李萬(wàn)明 陶 威

（中國(guó)特種飛行器研究所， 湖北 荊門 448035）

浮空器是一種輕于空氣的航空器。主要包括飛艇和氣球兩大類。飛艇從結(jié)構(gòu)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(wú)人駕駛飛艇和有人駕駛飛艇。氣球基本上是軟式結(jié)構(gòu)，從控制形式和用途上可分為載人/自由氣球和系留氣球平臺(tái)。

近30年來(lái)，國(guó)家和各個(gè)行業(yè)都高度重視浮空器的發(fā)展，紛紛投入大量的人力、物力、財(cái)力開(kāi)展浮空器產(chǎn)品的研制與開(kāi)發(fā)，由于它具有低成本、滯空時(shí)間長(zhǎng)、載荷能力大、噪聲低、能量消耗小、安全性好、效費(fèi)比高等獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，其發(fā)展空間巨大，應(yīng)用領(lǐng)域極其廣闊。在交通運(yùn)輸、環(huán)境監(jiān)測(cè)、遙感通信、觀光旅游、應(yīng)急救援等諸多民用領(lǐng)域有著廣泛的用途；同時(shí)在軍事領(lǐng)域還可作為理想的空中預(yù)警偵查、應(yīng)急指揮與通信、反恐反潛等方面的平臺(tái)。因此，無(wú)論是在國(guó)際、國(guó)內(nèi)，浮空器在未來(lái)的數(shù)十年里將迎來(lái)全新的發(fā)展。

雖然浮空器設(shè)計(jì)、制造和應(yīng)用技術(shù)得到了快速發(fā)展，浮空器的發(fā)展越來(lái)越受到各方面的重視，應(yīng)用市場(chǎng)也日益廣泛，但浮空器有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)少之又少、極度匱乏，這與浮空器的發(fā)展極其不相適應(yīng)，已經(jīng)嚴(yán)重影響了浮空器產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。因此如何盡快制定浮空器標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，保證產(chǎn)品研制質(zhì)量，促進(jìn)浮空器事業(yè)的發(fā)展，是浮空器領(lǐng)域廣大科研人員普遍關(guān)心的問(wèn)題，也是浮空器產(chǎn)業(yè)化發(fā)展亟需解決的問(wèn)題。

1 浮空器發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)浮空器發(fā)展現(xiàn)狀

目前我國(guó)從事浮空飛行器研制的單位有中航工業(yè)特飛所、中電38所、航天五院和068基地、北京華教飛艇公司、上海達(dá)天飛艇公司、成都神舟飛行器公司和北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位。

中航工業(yè)特飛所在70年代末就所成立了飛艇專業(yè)研究室，從事大型飛艇基礎(chǔ)理論研究與開(kāi)發(fā)工作。1990年亞運(yùn)會(huì)期間，中航工業(yè)特飛所作為總設(shè)計(jì)單位，聯(lián)合8家相關(guān)廠所，僅用一年多的時(shí)間研制出我國(guó)第一艘體積為2011m3的充氦載人飛艇，該飛艇在亞運(yùn)會(huì)期間曾從荊門長(zhǎng)途飛行至北京進(jìn)行了飛行表演，該項(xiàng)目獲部級(jí)科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；隨后研制了浮空系列遙控飛艇廣泛用于民用領(lǐng)域，較為典型的是2001年中航工業(yè)特飛所為清華大學(xué)研制的FK15型遙控飛艇，成功進(jìn)行了平流層通信的概念性演示，實(shí)現(xiàn)了地面實(shí)時(shí)觀測(cè)、圖像實(shí)時(shí)下載、移動(dòng)多媒體電視會(huì)議及移動(dòng)因特網(wǎng)接入等，演示了飛艇平臺(tái)的先進(jìn)性；2002年完成了FK200飛艇方案設(shè)計(jì)工作；2003年完成了長(zhǎng)20 m，采用全電方案的飛艇的研制和飛行試驗(yàn)；2004年自主研制了升空高度1 000 m的哨兵3系留氣球平臺(tái)系統(tǒng)，作為多種任務(wù)載荷的試驗(yàn)平臺(tái)開(kāi)展了演示試驗(yàn)。隨后，相繼研制了多個(gè)系留氣球平臺(tái)系統(tǒng)，進(jìn)行了多個(gè)型號(hào)的研制、生產(chǎn)、試驗(yàn)及定型工作。2008年，中航工業(yè)特飛所研制了FKC–1超視距遙控飛艇，該飛艇主要用于地質(zhì)勘察、環(huán)境監(jiān)測(cè)等任務(wù)，飛艇要求飛行作業(yè)離地高度600 m，最大續(xù)航時(shí)間2h，最大載荷15 kg，最大平飛速度60 km/h；同年，中航工業(yè)特飛所研制了FKC–2飛艇，并于2009年交付，該飛艇升空高度1 500 m，最大平飛速度72 km/h，商載50 kg。

北京華教聯(lián)合飛艇制造公司研制的HJ–2000型軟式載人充氦飛艇長(zhǎng)38.5 m，氣囊容積1 960 m3，最大飛行速度65 km/h，最大續(xù)航時(shí)間8 h，最大壓力高度2 000m，乘員人數(shù)2人，并取得型號(hào)合格證和適航證。

由成都神舟飛行器有限公司組織研制的ST–3飛艇（開(kāi)拓者3號(hào)），飛行高度達(dá)2 500m，飛行速度75km/h，有效載荷35 kg，飛行控制距離可達(dá)30 km，可廣泛應(yīng)用于城市交通監(jiān)控、市政建設(shè)航拍、高空大氣采樣、森林火警監(jiān)控等。

上海達(dá)天飛艇制造公司于2000年研制的CA–80型飛艇于2001年9月試飛成功，目前已經(jīng)取得了型號(hào)設(shè)計(jì)批準(zhǔn)書（TDA）和適航證。該艇長(zhǎng)42 m，氣囊容積2 533m3，載客量（不含駕駛員）4人，最大載重652 kg，巡航速度66 km/h，最大續(xù)航時(shí)間10.6 h，主要用于城市、海岸線、森林巡邏等。

航天068基地近空間飛行器研發(fā)中心在湖南桃園機(jī)場(chǎng)成功試飛了JK–20飛艇。該飛艇飛行高度達(dá)3 000m，有效載荷120kg。

北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位主要從事平流層飛艇基礎(chǔ)理論和有關(guān)配套設(shè)施的研究，并和中國(guó)特種飛行器研究所、中電38所等浮空飛行器研發(fā)單位進(jìn)行了廣泛的技術(shù)合作。

1.2 國(guó)外浮空器發(fā)展現(xiàn)狀

迄今為止，國(guó)際上有多個(gè)國(guó)家正在大力開(kāi)展浮空器方面的研究。美陸軍的聯(lián)合防御對(duì)地攻擊巡航導(dǎo)彈空中組網(wǎng)傳感器系統(tǒng)（JLENS）項(xiàng)目中研制的長(zhǎng)71 m系留浮空器，主要用于探測(cè)巡航導(dǎo)彈。美國(guó)陸軍已授予洛克希德?馬丁公司一份7 750萬(wàn)美元的合同，購(gòu)買更多系留浮空器監(jiān)視系統(tǒng)投入部署，為“伊拉克自由行動(dòng)”和“持久自由”行動(dòng)提供支持。美國(guó)防部先進(jìn)研究計(jì)劃局（DARPA）研制的“海象”巨型飛艇，旨在驗(yàn)證使用大型升力飛行器將陸軍一個(gè)作戰(zhàn)單位及其裝備從駐防區(qū)運(yùn)送至戰(zhàn)區(qū)的可行性及生存性。美國(guó)海軍正計(jì)劃發(fā)展的類似于“海象”的混合超大型飛艇（HULA），HULA能在缺乏接收設(shè)施的地區(qū)運(yùn)輸超大型貨物。美國(guó)約翰斯?霍普金斯大學(xué)正在開(kāi)發(fā)的高空飛艇稱之為HARVE驗(yàn)證飛艇，旨在研究設(shè)計(jì)低成本、高空飛艇的關(guān)鍵技術(shù)。

除美國(guó)之外，多數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)軍用飛艇也十分關(guān)注，正投入大量經(jīng)費(fèi)開(kāi)展研究。目前，德國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、以色列等國(guó)家在大載荷軍用飛艇的研究領(lǐng)域已經(jīng)取得了初步成果。諸如德國(guó)Cargolifter公司研制的CL–160超大型飛艇。英國(guó)飛艇工業(yè)公司設(shè)計(jì)研制的A–60S飛艇和“飛舟–100”飛艇，配備對(duì)空、對(duì)海搜索雷達(dá)、作戰(zhàn)情報(bào)系統(tǒng)和火控雷達(dá)等裝備，作為現(xiàn)代海軍空中偵察飛艇系統(tǒng)。俄羅斯研制的Au–30飛艇長(zhǎng)54 m，體積5 065 m3，工作高度1 500 m，最大飛行速度110 km/h；計(jì)劃研制的DPD5000大型飛艇，長(zhǎng)126.8m，體積50 150 m3，最大速度150 km/h，可應(yīng)用于海岸線巡邏、通信中繼、預(yù)警監(jiān)視等任務(wù)。以色列已將對(duì)流層飛艇成功應(yīng)用于反恐作戰(zhàn)，通過(guò)對(duì)加沙地區(qū)哈馬斯總部的持續(xù)嚴(yán)密監(jiān)控，實(shí)時(shí)掌握哈馬斯頭目的活動(dòng)情況，并根據(jù)該情報(bào)實(shí)施定點(diǎn)清除。

2 國(guó)內(nèi)外浮空器標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

2.1 國(guó)內(nèi)浮空器標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)浮空器標(biāo)準(zhǔn)目前只有中國(guó)民用航空總局航空器適航司于1997年4月頒布的《飛艇適航標(biāo)準(zhǔn)》（AC–21–09）和《載人自由氣球適航標(biāo)準(zhǔn)》（AC–21–08）。國(guó)內(nèi)眾多的浮空器研發(fā)機(jī)構(gòu)在研制工程中均無(wú)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，實(shí)際上都在使用各種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，既影響了技術(shù)交流和提高，也影響了產(chǎn)品配套性、互換性、安全性。

國(guó)內(nèi)各工業(yè)企業(yè)也十分重視浮空器標(biāo)準(zhǔn)的編制，并在浮空器標(biāo)準(zhǔn)編制方面開(kāi)展了大量的工作，積累了很多編制標(biāo)準(zhǔn)的素材和經(jīng)驗(yàn)。中航工業(yè)特飛所在“十五”和“十一五”期間，組織編制了浮空器設(shè)計(jì)、制造工藝、試驗(yàn)、使用、維護(hù)和材料等方面的標(biāo)準(zhǔn)45項(xiàng)，這些標(biāo)準(zhǔn)基本能用于指導(dǎo)和規(guī)范浮空器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、制造和試驗(yàn)，但是不夠系統(tǒng)全面，相關(guān)的專業(yè)規(guī)范還比較缺乏。為了完善浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系，更好的指導(dǎo)浮空器產(chǎn)品的研制，中航工業(yè)特飛所在2011年～2013年間組織編制100余項(xiàng)浮空器設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)、材料等方面的標(biāo)準(zhǔn)，目前正在開(kāi)展這方面的工作。

中電38所也編制了很多浮空器企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)還申報(bào)了2項(xiàng)國(guó)軍標(biāo)，分別為《浮空器術(shù)語(yǔ)》和《系留氣球設(shè)計(jì)通用要求》，目前已進(jìn)入送審和報(bào)批階段。這將推動(dòng)浮空器行業(yè)的發(fā)展，在一定程度上規(guī)范統(tǒng)一浮空器術(shù)語(yǔ)及設(shè)計(jì)程序，同時(shí)也將促進(jìn)浮空器行業(yè)及國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的編制。

國(guó)內(nèi)其他浮空器研制單位也在積極開(kāi)展浮空器標(biāo)準(zhǔn)編制工作，在某些領(lǐng)域已開(kāi)始聯(lián)合組織編制相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)行業(yè)間技術(shù)交流與合作。

2.2 國(guó)外浮空器標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀

收集到的國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)也只有2個(gè)，一個(gè)是英國(guó)民航適航性要求《Q部軟式飛艇》，一個(gè)是美國(guó)運(yùn)輸部聯(lián)邦航空局頒布的《飛艇設(shè)計(jì)規(guī)范》（FAA–P–8110–2）。在國(guó)際上，對(duì)在超低空飛行的遙控飛艇尚無(wú)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。系留氣球的研制技術(shù)水平較高的美國(guó)TCOM公司和LORAL公司，其產(chǎn)品已經(jīng)系列化，但見(jiàn)諸文獻(xiàn)的只有一些探討性的論證資料，其企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)尚未公開(kāi)。

從現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)看，載人飛艇研制有3個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可引用，載人自由氣球（也叫熱氣球）有1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)可引用，并且這些標(biāo)準(zhǔn)都是適航方面的。有關(guān)浮空器設(shè)計(jì)、制造工藝、試驗(yàn)、使用、維護(hù)和材料等方面的專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)還是空白。

3 存在的問(wèn)題分析

3.1 由于浮空器標(biāo)準(zhǔn)匱乏，對(duì)設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)工作造成了很多不利影響

現(xiàn)有的標(biāo)準(zhǔn)種類不全面，主要以適航為主，專業(yè)不全面，對(duì)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)試驗(yàn)過(guò)程的指導(dǎo)性不強(qiáng)，同時(shí)也缺少具體的產(chǎn)品質(zhì)量要求，難于在浮空器的工作中起到應(yīng)有的指導(dǎo)作用。新產(chǎn)品的研制也難于實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)與生產(chǎn)質(zhì)量得不到充分的保證。

3.2 浮空器標(biāo)準(zhǔn)編制工作遠(yuǎn)不適應(yīng)浮空器的發(fā)展

一方面由于浮空器自身存在一些難于克服的缺點(diǎn)，和其他航空器相比，“地位”總顯得比較“低微”，對(duì)浮空器標(biāo)準(zhǔn)的重視程度不如飛機(jī)等航空器。另一方面浮空器產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)不夠豐富，制定的標(biāo)準(zhǔn)對(duì)浮空器研制的指導(dǎo)作用還不強(qiáng)。

保證標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)含金量，保證所編標(biāo)準(zhǔn)中實(shí)實(shí)在在含有技術(shù)訣竅、技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)，真正把產(chǎn)品研制中為解決技術(shù)問(wèn)題而采用的關(guān)鍵設(shè)計(jì)方法、關(guān)鍵加工經(jīng)驗(yàn)等提煉和總結(jié)到標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范中，防止簡(jiǎn)單套搬技術(shù)文件或相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，強(qiáng)調(diào)浮空器的重要地位等問(wèn)題是浮空器標(biāo)準(zhǔn)編制工作適應(yīng)浮空器發(fā)展的關(guān)鍵所在。

3.3 標(biāo)準(zhǔn)申報(bào)信息不暢通

近年來(lái)，各浮空器研制單位，尤其是中航工業(yè)特飛所在浮空器標(biāo)準(zhǔn)編制方面做出了積極的努力，中航工業(yè)特飛所編制了多項(xiàng)浮空器企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，也通過(guò)各種渠道申報(bào)了多項(xiàng)國(guó)標(biāo)、國(guó)軍標(biāo)、航空行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，但是申報(bào)之后都杳無(wú)音訊，對(duì)申報(bào)標(biāo)準(zhǔn)的積極性有一定影響。

3.4 浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系亟需建立和完善

浮空器發(fā)展到今天，國(guó)內(nèi)除幾項(xiàng)適航規(guī)范外，尚無(wú)一項(xiàng)正式發(fā)布的行業(yè)級(jí)或國(guó)家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)在是一項(xiàng)難以想象的事情，一個(gè)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展沒(méi)有大量標(biāo)準(zhǔn)的支持是難以做大做強(qiáng)的。未來(lái)10年是浮空器發(fā)展的關(guān)鍵機(jī)遇期，建立和完善浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系是我們浮空器研制單位義不容辭的責(zé)任。

“標(biāo)準(zhǔn)先行，產(chǎn)品遵循?！边@已越來(lái)越成為企業(yè)搶占市場(chǎng)、實(shí)施技術(shù)壁壘的重要舉措。然而在研制生產(chǎn)中僅僅遵循一個(gè)個(gè)孤立標(biāo)準(zhǔn)是不夠的，是很難發(fā)揮作用的，而已有的浮空器標(biāo)準(zhǔn)也沒(méi)有形成體系，這對(duì)浮空器產(chǎn)品的系列發(fā)展和浮空器行業(yè)的發(fā)展都不利，急需建立一個(gè)以浮空器產(chǎn)品為核心的標(biāo)準(zhǔn)體系。

4 建議

綜上所述，浮空器產(chǎn)品的國(guó)內(nèi)外競(jìng)爭(zhēng)形式都非常激烈，產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)的根本還是標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)水平的競(jìng)爭(zhēng)。國(guó)外浮空器企業(yè)十分重視標(biāo)準(zhǔn)的編制，也非常重視知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)，幾乎找不到其標(biāo)準(zhǔn)資料，這也足見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)的重要性。國(guó)內(nèi)浮空器產(chǎn)品正在向系列化、產(chǎn)業(yè)化方向大步邁進(jìn)，為了提升我國(guó)浮空器產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，總結(jié)提煉現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)勢(shì)，建少重復(fù)建設(shè)和低水平競(jìng)爭(zhēng)，必須快速推進(jìn)我國(guó)浮空器標(biāo)準(zhǔn)的制定工作。

就我國(guó)浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系的建設(shè)問(wèn)題，我們建議以下幾點(diǎn)。

一是建議國(guó)家在重視浮空器產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí)，高度關(guān)注浮空器標(biāo)準(zhǔn)的編制工作，從國(guó)家層面推動(dòng)浮空器標(biāo)準(zhǔn)的編制工作?？梢园才艑ｉT的部門和人員來(lái)抓這項(xiàng)工作，給予更多的政策和經(jīng)費(fèi)支持。

二是建議將浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系從無(wú)人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系中獨(dú)立出來(lái)，單獨(dú)作為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系，一方面浮空器中有載人飛艇和氣球，放在無(wú)人機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系下不完全合適，另一方面將浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系獨(dú)立更能提高其地位，并有利于浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)。

三是浮空器屬于航空產(chǎn)品，浮空器的標(biāo)準(zhǔn)理應(yīng)由航空行業(yè)提出并組織編制，但中航工業(yè)之外的一些單位在浮空器標(biāo)準(zhǔn)編制方面也做了大量的工作，建議國(guó)家有關(guān)部門統(tǒng)籌考慮浮空器標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)工作，由中航工業(yè)聯(lián)合相關(guān)單位共同制定各類浮空器標(biāo)準(zhǔn)。