2.2 平流层飞行器概述

平流层区域对大多数飞机来说太高，对卫星来说又太低，因此长期以来各国对它的开发利用相对较少，但在这个高度上风速较小，因此，平流层飞行器维持位置所需的功率较小。近年来，随着科学技术的发展以及对平流层空间资源认识的深入，各国提出了多种平流层飞行器方案，主要集中在平流层飞艇、浮空气球和高空太阳能无人机等领域。

平流层飞行器是飞行高度为20～50 km，位于平流层的飞行器，通常用于民用或军用通信网络及遥感。这些飞行器主要包括高空气球、飞艇和无人机，平流层气流平稳，适合空间激光通信组网，且位置相对比较固定，方便作为通信系统的搭载平台。

平流层高空气球是一种飞行在平流层高度的无动力飞行器，具有飞行高度高、成本低、准备周期短、易于灵活实施等特点[1]。它的飞行时间较短（不超过数周），只能顺风自由飘行，目前无法实现准确的区域驻空控制。在南北极圈用于观测臭氧层或太阳黑子变化的平流层高空气球可以在空中漂浮几个月。有代表性的项目包括美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）研制的超压长航时高空气球ULDB[2]、美国谷歌公司平流层气球无线网络计划[3]、中国深圳光启“旅行者”号平流层气球、美国世景（World View）公司近太空天际观光、德国航空航天中心平流层气球光传输试验项目等。

平流层飞艇是一种轻于空气的飞行器，主要由艇囊、能源系统、推进系统、载荷舱、艇首和艇尾结构、控制系统等组成[1]，工作高度为 20～30 km，依靠静升力驻空，由太阳能为其提供能源动力，并带有推进系统，具有携带数吨重的有效载荷并实现定点、主动控制和机动的能力，它与平流层高空气球的最大区别在于其具有推进和控制飞行状态的装置。平流层飞艇主要有多用途高空飞艇、探测器与结构一体化飞艇、高空哨兵飞艇[4]、Elefante集团的平流层5G通信项目、空间中继通信链路（Space Relay Communications Link，SPARCL）计划、泰雷兹阿莱尼亚宇航公司的平流层客车计划、ESA 的平流层飞艇 HALE 计划以及中国的变体式空中飞艇。

为了实现长航，平流层无人机常采用太阳能作为能源动力。这种利用太阳能作为能源动力并依靠空气动升力飞行的飞行器，其飞行高度可达到20 km以上，携带中小载荷，连续飞行时间可达数天，能够完成很多智能侦察监视任务和无线电通信任务。