近年来，随着科技的进步以及军事、民用不断提出新的需求的提高，新一代浮空器，尤其是高空飞艇作为一种经济、高效和长时间服役的高空观测、通信中继的平台，正在引起世界各国的高度重视。本文以高空飞艇为背景，针对其囊体材料结构的安全防护以及与气流相互作用的流固耦合特性开展研究。论文工作主要包括两个部分：首先通过实验的方法对囊体材料的撕裂特性和加强筋的止裂效果进行了初步的研究，并以飞艇为例利用数值模拟研究了囊体材料局部破裂后，破口处气体外泄的非定常流场结构及其演变过程。结果表明：囊体破裂后，裂纹快速扩展，通过合理地设计加强筋的强度和布局，并保证加强筋与囊体材料粘结牢固，可以起到良好的止裂效果；破口形成后，由于飞艇内外稀疏波和压缩波的作用，流场处于强烈的非定常状态，气体外泄的速度远小于裂纹的扩展速度，飞艇泻压所需时间和破口的尺寸有很大的关系，稀疏波在飞艇内的传播情况直接影响了泻压后内部压力的分布，稀疏波反射次数越多，压力分布越均匀；最后，发展了一种用于研究高空飞艇在来流作用下的流固耦合数值方法。利用经过验证的自编制的有限元程序来求解飞艇的非线性大变形，利用商业软件FLUENT来求解飞艇的外流场，通过交替的方法来求解飞艇的流固耦合问题。结果表明：飞艇的变形严重影响了飞艇周围的流场结构，飞艇表面的静压分布发生了较大的改变：飞艇表面静压的作用导致飞艇囊体内外压差的变化，进而导致囊体内的应力随之变化。