基于FDS的微重力条件下密闭舱细水雾灭火过程仿真分析

文章应用火灾动力学软件(FDS)对微重力条件下载人航天器密闭舱细水雾灭火过程进行仿真分析,得到了电缆火灾扑灭过程中舱内温度和CO的分布规律。结果表明,一定倾斜角度喷射细水雾不但会促进烟雾的扩散,还会为燃烧增加新鲜空气,使扑灭过程趋于困难。分析认为,微重力环境中的细水雾灭火器喷雾粒径应控制在100~150μm,且使用时应使喷雾方向与火灾面尽量趋于垂直。     

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。     

载人航天器密封舱内强制通风下的火灾温度场及流场特性仿真分析

文章建立微重力环境下载人航天器密封舱简化物理模型,利用FDS软件仿真分析火源在密封舱中心位置时不同送风角度(θ=0°、θ=45°、θ=60°)下舱内温度和烟气浓度的分布规律。分析结果显示:需要在大功率设备上方两侧布置火灾探测器;不同送风角度下的速度场不同,造成舱内温度分布规律也不同;当送风角度θ=45°、θ=60°时,密封舱内的烟气与θ=0°时相比更易排出。分析结果可为载人航天器密封舱内送风口及火灾探测器的设置提供参考。     

微重力下热薄材料燃烧特性的窄通道实验研究

利用高度分别为10 mm,12 mm和14 mm的水平窄通道对微重力环境下热薄材料表面的火焰传     

亚/超临界环境下航天煤油液滴燃烧理论研究

目前大推力液氧煤油火箭发动机稳定工作时燃烧室达到超临界环境,而现有的液滴蒸发燃烧模型仅适用于亚临界环境,无法用于超临界环境。建立了亚/超临界环境下煤油液滴燃烧仿真计算模型,开展了亚/超临界环境下环境参数对煤油液滴燃烧特性的影响研究。结果表明:随着环境温度的升高,火焰温度大幅增加,着火时间、迁移时间和液滴寿命均缩短。随着环境压力的增大,煤油液滴燃烧的无量纲火焰半径减小,火焰温度小幅度增大,着火时间、迁移时间和液滴寿命均缩短。压力振荡环境下,煤油液滴燃烧的液滴蒸发速率、无量纲火焰半径和火焰温度随时间变化曲线的振荡频率与环境压力振荡的频率一致,火焰温度对环境压力振荡尤为敏感。     

突扩燃烧室在准稳态假设下的熄火过程对比分析

在准稳态假设条件下,运用数值模拟方法对火焰的边区驻留与旁侧驻留的两种突扩类型的亚燃冲压发动机燃烧室的熄火过程进行了分析。通过改变燃烧室进气流量和燃油当量比,对比分析了燃烧室在向熄火的压力下限和贫、富油边界转变过程中的流场特征和火焰形态变化。研究显示,中心突扩燃烧室在压力和燃油浓度下降过程中,熄火过程中表现为火焰锋面的中心收缩;旁侧突扩燃烧室则表现为突扩截面内温度的差异,以致火焰稳定功能的丧失。     

载人航天器防火安全设计

防火安全是载人航天器总体设计所关注的重点项目之一。文章按照火灾发生三要素,结合以往密封舱防火安全设计经验,从密封舱内可燃物控制、舱内氧浓度控制、防止点火源形成、防止火灾传播、密封舱烟火监测和密封舱灭火6个方面对载人航天器防火安全设计方法进行了归纳总结。该研究可为我国后续载人航天器密封舱防火设计提供重要依据,确保载人航天器任务期间的安全可靠性。     

航天器全物理仿真技术

叙述了航天器全物理仿真的特点、关键技术和模拟微重力环境的各种方法,介绍了航天器机械系统和姿态控制系统全物理仿真应用例子。最后分析了航天器微重力环境的特点,指出了更精确的动力学数学模型。     

不同高度通道内热薄燃料火焰传播特性的研究

为探究通道高度对逆风火焰传播特性的影响,采用实验、数值模拟、理论分析方法对微重力条件下不同高度通道内热薄燃料火焰传播特性进行了研究。通道高度分别为10mm, 14mm和60mm的短时落塔微重力实验结果表明,相同逆风气流速度时,随通道高度增加,火焰传播速度逐渐增大,且10mm, 14mm和16mm高度通道下的火焰长度比约为通道半高度比的二次方关系。数值模拟与理论分析表明,微重力条件下,随通道高度增加,火焰传播速度、火焰长度先增大再减小,呈非单调的变化趋势。燃烧热释放速率随高度变化呈非单调变化趋势,同火焰传播速度变化规律基本一致。     

载人航天器在轨维修地面仿真验证技术

为满足载人航天器型号对微重力和真空环境下的维修性仿真验证需求,文章提出并实现了一种混合式仿真验证平台。阐述了在轨维修仿真验证平台整体构架,建立了航天员模型、航天服模型及舱体维修模型,给出了在轨微重力和真空环境下进行维修的可视性、可达性及维修操作时间的仿真验证方法。利用该平台对在轨维修任务进行仿真验证,结果表明,该平台可以有效仿真和验证在轨维修,为维修性设计和优化提供了手段。     

密封舱内漂浮小球运动规律的数值模拟研究

"天宫二号"空间实验室开展了首次人机协同在轨维修技术试验,机械臂操作终端抓取漂浮小球试验为在轨试验任务之一。为研究漂浮小球与机械臂操作终端运动特性之间的匹配性,文章建立了在轨微重力环境下小球运动的物理模型与数学模型,采用动网格方法对不同小球的运动特性进行数值模拟,得到小球的运动规律,由此确定小球的设计参数范围,作为机械臂操作终端系统方案设计的依据。最终,数值模拟结果与"天宫二号"空间实验室在轨试验数据的对比初步验证了该计算结果的正确性。     

空间润滑脂的研究进展

空间环境中高真空、高低温、强辐射、原子氧和微重力等恶劣因素对空间润滑脂的结构和性能提出了特殊要求。为了满足空间运动部件高可靠性和长寿命的要求,需要改善空间润滑脂的性能。文章主要从基础油、稠化剂和添加剂这3个方面介绍和分析了空间润滑脂的研究进展及发展方向。     

微重力落塔电磁悬吊、释放技术研究

电磁悬吊、释放、提升机构是微重力落塔的一个主要分系统。文章论述了微重力落塔电磁悬吊、释放、提升机构研制的关键技术及难点、电磁释放过程的特性分析以及微重力落塔实际试验的情况。采用万向架悬吊结构和电磁释放过程可调技术解决了落塔微重力试验落舱释放的技术难题,实现了释放过程可调和控制,减少和降低了落舱释放的干扰,保证了落舱的微重力水平。实验结果表明:落舱释放平稳,下落状态无倾斜,完成了电磁释放全过程并安全回收。     

用于空间站火灾防护的隔绝式氧烛呼吸自救器研制

文章介绍某新型隔绝式氧烛呼吸自救器的研制.其呼吸保护装置主要由防护头罩、氯酸钠氧烛和CO2吸附3个单元组成,利用氧烛产生的O2通过文丘里管推动头罩内的空气循环,采用LiOH吸附剂吸附循环气体中的CO2.该装置进行了适用性试验,人体感觉良好.文章对该装置用于空间站火灾逃生自救的可行性进行了分析,认为其适用于空间站火灾逃生.     

Erratum to: New approaches to countermeasures of the negative effects of micro-gravity in long-term space flights: [Acta Astronautica 59 (2006) 13–19]

The results of studies of influence of mechanostimulation of the soles’ support zones on the effects of micro-gravity in the motor system are presented. It was shown that mechanostimulation of the soles’ support zones in the regimen of slow and fast walking, every day during 7 days of dry immersion (DI), eliminates fully or suppresses considerably the effects of micro-gravity. Decrease of the force–velocity properties or atrophic changes in the leg extensors were not developed after exposure to simulated micro-gravity in the subjects who “walked” 20 min of each hour six times a day; the transverse stiffness was only slightly lowered and the amplitude of electromyographic activity at rest stayed unchanged. The level of orthostatic deficiency in this group was also lower than in the group without stimulation. These experimental results being in full agreement with previous studies point out to the leading role of the support deafferentation in gravitational deprivation of the tonic muscle system's activity and thus that adequate mechanostimulation of the soles’ support zones can be proposed as a countermeasure against the negative effects of weightlessness.     

多个自由飞行空间机器人协调操作动力学控制

本文提出了在空间微重力环境下多个FFSR协调操作动力学控制方法。首先建立多FFSR协调操作动力学模型，推导出动力学方程，其次给出了多FFSR协调操作动力学控制方案，并证明了该控制方案的稳定性，最后用计算机仿真验证了所提出的控制方法的正确性。     

开展我国载人航天空间环境地面模拟试验的建议

文章通过分析比较美国和俄罗斯载人航天发展的经验与教训,提出如何开展我国载人航天空间环境地面模拟试验的建议,从而保证我国载人航天飞行的成功.     

氧气/煤油点火装置高空点火试验研究

为了实现冲压发动机高空环境条件下可靠点火以及空中熄火后再次点火的需求,研制了一种可多次点火、重复使用的氧气/煤油点火装置,并对氧气/煤油点火装置的高空点火性能进行了试验研究。试验结果表明：高空环境条件下温度和压力发生了变化,着火边界变窄,点火可靠性较地面降低,通过进一步理论分析,认为降低油气比和改变点火时序是提高高空点火可靠性的关键所在。适当降低煤油流量的供应将降低油气比,从而可以将设计点控制在着火区,点火装置时序设计按电嘴发火一氧气进入预燃室一煤油进入预燃室的顺序执行,该时序设计可以确保点火初期让油气比经历从贫油状态过渡到富油状态,当进入着火区时即能保证点火成功。     

航天飞机G417载荷研制及油滴与水滴接触微重力实验

文章介绍了曾经由航天飞机STS-64飞行任务搭载的编号为G417载荷的研制经验以及利用该载荷在航天飞机上开展的油滴与水滴接触微重力实验。北京卫星环境工程研究所承担了该载荷全部研制任务,其研制经验和飞行实验可为我国将来空间站开展微重力实验提供参考。