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信息技术产业已经走过主机时代、互联网时代、移动互联时代，现已进入空天信息时代。随着空天一体全互联时代的到来，作为引领全球经济发展主线的重要基础设施，空天信息产业将迎来“黄金十年”。
以美国太空探索公司技术公司（Space X）提出并正在实施的“星链计划”为代表，低轨道通讯卫星网络建设成为空天信息产业投资热点。与此同时，兼具低轨道卫星的“高覆盖率和低时延”特性，同时具有“部署灵活、成本低廉”优势的新型空天信息战略平台——平流层长驻空飞艇，也为空天信息产业投资开辟了新方向。
1、平流层长驻空飞艇在空天信息产业中的角色
空天信息产业是运用空间基础设施和技术手段，收集、存储、处理、分析来自空天领域的信息并提供多样化服务的新兴产业。根据《战略性新兴产业分类》，空天信息属于高端装备制造产业和新一代信息技术产业的交叉产业。
平流层长驻空飞艇是除低轨道卫星网络之外，重要的空天信息通讯基础设施。平流层飞艇在空天信息产业中可承担以下重要角色：
通信中继：平流层飞艇可以作为高空长驻留平台，提供稳定的通信服务。由于其滞空时间长（可在20000米高度的平流层驻留长达半年甚至更长时间）、覆盖范围广（单艇可实现2万平方公里通讯覆盖）的特点，平流层飞艇在通信中继方面具有显著优势，能够确保在偏远地区或特殊环境下的通信需求。
情报侦察：平流层飞艇可以搭载各种侦察设备，进行远程侦察和情报收集。其定点飞行、留空时间长、探测范围广的特性，使得平流层飞艇在情报侦察领域具有极高的战略价值。
导航和预警：平流层飞艇可以作为导航和预警平台，提供精确的导航服务和早期预警功能。其高效率和低成本的特点，使得其在军事和民用领域都有广泛的应用前景。
地面监视和人货运输：平流层飞艇还可以用于高空长航时的地面监视和人货运输。通过搭载高分辨率观测设备，平流层飞艇能够在高空进行长时间监视，同时也可以用于物流和货物运输。
在上述应用领域，平流层长驻空飞艇可部分替代或补充低轨道卫星和地面移动通讯基站，构成空天一体化通讯网络中的重要组成部分。
2、平流层长驻空飞艇的技术难点和发展演化
平流层长驻空飞艇是一种建立在尖端结构设计和材料科学基础上的，可长期驻留于2万米左右平流层高空的飞行器。
虽然常规飞艇在百余年前即已出现，但早期的飞艇滞空时间只能以小时为单位，飞行高度低，安全性差。以著名的齐柏林飞艇为例，其留空时间最长只有 100 小时，飞行高度低于 4000 米，以易燃易爆的氢气为浮空气体，导致大量爆燃事故，在30 年代末期已退出历史舞台。平流层飞艇的研究起源于20世纪50年代的美国，美国空军和NASA都进行了相关的概念设计和论证研究，但至今仍未完全掌握其全过程关键技术，仍处于系统集成和技术试验阶段。平流层飞艇的技术难点主要在于：
1.气动分析技术难点
对于平流层飞艇而言，其结构布局、飞行机理以及工作模式显著不同于传统飞行器，因此需要开发专门的平流层动力学模型来进行描述。这些模型需要考虑飞艇的外形、质量分布、气动力和力矩等因素，同时还要考虑到平流层环境的特有条件，建立包括大气环境、浮力、固体、流体等多物理场耦合模型。
2.结构强度分析技术难点
平流层飞艇易受水平大气湍流影响，需要准确计算飞艇突风载荷减缓因子和附加质量对飞艇突风载荷的影响。另外，高空环境下的热环境复杂，需要同时考虑辐射、热传导、气体流动等多种因素对艇体结构的交互影响，并建立外囊体的热力学性能及囊体氦气损失模型，这些都是确保飞艇长期稳定运行的关键因素。
3.飞行控制技术难点
平流层飞艇独特的飞行环境和应用需求对飞行控制技术提出极大挑战，需要针对飞艇的特点进行建模，针对多囊体飞艇的特点，需要研究多执行机构的复合控制策略，以便于提高飞艇操作灵活性和可靠性。
4.总体设计与系统集成技术难点
平流层飞艇的总体设计和系统集成是一项复杂的航空系统工程，包括飞行器的总体布局、重量与平衡控制、动力系统和能源管理等方面的研究，涉及多个专业领域，各系统紧密耦合、相互制约，给总体设计与系统集成带来挑战。
5.气囊材料和艇体主结构材料的技术难点
临近空间飞艇的气囊材料和主结构材料必须具备极高的强度与极轻的重量，甚至需要具有自愈合能力。这是因为飞艇需要在低密度的高层大气中保持足够的浮力，同时承载各种仪器和设备。临近空间的环境条件十分恶劣，包括极端的温差、强烈的紫外线和臭氧层影响。上述材料必须能够承受这些环境因素的长期影响而不出现性能退化。
6.打破氦气垄断的资源难点
美国已垄断全球氦气资源和分离提取技术近百年，我国自 2015 年起逐步掌握 BOG 氦气提取分离技术，并通过资源多渠道化，基本打破了美国的卡脖子问题，也使平流层飞艇得以进入研发快车道。
3、平流层长驻空飞艇与低轨道卫星组网的优劣势比较
低轨道卫星组网呈现出全球范围内的蓬勃发展态势。美国“星链计划”进入密集发射期，目前已发射超过7000颗低轨卫星，计划最终发射4.2万颗；我国的“星网计划”和“千帆计划”预计将共发射2.7万颗卫星。与低轨道卫星组网相比，平流层长驻空飞艇在空天通信领域具有以下优势：
1.部署灵活。
平流层飞艇不依赖发射场或跑道，可依靠空气浮力垂直起降，部署灵活，成本低廉。
2.高空域长驻留。
平流层飞艇可在距离地面20千米左右的高空区域驻留长达半年时间，运行高度超出空管范围，不受对流层恶劣天气的影响，能够实现全天候全天时连续工作。
3.不占用频轨资源。
受地球轨道容量限制，地球低轨卫星总容量约 6 万颗，目前各国申报数量已超 7 万颗，轨道和通讯频率竞争对高密度低轨卫星部署构成一定制约，而平流层飞艇不占用低轨资源和通讯频率资源，部署和使用不受限制。
4.载荷多功能性。
平流层飞艇可以搭载多种有效载荷，包括军用通信、远程侦察、情报收集、导航和预警等设备。这种多功能性使得它们在军事和民用领域都有广泛的应用前景。
5.环境适应性强。
由于平流层飞艇可以在高空中运行，不受地面天气的影响，因此在极端天气条件下也能保持正常工作。此外，其太阳能驱动方式使得其运行成本相对较低。
6.信号低延时。
由于平流层飞艇工作高度远低于卫星，故其通信信号的低延时性能远优于卫星系统。
7.战略价值高。
平流层飞艇作为临近空间的飞行平台，具有独特的战略价值，谁率先掌握平流层战略平台，谁就能开创人类在近地空间区域活动的新纪元。
当然，平流层飞艇也存在技术复杂度高，不能境外部署等问题，因此其可作为低轨道卫星的部分替代和补充，在军民融合领域发挥重要作用。
4、平流层长驻空飞艇与无人机系统的优劣势比较
1.持续工作时间优势
平流层飞艇可以在空中停留数月乃至一年，具有长时间持续工作的能力。虽然现代无人机技术已经大大提高了飞行时间，但通常仍以小时计，不适合长时间悬停或长时间通讯任务。
2.安全性优势
飞艇属于浮空器，不需要垂直方向上的动力支撑，因此具有高度的安全性优势。
3.高覆盖优势
单艘平流层飞艇可实现2万平方公里的通讯信号覆盖，远高于无人机系统的信号覆盖面积。
4.部署灵活优势
平流层飞行器不需要起飞跑道，具有部署灵活优势。
5、平流层长驻空飞艇的应用场景分析
基于以上特点，平流层长驻空飞艇在军事、民用领域具有广泛的应用场景。
1.军事应用
平流层飞艇在军事领域具有极高的价值。它们可以作为军用通信、远程侦察、情报、导航和预警的通用平台。由于其高隐身性能、强生存能力、大覆盖范围和快速部署等特点，平流层飞行器能够在敌方防空系统之外进行长时间定点悬停或低速机动飞行，执行侦察和情报收集任务，此外，还可以与卫星和无人机协同工作，提高信息优势。
2.通信领域
平流层飞艇可以部分替代传统的卫星通信方式，通过在高空平流层长时间飞行，实现全球范围内的无线通信和数据传输。这种新型通信方式具有成本低、部署快、灵活性高的优势，适合大规模应用。
3.环境监测
平流层飞挺可以搭载各种环境监测设备，对大气、海洋、土地等进行实时监测和数据采集。由于其长时间驻空的能力，可以提供连续的环境数据，有助于环境保护和气候变化研究。
4.灾害预警
平流层飞艇可以搭载灾害预警设备，对地震、洪水、火灾等进行实时监测和预警。由于其全天候工作能力和快速响应的特点，能够在灾害发生时提供及时的信息支持
5.物流人员运输
向中低空拓展的飞艇可广泛用于物流和人员运输，在大宗物品载运、人员旅游观光等领域有广泛应用空间。
6、“向云端”的先行者----空天高科项目分析
1.公司基本情况
“北京空天高科技有限公司”是在中国国际科技促进会支持下，于2016年成立的飞艇设计、研发、试验、生产、销售一体化专业公司。项目总牵头人段洣毅将军系原总参某部计算机所所长。项目总设计师付功义教授是“双重预应力刚柔混合结构体系的平流层飞艇技术”发明人，从事平流层飞艇研究二十余年。
2.公司研发生产工作进展
2018年，公司承接“十三五”高分辨率对地观测国家重大专项 “***飞艇技术” 项目，签订数亿元研发生产合同。“十四五” 期间参与了“北京6G科技创新与产业培育行动”中的临近空间6G通信验证平台建设。
公司在平流层飞艇项目中研制了KTGK- 01/02/03三艘全尺寸中试飞艇，并成功试飞。最大飞行高度18100米，实测最大抗风约12米/秒，创造了世界纪录。空天高科验证和突破了大型飞艇总体设计、分系统研制、总装集成放飞、飞行控制等关键技术，实现了成形飞艇稳定升空和可控飞行，创造成型往返飞艇驻空飞行世界记录，成为引领国内往返成形艇发展的关键力量。
3.公司行业竞争格局和主要竞争对手（或对标企业）
（1）国外竞品分析：
美国非常重视平流层飞艇的发展及其在军事上的应用，在军事行动快速响应空间（ORS）和联合作战空间（JWS）规划中明确列入了平流层层的发展计划，同时开展了多个项目研究。包括“高空哨兵” 、“高空飞艇”、“攀登者”、“探测器与结构一体化(ISIS)”、Sceye 飞艇等，并开展了多次飞行试验，其中 Sceye 飞艇已于 2022 试飞成功。Sceye 在 2021 年进行两次试验均成功，2021年 5月19 日进行了数据连接范围测试、2021 年 10 月30 日进行了高速互联网服务测试；2022 年进行两次试验，2022 年 6 月 14 日成功进行到达平流层并进行长时间停留测试，2022 年 10 月 30 日进 行 15240 米高空 4 小时飞行测试着陆后发生爆炸；2023 年 Sceye 完成了 4 次平流层飞行测试，数据指标略低于空天高科 2019 年试验指标。
（2）国内竞品分析：
国内研制往返式硬式保形平流层飞艇的企业包括北京空天高科、电科 38 所、航空 605 所、航天科工 608 所。其中只有空天高科完成平流层驻空飞行任务。
中国电子科技集团 38 所：
中国电子科技集团公司第三十八研究所尚处于平流层飞艇的基本验证初步完成阶段。
中国航空集团 605 所：
目前 605 所有关平流层飞艇在缩比艇验证阶段后不再进 行，目前转向低空载人飞艇项目。
航天科工所属飞艇公司：
已经不再进行项目试验。
4.空天高科的核心竞争力及护城河
空天高科核心人员多年从事平流层飞艇的研究工作，掌握平流层飞艇的核心技术，技术壁垒极高。
一是国内首创世界领先的双重预应力下的超轻型刚柔结构体系，在增加重量不多的情况下实现了硬式飞艇，带来的主要优势有：结构保形和环境变化影响解耦，零压情况下实现结构体系自稳定和外形保持，安全度高，具备了飞艇在上升/下降过程中空气的自然进出能力，无需大量风机和能源消耗，降低了升降过程速度调节和控制的复杂度；硬结构利于推进器布局，可提高飞行性能；更容易实现载荷舱、能源舱等重量的均匀分布，有效避免应力集中；硬结构的存在，为未来超大型应用飞艇研制提供了可行性。
二是空天高科飞艇采用刚柔混合结构体系，以及采用零压/超压外空气囊和内置氦气囊的囊体形式，提高了囊体材料强度利用率和抗超压能力，驻空和飞行时可适应更大范围的温度变化，较好地解决了超热问题。
三是空天高科飞艇方案设计采用浮力优先原则，采用简洁圆柱外形，在保证整艇阻力特性要求的同时，提高了整艇的浮重比，同时一定程度上减少了加工制造难度。
四是空天高科飞艇采用多点式动力布局及矢量推进方式，无需尾翼操纵面，保证了推进系统的可靠性及整艇的可操控性和机动性，分散了推进系统对艇体的承力强度要求。
