平流层浮空器在升空过程中,会经历复杂的大气环境,导致气囊内气体的温度、压强和密度等参数剧烈波动,导致剧烈的热特性与囊体结构变化。因此,对平流层飞艇在上升阶段的研究具有很重要的意义。针对上述问题,本文对平流层浮空器上升过程中的热-运动特性以及囊体变形进行分析,具体工作内容包括:首先,介绍了平流层浮空器运行的大气环境,分析了影响平流层浮空器热特性的各种热环境因素,如风速、太阳辐射、红外辐射、对流以及氦气囊与空气囊之间的换热等。基于上述热环境因素数学模型和飞艇的受力分析,建立了平流层浮空器的升空过程热-运动模型。并对该模型进行了求解验证。其次,利用建立的平流层浮空器热-运动模型,编制了MATLAB数值模拟程序,并采用该模型对双气囊平流层飞艇的保形上升过程进行仿真分析。结果表明:平流层浮空器保形上升过程中内部气体“超冷”现象明显。特别是在上升过程初期,由于空气囊体积较大,受膨胀和排气作用的影响,“超冷”现象更为明显,空气温度较外界大气温度最高能低50K。在飞艇初始上升初期空气囊温度过低,密度相对较高,导致飞艇净浮力减小,上升速度降低,甚至出现飞艇在一定高度缓慢震荡上升的现象。同时分析了太阳辐射吸收率和长波辐射吸收率对热特性的影响。仿真结果对平流层飞艇的设计和放飞控制具有一定的指导作用。最后,分析了平流层浮空器在充气时,几何结构（形状、高度、体积）和力学参数（应变和应力分布）的变化规律。研究了平流层气球部分充气时的数学模型,并编写了MATLAB程序,找出了部分充气气球的最大半径、高度和气球底部压力差的变化关系;给出了母线为椭圆时的平流层飞艇在一定充气压力下的理论求解方法。利用ANSYS有限元分析软件,模拟了在一定充气压力下飞艇的应力和应变分布。根据计算结果得出结论:平流层飞艇中部受到的应力最大;飞艇蒙皮的应力分布和飞艇的母线曲率有关。最终利用得出的结论对飞艇的设计做出改进。