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浮空器由于滞空时间长、成本低和可重复使用等优点，在军事和民用领域具有广阔的应用前景，国内外已经对其开展了大量研究。浮空器的升力机理与常规飞行器不同，主要来源于气囊内浮升气体与环境空气的密度差。因此，与常规飞行器相比，浮空器一般具有很大的外形尺寸，这使得其对外部热环境极为敏感。在浮空器的设计和研究过程中，热特性研究是其中的一个重点和难点，而热环境因素研究是浮空器热特性研究的基础。影响浮空器热特性的热环境因素主要有长波辐射、太阳辐射和对流换热三部分。目前，对浮空器热特性的研究中，长波辐射和太阳辐射模型以地面模型为主，蒙皮内部长波辐射均简化为灰体辐射，而外表面强迫对流换热计算公式的雷诺数(Re)适用范围较小。而实际情况中，浮空器工作所处的海拔高、外部Re大，并且对于高空气球，蒙皮长波辐射透过率是一个不可忽略的因素。这些因素考虑不当，会给浮空器热特性的分析带来显著的误差。因此，深入开展浮空器热环境和热特性的研究，具有重要的学术意义和工程应用价值。 基于上述认识，本文围绕着浮空器热环境和热特性问题开展了一系列研究，主要工作和成果如下： (1)建立了浮空器的长波辐射模型。由已知的不同海拔高度的天空长波辐射测量数据，根据理论分析结合实验数据，利用最小二乘法对大气辐射模型进行了回归分析，提出了新的大气辐射模型，加入了海拔高度对天空发射率的修正。与已知大气辐射模型和光谱分析软件进行了对比，验证了其精度。同时，对地面长波辐射的大气透过率进行了研究，分析了地面长波辐射大气透过率与海拔高度和垂直大气水汽柱高度的关系，提出了新的地面长波辐射大气透过率公式。最后，研究了高空气球蒙皮长波辐射透过率对蒙皮间相互辐射的影响，提出了半透明灰体材料间长波辐射换热的计算方法。 (2)建立了太阳辐射模型。根据等效大气理论，提出了新的大气质量计算公式，修正了高海拔低太阳高度角情况下传统计算公式的误差。分析了对太阳辐射起吸收作用和散射作用的大气组分及其垂直分布剖面，研究了其对太阳辐射的吸收和散射作用。引入了气象参数和海拔高度对太阳直射辐射和太阳散射辐射值的影响，分别提出了新的太阳直射辐射模型和太阳散射辐射模型。并对高空太阳反射辐射进行了分析，引入了气象参数和海拔高度对太阳反射辐射值的影响。通过太阳辐射数据和光谱分析软件验证表明，新模型具有很高的精度，明显优于现有的太阳辐射模型。 (3)建立了高Re下的强迫对流换热模型。运用计算流体力学软件，对球体和不同长细比的椭球体的外表面强迫对流换热进行了数值模拟，获得了不同Re下的外蒙皮平均换热系数，根据数值模拟结果，拟合得到了球体和椭球体强迫对流换热系数与Re和长细比的关系。 (4)分析了浮空器的受力情况以及蒙皮和浮升气体的传热机理，建立了浮空器的运动方程和热力学模型，据此编写了仿真计算程序，通过已知的实验数据验证了其准确性。用该计算程序对高空气球的运动特性和热特性进行了数值研究，模拟了其上升过程的轨迹和热力学特性；给出了蒙皮辐射特性、云层和大气模式等因素对浮升气体温度、蒙皮温度分布、充气质量和载荷质量的影响关系。对系留气球脱系后的运动特性和热力学特性进行了数值仿真，给出了净浮力、阻力系数以及阀门特性对系留气球的最大上升高度、滞空时间、下降速度和最大气囊超压的影响关系。同时对滞空状态的平流层飞艇进行了研究，分析了季节、飞艇朝向和大气风速对氦气和蒙皮温度的影响，为浮空器的运动特性和热特性研究提供了有效的参考。