据新华社报道,外交部发言人毛宁2月6日就中国无人飞艇因不可抗力误入美国领空答记者问时表示,该飞艇来自中国,属民用性质,用于气象等科研。受西风带影响,且自身控制能力有限,该飞艇严重偏离预定航线。中方对飞艇因不可抗力误入美国表示遗憾。中方将继续同美方保持沟通,妥善处理这次因不可抗力导致的意外情况。
无人飞艇究竟是什么?它与网民口中的探空气球有什么关系?实际上,无人飞艇就是有动力的探空气球,现在我们就来科普一下什么是探空气球。
↑外交部发言人毛宁
达天飞艇总经理许顺利称,飞艇和气球均属于浮空器,就是老百姓口中的探空气球,可以用于科研、气象、地质灾害的观测,对大洋环流、恶劣天气的预报起到作用,目前,国内探空气球处在研发期,还没有进入产业化阶段。
气球与飞艇均属浮空器
气球无法自动飞行
公开资料显示,浮空器是指内部充填轻质气体(如氦气、氢气)、依靠或主要依靠空气静浮力实现升空的飞行器。按有无推动力分为飞艇和气球两大类。“老百姓平常的说法叫探空气球,实际上探空气球就是浮空器。”达天飞艇总经理许顺利介绍道。
气球与飞艇二者最大的区别是,气球不能自动飞行,而飞艇具有推进和控制飞行状态的装置,自带动力系统,可以自行飞行,尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。“同样有动力,但是气球的抗风能力如果不足以应对平流层的风,那你只能按照大洋环流计算好怎么吹。”许顺利介绍道。
许顺利称,将来飞艇浮空器的重点发展方向有两个,一个是平流层飞艇,第二个是载重飞艇,适用于超长超大超重非常规的运输。
↑研究人员释放探空气球预测天气情况
用于科研、气象观测
对预报恶劣天气起作用
公开资料显示,气象气球是用橡胶或塑料等材料制成球皮,充以氢、氦等比空气轻的气体,携带仪器升空,进行高空气象观测的观测平台。气象气球是把不同高度和经纬度的温度、气压、空气湿度、风向风速等数据通过信号发回地面,从而获得关键的气象要素值。
气象气球主要用于把无线电探空仪携带到高空,以便进行温度、压力、湿度和风等气象要素的探测,是人类研究平流层的重要工具,在气象学发展和天气预报工作中起到了重要作用。气象气球投资少,成本低,见效快,相对载重量大,飞行时间长,携带仪器姿态稳定,观测数据资料精度高、用时短,灵活性大,施放不受地域和气候因素影响,是气象研究中不可缺少的工具,常用于作为其他探测仪器的标定。
“探空气球主要的应用领域是科研、气象、地质灾害的观测,对所有风向、风速、温度、湿度、大气压力的变化数据,气球都能采集到,这样它就能对大洋环流、恶劣天气的预报起到作用。探空气球主要构造是囊体、太阳能电池、飞控系统。”许顺利介绍道。
公开资料显示,探空气球的结构可以分为三个部分:一是气囊,即气球本身;二是气球上部装有传感器的仪器箱;三是用于控制探空气球飞行运行的无线电遥控系统。气囊是由耐高温的材料制成的,它可以在高空飞行时承受压力,并将气体充入气囊。浮力气球上部装有传感器,可以测量大气中的温度、压强、湿度和其它气象因素。无线电遥控系统可以控制探空气球的飞行方向和高度,以便获取更多的大气环境数据。
↑2021年7月26日,上海市宝山区气象局的气象专家释放带有探空仪器的“探空气球”。
高度最高可达48千米
国内仍处于研发阶段
公开资料显示,探空气球有圆形、梨形等不同形状。球重300~1500克(较小的升至一定高度会自爆),充入适量的氢气或氦气,可升至离地30~40千米。高空气象站使用的常规探测气球升速一般为6~8米/秒,约上升到30千米高空后自行爆裂。
探空气球所能达到的最大高度,即球皮破裂时的临界高度,基本上取决于橡胶球皮的质量。在其他条件和升速均相同的情况下,球皮愈厚,则气球所能达到的高度愈高。日常使用的重量1公斤左右的探空气球,85%以上可达30千米左右的高度。
“不同任务要求,会有不同的高度,最高有到48千米的。”许顺利介绍道。公开资料显示,目前株洲橡胶院已经掌握了浸渍法和旋转成型法两种气球生产工艺,产品品类从10克覆盖到5000克,探空高度更是达到了48千米。
“不管是球体、椭球体、欧拉体还是橄榄状,各种形状没有关系,但使用太阳能电池和储能电池以后,关键是动力系统要有足够的能源,要抗风。”许顺利介绍道,“每天中午12时到下午1时,是它最高的高度,也是它最容易爆囊的地方,如果采取相应措施,这个气囊不爆,过了这个点以后,慢慢的氦温差降低了,这样它从13时到14时,高度就自然下降了。”
达天飞艇总经理许顺利表示,目前,国内探空气球处在研发期,没有进入产业化阶段,“目前国内还没有大批量的生产。负重平衡、压力平衡、能源平衡等一系列技术问题,是研发制造阶段面临的主要难点。”
公开资料显示,上海达天飞艇制造有限公司是经中国民航总局批准,主要从事设计、制造、维修氦气载人飞艇的专业公司,属民用航空器生产企业。公司2000年研制的CA-80型飞艇,是中国完全拥有自主知识产权的软式氦气载人飞艇,目前公司已开发出5人座、9人座、19人座等系列飞艇,主要可用于广告宣传、科学实验、航拍旅游等。