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金星探测气球技术研究
1
作者 杨眉 付宸锐 +2 位作者 薛淑艳 张正峰 魏雲飞 《中国空间科学技术(中英文)》 北大核心 2026年第1期97-110,共14页
首先基于地球探测气球工作环境界定了金星探测气球的组成和类型,然后梳理了金星大气环境特点及对探测气球技术的影响。随后聚焦于金星大气环境下探测气球的关键技术难点,在已有金星气球和地球气球技术的基础上,分别对吊舱设计、囊体设... 首先基于地球探测气球工作环境界定了金星探测气球的组成和类型,然后梳理了金星大气环境特点及对探测气球技术的影响。随后聚焦于金星大气环境下探测气球的关键技术难点,在已有金星气球和地球气球技术的基础上,分别对吊舱设计、囊体设计、能源设计、温度控制、高度控制、空中展开充气等技术要点和技术途径进行了研究。针对高层和低层金星气球研究了金星大气环境特点,提出研究方向建议,从总体设计角度为中国金星探测气球研究和任务科学实施提供了参考。 展开更多
关键词 金星探测气球 金星大气 囊体设计 温度控制 空中展开和充气
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舰载系留气球主动升沉补偿系统动力学研究
2
作者 钱红 李卓军 黄良沛 《中国科技期刊数据库 工业A》 2025年第10期026-034,共9页
波浪和阵风对舰载系留气球的海上作业会造成很大的影响。系留气球作业所携带的雷达,电子侦察等装备会随着系留气球的运动而上下波动,这将降低电子设备工作的精确度,甚至由于系留气球频繁上下大幅度运动而引起缆绳磨损导致缆绳断裂。本... 波浪和阵风对舰载系留气球的海上作业会造成很大的影响。系留气球作业所携带的雷达,电子侦察等装备会随着系留气球的运动而上下波动,这将降低电子设备工作的精确度,甚至由于系留气球频繁上下大幅度运动而引起缆绳磨损导致缆绳断裂。本文建立了舰载系留气球主动升沉补偿系统虚拟样机动力学模型并分析了其动态特性。首先,拟合了实测三级海况下的不规则波,获取得到不规则波浪作为外部激励;其次,通过对某系留气球进行气动特性仿真得到其受阵风情况下的升力系数,并通过公式换算成升力。最后使用轴套力对柔性系留缆绳建模,真实地反映实际绳索的力学特性,并将整个机械系统连接起来。通过对搭建的舰载系留气球主动升沉补偿系统虚拟样机进行仿真分析,结果 表明,相较于无主动升沉补偿系统,在主动升沉补偿系统的工作下,系留气球的升沉位移波动范围将会降低且系留气球与缆绳之间的张力也会减小,既提高的系留气球作业时所搭载的电子设备的作业的精确性,也有效防止了系留缆绳因张力过大而导致断裂的风险。随着升力的增加,系留气球的位移,速度,加速度的波动都会增加,这将使主动升沉补偿系统的补偿效果变低。 展开更多
关键词 系留气球 升沉位移补偿 动力学建模 不规则波浪 非定常阵风
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系留气球综合探测系统在要地防护中的应用
3
作者 万鑫森 许金玖 《科技与创新》 2025年第2期206-209,共4页
系留气球是依靠浮力升空执行任务的一类飞行器,具有留空持续性好、多任务载荷适配能力强等特点,通过搭载雷达载荷、干扰载荷和光电载荷,成为要地防护的重要技术手段。通过研究系留气球综合探测系统在要地防护中的定位和作用,为系留气球... 系留气球是依靠浮力升空执行任务的一类飞行器,具有留空持续性好、多任务载荷适配能力强等特点,通过搭载雷达载荷、干扰载荷和光电载荷,成为要地防护的重要技术手段。通过研究系留气球综合探测系统在要地防护中的定位和作用,为系留气球在该领域的推广应用提供一定的参考。 展开更多
关键词 系留气球 综合探测系统 要地防护 探测雷达
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系留气球升空过程的动态模拟 被引量：15
4
作者 史献林 余莉 施红 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第4期609-613,共5页
采用有限元方法,建立了系留气球的多质点动力学模型,研究了风场中某型系留气球的动态升空过程。模型中将柔性大变形的系留绳离散成若干绳段,各绳段假设为质量集中在端点的阻尼弹簧,各节点的运动由相应绳段的重力、气动力和张力确定。通... 采用有限元方法,建立了系留气球的多质点动力学模型,研究了风场中某型系留气球的动态升空过程。模型中将柔性大变形的系留绳离散成若干绳段,各绳段假设为质量集中在端点的阻尼弹簧,各节点的运动由相应绳段的重力、气动力和张力确定。通过数值模拟给出并分析了系留气球轨迹、系留绳释放速度、张力、长度、形状和水平漂移距离等参数的变化规律。与国外典型算例进行对比,结果表明该模型对系留气球升空过程中的参数变化有较好的预测能力,对系留气球的释放控制有一定的指导作用。 展开更多
关键词 系留气球 升空 多质点动力学 阻尼弹簧 动态模拟 有限元方法
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系留气球的升空模拟 被引量：13
5
作者 卢新来 罗明强 +1 位作者 孙聪 武哲 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第5期768-772,共5页
建立了系留气球升空的数学模型,介绍了1个系留气球升空模拟系统的实现方法,提出了单个气球、串式球和混合式3种系留气球设计方案。利用该系统设计了系留气球模型并对其升空过程进行了模拟,和已有相似方案的对比结果,表明了该系统对实际... 建立了系留气球升空的数学模型,介绍了1个系留气球升空模拟系统的实现方法,提出了单个气球、串式球和混合式3种系留气球设计方案。利用该系统设计了系留气球模型并对其升空过程进行了模拟,和已有相似方案的对比结果,表明了该系统对实际系留气球设计有指导作用。 展开更多
关键词 系留气球 升空模拟 系留绳张力 气球设计方案
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大气模型对高空气球运动特性和热特性的影响 被引量：13
6
作者 戴秋敏 方贤德 +1 位作者 王昊 李小建 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2013年第9期79-82,139,共5页
气球放飞前的蒙皮温度和充气质量计算是保障气球安全的重要手段。以高空气球为研究对象,建立了高空气球的动力学模型和热平衡模型,对气球放飞后的运动特性和热特性模型进行了仿真研究。采用用四阶龙格-库塔格式计算了不同大气模型下气... 气球放飞前的蒙皮温度和充气质量计算是保障气球安全的重要手段。以高空气球为研究对象,建立了高空气球的动力学模型和热平衡模型,对气球放飞后的运动特性和热特性模型进行了仿真研究。采用用四阶龙格-库塔格式计算了不同大气模型下气球上升过程的高度和氦气温度的变化曲线,分析了大气模型对高空气球载荷、氦气充气质量、驻空高度氦气温度昼夜变化、蒙皮温度分布以及蒙皮极值温差的影响,为完善高空气球运动特性和热特性分析提供了依据。 展开更多
关键词 高空气球 运动模型 热平衡模型 大气模型
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一种基于改进趋近律的离散变结构控制方法 被引量：9
7
作者 朱齐丹 吕开东 +2 位作者 李新飞 刘志林 张智 《系统工程与电子技术》 EI CSCD 北大核心 2012年第6期1211-1214,共4页
研究了使用离散指数趋近律方法设计的离散时间控制系统中存在的抖振现象。为了减小这种抖振现象,提出了一种改进的离散趋近律设计方法,而且给出了趋近律的参数选择原则。仿真结果表明:在使用该改进趋近律方法设计的离散时间变结构控制... 研究了使用离散指数趋近律方法设计的离散时间控制系统中存在的抖振现象。为了减小这种抖振现象,提出了一种改进的离散趋近律设计方法,而且给出了趋近律的参数选择原则。仿真结果表明:在使用该改进趋近律方法设计的离散时间变结构控制器的调节下,系统的运动状态最终趋近于原点,还可使系统状态保持步步穿越切换面,提高了控制系统的鲁棒性。 展开更多
关键词 离散变结构控制 趋近律 抖振 鲁棒性
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一种改进的自适应模糊滑模大包线飞行控制方法 被引量：3
8
作者 孙逊 章卫国 +1 位作者 张金红 杨婷婷 《系统仿真学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第5期1262-1264,1278,共4页
提出了一种改进的自适应模糊滑模大包线飞行控制方法。该方法以经模拟退火粒子群算法优化的小波神经网络实现非线性模型的逆,能够更加细致地逼近非线性模型,并针对自适应控制的鲁棒性与瞬态性能差的缺点,将滑模控制与自适应控制相结合... 提出了一种改进的自适应模糊滑模大包线飞行控制方法。该方法以经模拟退火粒子群算法优化的小波神经网络实现非线性模型的逆,能够更加细致地逼近非线性模型,并针对自适应控制的鲁棒性与瞬态性能差的缺点,将滑模控制与自适应控制相结合共同补偿逆误差,提高了自适应控制的鲁棒性与瞬态性。仿真结果表明:所设计的自适应模糊滑模大包线飞行控制器具有优良的控制性能。 展开更多
关键词 非线性控制 自适应控制 小波神经网络 滑模控制 模拟退火
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基于递归小波神经网络的无人机反演控制 被引量：8
9
作者 刘斌 王洁 +1 位作者 何广军 徐啟云 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2016年第2期116-121,共6页
针对无人机受到参数摄动和外界扰动的问题,为提高系统的稳定性,提出一种采用递归小波神经网络的无人机反演控制方法。引入二阶参考模型对输入受限问题建立数学模型,仿真状态量和输入量的幅值、速率和带宽约束。采用递归小波神经网络逼... 针对无人机受到参数摄动和外界扰动的问题,为提高系统的稳定性,提出一种采用递归小波神经网络的无人机反演控制方法。引入二阶参考模型对输入受限问题建立数学模型,仿真状态量和输入量的幅值、速率和带宽约束。采用递归小波神经网络逼近面向控制模型中的非线性函数,弱化控制律对模型的依赖。并将神经网络逼近方法与自适应反演设计方法相结合,建立无人机在复杂情况下的输入受限自适应反演控制方法。通过控制系统的轨迹跟踪仿真分析,验证了改进方法的可行性和有效性,提高了无人机飞行控制的实时性和鲁棒性。 展开更多
关键词 无人机 递归小波神经网络 二阶参考模型 自适应反演控制方法
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系留气球压差与球体应力变化关系研究 被引量：7
10
作者 何泽青 顾逸东 +1 位作者 王生 张向强 《计算机仿真》 CSCD 北大核心 2009年第2期96-100,117,共6页
针对系留气球球体压差变化和球体应力变化之间的关系进行研究。对球体受力情况进行简化,采用微元受力分析的方法进行应力分析,得出球体应力的理论解。采用有限元软件对无附加结构的球体进行应力分析并同球体应力的理论解进行对比,验证... 针对系留气球球体压差变化和球体应力变化之间的关系进行研究。对球体受力情况进行简化,采用微元受力分析的方法进行应力分析,得出球体应力的理论解。采用有限元软件对无附加结构的球体进行应力分析并同球体应力的理论解进行对比,验证了有限元软件计算结果的可靠性。利用有限元方法在不同压差情况下对球体应力进行分析,确定了其高应力区域的范围和数值。需要指出的是采用膜单元比采用通常的薄壳单元进行应力分析更贴近实际情况。上述结果为球体气囊的结构设计、强度设计提供依据。 展开更多
关键词 系留气球 有限元分析 膜单元
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球载姿控吊舱加撑绳笼非线性扭转分析及应用
11
作者 尹通志 周江华 +1 位作者 张冬辉 张晓军 《计算机仿真》 2025年第8期84-89,共6页
用于天文观测的高空气球实验系统通常需要对吊舱进行姿态控制,使吊舱具备稳定跟踪及精确指向能力。具备姿控能力的吊舱与气球通过绳笼机构形成一种软联结控制系统,绳笼的扭转刚度是影响姿态控制精度的主要因素之一。针对球载吊舱的运动... 用于天文观测的高空气球实验系统通常需要对吊舱进行姿态控制,使吊舱具备稳定跟踪及精确指向能力。具备姿控能力的吊舱与气球通过绳笼机构形成一种软联结控制系统,绳笼的扭转刚度是影响姿态控制精度的主要因素之一。针对球载吊舱的运动学特性,对绳笼机构形式的吊绳联结结构的扭转特性进行了建模分析,得到了改善其扭转刚度的主要方法,采用了一种具有加撑结构的绳笼。针对带有加撑的绳笼机构,提出了求解其转角与转矩的数值算法,利用上述算法对姿控系统开展了仿真与地面悬挂实验。实验结果表明带有加撑机构的绳笼可有效提高姿控系统的控制精度。 展开更多
关键词 高空气球 姿态控制 绳笼 扭转器 动力学模型 非线性
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载人高空气球太空边缘旅游商业化进展与挑战
12
作者 张书旗 黄宛宁 +2 位作者 王梓皓 高晓丰 祝榕辰 《航空工程进展》 2025年第4期24-39,共16页
高空气球主要用于空间科学试验验证,距今已有70多年的历史,人们已开展过多次载人高空气球的飞行试验,具有成熟的技术基础。载人高空气球为太空边缘探索、旅游观光提供了一种更经济、更安全的选择。本文回顾了近年来国内外公司有关太空... 高空气球主要用于空间科学试验验证,距今已有70多年的历史,人们已开展过多次载人高空气球的飞行试验,具有成熟的技术基础。载人高空气球为太空边缘探索、旅游观光提供了一种更经济、更安全的选择。本文回顾了近年来国内外公司有关太空边缘旅游的商业计划,就各公司的载人高空气球太空旅游方案特点进行了对比,对高空气球在太空边缘旅游中的一些关键技术进行了分析;同时,介绍了载人高空气球面临的主要竞争对手——亚轨道飞行的特点和进展,并与高空气球飞行方式进行优缺点对比;最后就高空气球商业化太空边缘旅游前景进行了展望。 展开更多
关键词 高空气球 亚轨道 临近空间 太空边缘旅游 商业化
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国外系留气球装备发展与应用启示 被引量：17
13
作者 邓小龙 麻震宇 罗晓英 《飞航导弹》 北大核心 2020年第6期76-82,共7页
系留气球是在军事应用中较为成熟的一类浮空器,具有应用范围广、滞空时间长、使用效费比高、机动部署能力强、保障要求低等特点,被广泛地应用于现代海军、陆军、空防等信息化作战条件,是综合信息保障的一种重要手段,已经广泛地装备到各... 系留气球是在军事应用中较为成熟的一类浮空器,具有应用范围广、滞空时间长、使用效费比高、机动部署能力强、保障要求低等特点,被广泛地应用于现代海军、陆军、空防等信息化作战条件,是综合信息保障的一种重要手段,已经广泛地装备到各国部队并参与作战任务。当前,美国、俄罗斯、以色列等国家的系留气球装备研制、生产、应用、保障能力代表了世界先进水平。对系留气球的组成和特点进行了阐述,从美国、俄罗斯、以色列等国具有代表性的系留气球装备供应商入手,介绍了当前主流系留气球的型谱特征和主要技术指标。通过关键技术和可实现能力分析,对系留气球装备发展和应用模式提出了建议。 展开更多
关键词 系留气球 浮空器 装备发展 军事应用
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NASA高空气球的研究及其进展 被引量：14
14
作者 田莉莉 方贤德 《航天返回与遥感》 2012年第1期81-87,共7页
高空气球是一种可以实现平流层飞行的无动力浮空器。文章重点从气球的结构、蒙皮材料、热特性研究及试飞试验等方面介绍了NASA高空气球的研究及其进展,为中国高空气球的研究发展提供参考。
关键词 结构性能 蒙皮材料 热特性 试飞试验 高空气球
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高空气球升空体积变化模型研究 被引量：4
15
作者 陈利 成琴 唐逊 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2014年第11期1405-1408,共4页
研究高空气球升空前后的体积变化情况,对于平流层高空气球的总体设计具有重要的实用价值。文章基于一系列基本假设,采用理论方法研究了平流层高空气球在升空过程中体积变化情况,并通过有限元方法对理论计算结果的合理性进行了验证。结... 研究高空气球升空前后的体积变化情况,对于平流层高空气球的总体设计具有重要的实用价值。文章基于一系列基本假设,采用理论方法研究了平流层高空气球在升空过程中体积变化情况,并通过有限元方法对理论计算结果的合理性进行了验证。结果表明该理论方法具有较强的实用性,对于高空气球尺寸设计具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 高空气球 体积变化 模型
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火星超压气球温度分布研究 被引量：5
16
作者 雷岩鹏 杨春信 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第2期234-241,共8页
针对火星气球的温度特性开展研究,首先分析了火星大气的特殊热环境;归纳了影响火星气球温度特性的主要环境因素;设计了两种不同蒙皮辐射特性的原型超压气球;建立了计算火星气球稳态温度分布的模型,并做了合理的简化;选择了热、冷、任意... 针对火星气球的温度特性开展研究,首先分析了火星大气的特殊热环境;归纳了影响火星气球温度特性的主要环境因素;设计了两种不同蒙皮辐射特性的原型超压气球;建立了计算火星气球稳态温度分布的模型,并做了合理的简化;选择了热、冷、任意时刻及特殊工况进行气球的蒙皮和内部气体温度计算。结果表明,通过改进蒙皮辐射特性的设计,可以满足火星气球在特定工况下飞行的温度要求。 展开更多
关键词 气球 环境 温度 热模型 火星
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罗兰C辅助北斗双星对同温层气球的定位研究 被引量：2
17
作者 段方 刘建业 林雪原 《应用科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2005年第1期1-5,共5页
提出由罗兰C辅助北斗双星对同温层气球进行定位的方法.给出了系统的工作原理,及逐步搜索两曲线间距离最短点定位算法.用Matlab软件对该算法进行了仿真,作了实时性、定位误差分析.结果表明,该算法具有较强的实时性,定位精度对于罗兰C测... 提出由罗兰C辅助北斗双星对同温层气球进行定位的方法.给出了系统的工作原理,及逐步搜索两曲线间距离最短点定位算法.用Matlab软件对该算法进行了仿真,作了实时性、定位误差分析.结果表明,该算法具有较强的实时性,定位精度对于罗兰C测量误差较为敏感,对双星测量误差相对不敏感.并指出当罗兰C测量误差与北斗双星测量误差同时增大时,定位误差反而有可能与罗兰C误差单独作用时持平甚至减少.定位精度与罗兰C台链的选择、各台之间的几何位置也有关系.该算法也适用于其他空中 地面 海上低动态航行体的定位. 展开更多
关键词 同温层气球 定位 罗兰C导航系统 北斗双星 测量误差
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面向临近空间应用的柔性太阳电池试验研究进展
18
作者 王辉 张春福 +3 位作者 曹越先 姜箫 郑德旭 杨琦 《北京航空航天大学学报》 北大核心 2025年第8期2632-2641,共10页
太阳电池是临近空间飞行平台理想的电源,柔性太阳电池因其较高的功质比得到越来越多的重视。分析不同种类太阳电池组件封装材料构成对电池面密度的影响,并计算柔性薄膜太阳电池组件不同转换效率对应的功质比;回顾柔性硅太阳电池、柔性... 太阳电池是临近空间飞行平台理想的电源,柔性太阳电池因其较高的功质比得到越来越多的重视。分析不同种类太阳电池组件封装材料构成对电池面密度的影响,并计算柔性薄膜太阳电池组件不同转换效率对应的功质比;回顾柔性硅太阳电池、柔性铜铟镓硒太阳电池、柔性碲化镉太阳电池和柔性钙钛矿太阳电池研究进展;介绍每种柔性太阳电池所用基底材料、制备方法和效率制约因素等;介绍钙钛矿太阳电池在临近空间环境下的试验研究进展,指出柔性钙钛矿太阳电池下一步的研究方向。研究表明:由于柔性钙钛矿太阳电池具有较高的功质比,其是最具有临近空间应用潜力的柔性太阳电池。 展开更多
关键词 临近空间 柔性太阳电池 功质比 薄膜太阳电池 钙钛矿
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双层乳胶气球的高空平漂机理及垂直轨迹模拟 被引量：3
19
作者 何红 朱华健 +3 位作者 谌志鹏 肖迪娥 潘显智 李凡珠 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2650-2656,共7页
双层乳胶气球克服了单层乳胶气球的缺点,可以在高空平漂以实现持续气象观测,但是其高空平漂受多因素影响比较复杂,特别是气球充气量主要依赖工程经验,施放成功率不高,亟需提供理论指导。通过试验数据证明了浮重平衡是双层乳胶气球实现... 双层乳胶气球克服了单层乳胶气球的缺点,可以在高空平漂以实现持续气象观测,但是其高空平漂受多因素影响比较复杂,特别是气球充气量主要依赖工程经验,施放成功率不高,亟需提供理论指导。通过试验数据证明了浮重平衡是双层乳胶气球实现高空平漂的必要条件,推导得出内、外球氢气充气量和昼夜温度变化对其运动的影响;建立了双层乳胶气球的几何模型和动力学模型,结合实地施放试验,对其升空和平漂过程轨迹进行模拟,由此探究了内、外球充气量对平漂高度的影响。研究结果表明:内球充气量是决定平漂高度的主要因素,并受昼夜温度变化影响,当内、外球规格分别为750 g、500 g,负载约1 kg时,内球拉力每增大或减小0.04 kg,最终平漂高度将对应升高或降低约5 km,而外球充气量对其平漂高度无影响。 展开更多
关键词 双层乳胶气球 高空平漂 充气量 昼夜温度变化 垂直轨迹
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金星气球环境分析与热动力研究 被引量：3
20
作者 雷岩鹏 杨春信 《航空动力学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2505-2510,共6页
分析了金星独特的大气环境,归纳了影响金星气球飞行的主要环境因素,并建立了数学模型.依据金星气球的投放、飘浮程序,设计了金星原型氦气球,设计驻留高度为35km.建立了金星气球热动力仿真平台.计算结果表明:金星气球在30～40km高度释放... 分析了金星独特的大气环境,归纳了影响金星气球飞行的主要环境因素,并建立了数学模型.依据金星气球的投放、飘浮程序,设计了金星原型氦气球,设计驻留高度为35km.建立了金星气球热动力仿真平台.计算结果表明:金星气球在30～40km高度释放,可快速到达驻留高度并作长期飘浮;金星气球系统的温度范围为440～520K,最大速度低于10m/s.这为进一步开展对金星气球的研究提供了依据. 展开更多
关键词 金星气球 大气环境 飞行高度 热动力 温度
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