ UFO ≠ 飞碟 ≠ 地外生命 2. UFO的可能来源：（1）自然现象：明亮天体、气象现象，。。。（2）自然飞行物或人造飞行器：飞虫、风筝、飞机、火箭发射、卫星残骸、导弹。。。（3）科学实验和军事实验（秘密）（4）光学幻像：玻璃反光、鬼影、灰尘，。。。（5）精神障碍人士的幻觉；（6）有意的伪造、欺骗；。。。。。。四、怎样科学地对待ＵＦＯ问题 1. 人皆有好奇心，科学客观的ＵＦＯ探究值得鼓励。建立UFO数据库，组织各方有兴趣的人士进行研究，都有十分积极的意义。 2. 自以为有社会义务来破解ＵＦＯ的心态不可取。真有外星人到达地球，政府不可能不管，科学家不可能不管！天文学家果真不喜欢外星人吗？这是不可能的。我可以打赌：如果真有确凿证据说明外星人来了，全世界的天文学家都会转去关注此事件。政府部门也一定会依托科学家来研究对策。没有哪个科学家会在外星人到来的时候故意说外星人没有来。目前大多数科学家对UFO反应冷淡，只有一个原因：现在的UFO没有证据表明来自外星人，人的时间和精力毕竟有限，对于没有多少证据的东西，何必浪费时间和精力呢？有兴趣的人士当然可以做研究，但是没兴趣的人对此不予理睬，也是十分自然之事。 3. 预设地外生命一定来过地球的立场不可取。有了这个预设立场，一切研究都会有偏向。你会有意无意地收集有利这个立场的证据，而排斥不利于此的证据，这就偏离了科学态度。 4. 向媒体发布UFO信息要慎之又慎。人皆有好奇心，但是不要忘了人还要有社会责任感。你要对你的言论可能产生的社会影响负责。越是名人越是如此。随意发布未经证实的推论是不负责任的。 5. 怎样正确理解开放性讨论？本人完全同意对UFO问题做开放性讨论。但在具体细节上，我认为开放性讨论应该限于研究会或UFO爱好者之间。分歧较大的奇怪结论不宜直接向媒体做发布。对于没有共识的观点，个人要向媒体发布一定要声明“仅代表个人观点”，特别是单位并不认同你观点的情况下，以科研单位的头衔发布个人观点是极不恰当的！特别强调：开放性讨论 ≠ 开放式发布五、几种错误观念之批判 “眼见不为实” 这早已是一个科学常识，人的感官是最容易受骗上当的，仅仅眼见是不能作为科学依据的。人类现有知识无法解释任何个人的知识都是有限的，你有什么资格说人类知识都无法解释？你只能代表你个人，最多代表一个小集体而已。你可以说“我觉得很难理解”，但是你不可以说“人类现有知识都无法解释”。不排除地外智慧生命制造飞行器的可能看起来很对啊，只是不排除嘛，为什么不可以？但是UFO有那么多可能性，你为什么不排除其他可能性，单单突出“不排除地外生命”呢？事实上，你这么说的时候，你的心理已经暗示了你希望他就是这种可能性。你给普通公众的感觉如此，你的心理也是希望如此，不是吗？类比：小区里发生了命案，刑侦人员一时难以破解。他对媒体记者说：不排除是拉登的基地组织干的，或者说，那一定就是拉登干的。你听到这种解释的时候，是什么感觉？天文学家对外星人太麻木了，哪天外星人真来了，天文学家可就出丑咯其实不然，天文学家比公众更希望出现外星人，世界各国天文学家都在为寻找外星人而努力，科学家也在密切关注各种可能的外星人到访信息。与公众不同的是，科学家不会妄下结论，现有的所谓证据均不足以判断外星人已经到来。科学家们相信，如果外星人真的到访，绝对不会没有强烈的证据出现！外星人不远千万光年前来地球，绝对不会只和地球人躲猫猫！地球政府也绝对没有本事去控制什么外星人的真相！那样的外星人也太笨了，太无聊了，不是吗？科学家不会妄下结论，科学家从来不会说地外生命绝对不会来。科学家从来都是说现在证据不足，那么哪一天真的强证据出现了，科学家当然就相信了，这是符合正常科学规律的，完全谈不上有什么出丑之处。六、对 UFO 协会说几句话 1. 我们支持什么样的UFO协会客观对待UFO事件，发挥群体优势进行科学分析；以分析研究、探究知识为目的，不以向媒体炫耀为目的；分析得到的可靠结果可用于帮助公众解决迷惑；存在明显争议的分析结果，可留待今后进一步分析，但不宜随意向媒体发布。按照科学方法进行UFO研究的协会，以科学态度展开的UFO研讨，将十分有利于分析事实真相，有利于为公众解除迷惑，对于这样的协会和研讨会，我们表示十分的欢迎和热忱的支持。 2. 我们反对什么样的UFO协会预设地外生命一定来过地球的立场，一切分析为此目的服务，不达目的誓不罢休；自己解释不了的事件就认为是地外文明所为；不顾后果，迫不及待地向媒体发布未得到公认的非常规推论。 3. UFO 爱好者应该具备的科学态度务必不能作假，这是底线。我们鄙视一切作假行为。对待看到的UFO要客观求实，要学会科学的观测和记录。不同观点应平等交流，不要固执地认为自己的看法一定正确，更不能固执地认为自己可以代表全人类做评判。对于可能的涉密事件或因资料不全而难以做进一步分析时，要适可而止，没有必要什么都追究到底。切忌走火入魔！七、基本观点总结宇宙如此之大，很有可能存在地外生命，甚至高等生命。但是存在地外生命不等于他们就来过地球，更不等于正在来访地球。科学家对地外生命是十分关注的，但是目前没有任何可靠证据证明地外生命正在到访地球。科学家不会妄下结论。鼓励探索，支持科学客观的研究分析。未得到大多数支持的个人观点，不可以随意向媒体或公众做正式的发布。支持开放讨论，但是坚决反对开放式发布。媒体报道一定要客观中立，切勿轻易下结论。; 个人分类: 外星生命探索|4049 次阅读|1 个评论

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