载人航天器初样试验总体规划

载人航天器初样研制阶段的系统级地面试验是为了充分验证系统总体设计的正确性以及技术要求和指标要求的满足情况,以此完善和修正系统总体方案。文章给出载人航天器初样的试验规划、试验方案、试验流程等,为后续载人航天器的研制提供参考。

基于系统工程的载人航天器人机界面总体设计方法

针对目前载人航天器人机界面任务需求分析不全面、总体设计不充分的问题,提出了一种基于系统工程的载人航天器人机界面总体设计方法。以一个载人航天器人机界面设计为例证明了该方法的合理性和有效性。应用结果表明:使用该方法能提高设计效率,减少设计过程反复,使人机界面设计更加合理、更趋于完善。

载人航天器自动化测试系统设计与应用

针对现有航天器测试不具备流程化、自动化程控的问题,提出了一种载人航天器自动化测试系统;该系统以测试项目模块化思想为依托,提供了测试子项目设计平台,自动生成测试程序、测试细则文档,自动执行测试程序并实现无人值守,在出现异常时根据程序设计自主跳转或等待人工决策,实时记录测试过程信息,测试结束后自动生成测试报表并评估当前测试是否有效通过;对系统方案、接口方式、部署及管理模式进行了分析,通过型号测试进行了试验验证,该系统实现了测试各阶段流程化、自动化程控,提高了测试效率。

基于模型的系统工程方法在载人航天任务中的应用探讨

针对基于文档的航天任务设计中设计数据分散、一致性差、跟踪难度大等问题,引入了基于模型的系统工程(MBSE)方法。首先,介绍了MBSE方法理念,即通过构建图形化的模型来支持系统的需求捕获、设计、分析、验证和确认等全生命周期活动。然后,给出了MBSE方法的一般工作流程,即先构建系统的需求模型,用于指导功能模型、物理架构模型等的构建,按照事先制定好的逻辑规则建立模型间的关系,依靠模型间的关系实现设计过程中的关联性分析、参数查询等工作。最后,应用MBSE方法于载人飞船交会对接任务中。结果表明,此方法改善了人员沟通,提高了设计效率,降低了设计风险,可为MBSE方法在航天任务设计中的进一步应用提供参考。

一种综合式载人月球基地总体方案及建造规划设想

构建载人月球基地是实现对月球资源深度开发和利用的重要手段之一,文章提出了刚性舱、刚性+柔性结构以及建造式等三种典型结构的载人月球基地方案,并对三种典型方案的优缺点进行对比分析,在此基础上提出了一种综合式载人月球基地方案设想,基地内部主体创新性地采用充气式柔性连接的方式,外部主体包括月壤防护层、植物密封舱和应急救生飞船,活动系统包括月球车和月球机器人。围绕该方案并结合文章提出的载人月球基地主要技术指标,并对载人月球基地选址、结构设计和构建、空间辐射防护、热管理、能源、通信与导航、生命保障和应急救生技术等关键技术方案进行了分析,为中国未来建设载人月球基地提供了参考。

载人航天器在轨维修性设计体系

开展了对载人航天器维修性设计体系的研究,明确了载人航天器维修性设计体系构成,包括维修性设计、维修性验证、维修性评价和维修性管理。维修性设计包括维修原则确定、维修需求分析、维修任务规划、维修模式设计等;维修性验证包括维修试验规划、分析仿真验证、实物试验验证和在轨飞行验证;维修性评价包括飞行工程师评价和航天员评价;维修性管理将维修性设计、验证、评价工作进行有机衔接并在工程上实施。本文可以作为载人航天器在轨维修性设计工作的参考。

载人航天器在轨自主健康管理系统体系结构及关键技术探讨

针对载人航天器复杂化、任务多样化、在轨运行长期化的发展趋势,及由此对航天器在轨自主健康管理的能力提出的更迫切的需求,提出了一种在轨自主健康管理系统分层体系结构,并采用Observe-Orient-Decide-Act循环描述健康管理子行为之间的交互模型,可实现准确、高效的自主健康管理。并以空间站系统为例,研究了分层分级的服务部署、分类故障诊断、故障模型配置、基于构件的软件实现等关键技术。

超高速撞击声发射信号在载人航天器加筋结构的传播特性实验研究

为研究超高速撞击声发射信号经过载人航天器加筋结构后的传播规律,分别在平板结构和加筋结构上模拟高速撞击实验,利用传感器阵列采集高速撞击产生的声发射信号。结合小波和傅里叶分析方法从板波模态、频域以及时域三方面分析加筋结构对声发射信号传播特性的影响,并研究成坑和穿孔损伤模式下声发射信号的传播规律。结果表明:加筋板中的信号高频部分比平板中高频部分能量少,筋体对信号高频部分有滤波效果。加筋结构受高速撞击产生穿孔损伤时,S0模态声波的能量增多。研究成果可为载人航天器结构的高速撞击感知与定位技术提供有利参考。

多舱段载人航天器氧分压控制仿真分析

为确保乘员安全性,载人航天器需通过氧分压控制系统将密封舱内的氧分压控制在指标范围内.提出了一种两舱段载人航天器密封舱氧分压控制系统数学模型,包括密封舱体、乘员、供氧组件、舱间通风(IMV)等多个子模块.通过与相关试验数据进行对比,证明了数学模型的准确性.针对由两个容积为60 m3密封舱组成的组合体,利用该模型分析了乘员驻留位置、舱间通风量、氧分压监测模式对两舱氧分压的影响.结果表明:当舱间通风量为0.5 m3/min且6人驻留在氧分压非主控舱时,两舱氧分压上限差别达到2.2 k Pa.两舱氧分压差别会随着舱间通风量的增加而减小.单舱监测模式和两舱监测模式对两舱氧分压影响并不显著,当舱间通风量超过1.5 m3/min时,两种控制模式的氧分压控制效果趋于一致.

自动判读系统在载人航天器电测中的应用

为提高载人航天器电测的效率和准确性,文章引入自动判读系统。该系统判读知识表达可支持多种运算符和函数,知识覆盖面广;推理机的设计充分考虑了载人航天器测试的特点,数据判读准确性高,实时性好。系统目前已实现参数判读、指令判读、事件判读和指令监视等功能,在后续载人航天器电测中将发挥更重要的作用。

载人航天器电测自动化程序设计及应用

针对现有载人航天器电测过程不能流程化、自动化程控,消耗了相当多的人力资源和时间成本的问题,设计了载人航天器自动化测试程序;通过对自动化测试程序的格式、功能、处理流程进行分析和设计,为航天器电测提供基础数据资源,实现了航天器电测全周期自动化、流程化,能够适应不同系列载人航天器电测,有效减少测试人员的手动操作及岗位人员数量,提高了测试效率,满足高强度的地面测试,高效完成高密度的载人航天器发射任务。

载人航天器月地返回再入问题研究

结合国外探月返回再入飞行的工程实践情况,对国外载人航天器月地返回再入几何约束、再入走廊约束、航天员过载限制约束,以及再入轨道、再入航程、再入方式和气动外形的选择策略进行了研究和分析。文章的研究结果可为我国载人探月及载人深空探测航天器返回再入设计提供参考。

一种载人航天器气压控制系统仿真模型

为支持航天员在轨驻留,载人航天器须利用气压控制系统将密封舱内的氧分压和总压控制在指标范围内。为分析气压控制系统的工作性能,文章提出了一种气压控制系统仿真模型,利用关键参数和主要特性描述公式对气压控制系统的主要要素进行定义,形成了密封舱、航天员、供氧组件、供氮组件、舱体漏孔等的数学模型,并定义了要素之间的接口关系。将正常模式和舱体泄漏模式下的仿真模型计算结果与载人航天器相关地面试验数据进行对比,证明了仿真模型的正确性。最后,利用仿真模型分析了舱体容积和漏孔通径大小对密封舱氧分压和总压变化趋势的影响。

载人航天器密封舱内火灾流场特性数值研究

为获得微重力环境下载人航天器密封舱内火灾发生时的流场分布规律,建立简化的密封舱模型,利用FDS软件对不同火源位置、通风场景下的火灾进行了数值仿真,得到了烟气温度、浓度分布规律。仿真结果可为密封舱内火灾探测器的合理安装布局提供参考。

载人航天器关键电子产品综合环境应力试验

载人航天器电子产品在轨经历多种环境应力的综合作用,为提高载人航天器电子产品的可靠性,针对其综合应力环境考核需要,制定了载人航天器电子产品综合环境应力试验方案,并设计了试验程序,明确了各单项应力环境试验条件。经筛选,9艘载人航天器共136台电子产品参加了综合环境应力试验。试验结果表明,综合环境应力试验可以有效地暴露载人航天器电子产品设计和制造缺陷。

载人航天器密封舱噪声控制与试验

载人航天器密封舱为航天员工作和生活的场所,需对航天员工作区和睡眠区进行噪声控制。文章以某中期驻留载人航天器为例,对其密封舱内的主要噪声源进行识别,并从吸声、隔声、消声、减振4个方面针对主要噪声源进行噪声控制。根据航天器实际噪声源和控制措施,构建了噪声计算模型,通过仿真分析获取了舱体内声压级水平分布,并对舱内噪声分布进行实际测试。仿真结果和测试结果表明噪声控制方案满足指标要求,噪声源识别准确,控制措施有效。

载人航天器虚拟维修环境的设计与实现

文章详细介绍了载人航天器虚拟维修流程和虚拟维修环境的构建方法及其在软件环境中的实现,并利用此方法对"天宫一号"在轨更换操作的全过程进行了仿真分析,得到了仿真的操作流程、可视/可达性和物品通过性的分析结果。结果表明,该虚拟维修环境可有效仿真设备的维修操作流程,满足载人航天器维修性设计验证需求。

载人深空探测任务航天医学工程问题研究

航天医学工程问题关系到载人深空探测任务中的人员生存及健康。文章从人员长期生存的生命保障、变重力生理效应及防护、地外环境效应与防护、人员生理健康监测与维护、人员心理健康等方面的问题入手,分析了问题产生的原因及解决的必要性,并提出了解决思路,为后续深入开展相关关键技术的攻关提供参考。最后,以载人月球基地任务为案例,提出了生命保障、变重力防护、辐射及月尘防护、生理及心理健康监测及维护等问题的解决方案。

载人航天器地面试验验证体系研究

在载人航天器的研制过程中,地面试验验证是保证产品在实际应用环境中正常运行、满足任务要求的主要手段之一。文章在对载人航天器试验技术与方法调研的基础上,系统总结了载人航天器试验覆盖性分析和验证的成功经验,提出了载人航天器系统级试验规划设计方法,找出了系统试验验证技术的薄弱环节。结合载人航天后续任务的特点,从试验管理、试验覆盖性分析、仿真与试验的协调、新型试验技术、试验基础设施等5个方面提出了载人航天器试验技术发展方向和需重点解决的问题,可为后续载人航天器的研制和试验技术发展提供支持。

载人航天器与空间站共轨飞行轨道维持策略

针对载人航天任务中面临的与空间站保持长期共轨飞行的轨道问题,分析了航天器在地球扁率J_2项摄动以及大气阻力摄动作用下,长期共轨飞行航天器半长轴、相位和升交点赤经的变化特性,并设计了仅通过面内调整同时实现面内和面外调整的共轨维持的控制策略。通过仿真算例验证了控制策略的有效性,轨道维持的燃料消耗合理。可为我国载人航天器与空间站共轨方案设计提供参考。