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摘要
考虑太阳辐射、红外辐射、内外对流换热和太阳电池传热影响，建立了平流层飞艇驻空热模型，考虑薄膜褶皱和充气状态特征，建立了平流层飞艇囊体结构有限元模型。在模型验证基础上提出基于分区耦合策略的热结构耦合计算方法，对平流层飞艇昼夜驻空过程的热结构耦合特性进行仿真分析，得到典型飞行工况下囊体温度、变形和应力分布及随时间变化规律。计算结果表明：太阳辐射和太阳电池传热特性对囊体温度分布、变形和应力影响较大，在设计工况条件下，太阳电池铺设边界处最大温差达到60 K，昼间囊体顶部最大径向位移达到1.5 m，太阳电池铺设边界处最大轴向和环向应力分别约为82 MPa和140 MPa。在夜间囊体压差较小的情况下，囊体中部出现明显褶皱变形，囊体水平对称面以下部位褶皱幅值达到1.1 m，对平流层飞艇结构性能有重要影响。
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