系留熱氣飛艇浮空平台

系留熱氣飛艇浮空平台是一套在自然災害後及時恢復通信的系統，對於救災的指揮調度，穩定士氣民心具有重要意義。

一種系留熱氣飛艇浮空平台，其特徵在於:包括囊體、吊艙、錨泊車、控制系統;囊體經吊掛繩與吊艙連線，系留纜繩連線於吊掛繩下端的交匯點上，系留纜繩裝於錨泊車。

利用“系留熱氣飛艇浮空平台”的密閉囊體增壓技術，遙控加熱使系統產生升力，搭載應急通信系統升空，留空過程中完成應急通信任務。系統釋放、留空及同收過程中加熱、數據傳輸、監控由電台自動控制，同時結合地而可移動式錨泊車來實現。具有操作簡單、安全性高、留空時間長等特點。

基本介紹

• 中文名：系留熱氣飛艇浮空平台
• 外文名：Tethered airship hot air floating platform
• 概述：在自然災害後及時恢復通信的系統
• 意義：救災的指揮調度，穩定士氣民心
• 優勢：生產成本低，使用維護費用低等
• 最高海拔：2000米

簡介

浮空平台通過熱氣飛艇無人化，利用囊體加壓技術和囊體外形曲線最佳化技術提高系統抗風能力，使用地面錨泊設備實現熱氣飛艇的升降。該系統提高了熱氣飛艇的技術水平，擴大系留熱氣飛艇使用條件，擴展其套用領域。系留熱氣飛艇浮空平台作為一種新的系留浮空平台，通過攜帶不同任務設備，不僅能夠作為重大災害情況下的應急通訊平台，還能夠完成空中監控、電子偵查、電子干擾、通訊中繼、科學試驗等各種軍用和民用任務，其套用前景非常廣闊。

背景技術

2008年中國遭受特大雪災和墳川特大地震的雙重打擊，災區通訊完全中斷，信息的不通暢嚴重影響了救災的執行和調度，反應出我國在應急通訊方面缺乏有效的預案和措施，因此，如何實現在重大自然災害情況下的應急通訊，成為一項迫切的課題。如果在自然災害期間架設起一個應急浮空平台，將小型通訊中繼基站帶至2000m空中，這樣可以大大提高救援效率，極大地減小人民財產損失、挽回無數生命。
目前實現緊急通信的措施就是將通信基站升到要求的高度，最有效可行的辦法就是利用浮空器作為浮空平台，達到將通信基站懸浮在一定高度進行工作。由於浮空器的某些特點，目前較為高端的技術是採用氦氣飛艇浮空器實現應急通訊，但是其操作複雜、維護繁瑣、使用費用高昂，難易普及，僅在高端的軍事偵查中套用。作為通訊應急系統，市場迫切需要一種操作維護簡單、使用費用低廉的浮空平台，以便發生自然災害搶險救災時及時通訊。

意義與優勢

由於浮空平台的某些特點，目前，採用系留熱氣飛艇浮空平台或者氦氣飛艇等浮空器實現應急通訊，是費效比最高的方案。但是，作為應急系統，系留熱氣浮空平台與系留氦氣飛艇浮空平台相比更具優勢：

（1）生產成本低。生產一個系留熱氣飛艇浮空平台的成本是一個系留氦氣飛艇浮空平台的十分之一到二十分之一。

（2）使用維護費用低。系留熱氣飛艇浮空平台每次的使用費用只有一些運輸費、燃氣費以及人員費用，而同等級別大小的系留氦氣飛艇浮空平台使用一次，光氦氣費用就以百萬元計。

（3）材料、氣源不受限制。熱氣球所用的紡織材料全部是國內生產，燃氣用的是普通石油液化氣，資源隨處可尋，而系留氦氣飛艇所用的材料大多需要國外進口，氦氣基本也靠進口，一旦出現狀況很容易受到限制。

（4）操作簡單，展開快速。系留氦氣飛艇是一個龐大的系統，需要人員多（20~30人），準備時間也很長（最少5小時）。而系留熱氣飛艇浮空平台一般只需要操縱人員10人左右，準備及布置時間最短只需20min，非常適合用於緊急情況下的快速部署。

（5）系統簡單，通過性好。系留氦氣飛艇浮空平台需要配套氦氣車、錨泊車、發電車、控制車等大型車輛，只能通過3級以上公路運輸，在災害條件下，難以到達受災現場，而系留熱氣飛艇浮空平台只需要一輛輕型卡車即可裝載全部設備，緊急情況下甚至能夠分解運輸，深入受災一線，更好的發揮作用。

（6）系留氦氣飛艇浮空平台對人員要求比較高，平時需要保持一定數量的操作隊伍，並實施訓練，才能在應急情況下發揮作用，而系留熱氣飛艇浮空平台對人員要求很低，只需保有2~3名經過培訓的核心技術人員，其他人員無需專業培訓，減少了平時的開支。

（7）系留氦氣飛艇浮空平台龐大的球體在下雪時會堆積厚重的積雪，並且根本無法清理，因此，下雪天氦氣球是不能充氣的，更不能升空，而系留熱氣飛艇浮空平台溫度高（囊內溫度高達120℃），雪花落在球體上會立刻融化，不會增加囊體重量，能夠在小雪天使用，國外有熱氣飛艇在雨雪雲中安全飛行不結凍的成功記錄。

因此，系留氦氣飛艇浮空平台是很好的常態浮空平台，而系留熱氣飛艇浮空平台則比系留氦氣飛艇浮空平台更適用於應急系統。

系統設計

主要組成

系留熱氣飛艇浮空平台系統包括艇囊系統、吊艙系統、系留纜繩系統、錨泊系統、控制系統、地面保障系統等6部分。其中艇囊系統包括囊體、掛架、增壓風機、加熱器等；吊艙系統由吊艙艙體、輕型液化石油氣鋼瓶、管路系統、任務艙（客戶提供）等組成；系留纜繩系統由旋轉連線器、主系留纜繩、艇頭牽引繩組成，錨泊系統由錨泊車、錨泊固定架、發電機組、電動絞盤、自動排纜機構、導纜盤、控制檢測室等部分組成，地面保障設備系統包括吊車、輔助鼓風機、配油壺、掛架地面推車、吊艙地面推車、工具箱等。

主要功能

系留熱氣飛艇浮空平台採用密閉囊體增壓，遙控加熱的方式使系統產生升力，搭載任務設備升空，留空過程中完成應急通訊任務。系統釋放、留空及回收過程中加熱、數據傳輸、監控由電台自動控制，同時結合地面可移動式錨泊車來實現。

主要技術指標

◇ 有效載荷：總重量265kg；

◇ 設計飛行高度：地面海拔1000米時，升空1000米；

◇ 抗風能力：10米/秒；

◇ 地面起飛風速：5米/秒風速下能夠起飛升空；

◇ 留空時間：留空時間6小時；

◇ 系留角：不大於±30度；

◇ 空中姿態：

俯仰角偏移角度：不大於±12度，

橫滾偏移角度：不大於±7度；

◇ 地面監控熱氣球高度、空中風速等參數；

◇ 地面監控熱氣球囊體壓力狀態參數；

◇ 操縱方式：地面遙控操縱；

◇ 提供高空基站設備艙、油機及天饋線系統安裝條件。

◇ 使用移動式錨泊車作為錨泊設備。

◇ 系統使用保管期限為10年（1年檢查1次），在正常使用和保管條件下使用壽命為50次或5年。

◇ 使用要求：系統操作簡單，便於日常維護，對操作人員進行簡單培訓即可使用。

主要設計內容

系留熱氣飛艇浮空平台系統包括艇囊系統、吊艙系統、系留纜繩系統、錨泊系統、控制系統、地面保障系統等6部分。其中艇囊系統包括囊體、掛架、增壓風機、加熱器等；吊艙系統由吊艙艙體、輕型液化石油氣鋼瓶、管路系統等組成；系留纜繩系統由旋轉連線器、主系留纜繩、艇頭牽引繩組成，錨泊系統由錨泊車、錨泊固定架、發電機組、電動絞盤、自動排纜機構、導纜盤、控制檢測室等部分組成，地面保障設備系統包括吊車、輔助鼓風機、配油壺、掛架地面推車、吊艙地面推車、工具箱等。（主體系統結構及實物見下圖1-1，圖1-2，圖1-3，圖1-4）。

圖1-1

圖1-2 空中部分實物圖

圖1-3 地面部分實物圖

圖1-4 空中部分實物圖

總體設計包括整體構架方案，浮力和氣動力計算，熱氣飛艇體積計算，平衡計算，風機風量設計計算，可靠性設計，升空方式設計，與任務設備的機電接口設計。

技術成熟程度

系留熱氣飛艇浮空平台系統經過分析論證和試驗考核，產品的技術性能能夠達到規定要求，產品研製過程受控，關鍵技術已突破，技術質量問題已歸零，產品技術狀態已凍結，無遺留問題；產品設計符合通用化、系列化、組合化要求：設計鑑定檔案完整、準確、協調、規範，文實相符。

產品配套齊全，構成產品的所有原材料、成品均有穩定的供貨來源和可靠的質量保證。產品生產工藝明確、方案合理、工藝路線完整協溷，產品的關鍵件、重要件有保證措施，生產時無特殊工藝要求，研製生產單位現有設備和技術可完成加工任務。

創新點

使用集成創新的方法實現總體技術性能，系留熱氣飛艇浮空平台是利用了傳統系留熱氣球技術的留空和定點原理、結合了熱氣飛艇密閉保壓囊體技術和系留氦氣球的錨泊系統技術，從而集成創新而成的一種新型的系留熱氣飛艇浮空平台，並且通過採用新材料、一種熱氣浮空器加熱器、無人化設計等設計手段，使熱氣飛艇的抗風能力、載荷能力、升空高度等得到質的飛躍。這種設計思路融合了各種飛行平台優點，並降低了技術風險。

系留熱氣飛艇浮空平台總體設計技術：系留熱氣飛艇浮空平台將傳統熱氣球、熱氣飛艇、系留氦氣球的技術進行了技術集成，並通過某些關鍵技術的創新，首創一種全新的系留熱氣飛艇浮空平台，是革命性的系統集成創新，是國內外首創。已獲得專利四項，包括一項發明專利三項實用新型專利，另外由系留熱氣飛艇浮空平台發展的兩項專利正申請當中（一種系留熱氣飛艇排氣裝置、一種系留熱氣飛艇吊掛裝置）。

比較

本系統最關鍵的技術指標為：系留熱氣飛艇浮空平台搭載任務載荷為265kg，升空高度最高海拔為2000m，相對地面高度最高1000m，在空中系留空達到6小時。

目前，國內尚無同類產品，其他科研單位不具備研發系留熱氣浮空平台的技術實力，該產品在國外具有唯一性。

由於國外在傳統熱氣飛艇的技術發展比較成熟，但是在系留熱氣飛艇浮空平台技術方面還處於空白階段，尚無同類產品問世。