杨希祥，侯中喜，麻震宇(国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)

平流层长航时气球上升过程超冷现象影响因素分析*

杨希祥，侯中喜，麻震宇
(国防科技大学航天科学与工程学院，湖南长沙410073)

平流层长航时气球超冷现象是指内部浮升气体温度低于外界大气温度，超冷会引起浮力损失进而阻碍气球上升过程。建立了长航时气球辐射、对流等热模型和上升过程动力学模型，仿真分析了初始净浮力、蒙皮热物性参数、放飞时间和放飞日期等因素对超冷现象的影响规律。研究结果表明，上升过程内外温差随初始净浮力增大而增大且变化显著，可见光吸收率和红外吸收率增大时，内外温差值总体上呈减小趋势；放飞时刻和放飞日期对超冷现象影响较小，但放飞时间不同，气球上升至设计驻空高度的时间差别较大。该结论可为平流层浮空器总体方案设计和放飞试验提供有益参考。

平流层长航时气球；上升过程；超冷现象；热模型

近年来，在对地观测、导弹预警、移动通信等军民应用需求的强力推动下，临近空间持久区域驻留飞行器的发展受到各国高度关注［1］。平流层长航时气球是典型的持久区域驻留飞行器，也是目前唯一真正实现在临近空间高度(约20～100km)长期工作的浮空类飞行器。

平流层长航时气球依靠浮力升空。在上升过程中，气球经历外界环境参数的大幅变化，大气密度、温度、压力随高度增加呈总体下降趋势，随外界大气压力下降，气球快速膨胀对外做功，引起内部浮升气体(通常为氦气)温度大幅下降并低于外界大气温度，产生超冷问题。……