随着人们对环境的日益关注,以及电池技术的进步目前正在推动小型飞艇的发展。和传统的四旋翼无人机相比,小型飞艇依靠浮力提供升力,减小了能源的消耗,提高了飞行器的有效航时。小型飞艇具有优秀的可设计性,应用前景广阔,涵盖民用、军用与国防等众多领域。电池技术和低亚音速下螺旋桨的高效率,使得小型飞艇发展前景广阔。要设计这种小型飞艇,需要能够解决以前未解决的难点。本文以流场分析为方法,螺旋桨的气动特性、囊体的气动特性、两者的耦合特性以及热场的耦合特性为研究目标,提高小型飞艇的能源经济性、降低飞行过程中的阻力特性和提高环境适应能力为目的。本文需要一种可适用于小型飞艇的螺旋桨,小型飞艇的螺旋桨应具有以下特点:在低转速情况下获得较高的升力、几何直径尽可能的小、有效推进效率高。针对这些特点,本文从翼型的优化出发,开始设计螺旋桨的几何模型,选取气动性能优秀的NACA5604翼型作为螺旋桨的翼型,并基于合适的安装角进行组装螺旋桨,得到了适用小型飞艇的螺旋桨。得到了最佳螺旋桨后,开始优化囊体结构,主要的优化对象为:囊体吊舱的几何模型、囊体吊舱的放置位置和囊体的最佳迎角。基于前文设计的螺旋桨和囊体的几何模型以及姿态,进一步研究了螺旋桨和囊体的耦合效应。对于小型飞艇的螺旋桨,计算了螺旋桨和囊体的距离对螺旋桨气动特性的影响、螺旋桨间距对螺旋桨气动特性的影响。对于小型飞艇的囊体,计算了螺旋桨转动对囊体气动特性的影响,螺旋桨的放置位置对小型飞艇气动性能的影响。随后计算了小型飞艇的抗风特性,得到小型飞艇可正常使用的风力环境条件。最后,本文计算了温度场对囊体的影响,从温度场变化造成的变形、温度场对流场分布的影响和流场变化对温度场的影响三个方面进行分析。最终结合仿真结果,得到了可适用于不同温度环境条件下的小型飞艇的设计。