重力生理学

重力生理学沈羡云一厘力生理学的形成和发展从地球表面出现原始的生命，直到进化成最高级的动物──人，都是在地球的引力场中完成的。人作为地球上的最高级生物，它的全部生理特点的形成都与地球表面的重力状态密切相关，并与之高度适应。生命从一开始，直到死亡，地球上...     

细胞重力生物力学

1995－1997年使用不同的微观试验对象（个体细胞、细胞集合体），从0．0001－5G重力的范围内进行了理论和试验研究。试验研究使用模拟低重力和超重等重力因素的慢旋转仪和离心机及航天飞行器上（微重力）进行的。研究的对象为单细胞生物及在固体培养基上生长的纤维母细胞、成骨细胞。研究确认重力数值和方向导致了细胞形态生理特点的改变：结构的组成（细胞内成分的空间再分配、细胞形态、体积和数量的改变）以及功能的改变（细胞能量消耗和细胞内代谢强度的改变）。上述的结果是作为在细胞水平上推测生命体对重力敏感的机制的基础。研究结果证明，单细胞浮游生物对重力的敏感性主要取决于由代谢水平所决定的细胞的运动性。形态、体积和质量占有次要的地位。进行的理论研究和分析可以纠正重力生理学上的基本假设，即以前认为机体的体积（质量）和机体重力敏感性之间存在着直接的联系。     

深空探测重力模拟飞行器方案设想

为解决失重环境对航天员生理健康的影响,在调研国内外重力飞行器研究现状的基础上,结合重力模拟飞行器的原理及人造重力舒适度影响因素,提出了一种通过自旋产生人造重力的深空探测飞行器方案设想。最后给出了重力模拟飞行器建设的实施规划、总体方案、在轨组装流程及技术难点。深空探测重力模拟飞行器稳定运转可为空间工作生活的航天员提供与地面无异的重力环境,将为执行深空探测任务提供必要的环境保障。     

论失重和超重

给出了失重和超重的定义、物体本身所受重力和物体对支持物作用力(即视重力)的表达式     

研究航天重力变化对生物体影响的地面模型

研究航天重力变化对生物体影响的地面模型沈羡云唐承业一、建立地面模型的意义重力（ｇ）是宇宙中两个物体间的一种引力，其值可从零到无穷大。例如月球上的重力为０．１７ｇ，火星上是０．３ｇ，地球是１ｇ，离心机可产生大于１个ｇ的重力。使用超高速离心器则可以产生１...     

航天员低重力步行训练被动外骨骼机器人模拟

针对月球或火星登陆航天员在地面进行低重力步行模拟训练的需要,提出一种采用被动重力平衡技术的外骨骼机器人系统。该系统由一台跑步机和一套可穿戴的被动机械外骨骼组成,通过将人体各主要部件的重力按比例分布转嫁到外骨骼上来达到低重力模拟效果,因此其不但可以平衡任意比例（0%-100%）的人体重力,而且可以使受训者感受到各主要关节失去相同比例重力载荷的效果,从而达到逼真模拟低重力步行。由于系统完全被动,无需施加主动关节控制力矩,同时也不用进行关节运动的离线或在线精确规划,从而避免了复杂的关节控制器及其稳定性设计和分析。动力学仿真结果表明,该外骨骼机器人系统能够逼真地模拟出不同重力条件下的步行效果。     

空间机构地面重力补偿设备跟踪研究

由于飞行轨道上或其他星球上的重力环境与地球表面的重力环境差异很大,而在飞行前必须在地面确认机构在空间的性能和可靠性,这就要求在地面实现对空间机构实际工作时的空间重力环境的模拟,于是提出了对地面重力补偿设备的需求。文章对实现重力补偿的一般形式进行了介绍和分析,举例说明了常用的地面重力补偿设备的原理,总结归纳了地面重力补偿设备的设计原则和工程实施经验。     

捷联式重力定高引信的力学分析及其关键技术

根据地球的重力场特性控制弹道导弹的引爆高度，不但安全可靠，而且可以对抗电子干扰。保持惯性空间是测量重力场的重要保证。本文论证捷联式重力定高引信的力学原理，给出了详细的数学证明。最后根据实验结果，讨论了捷联式重力测高引信的关键技术。     

重力卫星在轨质心修正原理

静电悬浮加速度计在重力卫星上的安装位置将直接影响重力卫星的非重力测量结果,进而影响高精度地球重力场的恢复。为了彻底明确该影响的存在方式,现从基本动力学方程出发,推导出了卫星在轨飞行期间遭受的各种非重力和地球引力、太阳和月球等天体的潮汐力等,与静电悬浮加速度计输出之间的矢量表达式。获得的表达式从理论上明确了消除重力卫星质心偏差的实际意义,是重力卫星质心修正的理论依据。     

不同重力环境下间隙铰链关节磨损分析

为研究不同重力环境对空间机构间隙铰链关节磨损的影响，将机械系统摩擦学行为和动力学行为相耦合，建立了磨损与动力学耦合分析模型和数值计算框架。首先采用非线性弹簧阻尼模型作为间隙处接触碰撞力的计算模型，同时采用Coulomb 法来计算运动副间隙处的摩擦力，进而建立了含间隙的机构动力学模型；然后通过基于Archard磨损模型二次开发的ANSYS程序来计算磨损，其中运用节点位移的方法来描述磨损过程。结果表明：当间隙关节转速较低时，重力对于关节轴承的磨损分布和磨损程度的影响很大，轴承出现集中磨损现象，磨损间隙急剧增加，严重影响机构的性能和精度；随着关节转速升高，重力对间隙关节磨损的影响逐渐减弱，轴承的磨损分布、磨损程度和关节最大磨损间隙的增长率将逐渐与微重力环境下趋同。     

零重力运动模拟跑台

失重环境下，人体产生力量的肌肉和骨架失去用武之地，肌肉会逐渐萎缩，钙、磷、镁等元素流失；重新回到重力环境后，人容易发生骨折，这些都可归入“航天运动病”。这些生理病症如同达摩克利斯宝剑，时刻悬在太空旅行者的头顶。     

航天器微低重力模拟及试验技术

针对国内外不同类型的微低重力模拟机理、应用方法及特点进行了介绍。综述了基于气悬浮技术的多自由度模拟器的关键技术以及组合应用方法；对各种复杂航天器(包括大型空间机械臂)在微低重力模拟环境下进行的展开、编队、抓捕对接、分离以及在轨服务等典型试验应用进行了系统介绍，同时总结了针对宇航员模拟训练的微低重力环境的实现手段及其特点。最后，展望了微低重力模拟及试验技术的发展前景，并提出了多项亟待突破的关键技术。     

论失重和超重

给出了失重和超重的定义、物体本身所受重力和物体对支持物作用力（即视重力）的表达式。     

航天员微重力作业训练系统重力补偿控制策略

针对航天员微重力作业训练系统的重力场补偿控制这一关键技术,进行了理论和实验研究。分析了模拟微重力环境的机理,确定了微重力作业训练系统的总体结构方案,提出了一种基于电流反馈的重力补偿控制及多干扰力补偿控制策略。通过虚拟重力补偿控制实验,验证了在地面环境、动态作业过程中,模拟物体在不同空间重力加速度环境下的运动规律,实现了在重力方向模拟空间环境下物体移动的作业训练效果。研究成果为在地面实现三维作业训练系统的控制奠定了基础。     

静电加速度计对重力卫星平台的要求分析

静电加速度计是重力卫星的核心有效载荷,其非保守力测量精度是地球重力场反演任务成功执行的有效保证。文章分析了静电加速度计的测量信号以及对重力卫星平台的指标要求,重点指出满足这些要求应解决的关键技术,最后建议我国开展重力卫星研究。     

重力对载人航天器密封舱内空气对流换热影响的数值分析

地面重力环境中进行航天器密封舱内空气通风换热试验时,由于自然对流的存在导致换热量和温度分布与空间微重力环境中的情况存在偏差。文章针对航天器密封舱,建立了舱内空气对流换热的数值模型,利用数值模拟软件对有无重力时典型工况下的对流换热进行了数值模拟及模拟结果的对比分析。分析表明重力对壁面换热量的影响较大,而对空气温度及分布的影响较小;且重力的影响随空气与壁面温差的增大而增大,随通风流量的增大而减小,舱间通风也会减小重力的影响。因此在重力环境中进行试验时需要对壁面换热量进行修正。     

神舟号飞船微波重力水平开关发展及应用

全电子化微波重力水平开关是俄罗斯水银式微波重力水平开关的国产化替代产品。该产品采用加速度计检测重力场倾角,经检测电路放大后推动单刀双掷微波磁自锁开关实现状态切换。从而彻底解决了水银开关存在的诸多问题,使信号衰减最小,可靠性和寿命也大幅提高,在神舟号系列飞船的返回舱得到成功应用。重力开关技术已拓展应用于探月三期返回器伞绳天线和信标天线的选通控制。预测了该技术的下一步发展方向是智能化多端口重力开关系统。     

大型可展开网状反射器的设计评估

在可展开网状反射器的展开力设计中，必须考虑使展开力大于展开阻力。通常在地面进行展开试验，利用重力补偿来评估展开力的设计。本文以７ｍ口径的天线为测试件，介绍了对其展开的设计评估。测试件用２４个磁性悬挂式滑动器悬挂以减少水平移动的摩擦损耗并补偿重力。整个展开性能通过３次展开试验来证实。用展开机构异步展开和网表面的重力补偿误差证实了展开阻力的增加值。在与展开试验的同样配置下还进行了表面精度和静态负载测试，证明大型可网状反射器实现了均方根误差为１．０ｍｍ的表面精度和０．１３Ｈｚ的结构刚性。     

低重力环境下复杂结构航天器动特性研究的实现途径

文章从试验技术与理论计算结合的角度,对解决复杂结构航天器低重力环境下大幅度液体晃动非线性动态特性问题和模拟月球重力环境下月球探测器动力学性能的研究,进行了建设性的论述。     

自适应多点悬挂重力补偿系统研究

大型桁架式可展开航天结构在地面试验时,存在大挠度变形、精度低、泛用性差等结构特点,为提高地面试验有效性,提出了一种自适应多点悬挂重力补偿控制方法。首先,设计系统辨识算法和控制器算法,解决了多点耦合问题。其次,建立Simulink与Adams联合仿真平台,通过仿真分析选择算法参数,验证了算法的可行性。最后,以大型桁架式航天天线为对象,搭建重力补偿系统实验平台并进行实验验证。实验结果表明:控制系统在稳态环境和动态环境下均能快速收敛。稳态环境下,平均稳态误差为0.5503%;动态环境下,平均稳态误差0.526%。完成了航天结构天线的重力补偿,为多点重力补偿系统方案的实施提供建议和改进措施。