负性情绪对典型航天任务绩效的影响

为了研究负性情绪对典型航天任务绩效的影响规律,利用MATB任务平台的监督任务和跟踪任务模拟典型航天任务,采用情绪视频诱发负性和中性情绪状态,通过任务绩效和主观量表评价来研究负性情绪状态对典型航天任务实验绩效的影响。研究发现监督任务和跟踪任务的绩效随任务负荷增加而下降,负性情绪状态和任务负荷对监督任务的ACC绩效指标有显著交互作用,情绪状态对跟踪任务绩效存在显著影响;监督任务绩效在较高任务负荷时负性情绪状态的任务绩效低于中性情绪状态;较高任务负荷水平的跟踪任务绩效和操作者工作负荷水平易受情绪状态影响,相较于中性情绪状态而恶化;情绪状态对任务绩效的影响与任务类型和任务负荷相关,涉及较高任务负荷的复杂认知任务受情绪状态的影响强度更高。     

手控交会对接中操作者的情境意识和脑力负荷研究

为探究不同任务难度和技能水平下志愿者的情境意识水平和脑力负荷差异,以手控交会对接操作为主任务,招募了15名初学者水平志愿者和12名专家水平志愿者进行实验,每名志愿者进行6次手控交会对接操作,包含3次低任务难度操作和3次高任务难度操作,每次操作完成后填写SART主观量表和NASA-TLX主观量表。研究结果表明:高任务难度操作中操作者的注意集中程度显著高于低任务难度(P<0.05);专家水平操作者的警觉水平和对信息的获取和理解水平显著高于初学者水平操作者(P=0.001和P<0.001);高任务难度操作中操作者在脑力需求方面的负荷显著高于低任务难度(P=0.001);专家水平操作者在脑力需求和时间压力方面的负荷显著低于初学者水平操作者(P=0.001和P<0.001)。研究结果可为航天员手控交会对接训练设计及评价提供理论参考。     

基于脑电微状态分析的模拟飞行多任务脑力负荷敏感性研究

为探讨脑电微状态用于测量飞行活动脑力负荷的可行性,比较4类脑电微状态参数在不同脑力负荷下的变化.12名男性受试者依次完成高、低负荷的模拟飞行多任务,采用模拟飞行目标追踪、仪表监视、突发事件处理的多任务作为任务模型.每项任务完成后填写NASA-TLX量表,任务过程中采集受试者脑电信号.采用聚类方法分析脑电微状态,提取反映...     

负荷条件下注意力分配策略对情境意识的影响

为探究负荷条件下不同注意力分配策略对情境意识（SA）的影响，招募22名被试开展了3种注意力分配策略（平均分配、主次分配、多级分配）×2种脑力负荷（低负荷、高负荷）条件下的被试内双因素设计的实验任务，记录情境意识全面测量技术（SAGAT）、行为绩效、眼动和脑电（EEG）指标为因变量。实验结果表明，在不同脑力负荷下，相较于多级注意力分配策略和主次注意力分配策略，平均注意力分配策略的SAGAT得分和绩效正确率均更低、最小近邻指数（NNI）更大；在高脑力负荷下，相较于多级注意力分配策略，主次注意力分配策略的SAGAT得分更高、绩效反应时间更短并且NNI值更低；SAGAT得分与平均注视时间、NNI、θ相对功率和α相对功率均存在显著低度相关。本研究结果提示，在不同脑力负荷条件下，采用平均注意力分配策略可能导致作业人员的注意力更为分散，从而产生更差的工作绩效和更低的SA水平；而在高脑力负荷条件下，相比于多级注意力分配策略，主次注意力分配策略更有助于作业人员提取关键信息并维持更好的SA水平，但同时可能存在SA丧失的风险；眼动的平均注视时间和NNI指标以及EEG的θ和α相对功率指标具有较好的表征SA的潜力。     

机械臂遥操作任务过程脑力负荷研究

脑力负荷是影响机械臂遥操作绩效的重要因素,通过提取机械臂遥操作过程的自发脑电功率谱特征以及非线性动力学特征,结合机械臂遥操作的三阶段操作理论,分析了操作过程脑力负荷变化规律,以及各阶段的主要认知负荷来源。实验表明:自发脑电功率谱指标能有效评估遥操作过程被试的脑力负荷水平,非线性指标能有效评估思维活动水平。在遥操作中,脑电功率谱能量逐渐向高频段转移,脑力负荷水平逐渐升高;前两阶段的非线性动力学特征值显著高于最后阶段,在第二阶段达到最大,与被试的思维活动强度变化规律相同。前两阶段被试脑力负荷主要来源于空间认知,第三阶段负荷主要来源于距离和角度偏差认知及任务压力。根据遥操作任务过程的脑力负荷变化规律及负荷的主要来源针对性提供信息补偿,完善任务设计,可降低航天员在各个阶段的脑力负荷水平,对保障遥操作任务的完成有一定指导意义。     

基于脑电功率谱密度的作业人员脑力负荷评估方法

脑力负荷状态的准确识别对减少因作业人员无效脑力负荷导致的人因事故具有重要意义。针对人-机系统中作业人员脑力负荷客观评估问题开展了基于MATB-Ⅱ平台的3种不同脑力负荷水平下的航空情境实验，记录16名被试的NASA任务负荷指数（NASA-TLX）量表数据和脑电（EEG）信号，提出了一种基于脑电功率谱密度（PSD）和支持向量机（SVM）的个体脑力负荷评估方法。结果表明：随着实验设计脑力负荷水平增加，被试的主观脑力负荷得分显著提高（p<0.001），这表明该实验任务设计较好地诱发了低负荷、中负荷和高负荷情境。在此基础上，通过网格搜索法确定个体脑力负荷评估模型的统一优化参数，惩罚系数取3 000，核函数参数取0.000 1，模型测试正确率达到0.966 5±0.029 8，宏平均的受试者工作特征曲线下的面积（Macro-AUC）达到0.991 0±0.011 4。本文为作业人员脑力负荷状态的客观和准确评估提供了一种新的办法，为后期作业人员脑力负荷状态的实时判别提供模型基础。     

位置编码下平视显示器告警显示工效学问题探究

为探究平视显示器(HUD)不同告警位置对飞行员任务绩效、脑力负荷和注意力分配的影响,招募15名被试人员开展不同告警位置下被试内单因素设计的试验任务,以被试的任务绩效、眼动指标为因变量,综合各项评估指标分析结果表明,告警位置应选择高度兴趣域,其次为姿态兴趣域。当告警位于航向兴趣域时,被试的任务绩效最差,脑力负荷大并且注意力分配比例较少,表明航向兴趣域的位置不适于告警显示。本次试验结果可为HUD告警设计提供参考。     

脑力负荷与目标辨认

研究虚拟战斗机驾驶员飞行过程中涉及的监视、计算记忆、攻击和探测4项任务,通过改变工作的快慢节奏来影响脑力负荷,以正确反应率和反应时间来评价和分析被测试者在不同脑力负荷下对目标颜色、形状和位置的辨认情况,为人机界面设计目标编码及确定目标呈现时间提供科学依据;使用脑电图仪测量实验过程中被测试者的生理反应来评价脑力负荷与任务难度的关系.实验结果表明:在需要分配注意力的情况下,人对实验分别选取的3种颜色和形状的辨认不受脑力负荷大小的影响,脑力负荷大小影响人对不同位置的目标辨认;人的目标辨认显著受到目标呈现时间的影响,目标呈现时间越长,反应时间越长;脑电图在一定程度上波的频率和高振幅波能反应脑力负荷大小.     

空中交通管制员的眼动行为与疲劳关系

在空中交通管制工作中,管制疲劳程度度量是一项需要长期研究的重要课题。实时测量管制员的疲劳程度,对航空运输系统的安全运行有重要意义。提出以眼动行为特征指标作为反映管制员疲劳程度的依据,利用faceLAB 5.0系统记录了管制员在正常状态和疲劳状态下进行管制模拟实验的眼动数据和绩效数据,分析了管制员的绩效数据与眨眼频率和瞳孔直径两种眼动指标在不同状态下的变化规律。研究发现与正常状态相比,管制员在疲劳状态下的眨眼频率增加,瞳孔直径减小。随着任务时间的增加,被试的绩效变差,眨眼频率增加,瞳孔直径减小,表明被试的工作状态从正常状态转为疲劳状态。统计分析结果说明,眨眼频率和瞳孔直径能够有效地检测管制员的疲劳状态,充分刻画不同工作时段管制员工作状态的变化,为开发实用的疲劳监测系统提供理论基础。     

Beta频段双耳差频声刺激对大脑生理状态的影响

随着载人航天事业的快速发展,航天员的大脑状态调控以及警觉度提高技术成为航天人因工程研究热点和难点问题之一。为了探究beta段差频声刺激对大脑状态的调控作用,在Nback任务过程中进行了beta段双耳差频声刺激组和对照组平行实验。根据实验中的N-back反应时和正确率分类,划分成三组对beta频段差频声刺激敏感程度不同的受试人群,分别是敏感组、中间组和非敏感组,分析beta频段功率谱密度差值、(alpha+theta)/beta的比值、非线性特征样本熵和互信息脑网络等特征。结果表明,双耳差频声刺激的脑区激活存在个体差异性,对声刺激敏感的受试者,差频刺激下,脑电功率谱中的beta频段在右颞区能量增强(T4,p0.005),T3电极处三组人群(alpha+theta)/beta比值具有显著差异性,敏感人群中刺激组样本熵值比对照组高10.53%,且互信息集群系数最高(0.971),脑网络信息交流增强,这说明差频声刺激能改变大脑的生理状态,在提高航天员的注意力和警觉度、对抗脑力疲劳方面具有应用前景。     

低雷诺数高负荷低压涡轮叶型的气动设计

采用平面叶栅实验和数值模拟研究了不同负荷分布设计以及基于二维展向凹槽处理的非光滑型面设计对高负荷低压涡轮叶型流动损失的影响规律.研究表明:在低雷诺数状态下前加载负荷分布设计对高负荷低压涡轮叶型的二维气动性能更有利;二维展向凹槽处理的非光滑型面设计能够有效改善高负荷低压涡轮叶型在低雷诺数状态下的气动性能,但同时可在一定程度上恶化叶型在高雷诺数状态下的气动性能;基于二维展向凹槽处理的非光滑型面设计与后加载负荷分布设计的结合能够在更为宽广的雷诺数工况范围内改善叶型的气动性能.      

航天产品装配作业增强现实引导训练系统及应用

航天产品的品种多、批量小、装配工艺要求高且以手工装配为主,对装配操作者提出了很高的要求。针对航天产品在生产过程中操作者装配引导训练的需求,分析了产品拆装工艺操作流程和现场状态信息,提出了面向增强现实装配引导的工艺信息建模方法,在计算机视觉识别和三维环境感知技术基础上,研制了包含装配作业现场操作指导、关键部件检验记录功能的一体化训练系统,为装配操作者提供智能辅助支持,有利于提高航天产品生产效率。     

航天任务计划工作模式的改进研究

阐述航天任务飞行控制、现有计划工作模式的基本概念,提出计划工作模式改进建议,即定义飞行状态向量、飞行控制规则,在现有非自动闭环控制的基础上设计引入状态反馈回路,增加冲突检测和自动修正功能,实现计划自动闭环输出,形成基于状态和规则运行、适应性强、自动化程度高的改进型计划工作模式。     

喷丸硬化产生的压应力在弯曲疲劳和接触疲劳状态下的稳定性

对于时效前或时效后经过喷丸硬化处理的 Al-Cu-Mg(2014A)铝合金进行了平面弯曲疲劳和接触疲劳试验。时效后进行喷丸硬化处理,改善了高周循环范围内的平面弯曲疲劳和接触疲劳性能。时效前进行喷丸硬化处理,改善了低周循环范围内的平面弯曲疲劳和接触疲劳性能。试验过程中,尤其是在接触疲劳试验状态下,喷丸硬化产生的表面压应力下降,时效前的喷丸硬化处理可使这种下降明显减少,说明了为什么这种处理可以改善低周循环范围内的疲劳性能。     

不同应力水平对碳纤维复合材料疲劳剩余刚度的影响

为研究碳纤维复合材料疲劳行为和应力水平对其疲劳剩余刚度的影响,进行碳纤维复合材料的静拉伸实验和疲劳实验,采用扫描电镜(SEM)观察其断口形貌。结果表明:室温下碳纤维复合材料具有很好抗疲劳特性,在48%的极限抗拉强度载荷下的循环数超过10~6;不同应力水平下的剩余刚度下降程度不同,疲劳前期阶段,高应力水平下的剩余刚度下降程度低,低应力水平下降程度较高;不同应力水平下的剩余刚度阶段界限特征显著度不同,低应力下的阶段界限显著,而高应力下的阶段界限较模糊;断口分析表明,随着应力水平的降低,疲劳失效模式更加复杂,高应力水平下,主要表现为纤维簇断裂,而低应力水平下的失效模式包括纤维和基体断裂、界面脱粘及纤维拔出等。     

航天发射任务三维可视化实时仿真

根据航天发射任务的特点和任务三维可视化实时仿真需求,灵活运用多种设计模式设计实现了一个航天发射任务三维可视化仿真软件框架。该框架具有通用性强、可复用程度高、代码质量优的特点,可方便地实现各类航天发射任务的三维可视化实时仿真应用。     

串联式鼠笼弹性支承高周疲劳性能试验

为评估弹性支承高周疲劳性能,根据某航空发动机串联式鼠笼弹性支承系统结构,设计了一套弹性支座疲劳试验件和试验参数测试方法,对弹性支座的高周疲劳性能进行试验研究。经试验验证,所设计的试验方案可以更好地模拟发动机工作状态下弹性支座的受力状态,试验过程中的载荷调节和控制更直接、便捷,为发动机弹性支承的疲劳寿命设计提供了方法支持。     

仿自然风对模拟失重体温调节反应的影响

航天飞行和模拟失重可抑制人体热调节反应,主要表现为机体静息和运动状态下皮肤血管舒张反应能力下降和核心体温的升高。载人航天器内采用恒速机械风(CAF)保持舱内大气环境的均匀,地面研究发现仿自然风(SNAF)可较CAF显著加强机体的冷感觉。为探讨SNAF是否可以较CAF一定程度上缓解失重状态导致的体温调节能力下降,以30天-6°头低位卧床模拟微重力的生理效应,7名男性被试者分别在卧床前和卧床第29天,暴露于对照无风、CAF和SNAF气流模式下,周围环境温度为23℃,后两种气流模式的平均风速为0.2 m/s。记录实验中被试者的直肠温度(Tre)、皮肤温度和皮肤血管传导率(CVC)及其热感觉(TSV)。经过卧床,对照环境Tre显著升高;卧床后,与CAF相比,SNAF下的Tre的降低程度更多,且更接近对照水平;平均皮肤温度、CVC和TSV均显著降低。卧床后SNAF下的TSV接近"热中性"。实验结果表明,与恒速通风相比,仿自然通风可更为有效地维持卧床状态下的核心体温。     

失重肌萎缩的营养防护策略

航天飞行期间,航天员骨骼肌特别是抗重力肌肉将出现肌肉质量和力量的持续下降.综述了不同营养干预措施对失重状态下肌萎缩的防护作用,对近年来应用蛋白质、氨基酸类补充剂、抗氧化补充剂、维生素D和肌酸改善失重状态下肌萎缩的效果和部分机制进行总结.现有研究发现:失重状态下蛋白质、氨基酸和HMβ的适当补充可防止抗重力肌的萎缩;由于补...     

激光冲击强化提高外物打伤钛合金模拟叶片高周疲劳性能

为指导钛合金叶片抗外物打伤激光冲击强化工艺设计,根据真实叶片叶型特征设计了刃口型模拟叶片,采用两种激光冲击强化工艺对模拟叶片进行预处理,并采用空气炮系统进行外物打伤模拟试验,最后通过疲劳试验和应力场预测进行疲劳性能影响规律及机理分析。试验结果表明:模拟叶片外物打伤后疲劳强度由51845 MPa降为29072 MPa,而激光能量为5 J和7 J强化工艺下疲劳强度分别提升至34449、37493 MPa。激光冲击引入高数值残余压应力场,大大改善了外物打伤区域的局部应力场分布,在显著提高外物打伤模拟叶片疲劳强度的同时,可承受更大的应力集中,也增大了疲劳缺口系数偏差。两种强化工艺中激光能量越大,产生的残余压应力场数值和深度越大,更加有效地降低裂纹扩展过程中的等效应力强度因子幅值,外物打伤模拟叶片疲劳强度和疲劳缺口系数偏差提高程度越大。