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、應急通信與科學實驗等領域具有獨特的優(yōu)勢。高空零壓氣球是常見的臨近空間浮空平臺之一。對其上升過程運動特性的研究有利于增加駐空時間、減少橫向漂移距離。文章通過建立零壓氣球充氣量模型和氣球上升過程中的動力學模型,對氣球上升過程中動力學模型進行仿真分析,結(jié)合高空飛行試驗數(shù)據(jù),驗證了所建模型的準確性。在模型的基礎上對比了不同浮升氣體對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載荷總量的影響,并分析了氣球在上升過程中的體積變化以及駐空高度與浮升氣體質(zhì)量的關系,最后討論了影響氣球上升特性的關鍵因素。可以得到零壓氣球上升過程運動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,假設氣球可無限膨脹不發(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,達平衡所需時間越少;實際工程應用中,氣球受材料限制不可無限膨脹,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,其充氣量不能過多,需與一些物理量滿足一定關系。