空中飞艇与高空氦气球的对比介绍

一、飞艇

飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别主要在于发展具有积极推进和控制进行飞行安全状态的装置。飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定内部控制系统作用的尾面和推进工作装置重要组成。

船体的气囊充满密度低于空气的浮力气体(氢气或氦气),以产生浮力使飞艇升空。吊舱是用来供人乘坐和装载货物的。尾面用于控制和保持航向和俯仰的稳定性。大型民用飞艇还可以用于运输、娱乐、救灾、影视拍摄、科学实验等。比如自然灾害发生时，通信中断时可以快速发射浮空器，通过浮空器携带通信转发器，可以在极短的时间内完成整个灾区的移动通信恢复。

1、飞艇原理

飞艇属于浮空器的一种，也是利用轻于空气的气体来提供升力的航空器。根据工作原理的不同，浮空器可分为飞艇、系留气球和热气球等，其中飞艇和系留气球是军民利用价值最高的浮空器。飞艇和系留气球的主要区别是前者比后者多了自带的动力系统，可以自行飞行。飞艇分有人和无人两类，也有拴系和未拴系之别。

飞艇获得的升力主要来自其内部充满的比空气轻的气体，如氢气，氦气等。现代飞艇一般都使用安全性更好的氦气来提供升力，另外飞艇上安装的发动机提供部分的升力。发动机提供的动力主要用在飞艇水平移动以及艇载设备的供电上，所以飞艇相对于现代喷气飞机来说节能性能较好，而且对于环境的破坏也较小。

一般从结构上看，飞艇可分为三种类型：硬式飞艇、半硬式飞艇和软式飞艇。硬式飞艇是由其内部骨架（金属或木材等制成）保持形状和刚性的飞艇，外表覆盖着蒙皮，骨架内部则装有许多为飞艇提供升力的充满气体的独立气囊。半硬式飞艇要保持其形状主要是通过气囊中的气体压力，另外部分也要依靠刚性骨架。

2、飞艇分类

硬式 硬式飞艇通过内部骨架来维持其外形和刚性。

非硬式 现代的非硬式飞艇通过外壳内的氦气压力来维持外形，辅之以内部副气囊内的可变体积空气。

3、飞艇结构 

现代飞艇的大致结构为：

气囊：里面充满了氦气以提供升力，另外里面还有辅助气囊。现代飞艇上气囊由涤纶、聚脂纤维、迈拉等人造材料织成，可有效的防止氦气的泄漏，并具有很长的使用时间。

辅助气囊是飞艇内部一个小的、辅助性的气囊，可通过在飞行中的冲气和放气来控制和保持飞艇形状和浮力；吊舱位于飞艇下方的舱室，包括驾驶舱、发动机和人员舱（如果是有人驾驶飞艇的话）；推进装置为飞艇的起飞、降落和空中悬停提供动力；尾翼：方向舵和升降舵，为飞艇提供机动能力。

4、飞艇优点

飞艇相对于飞机来说最大的优势就是它具有保持无与伦比的滞空时间。飞机在空中飞行的时间是以小时为基本单位来计算的，而飞艇则是以天来计算。飞艇还可以悄无声息的在空中飞行，这一点在军事上的应用同样重要。

现代飞艇的安全性已经有了质的提高。氦气是一种稀有气体，不可燃。由于飞艇气囊中的氦气压力并不是很大，仅仅只需要能保持其外形即可。所以即使被枪弹击中，如果弹孔不大，那么氦气的泄漏速度将是非常缓慢的，几乎可以暂时不用处理。如果枪洞很大，飞艇就不得不取消既定的行动计划，但仍然有足够的时间返回基地。另外，先进的制造技术和复杂的控制系统也将使兴登堡飞艇的惨剧不会重演。飞艇还可以在恶劣天气下照旧飞行，只要当时的风速不要超过30节即可。

二、高空氦气球

自上世纪六七十年代以来，一些发达国家开始大规模开发高空气球技术，使气球成为大气和空间科学研究的载体，与火箭、人造卫星等相辅相成。高空气球球体采用高压聚乙烯热压焊接而成。球体的厚度只有20μm 左右，但其低温性能和拉伸强度都很好。为了提高承载能力，大型气球沿母线用尼龙加固。球体的形状大多是自然的，采用所谓的零压式，就是把排气管留在球体的底部，内外相连，压差为零，以防止气球发射后气球内部的压力上升和破裂。

气球里充满了氢气，还有一些充满了氦气。氢气具有浮力，价格低廉，但易燃易爆，必须在严格的安全措施下使用。氦的浮力比氢小，更安全，但也更昂贵。

高空氦气球的体积取决于载重量和升限的要求。负载能力越大，天花板越高，所需体积也越大。一般从几千立方米到几十万立方米，甚至百万立方米以上；载重量从几十公斤到几百公斤，甚至一吨多；天花板35~45km，50km以上。

1、氦气

氦（Helium），为稀有气体的一种。元素名来源于希腊文，原意是“太阳”。1868年有人可以利用分光镜观察研究太阳进行表面，发现其中一条新的黄色谱线，并认为是一个属于中国太阳上的某个学生未知数据元素，故名氦。氦在通常使用情况分析下为无色、无味的气体，氦是唯一不能在企业标准以及大气压下固化的物质。氦是最不喜欢活泼的元素，基本上不形成自己什么目标化合物。氦的应用主要是我们作为环境保护这些气体、气冷式核反应堆的工作过程中流体和超低温冷冻剂。

2、高空系留球简介

系留气球系统以圆形气球为基本浮动平台，与电缆、提升机及部分控制单元结合，具有长期滞留、重载、安全可靠等突出优点，广泛应用于广告、航拍、国防安全监测、探测、自然灾害监测、城市规划、大气环境探测、通信中继、电视中继、各种登山测试。