近年来,飞艇的控制技术已经成为许多国家和科研机构的研究热门。建模是飞艇技术的研究基础,而飞艇气动特性的计算和分析又是飞艇建模的重要环节。目前,研究飞艇气动特性的理论主要分为两种:由Lamb等人总结并完善的无粘流理论和J.C.Wu等人发展的适用于有粘流场的涡动力学理论。然而长期以来,Lamb的无粘流理论并没有被广泛应用到任意外形的运动体的气动力和力矩计算及分析上,且有人发现涡动力学理论中的气动力和力矩表达式在流场粘性趋至于零的时候不能收敛于Lamb的结果。这说明无粘流理论和有粘流理论均有待于进一步发展,以便于更好地用于分析和研究飞艇的气动特性。为了解决上述两个问题,本文通过将仅在流场空间区域内运用动量定理、动量矩定理的方法,研究了一种能够同时适用于有粘流场和无粘流场的理论,并推得了新的气动力和力矩表达式。这种统一的理论有利于建立有粘流和无粘流之间的联系。一方面提供了一种从有粘流角度理解Lamb无粘流理论的视角,深化人们对Lamb无粘流理论的理解;另一方面提供了一个用Lamb理论验证J.C.Wu涡量矩定理的桥梁,为分析和改进后者提供了一种途径。在此基础上,这个新理论被用于分析和计算飞艇的气动力和力矩,获得了比Lamb的无粘流理论更完善的算法并计算了在有粘流情况下椭球体的轴向附加质量。本文的内容安排如下:(一)研究了一种能够统一无粘流理论和有粘流理论的新理论,推得了可以同时适用于无粘流场和有粘流场的气动力和力矩表达式。分析讨论了新理论和经典理论的区别与联系以及力矩参考点的位置和速度对气动力矩的影响。(二)基于本文推导的气动力和力矩表达式求得椭球体在无粘流中的气动特性。将结果与Lamb的无粘流结果做对比,以验证新理论的正确性。将新理论应用于计算无粘流中一般外形运动体的气动力和力矩,以演示新理论和Lamb无粘流理论的区别。用算例分析力矩和力矩参考点的位置、速度的关系。(三)研究了有粘流中运动体的非定常气动力系数算法。首先基于涡动力学理论,分析来流均匀但时变情况下的相对运动原理。再结合CFD技术和傅里叶分析法,计算有粘流中艇体的轴向附加质量。最后分析了在有粘流中影响艇体轴向附加质量的因素,并和无粘流中对应的结果做对比。