摘要本文在详细分析平流层飞艇所处环境、飞艇控制模式、内部气体物性参数的基 础上，建立了平流层飞艇上升、下降过程的运动学方程以及热性能模型。对于所建 立模型的微分方程组采用龙哥库塔法进行求解。本文着重分析平流层飞艇的上升过 程，通过求解得到飞艇上升过程的温度曲线图、速度曲线图以及高度曲线图。计算 结果表明飞艇的速度、内部气体的做功、太阳辐射对飞艇的热性能将产生较大影响。 本文着重分析平流层飞艇的上升过程，得到飞艇上升过程的温度曲线图、速度曲线 图以及高度曲线图。在此过程如果飞艇速度较快，艇内的氦气快速膨胀做功，飞艇 将处于较低温度，这将对飞艇的结构和实现飞艇的最终定点产生不利影响。外界的 太阳辐射可减轻飞艇的超冷状态。84848

毕业论文关键词：平流层飞艇，热性能，数值模拟

Abstract Based on the analysis of the working environment, control style and inner gas physical properties of the stratospheric airship a thermal model is developed to simulate the basic characteristics and thermal performance of stratospheric airships during ascent, floating, and descent。 And the Runge kutta method is adopted to solve the governing equations。 In this paper,focusing on the ascent of the stratospheric airship ,we can get the temperature curve,speed curve and height curve。The results reveal that among the influencing factors, the airship velocity, air filling and air venting seriously affect the thermal performance of the airship。 Especially during ascent, if the velocity is too fast, the temperature of the film could drop to its damage value, which would bring difficulties for its operation。 However, the solar radiation can reduce such influence。

Keywords: stratospheric airship, thermal performance, numerical simulation

目 录

第一章 绪论 1

1。1  研究背景和意义 1

1。2  平流层飞艇的发展概况 2

1。2。1  国外平流层飞艇发展概况 2

1。2。2  国内平流层飞艇发展概况 5

1。3  本文主要研究工作和创新点 6

第二章 飞艇的结构及其基本设计参数 8

2。1  飞艇的结构 8

2。2  飞艇的基本设计参数 8

第三章 平流层飞艇的环境参数 10

3。1  概述 10

3。2  环境特性 10

3。2。1  外界大气的热物性参数 10

3。3  辐射换热 12

3。3。1 太阳直射辐射 13

3。3。2  太阳散射辐射 13

3。3。3  太阳反射辐射 14

3。4  对流换热 14

3。5  黑球模型 14

3。6  物性参数 15

3。7  本章小结 16

第四章 平流层飞艇控制方式及方程建立 17

4。1  飞艇的控制方式