● 摘要
由于飞艇具有能在空中长期保持定点的特性，因此它可以作为一种新型的通信和观测等应用平台受到世界各国越来越多的重视，定点保持模式是平流层飞艇的飞行任务中很重要的一环，相关的动力学问题也是平流层飞艇运行的技术难题之一。 本文对平流层飞艇定点阶段涉及的动力学问题进行研究。 本文首先确立了飞艇结构和选型，然后建立了空气静力学下飞艇质量体积，大气密度之间的关系，进而对飞艇的尺寸进行了估算，确定了飞艇的载重能力和最大升空高度。结合囊体材料密度飞艇结构及子系统重量，负载重量等参数反过来验证总体尺寸的可行性，如此反复多次，直到确定，最后给出了本文所研究飞艇的详细参数。 结构参数确定以后，对飞艇受到的力和力矩（重力和浮力、气动力、推力等）进行了分析和建模，并分析了附加质量对飞艇的影响，推导了飞艇六自由度动力学方程和运动学方程。 接下来在小扰动方程基础上，对飞艇的本体运动特性进行分析，分析发现，纵向运动可分为三个模态，分别为缓慢小阻尼模态、快速大阻尼模态、和纵向振荡模态。侧向运动同样可分解为三个运动模态，即滚转振荡模态、偏航衰减模态和侧滑扩张模态。通过进一步分析，指出了这些模态的影响因素。 最后进行飞艇的控制系统设计，主要包括姿态稳定控制和水平位置保持控制两个层面，仿真了控制效果，此外还讨论了控制系统的调度策略。