Los dirigibles estratosféricos poseen una gran membrana inflable capaz de retener el gas sustentador. Más aún, en su interior están equipados con bolsas adicionales que contienen air y que se acomodan a la presión exterior de forma que el dirigible mantenga su forma. Otra arquitectura posible es aquella en la que el helio se encuentra en las bolsas interiores (gas bags) mientras que el aire se confina en la membrana exterior, que da la forma aerodinámica.

En cualquier caso, la fina membrana (cuyo grosor puede ser de pocas decenas de micras) debe soportar las diferencias de presión que, integradas, contrarrestan el peso de la barquilla (Principio de Arquímedes). El diseño estructural es un compromiso entre los mínimos esfuerzos en la membrada y la necesidad de una forma aerodinámica.

Se han desarrollado modelos y programas de optimización que permiten diseñar las mejores formas que aseguran la integridad estructural y que facilitan la construcción a partir de parches planos. El programa es capaz de añadir fuerzas aerodinámicas estáticas y elementos rígidos en su interior, lo que facilita la concentración progresiva de esfuerzos y por tanto un diseño óptimo.