程 晨， 王晓亮

(上海交通大学 航空航天学院， 上海 200240)

平流层飞艇在工作过程中，外界热环境复杂且具有时变性.平流层空气稀薄，因此飞艇一般体积都很庞大，在驻空飞行过程中，其热特性受自身材料热特性、外部环境热源及囊体内外换热方式的影响极大.强烈的太阳辐射和微弱的对流换热导致飞艇蒙皮及内部气囊内温度场昼夜温差很大，从而影响飞艇的浮力和蒙皮的应力水平，改变其驻空高度、飞行姿态及轨迹，局部过热和应力增大也可能会导致蒙皮的膨胀变形乃至破坏.因此建立准确的飞艇热特性模型，掌握及预测飞艇蒙皮及内部填充气体的温度，对于飞艇设计及控制有着重要的意义.

20世纪80年代，国外许多学者就开始研究飞艇热特性.近年来，国内学者对平流层飞艇热特性模型的研究也在持续发展，取得了一定的成果[1].文献[2]建立了瞬态运动方程和传热模型.文献[3]用Fluent软件对飞艇进行了仿真分析.文献[4]研究发现相同条件下南瓜形气球的氦气温度及蒙皮平均温度均高于球形气球.文献[5]详细研究了飞艇晴空时的太阳辐射、长波辐射以及强迫换热模型.文献[6]分析了驻空期间太阳电池等效面积热阻、转换效率及铺装面积对飞艇热温度昼夜变化规律的影响.

目前飞艇热特性的主要研究方法可以分成两大类：集总参数法和分布参数法.集总参数法是将飞艇看成一个或几个温度均匀分布的部分进行研究，飞艇……