杨燕初，杜千仟，曾丹丹，王 帆，张航悦

(1. 中国科学院空天信息创新研究院， 北京 100094； 2. 中国科学院大学 航空宇航学院， 北京 100040)

浮空器作为一种稳定的空中平台，具有成本低、易操作、可持久驻空等优势。近年来，各国的研究机构都在开展有关浮空器的技术研究。高空气球作为浮空器的一种，被广泛应用于气象观测和科学研究等领域[1]。各国开展的高空气球项目，主要涉及大气科学、空间工程、宇宙射线物理等多个学术领域，并在这些领域取得丰硕成果[2-3]。高空气球内部充有比重轻于空气的浮升气体，可以依靠大气浮力升空。文献[4]研究了高空气球的发展史，在早期的高空气球试验中，气球内部充入氢气。氢气易燃易爆，氢气球有一定的危险性。随着氦气的发现和推广，其不可燃、稳定等特点也逐渐被人们认可，随之取代氢气成为高空气球内部浮升气体的首要选择。

如何准确计算高空气球内部充入的氦气量十分重要，其直接影响气球能否顺利升空，进而决定气球的上升速度和驻空高度。如果充气量不足，会导致上升速度过慢，以致不能达到预期高度。反之，如果充气量过多，会导致上升速度过快甚至因排气不够迅速而损坏气球。传统方法是利用气体在不同压力下密度值的对应关系和气体状态方程来计算充气量。文献[5]在此基础上提出了一种新的计算方法，即在原有气体关系的基础上，考虑充气过程中氦气储气罐容积的变化，以及关闭阀门后罐内压强回升问题，来计算充氦气量。……