马家兴，全荣辉，滕海山，杨 杭

(1. 南京航空航天大学航天学院，南京 210016；2.北京空间机电研究所，北京 100094)

0 引 言

近年来，具有载重大和长时间驻空能力的飞艇受到了各国的重视。它可以与地面基站、卫星等组成联合通讯网，也可以用于科学研究、森林火灾和地震预警等。因此在民用领域和军事领域都有广大的应用前景[1]。飞艇是当前无人飞行平台研究的前沿热点。目前平流层飞艇都是采用太阳能电池等能源系统，为电动机提供电能带动螺旋桨转动产生推力，从而巡航飞行或定点驻空。但在飞行过程中，飞艇的高度和速度产生变化，螺旋桨翼型的雷诺数和前进比发生变化，螺旋桨推进系统的拉力和效率迅速下降，无法提供足够的动力维持飞艇巡航飞行，而且在较高的高度(20 km以上)，采用螺旋桨推进有着很大的技术难题没有得到解决，如电机装置在较低气压下减速器轴承和齿轮润滑问题[2]。

所以研究新型动力技术对于推进平流层飞艇的发展具有重大意义。在此基础上，离子风推进器因有着结构简单、机械磨损小、超静音工作与能量利用效率高等特点受到了广泛的关注，被认为是一种可能的长航时临近空间飞行器推进方案[3]。而且传统螺旋桨推进系统利用太阳能电池等能源系统来提供工作时所需的部分或全部能量，也为离子风电推进技术提供了条件。近年来，离子风电推进技术已有了初步的应用。2016年，文献[4]提出平流层浮空气球的控制力可以采用离子风推进器提供，并通过无线充电技术保证动力的持久。……