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摘 要：临近空间飞行器是一种全新的武器作战平台，拥有广泛的运用前景。本文主要介绍临近空间及临近空间飞行器的概念，概括了临近空间飞行器的发展动因、发展历史和下一步的发展趋势。
关键词：临近空间;临近空间飞行器;发展历史;发展趋势
临近空间飞行器是在常规飞行器之外，自身所具备的一种全新作战空间和作战样式的新型武器装备，其广袤的发展前景与发展潜力吸引力无数的世界大国的发展目光，研究其发展历史与发展趋势对我军今后打赢复杂电磁环境下的信息化战争具有重大意义。
一、发展的动因及背景
临近空间（near space）——始于现有常规航空器可驻留飞行的最高高度，止于低轨道航天器维持轨道飞行的最低高度，通常指距海平面20～100km的空域范围。临近空间区域包括大气平流层（高度11 ～55km）的大部分区域，中间大气层区域（高度55～85km）和少部分热层区域（高度85～800km）。在此空间范围内，具备有不同于其他空间的显著特点，比如说：空气相对稀薄;大气中杂质少;环境温度变化复杂;臭氧和太阳辐射强度大;在20～40km区域平均风速最小。
临近空间飞行器（near space vehicle 简称：NSV）是指可在临近空间作长期持久飞行的大气飞行器。这是一种全新的飞行器，相对于其他的卫星和常规传统飞机而言具备有以下优势：
与传统飞机相比，临近空间飞行器的优点是：
（1）留空时间长。可持续工作飞行近空间飞行器的留空时间可以达到几天到几十天，目前正在研制的近空间平台预定留空时间长达6个月，规划中的后续平台预定留空时间可达1年以上。易于长期、不间断地获得情报和数据，及时地对紧急事件迅速做出响应。
（2）覆盖范围广。近空间飞行器的飞行高度比传统飞机大，因此覆盖范围也比传统飞机更宽广。
（3）生存能力强。由于气球或软式飞艇以及一些低速无人机的主要部件采用非金属材料制成，因此雷达反射截面很小，传统的雷达难以c/跟踪和发现。
（4）制造和运行维护费用低，。需要的保障人员少、后勤负担轻。当然，近空间飞行器也存在一些明显的缺点，与传统飞机相比，气球或软式飞艇充灌氦气的时间较长，费用高，体积庞大，机动性差，存放时需要占用很大的机库;在放飞、回收和通过平流层上升、下降过程中，容易受到风和湍流的影响等不足。
与卫星相比，临近空间飞行器的优点是：
（1）由于临近空间飞行器运行高度低，一般只是低轨卫星的十分之一到二十分之一的速度范围，因此，容易实现高分辨率对地观测，可有效弥补卫星观测局部盲点。
（2）对侦察、观测设备要求低，采用一般的数字相机，就可能获得与高精度卫星质量相当的照片;制造成本低，不需要复杂昂贵的发射设施，对地面支持设备要求也比较低，大部分部件和有效载荷可回收重复使用，因此效费比高。
（3）发射过程较为简单，有效载荷技术难度小，易于更新和维护。其缺点是：视野小，观察范围有限，还要受到相关国家领空权的限制。
二、发展的历程
由于临近空间飞行器必须满足在该空间范围内长时间进行停留对相关技术与设计要求非常严苛，因此，直到上个世纪后期才使得临近空间飞行器的出现成为可能。在此，我们以美国临近空间飞行器发展为例介绍其发展的大致经过：
① 20世纪60年代以后，由于技术和安全等方面的原因，飞艇曾一度停止了发展。90年代以后，开始发展“哨兵”系列预警飞艇。1996年，美陆军开始执行“浮空器先进技术演示计划”。1999年10月，研制STI反恐飞艇，该飞行器总长61m，自身容积达到7200m?。2003年初，美空军施里弗基地和空间作战实验室开始实行“近空间机动飞艇计划”，第一个试验型飞艇称为“攀登者”，并对其装载的通信装备和监视器材进行测试。
②2004年，美军公布的“军事行动快速响应空间”（operationally responsive space，简称ORS）和 “联合作战空间”（joint war fighting space，简称JWS）线路图中包括了近空间发展计划内容，开始正式将临近空间飞行器作为一项重点研发武器装备项目。
③2005年5月，美国 Sanswire Networks 公司开发的一种称为“平流层卫星”的近空间飞艇，按计划完成了原型机的演示验证，该飞艇可作为维护国家安全或者完成其他軍事目的。2005 年 11 月在美军资助下，该公司研制的高空哨兵飞艇成功进入临近空间，滞空时间达5小时，成为继“攀登者”飞艇之后成功进入临近空间的第二艘飞行器。
④美国波音公司和诺斯罗普·格鲁曼公司正在研发X-45和X-47B无人作战飞机，其中X-45已在2005年8月进行了首飞并取得成功，而且该平台将发展后继型X-45C，该机长约12m，翼展15m，巡航时速0.8马赫，飞行高度超过12000m，自身可以携带2100 kg武器。
⑤截至当前，美国空军正在试验一架命名为X-37B的轨道试验飞行器，该机于2010年4月22日在佛罗里达州试飞升空，总共的研发时间超过10年，其功能和任务均列为最高机密。截止到2019年8月，该飞行器在轨飞行时间达到了719天，创造出新的世界纪录。目前有关此飞行器的相关目的与几乎均高度保密，但这无疑是飞行器发展的一个重要里程碑。
三、发展趋势
临近空间飞行器是应对未来战争、突破导弹防御系统、能对敌方构成现实威慑力量的重要武器系统，也是发展未来跨大气层飞行和天地往返的重要方式，实现超高音速远程交通，做到 “全球即时到达”的可能途径，具有极其重要的军事和民用价值。目前针对临近空间飞行器的研究发展进程呈现出以下趋势：
1）隐身化外形设计
虽然临近空间飞行器处在高高空，但仍有可能被地面探测设备或侦察卫星发现，因此外形材质的隐身化是对临近空间飞行器的基本要求。采用隐身技术，不仅可以缩短敌方探测设备发现目标的距离，提高临近空间飞行器的生存能力，而且能提高临近空间飞行器的突防能力，达成作战的突然性。因此，开发多频谱和智能型的隐身材料，提高临近空间飞行器的隐身性能是今后技术攻关的关键。
2）持久化航程能力
与其他飞行器相比，临近空间飞行器的一个独特优点就在于其执行任务的连续性和持久性。为了保证临近空间飞行器能够长时间持续飞行，需要提高其推进系统的性能。目前，比较有前途的技术是将光电电池覆盖在临近空间飞行器的上表面，作为电力发动机和有效载荷的动力，并为夜间飞行蓄存电力。这种技术具有将临近空间飞行器驻空时间提高到数周乃至数月的潜力。
3）多样化功能模块
临近空间飞行器的任务设备主要有侦察载荷、通信载荷、战术导航载荷等。随着任务载荷技术的不断发展及满足系统任务扩展的需求，集成化、综合化的任务载荷已经成为临近空间飞行 器的发展方向。以美国为例，“全球鹰”无人机同时具有合成孔径雷达（SAR）和光电/红外（EO/IR）组件，而“最高飞行者”平流层气球可选择的有效载荷包括图像、通信和情报收集等不同应用目的的传感器组件。
四、自主化控制方式
随着信息和电子技术的不断发展，临近空间飞行器的定点保持、压力控制和航向控制等都将朝着自动化的方向发展。临近空间装备在长期定点过程中，由于风力和风速的变化，如何长时定点悬停并保持较高精度的自主控制，是一项亟待解决的课题若自主控制的问题得以解决，临近空间飞行器在军事上的广泛应用将指日可待。
关键词：临近空间;临近空间飞行器;发展历史;发展趋势
临近空间飞行器是在常规飞行器之外，自身所具备的一种全新作战空间和作战样式的新型武器装备，其广袤的发展前景与发展潜力吸引力无数的世界大国的发展目光，研究其发展历史与发展趋势对我军今后打赢复杂电磁环境下的信息化战争具有重大意义。
一、发展的动因及背景
临近空间（near space）——始于现有常规航空器可驻留飞行的最高高度，止于低轨道航天器维持轨道飞行的最低高度，通常指距海平面20～100km的空域范围。临近空间区域包括大气平流层（高度11 ～55km）的大部分区域，中间大气层区域（高度55～85km）和少部分热层区域（高度85～800km）。在此空间范围内，具备有不同于其他空间的显著特点，比如说：空气相对稀薄;大气中杂质少;环境温度变化复杂;臭氧和太阳辐射强度大;在20～40km区域平均风速最小。
临近空间飞行器（near space vehicle 简称：NSV）是指可在临近空间作长期持久飞行的大气飞行器。这是一种全新的飞行器，相对于其他的卫星和常规传统飞机而言具备有以下优势：
与传统飞机相比，临近空间飞行器的优点是：
（1）留空时间长。可持续工作飞行近空间飞行器的留空时间可以达到几天到几十天，目前正在研制的近空间平台预定留空时间长达6个月，规划中的后续平台预定留空时间可达1年以上。易于长期、不间断地获得情报和数据，及时地对紧急事件迅速做出响应。
（2）覆盖范围广。近空间飞行器的飞行高度比传统飞机大，因此覆盖范围也比传统飞机更宽广。
（3）生存能力强。由于气球或软式飞艇以及一些低速无人机的主要部件采用非金属材料制成，因此雷达反射截面很小，传统的雷达难以c/跟踪和发现。
（4）制造和运行维护费用低，。需要的保障人员少、后勤负担轻。当然，近空间飞行器也存在一些明显的缺点，与传统飞机相比，气球或软式飞艇充灌氦气的时间较长，费用高，体积庞大，机动性差，存放时需要占用很大的机库;在放飞、回收和通过平流层上升、下降过程中，容易受到风和湍流的影响等不足。
与卫星相比，临近空间飞行器的优点是：
（1）由于临近空间飞行器运行高度低，一般只是低轨卫星的十分之一到二十分之一的速度范围，因此，容易实现高分辨率对地观测，可有效弥补卫星观测局部盲点。
（2）对侦察、观测设备要求低，采用一般的数字相机，就可能获得与高精度卫星质量相当的照片;制造成本低，不需要复杂昂贵的发射设施，对地面支持设备要求也比较低，大部分部件和有效载荷可回收重复使用，因此效费比高。
（3）发射过程较为简单，有效载荷技术难度小，易于更新和维护。其缺点是：视野小，观察范围有限，还要受到相关国家领空权的限制。
二、发展的历程
由于临近空间飞行器必须满足在该空间范围内长时间进行停留对相关技术与设计要求非常严苛，因此，直到上个世纪后期才使得临近空间飞行器的出现成为可能。在此，我们以美国临近空间飞行器发展为例介绍其发展的大致经过：
① 20世纪60年代以后，由于技术和安全等方面的原因，飞艇曾一度停止了发展。90年代以后，开始发展“哨兵”系列预警飞艇。1996年，美陆军开始执行“浮空器先进技术演示计划”。1999年10月，研制STI反恐飞艇，该飞行器总长61m，自身容积达到7200m?。2003年初，美空军施里弗基地和空间作战实验室开始实行“近空间机动飞艇计划”，第一个试验型飞艇称为“攀登者”，并对其装载的通信装备和监视器材进行测试。
②2004年，美军公布的“军事行动快速响应空间”（operationally responsive space，简称ORS）和 “联合作战空间”（joint war fighting space，简称JWS）线路图中包括了近空间发展计划内容，开始正式将临近空间飞行器作为一项重点研发武器装备项目。
③2005年5月，美国 Sanswire Networks 公司开发的一种称为“平流层卫星”的近空间飞艇，按计划完成了原型机的演示验证，该飞艇可作为维护国家安全或者完成其他軍事目的。2005 年 11 月在美军资助下，该公司研制的高空哨兵飞艇成功进入临近空间，滞空时间达5小时，成为继“攀登者”飞艇之后成功进入临近空间的第二艘飞行器。
④美国波音公司和诺斯罗普·格鲁曼公司正在研发X-45和X-47B无人作战飞机，其中X-45已在2005年8月进行了首飞并取得成功，而且该平台将发展后继型X-45C，该机长约12m，翼展15m，巡航时速0.8马赫，飞行高度超过12000m，自身可以携带2100 kg武器。
⑤截至当前，美国空军正在试验一架命名为X-37B的轨道试验飞行器，该机于2010年4月22日在佛罗里达州试飞升空，总共的研发时间超过10年，其功能和任务均列为最高机密。截止到2019年8月，该飞行器在轨飞行时间达到了719天，创造出新的世界纪录。目前有关此飞行器的相关目的与几乎均高度保密，但这无疑是飞行器发展的一个重要里程碑。
三、发展趋势
临近空间飞行器是应对未来战争、突破导弹防御系统、能对敌方构成现实威慑力量的重要武器系统，也是发展未来跨大气层飞行和天地往返的重要方式，实现超高音速远程交通，做到 “全球即时到达”的可能途径，具有极其重要的军事和民用价值。目前针对临近空间飞行器的研究发展进程呈现出以下趋势：
1）隐身化外形设计
虽然临近空间飞行器处在高高空，但仍有可能被地面探测设备或侦察卫星发现，因此外形材质的隐身化是对临近空间飞行器的基本要求。采用隐身技术，不仅可以缩短敌方探测设备发现目标的距离，提高临近空间飞行器的生存能力，而且能提高临近空间飞行器的突防能力，达成作战的突然性。因此，开发多频谱和智能型的隐身材料，提高临近空间飞行器的隐身性能是今后技术攻关的关键。
2）持久化航程能力
与其他飞行器相比，临近空间飞行器的一个独特优点就在于其执行任务的连续性和持久性。为了保证临近空间飞行器能够长时间持续飞行，需要提高其推进系统的性能。目前，比较有前途的技术是将光电电池覆盖在临近空间飞行器的上表面，作为电力发动机和有效载荷的动力，并为夜间飞行蓄存电力。这种技术具有将临近空间飞行器驻空时间提高到数周乃至数月的潜力。
3）多样化功能模块
临近空间飞行器的任务设备主要有侦察载荷、通信载荷、战术导航载荷等。随着任务载荷技术的不断发展及满足系统任务扩展的需求，集成化、综合化的任务载荷已经成为临近空间飞行 器的发展方向。以美国为例，“全球鹰”无人机同时具有合成孔径雷达（SAR）和光电/红外（EO/IR）组件，而“最高飞行者”平流层气球可选择的有效载荷包括图像、通信和情报收集等不同应用目的的传感器组件。
四、自主化控制方式
随着信息和电子技术的不断发展，临近空间飞行器的定点保持、压力控制和航向控制等都将朝着自动化的方向发展。临近空间装备在长期定点过程中，由于风力和风速的变化，如何长时定点悬停并保持较高精度的自主控制，是一项亟待解决的课题若自主控制的问题得以解决，临近空间飞行器在军事上的广泛应用将指日可待。