飞艇调研报告飞机(airplane)和飞艇(airship)都是空中飞行器，但二者的运行原理不同。
飞机是比空气重的飞行器(theheavier-than-air craft)，飞艇是比空气轻的飞行器(thelighter-than-air craft)。
目录一、 飞艇工作原理及进化历程(一) 工作原理1. 浮力定律2. 飞艇具有推进和控制飞行状态的装置(二) 飞艇发展历史1. 公元前400年鸟状飞行器2. 1670年最早的飞行器设计图3. 1783年飞向天空的飞行器4. 1852年第一艘有人可操纵飞艇5. 1852-1940年：飞艇诞生，经历辉煌6. 1941-1980年：陷入低潮，几近停滞7. 1981-至今：迎来复苏，理性发展(三) 飞艇分类1. 按升空高度分类，飞艇分为对流层飞艇和平流层飞艇；2. 按操纵特点分类，飞艇分为有人驾驶飞艇和无人驾驶飞艇；3. 按结构形式分类，飞艇分为软式飞艇、半硬式飞艇和硬式飞艇。
4. 混合飞艇二、 核心技术(一) 材料技术1. 碳纤维：聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）、中间相沥青基碳纤维2. 航天科工六院46所——F-12芳纶纤维3. 碳纤维增强树脂（CFRP）4. 有机高性能纤维：芳酰胺纤维、聚噁二唑纤维（P0DZF）、聚对亚苯基苯并双噁唑纤维（PB0F）、液晶聚芳酯纤维（LCPF）、人造蜘蛛丝（MSS）、纤维素纳米纤维（CNF）5. 复合材料6. PBO纤维（聚对苯撑苯并二恶唑）7. 临近空间飞艇的蒙皮8. 我国目前没有针对这方面建立起成熟、标准的试验分析和表征方法，对于材料耐受紫外线、温差、水蒸气等条件后的性能变化机制搞不清楚，对于如何材料如何阻止氦气泄露的机制也不清楚。
(二) 结构设计1. 飞艇布局2. 结构形式3. 高动升力外形优化设计4. 组合艇囊内部保形与应力分散技术5. 飞艇起降装置(三) 能源技术1. 目前飞艇常用的能源形式2. 现代重载飞艇常用能源3. 柔性太阳电池4. 发电系统、储能系统以及电源管理及分配系统5. 镍氢电池(可以反复充放电超过5万次)6. 氢氧燃料电池7. 核电技术8. “放射性同位素热电发电机”(RTG)9. “斯特林放射性同位素发电机”(SRG)(四) 控制技术1. 飞行控制2. 飞行控制策略3. 升力控制技术4. 静态重量控制技术（COSH）5. 气垫着陆器（Air Cushion Landing System，ACLS）6. 压力控制三、 应用场景(一) 预警探测(二) 侦察监视(三) 通信中继(四) 重载运输(五) 航测航拍(六) 旅游观光(七) 环境监测(八) 空中广告(九) 亚马逊把仓库搬上飞艇（假想）四、 竞争格局（头部企业）(一) 国外生产商1. 英国先进技术集团公司（Advanced Technologies Group，ATG）2. 美国洛克希德·马丁公司3. 美国全球航空公司4. Flying Whales飞鲸公司5. 瑞典公司OceanSky Cruises6. 其他：Lockheed Martin、Zeppelin Luftschifftechnik、Lindstrand Technologies、Vantage Airship、Airborne Industries、Gefa-Flug(二) 国内生产商1. 珠海企业中航通用飞机有限责任公司2. 中国航天科工集团公司3. 北京临近空间飞艇技术开发有限公司4. 航空工业特飞所5. 青岛飞宇航空科技有限公司6. 上海达天飞艇制造有限公司7. 国内近60家飞艇研发制造及周边企业概况五、 飞艇推进建议(一) 目前调研内容主要为纸上谈兵，还需要寻求更专业的人员和实地补充调研方可推进下一步计划。
1. 确定最具市场前景的应用领域对应的飞艇类型2. 评估类型飞艇市场参与主体、技术水平、投入预算3. 评估自身实力：资金、技术、人才、场地、供应链能力(二) 确定发展策略1. 自主研发 VS联合研发2. 重后端应用 VS 重前瑞重研发3. 自有资金 VS 产业资本(三) 做好打持久战的心理准备及合理确定阶段性任务一、 飞艇工作原理及进化历程(一) 工作原理1. 浮力定律古希腊科学家阿基米德（Archimedes）于公元前245年发现了浮力定律，这一定律是所有飞艇和气球设计最基本的理论依据。
虽然浮力定律早在公元前就已被发现，而且气体受热上升的现象自人类首次使用火以后就每天都可以观察到，但直到18世纪欧洲工业革命的到来，才为人类探索自然提供了良好的条件，加快了人类飞行探索的步伐，人们开始认真构思并制作飞行器。
飞艇的工作原理是根据气体的体积来改变大气对它所受的浮力，f=pgv排，所以在p与g是定值，所以根据v排，气体体积大小来升降，所以充装氦气（密度小于空气）浮力变大，气罐来充装气艇的气球，从而改变排开的体积，所以气艇的原理与热气球原理不同的。
2. 飞艇具有推进和控制飞行状态的装置飞艇是一种轻于空气的航空器，它与热气球最大的区别在于具有推进和控制飞行状态的装置。
飞艇由巨大的流线型艇体、位于艇体下面的吊舱、起稳定控制作用的尾面和推进装置组成。
艇体的气囊内充以密度比空气小的浮升气体（有氢气或氦气）借以产生浮力使飞艇升空，同时利用动力推进系统、艇载功能系统和飞行控制系统等实现升空、下降、空中悬停或机动飞行等。
吊舱供人员乘坐和装载货物。
尾面用来控制和保持航向、俯仰的稳定。
(二) 飞艇发展历史1. 公元前400年鸟状飞行器据说在公元前400年左右，古希腊人阿尔库塔斯(Archytas)就设计和制造了第一个飞行器，这个飞行器形状像鸟，可能是由蒸汽驱动，飞行了200来米。
有人怀疑这个飞行器是用绳子悬在空中的。
2. 1670年最早的飞行器设计图1670年，有一位名叫特尔齐的意大利数学家，因为单纯地向往天空，所以设计了这样一张飞行器图纸。
最早的飞行器设计图3. 1783年飞向天空的飞行器1783年，在第一艘飞艇图纸被画出的113年后，法国造纸商孟戈菲兄弟，将热气球放飞到空中，人类第一次制造出了能飞向天空的飞行器。
热气球飞向天空仅仅十天后，另外一只更为“争气”的气球，在天空足足飞行了两个多小时之久。
因为它使用了一种特殊的气体，氢气。
氢气球可此时的气球存在着一个巨大的缺陷——没办法控制方向。
为了解决这个问题，罗伯特兄弟给气球安上了船桨。
然而，在试飞过程中，它们还是没起到什么作用。
4. 1852年第一艘有人可操纵飞艇带有船桨的飞艇1852年世界上第一艘有人可操纵飞艇研制成功，在之后160多年的发展历程中，全世界共制造了近200艘硬式飞艇、100多艘半硬式飞艇和250多艘大中型软式飞艇。
5. 1852-1940年：飞艇诞生，经历辉煌18世纪欧洲掀起了研制载人气球的热潮，并在此基础上进一步发展推进装置，以流线型气囊提供浮力克服重量，从而诞生一种新型的轻于空气的航空器——飞艇。
1852年，法国人亨利·吉法尔成功研制世界上第一艘接近实用的有人可操纵软式飞艇，但由于受到气囊织物强度和刚度等限制，软式飞艇在续航时间和运载能力方面提升缓慢，严重阻碍了飞艇技术实用性发展。
1892年，犹太商人大卫·舒瓦兹与德国企业家卡尔·贝尔格合作，尝试用当时新兴的金属铝来制造飞艇，硬式飞艇技术现世。
1897年德国制造了世界上第一艘硬式飞艇，1900年7月德国齐柏林LZ-1号硬式飞艇起飞，标志着飞艇“金色时代”到来。
LZ1飞艇齐柏林飞艇公司1909年，齐柏林创办世界上第一家民用航空公司——德意志飞艇运输公司，并于1910年6月开通第一条定向商用航线进行载客运输，开启了商用运输领域的“飞艇时代”。
第一次世界大战期间，飞艇在军事上的发展更为显著，据统计共有115艘飞艇投入战争。
德国生产齐柏林系列硬式飞艇达88艘，且在战争需求和地面防空火力不断提升的双重压力下，硬式飞艇的飞行速度、高度、气囊容积、噪声、定位等诸多性能迅速得到提升。
同时，英国皇家海军在沿海水域使用小型软式飞艇对抗潜艇威胁。
第一次世界大战结束后，齐柏林硬式飞艇逐步成为飞艇技术发展的主流。
除德国外，英法美等国纷纷利用战争中缴获的齐柏林飞艇发展民用飞艇事业，主要是航空运输，特别是跨洋来往于欧美亚洲之间，行程长达数千千米。
1929年8月，“齐柏林伯爵号”飞艇完成环球航行，谱写飞艇历史上最辉煌的篇章。
1931年，“齐柏林伯爵号”飞艇成功进行北极科学考察，之后多次往返北极。
直到1937年退役，“齐柏林伯爵号”飞艇飞行650余次，载客18000人，且无一次事故发生。
据统计，1926-1930期间各国飞艇无事故飞行时间超过1万小时，而飞机同期仅有7000小时。
“齐柏林伯爵号”飞艇6. 1941-1980年：陷入低潮，几近停滞1937年5月，德国“兴登堡”号飞艇在美国莱克赫斯特基地着陆时，不慎撞击建筑物而引起气囊内部易燃的氢气爆炸起火，导致包括一名地面人员在内的36人遇难，社会各界震动很大，也对飞艇发展造成致命的打击，德国民航禁止飞艇使用氢气作为浮升气体。
1940年4月，德国政府下令拆下剩余两艘硬式飞艇的铝材和钢材用于飞机制造，由此开始飞艇的发展陷入低潮期。
“兴登堡”号飞艇爆炸起火与此同时，飞机迎来跨越式发展。
第二次世界大战期间，战斗机和轰炸机随着涡轮喷气发动机的出现而得到快速发展，这些成果转化为民用后创造了民航运输飞机的喷气时代，实现快速、远程及舒适的航空旅行。
在与飞机的竞争中，飞艇逐渐失去原有市场，发展几近停滞。
7. 1981-至今：迎来复苏，理性发展20世纪80年代以后，随着氦气大量生产以及航空技术不断进步，飞艇重新引起人们关注，世界各国飞艇也迎来了复苏和理性发展期。
英国飞艇工业有限公司研制了世界上第一种拥有容许载客型号合格证的Skyship-600载人飞艇；德国成立新齐柏林飞艇公司，主要研制新型半硬式飞艇；美国海军为侦察海上毒品走私活动，与威斯丁豪斯公司、英国飞艇公司共同投资研制YEZ-2A预警飞艇系统；在我国，中国特种飞行器研究所研制出国内第一艘大型载人充氦飞艇FK4型，并在亚运会期间长途飞行转场至北京进行飞行表演，填补了我国在载人飞艇领域的技术空白。
Skyship-600载人飞艇从20世纪90年代开始，在高空预警、通信中继、对地观测等军民需求牵引下，世界各国掀起了平流层飞艇的发展热潮。
从总体方案、系统原理、能源、材料、推进装置等方面关键技术研究，再到系统集成和技术演示验证，平流层飞艇已作为主要发达国家发展的战略产品，如美国“高空哨兵”-80飞艇、HALE-D飞艇、中国PFK300飞艇、日本SPF飞艇等。
HALE-D飞艇近十年来，国内外重载飞艇产业得到快速发展。
2000年6月，英国ATG公司完成Skycat-20重载飞艇低空验证飞行。
2010年10月，美国Aeros公司发布Aeroscraft系列重载飞艇项目，并于2013年1月完成Pelican缩比演示验证艇首次系留飞行测试，同年9月完成首次室外飞行试验。
2015年7月，中航工业通用飞机有限责任公司与法国飞鲸控股公司签订LCA-60T重载飞艇合作协议。
目前，中小型低空软式飞艇、大型运输飞艇和平流层飞艇已成为世界飞艇发展的三大主流。
Pelican飞艇(三) 飞艇分类1. 按升空高度分类，飞艇分为对流层飞艇和平流层飞艇；2. 按操纵特点分类，飞艇分为有人驾驶飞艇和无人驾驶飞艇；3. 按结构形式分类，飞艇分为软式飞艇、半硬式飞艇和硬式飞艇。
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。
4. 混合飞艇混合式飞艇结合了传统飞艇和飞机的特点，将传统飞艇的静升力与飞机的动升力两类优点结合起来，既依靠艇囊气体产生静升力，又通过囊体和翼面等产生动升力，具有飞行速度快、运载能力强等性能优势，主要包括流线型艇体、推进系统、操纵系统、控制系统和吊舱等，吊舱通常安装在艇体下方，用于搭载人员和装载货物进行运输。
新概念飞艇则以其独特的使用模式或设计理论，满足一些特定的功能，从另外角度解决大型运输飞艇设计使用关键技术。
重载飞艇结合了传统飞艇技术和固定翼、旋翼飞机技术以及气垫船技术，具有载荷能力强、续航时间长、操控简单可靠、对地面基础设施依赖小等突出优点，目前已有多个国家开展了重载飞艇的研究与技术验证。
主要依靠轻于空气的浮升气体产生静升力，同时利用高气动升力外形和矢量推进器等多种升力源提供动升力，以静升力为主、动升力为辅，具备可控飞行能力和升力控制能力的新型运输类浮空飞行器。
由于结合了传统飞艇技术和固定翼、旋翼飞机技术，现代重载飞艇的操纵特性和稳定特性得到了极大地提升。
混合动力大型运输飞艇指载重量在数吨、甚至百吨以上的飞艇。
飞艇飞行速度比飞机低，但远高于一般车辆和船舶，而且可随处起降和空中悬停，具有其他运载工具无法比拟的独特优点。
因其载重量大、续航时间长、飞行平稳、研制成本低、部署灵活、无需专用机场等独特优势，能在执行海洋（特别是南海）维权巡查、环境保护监察、人员与货物运输、特种货物转运等方面发挥较大的作用。
在国防建设和经济发展的同时具备持续有力的支援保障能力和复杂多样的非战争任务能力，是我国未来重点发展的战略产品。
世界各国目前在研的大型运输飞艇以混合式飞艇为主。
二、 核心技术(一) 材料技术1. 碳纤维：聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）、中间相沥青基碳纤维2. 航天科工六院46所——F-12芳纶纤维F-12芳纶纤维具有强度高、密度低、柔韧抗冲击、阻燃、绝缘、耐高低温、透波、尺寸稳定性好、耐化学品腐蚀等优良理化性能，已广泛应用于航空、航天、船舶、飞艇、橡胶、个体防护、电子通讯等领域。
主要规格有23、44、63、100、130、200、400tex，根据用户需求可定制开发其它规格纤维。
同时，46所已开发生产多种规格的芳纶机织物、仿形织物、立体编织物、芳碳混编织物、高强导电织物、绳索、织带、套管、飞艇囊体复合材料等制品。
3. 碳纤维增强树脂（CFRP）碳纤维增强树脂（CFRP）具有优异的综合性能，其在导弹、空间平台和运载火箭，航空器，先进舰船，轨道交通车辆，电动汽车，卡车，风电叶片，燃料电池，电力电缆，压力容器，铀浓缩超高速离心机，特种管筒，公共基础设施，医疗和工业设备，体育休闲产品，以及时尚生活用具等十六个领域。
4. 有机高性能纤维：芳酰胺纤维、聚噁二唑纤维（P0DZF）、聚对亚苯基苯并双噁唑纤维（PB0F）、液晶聚芳酯纤维（LCPF）、人造蜘蛛丝（MSS）、纤维素纳米纤维（CNF）5. 复合材料6. PBO纤维（聚对苯撑苯并二恶唑）能将PBO做成纤维、并工业化生产的，全世界范围内只有日本。
7. 临近空间飞艇的蒙皮必须使用多层复合设计才能同时满足耐紫外线照射和大温差、防止氦气渗漏等多种要求；而承力层的材料，就必须采用重量极轻的高强度纤维来纺织布料。
8. 我国目前没有针对这方面建立起成熟、标准的试验分析和表征方法，对于材料耐受紫外线、温差、水蒸气等条件后的性能变化机制搞不清楚，对于如何材料如何阻止氦气泄露的机制也不清楚。
(二) 结构设计1. 飞艇布局主要以常规单囊体形式为主，部分采用浮升一体化形式（即由多个单囊体混合而成，也称混合布局形式），极少数采用飞碟式、艇翼式、组合式等布局形式。
单囊体形式是一种成熟的飞艇布局，成型容易，设计生产技术已相当完善，应用也最为广泛；浮升一体化式布局能有效利用气动升力与浮力，在相同任务载重和使用情况下，理论上可减小囊体体积，目前主要应用于大型飞艇，如美国LEMV飞艇。
LEMV飞艇2. 结构形式中小型飞艇以软式结构为主，大型飞艇则主要采用硬式或半硬式结构形式。
软式飞艇主要依靠艇体内浮升气体与大气之间的压力差来维持外形，飞艇内部设置有主气囊（浮升气体气室）和副气囊（也称空气囊），当浮升气体温度或飞艇高度发生变化时，可通过对副气囊进行充/放气操作以保持一个稳定的气囊内部压力。
硬式飞艇依靠一个完整的金属或复合材料骨架结构来维持外形和刚度，骨架结构外部覆以蒙皮，内部设有多个相互隔开的浮升气体独立小气室，即使内部浮升气体失去压力，飞艇仍能维持其自身的外形。
半硬式飞艇介于硬式飞艇和软式飞艇之间，既与软式飞艇一样主要依靠气囊内部压力来保持外形，也具有与硬式飞艇相似的刚性龙骨，沿着底部曲面从头锥一直延伸到尾翼，承受主要的吊挂载荷，并分散传递给整个飞艇。
现代飞艇大量采用复合材料骨架结构，如国外较为成熟的齐柏林NT飞艇。
对于软式和半硬式飞艇而言，其完全依靠内部的气体压力保持自身气动外形，并具备一定的刚度。
但由于外界环境（海拔高度、大气压力及温度等）变化，飞艇内部压力不可避免会受到影响而出现一定的波动，此时必须通过压力控制系统将气体压力维持在一定范围内，从而保证飞艇安全。
目前通常采取的方法是在飞艇内设置一个或多个空气囊，通过对空气囊进行充放气操作控制内部气体压力；当飞艇内部空气完全排空而压力持续上升时，通过氦气阀进行放氦操作；同时利用压力传感器监测气囊内部压力变化，作为压力控制的依据。
3. 高动升力外形优化设计需要兼顾气动升阻特性、形状保持能力和成型工艺性，以达到提高飞艇性能的目的。
4. 组合艇囊内部保形与应力分散技术常用的内部保形手段主要有隔膜和拉绳，其主要有两方面作用[23]。
一是承受囊体向外扩张产生的应力，保持飞艇外形。
隔膜或拉绳通常在艇囊间相贯位置处上下相连，通过自身微小变形承受艇囊扩张产生的应力。
内部保形的另一个作用是传递载荷，使飞艇均匀受力，飞艇吊舱通常安装在艇囊下部，由于重量较大，会对艇囊下部材料产生较大的拉应力，此时隔膜和拉绳将成为载荷的传递路径，将吊舱等结构件的重量传递至整个艇体，减小艇囊下部的局部应力。
组合艇囊交汇处是重载飞艇保形的重要部位，其应力水平要远远高于艇囊其他部位，设计时应通过一定技术手段将其应力分散，防止出现局部应力集中破坏艇囊结构。
目前较为可行的应力分散手段是在交汇处艇囊材料内部加入刚性拉丝等构件，依靠其较大的刚度承受囊体变形产生的应力。
另外，根据艇囊满充时单个囊体的的变形曲线，可以在囊体交汇处使用具有一定初始弧度的材料，以减小材料变形应力。
组合艇囊内部空间有限，以较低的重量成本设计出具有足够强度和刚度的内部保形结构，是需要重点解决的问题，囊体交汇处应力分散结构的设计与实际使用的效果，是需要探索和反复尝试的工艺。
5. 飞艇起降装置主要功能包括：降落时承受和吸收飞艇动能和最大净重势能产生的冲击力；锚泊时使飞艇绕锚泊装置旋转运动；防止吊舱、推进装置及尾翼与地面直接撞击；辅助飞艇随牵引装置移动和入库等。
目前常用的飞艇起降装置布局形式有单点式、两点式和三点式，其中两点式又可分为前后式和并列式。
单点式主要应用于中小型飞艇，即在飞艇吊舱下方布置一个起降装置，这就要求保证重心在浮心和接地点之间，从而使飞艇基本保持平衡，同时为了避免尾翼擦地，在下尾翼安定面后缘下方可安装一个辅助性防撞装置；前后两点式主要应用于长度比较大的中型飞艇，将两个起降装置沿纵向中心轴前后布置，能较好地改善飞艇的俯仰稳定性，但接地时两点处的滚动摩擦力会使航向偏转适应性变差，横向稳定性也较差；并列两点式主要应用于长细比不大的中型飞艇，在吊舱两侧分别布置一个起降装置，飞艇重心在浮心与机轮轴心线之间，相比单点式在一定程度上提高了滚转稳定性，可以有效保护吊舱两侧的推进装置免于撞击，同时也通常需要在飞艇后部布置一个辅助性防撞尾轮；三点式主要应用于硬式飞艇或大型飞艇，将两个主起降装置布置在吊舱下部，另一个起降装置布置在吊舱或艇体下部适当位置，可以有效减小飞艇着陆过程受到的冲击，并在锚泊及地面移动时使飞艇的姿态更加稳定。
近年来，随着飞艇产业与技术的不断发展，飞艇体积大型化、囊体结构多样化、使用环境复杂化的趋势愈加明显，传统的起降装置形式已无法满足飞艇在某些条件下（如水面、沼泽）的起降要求，由此引出新型的气垫式起降装置设计理念，即在艇体下方用软式或半硬式气垫满足飞艇起降、停放及滑跑等要求，如美国P-791飞艇。
(三) 能源技术能源是提供飞艇飞行、控制、信号测量、信息传输以及操作等各种动作的能量，通常具有重量轻，效率高，稳定可靠等特点。
1. 目前飞艇常用的能源形式主要有燃油发动机形式、纯电形式和油电混合形式。
燃油发动机具有较高的质量比功率，但其消耗后会导致飞艇的浮重平衡被破坏；纯电形式通常采用储能电池，或太阳电池+储能电池的循环能源形式，使用中具有较高的效率并且不会带来重量变化；油电混合形式往往用于单种能源不能满足任务需求的情况，结构复杂度较高，但用燃油供应动力，用储能电池供应飞艇设备电源却是一种适用于长航时飞行的优选方案。
对于现代重载运输飞艇，首先应考虑引入循环能源以弥补艇上能源的消耗，在艇囊较为平坦的上表面铺设柔性薄膜太阳能电池是一种较优的选择。
其次应采用油电混合能源形式，以应对飞行中多种不同工况，比如应急抗风、高速飞行时采用燃油作为动力，而低速巡航时使用电池能源作为动力。
对于采用油电混合能源形式的飞艇，由于电能是可以补充的，而燃油无法补充，因此飞行中应以电能为主、燃油为辅。
氢燃料因具有高质量比能量，各国正在研究开发氢燃料活塞动力发动机，将优先应用于飞机，如美国正在针对全球观测者（Global Observer）和鬼眼（Phanton Eye）研制液氢燃料发动机，如果液氢发动机得以应用，将使飞艇的载重量和飞行时间进一步提高。
2. 现代重载飞艇常用能源2. 现代重载飞艇通常使用柴油或汽油作为飞艇推进器的能量
