高空气球工作环境特点

发布日期：2023-12-18 14:26:09 点击：

高空气球主要在平流层工作，离地面20-100公里。高空风场变化复杂，在海拔、季节和纬度上存在明显差异。首先，平流层底部受到对流层顶部西风的影响，所以几乎所有的平流层都是西风。然后，在平流层中上部除特殊场合外，夏季将更加普遍地吹东风，即东风带，称为平流层东风。当冬天来临时，这种现象将会逆转。极地地区将与夏季相反，不会整天暴露在阳光下。因此，高纬度地区将比低纬度和中纬度地区温度低，即进入低气压状态。

所以产生了从低纬到高纬的气流，然后由于科里奥利力的影响变成了西风，这种风叫做平流层西风。因为这种现象随季节改变风向，所以也可以认为是季风的一种，称为平流层季风。平流层西风和平流东风最大风速可达50m/s左右。平流层没有对流和涡旋层，由于对流层顶部西风带的影响，底部常年刮西风，其中上层气流受科里奥利力影响，随季节变化盛行平流层季风。由于气流变化相对稳定且有规律的特点，平流层对空气流动性较弱的可控轨迹高空气球有着天然的适应性。

高空气球材料.jpeg

大气温度随高度的变化相对复杂，在相对密集区20公里约为-56℃，30公里约为-46℃。

平流层是大气层中唯一一个温度自下而上升高的空间，大气密度随高度可以近似成指数发展规律进行快速增长下降，30km处密度约为地面的1.5％。平流层底部环境不同温度可轻易下探至-56℃以下，空间结构顶部环境污染空气通过温度与地表温度已经接近。

此外，平流层飞艇的工作环境拥有属性太阳辐射强度高，环境压力低。在高空气球快速上升并停留在空中的过程中，气球迅速膨胀，温度范围跨越 -56 ~ 25 °C，太阳辐射和环境的极端变化导致船体与内部浮气之间的热失衡和关键结构的冰破坏。例如，平流层空气稀薄，散热不良，大功率设备容易过热，在极端低温的环境中，如果没有有效的加热或绝缘措施，飞艇的电子和通信设备可能会出现故障，甚至被低温损坏。因此，高空气球的环境设计技术被广泛认为是高空气球的技术难点。