我国浮空器的发展与标准现状

李万明 陶 威

（中国特种飞行器研究所， 湖北 荆门 448035）

浮空器是一种轻于空气的航空器。主要包括飞艇和气球两大类。飞艇从结构形式上可分为硬式和软式两类；从控制形式上，飞艇又分为无人驾驶飞艇和有人驾驶飞艇。气球基本上是软式结构，从控制形式和用途上可分为载人/自由气球和系留气球平台。

近30年来，国家和各个行业都高度重视浮空器的发展，纷纷投入大量的人力、物力、财力开展浮空器产品的研制与开发，由于它具有低成本、滞空时间长、载荷能力大、噪声低、能量消耗小、安全性好、效费比高等独特优势，其发展空间巨大，应用领域极其广阔。在交通运输、环境监测、遥感通信、观光旅游、应急救援等诸多民用领域有着广泛的用途；同时在军事领域还可作为理想的空中预警侦查、应急指挥与通信、反恐反潜等方面的平台。因此，无论是在国际、国内，浮空器在未来的数十年里将迎来全新的发展。

虽然浮空器设计、制造和应用技术得到了快速发展，浮空器的发展越来越受到各方面的重视，应用市场也日益广泛，但浮空器有关的标准少之又少、极度匮乏，这与浮空器的发展极其不相适应，已经严重影响了浮空器产品的开发。因此如何尽快制定浮空器标准，指导产品设计开发，保证产品研制质量，促进浮空器事业的发展，是浮空器领域广大科研人员普遍关心的问题，也是浮空器产业化发展亟需解决的问题。

1 浮空器发展现状

1.1 国内浮空器发展现状

目前我国从事浮空飞行器研制的单位有中航工业特飞所、中电38所、航天五院和068基地、北京华教飞艇公司、上海达天飞艇公司、成都神舟飞行器公司和北京航空航天大学、上海交通大学等单位。

中航工业特飞所在70年代末就所成立了飞艇专业研究室，从事大型飞艇基础理论研究与开发工作。1990年亚运会期间，中航工业特飞所作为总设计单位，联合8家相关厂所，仅用一年多的时间研制出我国第一艘体积为2011m3的充氦载人飞艇，该飞艇在亚运会期间曾从荆门长途飞行至北京进行了飞行表演，该项目获部级科技进步二等奖；随后研制了浮空系列遥控飞艇广泛用于民用领域，较为典型的是2001年中航工业特飞所为清华大学研制的FK15型遥控飞艇，成功进行了平流层通信的概念性演示，实现了地面实时观测、图像实时下载、移动多媒体电视会议及移动因特网接入等，演示了飞艇平台的先进性；2002年完成了FK200飞艇方案设计工作；2003年完成了长20 m，采用全电方案的飞艇的研制和飞行试验；2004年自主研制了升空高度1 000 m的哨兵3系留气球平台系统，作为多种任务载荷的试验平台开展了演示试验。随后，相继研制了多个系留气球平台系统，进行了多个型号的研制、生产、试验及定型工作。2008年，中航工业特飞所研制了FKC–1超视距遥控飞艇，该飞艇主要用于地质勘察、环境监测等任务，飞艇要求飞行作业离地高度600 m，最大续航时间2h，最大载荷15 kg，最大平飞速度60 km/h；同年，中航工业特飞所研制了FKC–2飞艇，并于2009年交付，该飞艇升空高度1 500 m，最大平飞速度72 km/h，商载50 kg。

北京华教联合飞艇制造公司研制的HJ–2000型软式载人充氦飞艇长38.5 m，气囊容积1 960 m3，最大飞行速度65 km/h，最大续航时间8 h，最大压力高度2 000m，乘员人数2人，并取得型号合格证和适航证。

由成都神舟飞行器有限公司组织研制的ST–3飞艇（开拓者3号），飞行高度达2 500m，飞行速度75km/h，有效载荷35 kg，飞行控制距离可达30 km，可广泛应用于城市交通监控、市政建设航拍、高空大气采样、森林火警监控等。

上海达天飞艇制造公司于2000年研制的CA–80型飞艇于2001年9月试飞成功，目前已经取得了型号设计批准书（TDA）和适航证。该艇长42 m，气囊容积2 533m3，载客量（不含驾驶员）4人，最大载重652 kg，巡航速度66 km/h，最大续航时间10.6 h，主要用于城市、海岸线、森林巡逻等。

航天068基地近空间飞行器研发中心在湖南桃园机场成功试飞了JK–20飞艇。该飞艇飞行高度达3 000m，有效载荷120kg。

北京航空航天大学、上海交通大学等单位主要从事平流层飞艇基础理论和有关配套设施的研究，并和中国特种飞行器研究所、中电38所等浮空飞行器研发单位进行了广泛的技术合作。

1.2 国外浮空器发展现状

迄今为止，国际上有多个国家正在大力开展浮空器方面的研究。美陆军的联合防御对地攻击巡航导弹空中组网传感器系统（JLENS）项目中研制的长71 m系留浮空器，主要用于探测巡航导弹。美国陆军已授予洛克希德•马丁公司一份7 750万美元的合同，购买更多系留浮空器监视系统投入部署，为“伊拉克自由行动”和“持久自由”行动提供支持。美国防部先进研究计划局（DARPA）研制的“海象”巨型飞艇，旨在验证使用大型升力飞行器将陆军一个作战单位及其装备从驻防区运送至战区的可行性及生存性。美国海军正计划发展的类似于“海象”的混合超大型飞艇（HULA），HULA能在缺乏接收设施的地区运输超大型货物。美国约翰斯•霍普金斯大学正在开发的高空飞艇称之为HARVE验证飞艇，旨在研究设计低成本、高空飞艇的关键技术。

除美国之外，多数发达国家对军用飞艇也十分关注，正投入大量经费开展研究。目前，德国、英国、俄罗斯、以色列等国家在大载荷军用飞艇的研究领域已经取得了初步成果。诸如德国Cargolifter公司研制的CL–160超大型飞艇。英国飞艇工业公司设计研制的A–60S飞艇和“飞舟–100”飞艇，配备对空、对海搜索雷达、作战情报系统和火控雷达等装备，作为现代海军空中侦察飞艇系统。俄罗斯研制的Au–30飞艇长54 m，体积5 065 m3，工作高度1 500 m，最大飞行速度110 km/h；计划研制的DPD5000大型飞艇，长126.8m，体积50 150 m3，最大速度150 km/h，可应用于海岸线巡逻、通信中继、预警监视等任务。以色列已将对流层飞艇成功应用于反恐作战，通过对加沙地区哈马斯总部的持续严密监控，实时掌握哈马斯头目的活动情况，并根据该情报实施定点清除。

2 国内外浮空器标准现状

2.1 国内浮空器标准现状

国内浮空器标准目前只有中国民用航空总局航空器适航司于1997年4月颁布的《飞艇适航标准》（AC–21–09）和《载人自由气球适航标准》（AC–21–08）。国内众多的浮空器研发机构在研制工程中均无统一标准规范，实际上都在使用各种工业标准，既影响了技术交流和提高，也影响了产品配套性、互换性、安全性。

国内各工业企业也十分重视浮空器标准的编制，并在浮空器标准编制方面开展了大量的工作，积累了很多编制标准的素材和经验。中航工业特飞所在“十五”和“十一五”期间，组织编制了浮空器设计、制造工艺、试验、使用、维护和材料等方面的标准45项，这些标准基本能用于指导和规范浮空器产品的设计、制造和试验，但是不够系统全面，相关的专业规范还比较缺乏。为了完善浮空器标准体系，更好的指导浮空器产品的研制，中航工业特飞所在2011年～2013年间组织编制100余项浮空器设计、制造、试验、材料等方面的标准，目前正在开展这方面的工作。

中电38所也编制了很多浮空器企业标准，同时还申报了2项国军标，分别为《浮空器术语》和《系留气球设计通用要求》，目前已进入送审和报批阶段。这将推动浮空器行业的发展，在一定程度上规范统一浮空器术语及设计程序，同时也将促进浮空器行业及国家级标准的编制。

国内其他浮空器研制单位也在积极开展浮空器标准编制工作，在某些领域已开始联合组织编制相关标准，加强行业间技术交流与合作。

2.2 国外浮空器标准现状

收集到的国外标准也只有2个，一个是英国民航适航性要求《Q部软式飞艇》，一个是美国运输部联邦航空局颁布的《飞艇设计规范》（FAA–P–8110–2）。在国际上，对在超低空飞行的遥控飞艇尚无相关标准。系留气球的研制技术水平较高的美国TCOM公司和LORAL公司，其产品已经系列化，但见诸文献的只有一些探讨性的论证资料，其企业标准尚未公开。

从现有的标准来看，载人飞艇研制有3个标准可引用，载人自由气球（也叫热气球）有1个标准可引用，并且这些标准都是适航方面的。有关浮空器设计、制造工艺、试验、使用、维护和材料等方面的专业标准还是空白。

3 存在的问题分析

3.1 由于浮空器标准匮乏，对设计开发工作造成了很多不利影响

现有的标准种类不全面，主要以适航为主，专业不全面，对设计、生产试验过程的指导性不强，同时也缺少具体的产品质量要求，难于在浮空器的工作中起到应有的指导作用。新产品的研制也难于实现系列化、标准化，设计与生产质量得不到充分的保证。

3.2 浮空器标准编制工作远不适应浮空器的发展

一方面由于浮空器自身存在一些难于克服的缺点，和其他航空器相比，“地位”总显得比较“低微”，对浮空器标准的重视程度不如飞机等航空器。另一方面浮空器产品的设计、生产经验不够丰富，制定的标准对浮空器研制的指导作用还不强。

保证标准的技术含金量，保证所编标准中实实在在含有技术诀窍、技术创新点，真正把产品研制中为解决技术问题而采用的关键设计方法、关键加工经验等提炼和总结到标准规范中，防止简单套搬技术文件或相关标准，强调浮空器的重要地位等问题是浮空器标准编制工作适应浮空器发展的关键所在。

3.3 标准申报信息不畅通

近年来，各浮空器研制单位，尤其是中航工业特飞所在浮空器标准编制方面做出了积极的努力，中航工业特飞所编制了多项浮空器企业标准，也通过各种渠道申报了多项国标、国军标、航空行业标准，但是申报之后都杳无音讯，对申报标准的积极性有一定影响。

3.4 浮空器标准体系亟需建立和完善

浮空器发展到今天，国内除几项适航规范外，尚无一项正式发布的行业级或国家级标准，实在是一项难以想象的事情，一个产业的发展没有大量标准的支持是难以做大做强的。未来10年是浮空器发展的关键机遇期，建立和完善浮空器标准体系是我们浮空器研制单位义不容辞的责任。

“标准先行，产品遵循。”这已越来越成为企业抢占市场、实施技术壁垒的重要举措。然而在研制生产中仅仅遵循一个个孤立标准是不够的，是很难发挥作用的，而已有的浮空器标准也没有形成体系，这对浮空器产品的系列发展和浮空器行业的发展都不利，急需建立一个以浮空器产品为核心的标准体系。

4 建议

综上所述，浮空器产品的国内外竞争形式都非常激烈，产品竞争的根本还是标准技术水平的竞争。国外浮空器企业十分重视标准的编制，也非常重视知识产权的保护，几乎找不到其标准资料，这也足见标准的重要性。国内浮空器产品正在向系列化、产业化方向大步迈进，为了提升我国浮空器产品的竞争力，总结提炼现有技术优势，建少重复建设和低水平竞争，必须快速推进我国浮空器标准的制定工作。

就我国浮空器标准体系的建设问题，我们建议以下几点。

一是建议国家在重视浮空器产业发展的同时，高度关注浮空器标准的编制工作，从国家层面推动浮空器标准的编制工作。可以安排专门的部门和人员来抓这项工作，给予更多的政策和经费支持。

二是建议将浮空器标准体系从无人机标准体系中独立出来，单独作为一个标准体系，一方面浮空器中有载人飞艇和气球，放在无人机标准体系下不完全合适，另一方面将浮空器标准体系独立更能提高其地位，并有利于浮空器标准体系建设。

三是浮空器属于航空产品，浮空器的标准理应由航空行业提出并组织编制，但中航工业之外的一些单位在浮空器标准编制方面也做了大量的工作，建议国家有关部门统筹考虑浮空器标准体系建设工作，由中航工业联合相关单位共同制定各类浮空器标准。