双层乳胶气球的高空平漂机理及垂直轨迹模拟

双层乳胶气球克服了单层乳胶气球的缺点，可以在高空平漂以实现持续气象观测，但是其高空平漂受多因素影响比较复杂，特别是气球充气量主要依赖工程经验，施放成功率不高，亟需提供理论指导。通过试验数据证明了浮重平衡是双层乳胶气球实现高空平漂的必要条件，推导得出内、外球氢气充气量和昼夜温度变化对其运动的影响；建立了双层乳胶气球的几何模型和动力学模型，结合实地施放试验，对其升空和平漂过程轨迹进行模拟，由此探究了内、外球充气量对平漂高度的影响。研究结果表明:内球充气量是决定平漂高度的主要因素，并受昼夜温度变化影响，当内、外球规格分别为750g、500g，负载约1kg时，内球拉力每增大或减小0.04kg，最终平漂高度将对应升高或降低约5km，而外球充气量对其平漂高度无影响。