软银开发可长期驻留平流层的高空平台复合材料

软银集团和凸版印刷控股公司开发了一种新型轻质高耐久性材料，专为高空平台系统 (HAPS)飞机设计，解决了平流层持续运行的关键技术障碍之一。

一种新型机翼蒙皮，旨在抵抗紫外线辐射、臭氧和极寒天气，可以延长高空平台在空中停留的时间，从而支持未来的通信和监视网络。

它们介于飞机和航天系统之间，提供了一种灵活的扩展连接方式，而无需发射卫星的成本和复杂性。

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内容

两家公司表示，这种用于飞机机翼蒙皮的材料经过专门设计，能够承受极端的紫外线辐射、臭氧暴露以及低至接近零下 100 摄氏度的温度，这些条件长期以来限制了此类平台的使用寿命。

随着全球对高空平台系统（HAPS）作为地面网络和卫星之间的补充层（尤其是在通信和监视方面）的兴趣日益浓厚，这一发展也随之而来。

/* 平流层环境使高空平台材料的耐久性接近极限。

高空平台 (HAPS) 的运行高度约为 20 公里，其所处的大气层环境条件与传统飞机所遇到的环境条件明显不同。

在这些高度，太阳辐射明显更强，臭氧浓度更高，在阳光直射下，温度会从极冷到极热剧烈波动。

这些公司表示，用于飞机结构的传统材料在长时间暴露于这些条件下会降解，从而影响飞机的性能和耐久性。

为了解决这个问题，新的机翼蒙皮采用了源自 TOPPAN 材料技术的多层薄膜结构和抗冲击树脂，并结合了从软银 HAPS 飞行中收集的运行数据。

他们表示，最终得到的结构既保持了强度，又保持了轻便性，这对于设计用于在空中停留数周或数月的飞机来说至关重要。

测试方法模拟平流层环境，以验证其长期性能。

除了材料本身，这些公司还开发了一种新的测试方法，可以模拟紫外线辐射、臭氧和超低温的综合影响。

这种方法使工程师能够观察材料在与平流层条件非常相似的条件下如何降解，而这在历史上一直很难在地面上精确复制。

测试环境包括暴露于短波紫外线辐射和远高于地面臭氧浓度的臭氧，同时温度也在很大范围内循环变化。

/* HAPS（High-altitude platform systems）飞机是什么？它们如何在平流层中运行？

高空平台系统在航空航天和通信领域占据着独特的地位。

国际电信联盟将高空平台定义为在 20 至 50 公里高度运行的无线电台，高空平台就像“空中基站”，在比卫星更靠近地球的同时，还能为广阔的区域提供连接。

它们旨在提供宽带连接、回程链路和应急通信，尤其是在地面基础设施有限或受损的地区。

由于其高度优势，单个高空平台可以覆盖广阔的地理区域，与卫星系统相比，兼具覆盖范围广和延迟相对低的优点。

/* 不同类型的 HAPS 平台体现了在续航能力和有效载荷方面的不同设计思路。

高空平台系统大致可分为两类。

重于空气的平台类似于飞机，依靠空气动力升力飞行。其中包括翼展很长的太阳能无人机，它们利用白天的太阳能和夜间储存的能量，设计用于长时间滞空。

另一种方法是使用比空气轻的平台，例如气球或飞艇，它们依靠浮力保持在空中。这些系统可以携带更大的有效载荷，但可能更容易受到大气条件的影响。

软银的重点是重于空气（HTA）的系统，这种系统可以更好地控制定位，更适合在固定区域提供持续的通信覆盖。

软银提供了来自其平流层高空平台飞行的真实数据，包括实际温度测量和深紫外线 (UV-C) 射线暴露条件，并定义了诸如减轻重量和其他性能标准等要求。

这使得 TOPPAN Holdings 能够运用为建筑材料开发的技术，设计出一种能够应对平流层恶劣环境条件的表皮。

虽然卫星历来承担着这一角色，但 HAPS 平台提供了一系列不同的权衡—更低的延迟、更容易的部署以及与地面移动网络更直接集成的能力。

随着高空平台（HAPS）在全球范围内加速发展，空中和太空之间的一个平台正在形成。

HAPS 平台日益被视为分层通信架构的一部分，该架构包括地面网络、无人机和卫星。

它们介于飞机和航天系统之间，提供了一种灵活的扩展连接方式，而无需发射卫星的成本和复杂性。

随着监管框架的演变和技术的成熟，重点正从示范转向部署。

如果它能按预期运行，就能帮助高空平台飞机在平流层停留更长时间，使持续的高空连接理念更接近现实。

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