蒋鹏程，欧阳自强，张文华

（中国特种飞行器研究所，湖北 荆门 448035）

系留气球是一种利用轻于空气（LTA）气体的浮力获得升力的无动力飞行器，具有维护成本低、安全度高、滞空时间久、无噪音等特点[1-4]。其搭载的任务设备可执行通讯任务、救援任务、气象探测、长时预警侦查等任务[5-9]，任务设备通常安装在系留气球下部整流罩内。然而随着任务设备性能的不断提升，伴随发热量也急剧增加。若热量不能及时散出，极易导致任务设备故障停机，因此整流罩的散热设计逐渐成为浮空器设计需要考虑的重大问题之一，如图1 所示。

图1 整流罩散热示意Fig.1 Heat dissipation diagram of windscreen

近年来国内外专家学者对浮空器（含系留气球和飞艇）开展了大量的研究工作，主要集中于球囊及浮升气体的相关特性研究[10-14]，尤其以热特性研究为热点，而基于对系留气球这类近地空间浮空器任务设备的环境控制研究涉及甚少。例如，Dai 等[15]模拟研究了高空超压气球的热力学特性，分析了蒙皮材料热辐射特性和云层厚度对气球热特性的影响。Cathey[16]研究了高空气球的热力学环境，但未考虑大气红外辐射的影响。茆磊等[17]采用理论分析和试验测定相结合的办法对浮空器受到太阳辐射问题进行了研究，建立了太阳直射辐射模型、天空散射辐射模型和地面反射辐射模型三个模型。程雪涛等[18]对低空浮空器进行了热数值分析，考虑多方面因素，建立了浮空器在地面的热分析理论模型。刘四洋[19]利用传热学公式计算出气囊与外界环境之间的平均对流换热系数及收到的外界辐射量，再借助CFD 方法进行气囊热特性数值模巧，研究了气囊在不同工况下的热特性。……