临近空间快速部署浮空器兼顾临近空间低动态飞行器可长时驻空和高动态飞行器快速部署的优点,利用高速运载器将折叠状态的浮空器快速投放至预定空域,在分离减速下降过程中完成充气展开并最终实现驻空飞行,如图1所示。浮空器空中快速充气过程时间的长短对其方案可行性和安全性至关重要,直接关系到快速部署的成败与否。由于浮空器在空中降落过程中实现快速充气,柔性气囊同时需承受外部流场和内部高压充入气体的共同作用,需要在常规气囊充气过程的流固耦合分析中进一步考虑外部流场的作用,分析过程中气囊结构几何非线性和流固耦合效应更加复杂。采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)移动网格方法对浮空器空中快速充气过程进行数值模拟,并与气囊分析的控制体积(CV)法进行对比,分析空中充气展开过程气囊形态的动态变化及其和外部流场以及内部充气流场的耦合作用,研究浮空器下降速度、充气压力、充气时间等参数的相互关系。通过空中快速充气过程气囊表面结构应力的分析,获得气囊充气展开过程中危险点的位置,为临近空间快速部署浮空器方案和结构设计提供参考。