中国空气动力研究与发展中心的空间碎片超高速撞击试验研究进展

介绍空间碎片超高速碰撞试验方面的研究进展,主要包括:试验能力、在航天器部件和防护结构方面的超高速碰撞试验等。在试验能力方面,发展了8序列激光阴影照相技术,为瞬态撞击过程监测提供了有效手段;在超高速碰撞试验研究方面,开展了温度对Whipple防护屏弹道极限的影响研究、铝合金板的超高速撞击碎片云特性研究,以及舷窗玻璃、压力容器、舱外航天服、模拟电子设备等的超高速碰撞试验,获得了相关试验件的撞击特性。

舱外航天液冷服传热分析

简单介绍了舱外航天液冷服的结构、功能 ,分析了通风气体与液冷服基础服装间的对流换热、液冷服的传热传质过程 ,给出了液冷服传热传质数学模型。通过舱外航天服液冷通风系统与人体的联合热生理实验 ,该模型得到了验证 。

美俄新型登月航天服技术研究进展

载人登月,对航天员穿着的航天服提出了多样化的使用环境要求,特别是出舱活动(EVA)期间的需求。通过航天服的研发,美国对登月航天服压力服、液冷服、生命保障系统和通信电子系统等进行了重点研究,制定了相关指标体系,并进行了权重因数评估,建立了地面模拟试验设备,并通过激光扫描和计算机建模等手段,有力地促进了新型登月航天服的研制。俄罗斯也基于"海鹰"-M航天服,提出了行星压力服设计概念,还特别研究了提供下躯干活动性的相关部件技术。最后,提出了对我国自主研制新型登月航天服的有关建议。

舱外航天通风系统传热分析

简单介绍了舱外航天通风系统的结构、功能 ,分析了通风气体、液冷通风系统及环境间的换热过程 ,给出了通风系统传热数学模型。通过舱外航天液冷通风系统与人体的联合热生理实验对该模型进行了验证。

舱外航天服便携式生命保障系统研究进展

随着空间探索的发展,舱外航天服便携式生命保障系统必须具有更优良的性能。本文介绍了国外舱外航天服生保系统的研究进展,主要包括CO2去除和H2O去除等方面的新技术。对各种技术进行了分析、比较。探讨了舱外航天服生保系统的发展趋势。我国载人航天应该采用成熟、可靠的生保技术,同时开展再生式生保技术的研制工作。

美国舱外航天服热控技术研究进展

舱外航天服热控技术已成为载人航天技术研究的重要方向之一,各国先后开发了多种航天服热控系统。本文分析了美国近年舱外航天服热控技术相关研究,论述了美国舱外航天服热控技术的最新研究成果及一些设计方法,如辐射热控,水升华器及辐射器耦合热控等。

舱外航天服动力学模型

目的根据舱外航天服的实际结构 ,建立舱外航天服的简化的动力学模型。方法考虑舱外航天服的各部分的质量、惯量、各关节活动性能以及航天服施加给航天员的服装力矩 ,对舱外航天服各部分几何形状进行了简化 ,并给出了计算航天服各部分惯量的公式。采用经典Preisach模型定量地描述了航天服服装力矩迟滞曲线特性。结果得到了考虑质量、惯量以及服装力矩的舱外航天服动力学模型。

基于Simulink的航天服便携式生保系统仿真研究

探讨了基于Simulink的航天服便携式生命保障系统建模与仿真方法。采用集总参数法建立了能够计算温度、湿度、CO2浓度等参数的生保系统仿真模型。针对美国现有的舱外航天服生命保障系统建立了瞬态仿真模型,并进行仿真研究。分析仿真结果表明,建立的仿真平台能够较好地预测航天服便携式生保系统的运行状况。建立的模型,具有模块性和通用性,易于扩展,对我国航天服生保系统的研制与优化具有借鉴意义。

舱外活动系统述评

舱外活动(EVA)系统可分为3部分:1)航天员装备系统,包括舱外航天服(EVA航天服)、安全系绳和机动装置;2)空间支持系统,包括气闸、约束装置、EVA工具、在轨训练设施、遥控自动操作装置,以及表面运输工具;3)地面试验、训练与保障系统,包括减重/失重设施、热/真空试验舱、虚拟现实模拟系统、星体表面模拟场地,以及任务保障设施。文章阐述EVA系统的组成与功能,评述EVA技术现状及发展趋势。

航天服压力防护技术发展与构想

在载人航天任务中,航天服压力防护功能是为人体建立起赖以生存的压力环境,压力服作为实现压力防护和工效保障能力的基本载体,是航天服设计改进的核心部分。本文通过回顾压力服在早期技术验证、随登月任务和载人空间实验室、航天飞机任务和空间站建设运营各不同阶段任务需求的发展历程,总结了航天服压力服防护技术的演变特征。针对未来空间探索目标的环境特点以及多目的地的任务规划,开展了后续航天服压力防护技术需求分析。在此基础上,结合压力制度选择、结构实现形式以及材料工艺能力等方面分析,提出了短期可能实现的变压力制度软式压力服和作为长期目标的局部机械反压式压力服的方案构想和关键技术,为未来先进航天服的发展和研制提供参考。

舱外航天服热试验外热流模拟方法研究

出舱行走所必需的舱外航天服具有复杂外表面形状,其空间外热流极其复杂。文章对舱外航天服在热试验中所采用的外热流模拟方法进行了对比分析研究,结合航天服的特点对热试验中外热流模拟的方式进行了探讨,论证了用接触式电加热片及红外加热笼两种外热流施加方式的可行性,并通过分析的手段对不同热试验方法中施加的热流和太空中的热流大小及分布进行了对比。

人-船-服热真空联合试验技术

人-船-服热真空联合试验对于保证航天员的安全和飞行任务的成功非常重要。航天员可通过试验熟悉空间环境、增强心理承受力,通过试验还可暴露出载人飞船在设计、研制和制造过程中的缺陷。而试验的成功则与完善的地面试验设施、正确的试验技术、详细的试验大纲、合理的技术规范和试验程序密切相关。文章主要介绍了在KM6大型空间环境模拟设备中进行的人-船-服热真空联合试验,包括3个试验方案、潜在的安全问题的分析及相关对策、安全系统的介绍,详细介绍了设备的主要技术规范和10个主要的分系统:真空容器、液氮分系统、气氮分系统、复压分系统、环境控制分系统、热流模拟分系统、通讯控制分系统和消防分系统等。

舱外航天服热控系统仿真

针对人体穿着航天服处于过热状态下的散热问题,在分别建立人体热调节系统、金属氢化物冷源和液冷服数学模型的基础上,将3个模型进行结合,对舱外航天服热控系统在5.5h的时间轴上进行综合的仿真计算,求出人体各节段的温度分布情况,液冷服的入口及出口水温,金属氢化物冷源的出口水温等参数,分析航天员的热舒适性,对航天服热控系统的设计有一定的指导作用,并为今后进一步的研究打下了基础.

航天中压力应急防护措施的发展

载人航天中座舱或舱外活动航天服应急失压是严重的偶发事件。应急失压的医学要求和生理限值是防护装备设计的基础。防护原则是立即加压供氧，确保航天员生命安全。装备应轻便，具有高度可靠性和操作简单，并需和其他防护措施协调一致，做到防护装备一体化。航天服已由早期舱内救生用发展为出舱活动装备，从低压力制向高压力制发展。出舱活动航天服制做难度大，救生措施更复杂。航天医学工程应重视研究发展舱外活动航天服及其救护措施。

可穿戴计算机及其在先进舱外航天服中的应用

随着人类空间探索活动的日益扩大,出舱任务的复杂程度越来越高,对舱外航天服信息管理和信息显示能力提出了更高的要求。可穿戴计算机所具有的小型化、低功耗和可移动的特点,为构建新型舱外航天服信息系统提供了思路和可能。概要介绍可穿戴计算机技术,提出舱外航天服可穿戴计算机的系统设计约束,并对舱外航天服先进信息系统的研究进展进行综述。舱外航天服可穿戴计算机能够为航天员提供丰富、灵活的信息管理,提高复杂EVA作业的工作效率和安全性,具有很好的应用前景。

舱外航天服冷热电一体化系统性能分析

文章提出了一种舱外航天服冷热电一体化(Combined Cooling-Heating-Power,CCHP)系统,该系统的主要组件有质子交换膜燃料电池、热驱制冷装置、金属氢化物储氢装置和辐射器等。在冷热电一体化系统的冷电匹配方法上提出了"以电定冷"方案,按照该方案计算了一组典型工况下系统的工作状态,分析了燃料电池的工作温度、工作电流密度和工作压力对系统质量和消耗性工质损失的影响。结果表明,该舱外航天服冷热电一体化系统在质量大小方面可以接受,在消耗性工质损失方面比水升华器冷源/蓄电池电源方案小得多;且降低燃料电池工作温度和压力、增大燃料电池工作电流密度,均能够减小系统质量、降低系统消耗性工质损失。

舱外航天服-航天员下肢系统动力学建模与分析

针对未来月球、火星等地外星体表面探测对舱外航天服下肢系统活动性的需求,探讨了充压航天服对航天员下肢运动的影响,进行了航天服下肢系统自由度配置、航天服-航天员下肢系统的建模、运动学和动力学分析。首先,结合人体生理结构特点和工效学要求,配置了具有12个自由度的航天服下肢关节系统。然后采用DH参数法,对单腿6自由度系统进行了正逆运动学分析,并利用拉格朗日方法建立了人服系统的动力学方程。最后,以直立行走和上下楼梯模拟不同路况,定量分析了航天员在未着服、着服未充压和着服充压状态下髋关节、膝关节和踝关节的力矩变化。结果表明,航天服质量、转动惯量和关节阻力矩将增加航天员的活动负荷;不同路况下,下肢各关节的力矩受到不同影响。未来星表探测航天服设计时,合理确定航天服质量、关节结构形式是非常必要的。