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摘要：飛行在20km~100km高度的臨近空間浮空器,在區(qū)域監(jiān)視、偵查、應(yīng)急通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)等領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。高空零壓氣球是常見的臨近空間浮空平臺(tái)之一。對(duì)其上升過(guò)程運(yùn)動(dòng)特性的研究有利于增加駐空時(shí)間、減少橫向漂移距離。文章通過(guò)建立零壓氣球充氣量模型和氣球上升過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)模型,對(duì)氣球上升過(guò)程中動(dòng)力學(xué)模型進(jìn)行仿真分析,結(jié)合高空飛行試驗(yàn)數(shù)據(jù),驗(yàn)證了所建模型的準(zhǔn)確性。在模型的基礎(chǔ)上對(duì)比了不同浮升氣體對(duì)氣球上升速度以及駐空高度的影響;研究了浮升氣體充氣量對(duì)載荷總量的影響,并分析了氣球在上升過(guò)程中的體積變化以及駐空高度與浮升氣體質(zhì)量的關(guān)系,最后討論了影響氣球上升特性的關(guān)鍵因素。可以得到零壓氣球上升過(guò)程運(yùn)動(dòng)特性與浮升氣體種類、充入氣體量、氣球規(guī)格、載荷質(zhì)量有關(guān),假設(shè)氣球可無(wú)限膨脹不發(fā)生爆炸,浮升氣體密度越小,充入氣體量越多,載荷質(zhì)量越輕,氣球的駐空高度就越高,達(dá)平衡所需時(shí)間越少;實(shí)際工程應(yīng)用中,氣球受材料限制不可無(wú)限膨脹,面密度小的氣球,可能在上升到駐空高度前發(fā)生爆炸,要使氣球攜帶一定質(zhì)量載荷在某一高度范圍駐空,其充氣量不能過(guò)多,需與一些物理量滿足一定關(guān)系。