空间站机械臂末端执行器维修系统设计与验证

维修对空间站机械臂寿命延长意义重大。针对空间站机械臂末端执行器的维修问题，调研了国际空间站已完成的在轨维护维修任务，提出了一种空间站机械臂末端执行器维修系统方案，采用四方协同作业的方式，分3次出舱在特定的维修区域开展机械臂末端执行器的系统性维修，提出了末端执行器故障处置方案、维修策略、维修工具、维修流程和验证方法，搭建了一套虚拟维修仿真平台，针对末端执行器典型的操作动作进行了维修仿真验证，同时在地面搭建模拟维修场景对机械臂末端执行器维修进行了试验验证。结果表明机械臂末端执行器维修的可操作性、可达性、可视性、安全性均满足要求。可以为后续空间站机械臂维修工作提供设计指导。     

航天员在空间站的工作

正太空是个充满魅力的神奇世界,在太空中的生活更是充满魅力。运行于轨道上的空间站里,每件东西都是漂浮的。这篇文章采用图解的方式,告诉读者航天员们在空间站里所要做的工作。航天员有时需要到舱外执行任务,比如对空间站外部部件进行维修。维修对象是舱外的电子器件和机械部件。舱外维修时,航天员需要穿好航天服,然后打开气闸舱舱门,系上安全绳。气闸舱有内外两层闸门,及时     

天宫二号将挑战我国航天员在轨驻留纪录

正据有关方面消息,今年第三季度,我国将择机发射天宫二号空间实验室;第四季度将择机发射神舟十一号飞船。其中,神舟十一号飞船将搭乘2名航天员,与天宫二号对接,进行人在太空中期驻留试验,预计太空驻留30天。此前,我国航天员在轨驻留的最长时间是神舟十号任务创造的15天。天宫二号空间实验室飞行期间,将验证货物运输和推进剂在轨补加,以及航天员中期驻留等空间站建造与运营的关键技术,     

空间站首次上演太空高尔夫秀

北京时间2006年11月23日上午8时57分,国际空间站的飞行工程师、俄罗斯航天员秋林从空间站上成功地将一个高尔夫球击入地球轨道。此次太空高尔夫表演吸引了世界众多航天迷和高尔夫球迷的目光。本次太空行走是2006年9月第14宇航组进驻国际空间站以来的首次太空行走。对航天员秋林及其搭档洛佩斯·阿莱格里亚来说,这分别是他们的第4和第6次太空“漫步”。太空挥杆23日这天上午,秋林及其同伴美国航天员洛佩斯·阿莱格里亚身着130千克的俄制“海鹰”航天服从空间站“走”了出来,在失重状态下,他们的动作显得有些迟缓。空间站外部的摄像机记录下了…     

天宫－2空间科学与应用任务及进展

2016年9月15日,我国第一个真正意义上的空间实验室--天宫－2成功发射。天宫－2主要在轨完成两大任务：一是空间科学研究与应用任务,即在轨开展较大规模的空间科学实验和应用试验;二是载人空间站关键技术验证,即进行航天员中期驻留、在轨推进剂补加和在轨维修维护等关键技术验证,为未来的载人空间站建造奠定基础。在该空间实验室上安排了14项体现科技前沿的科学研究与应用任务,包括覆盖基础物理、空间天文、微重力科学、空间生命科学和地球科学观测及应用等几大领域的研究项目。现在,有些科学实验已取得初步成果。     

国际空间站载人飞行15周年

<正>11月2日,NASA发布资料图,纪念人类使用国际空间站15周年。国际空间站指令长、美国资深航天员斯科特·凯利在空间站庆祝15周年,与地面站举行的连线记者会上说:"我们在这里做了很多试验,但我想其中最重要的还是国际空间站作为在轨平台,让人类在太空长时间生存。"凯利是在太空中连续逗留最长时间的美国人,他和俄罗斯航天员科尔尼延科将在国际空间站停留一年,以研究长期太空飞     

救死扶伤的“太空医生”——空间在轨服务技术扫描

正1973年5月至7月,两批美国航天员出舱对舱外热控和太阳电池翼进行了成功的维修,挽救了重达100吨的"天空实验室",实现了人类历史上第一次舱外在轨维修服务。在轨服务技术发展至今,世界各国已经进行过和正在开展多项在轨服务项目的试验验证。在轨服务是指在太空通过人、机器人或两者协同完成的空间操作,包括延长各种航天器寿命、提升执行任务能力及清除轨道垃圾等。在轨服务     

基于时间-多资源占用的工作负荷评估模型

为了测量和评估航天员在轨维修的工作负荷,在时间线分析法和多资源占用理论的基础上,确定了用间接获取的资源需求占用率、直接测量的占用时间2个维度来进行工作负荷主客观综合评估,并提出基于动态时间窗口的时间-多资源占用的工作负荷评估模型。为了验证模型的有效性,搭建典型在轨维修任务——液体回路子系统的维修试验环境,招募被试,获取主观工作负荷数据,进行维修视频采集和动素时间测定。结果表明,本文模型的工作负荷值与主观工作负荷评估值显著相关且吻合较好,验证了其有效性。     

空间站机械臂研究

空间极端环境下, 大多数舱外活动必须借助于机械臂. 机械臂是国际空间站的主要组成部分, 其对空间站的在轨组装、外部维修以及运行起着至关重要的作用, 同时机械臂可以减少航天员在舱外的工作时间和频率. 通过对国际空间站成员国关于机械臂研究概况的介绍, 包括航天飞机机械臂、空间站机械臂、欧洲机械臂、日本实验舱机械臂以及德国机械臂, 为中国空间机械臂的设计提供参考.      

中国空间站研制建设任务进展顺利

<正>全国人大代表、军委装备发展部副部长张育林"两会"期间在接受新华社记者采访时透露,我国空间站研制建设任务进展顺利。"我们将以长征五号技术为基础,研制长征五号B,专门用来发射空间站,按计划将于2019年首飞。"2017年4月,天舟—号货运飞船将首试"太空加油",开展在轨维修和推进剂在轨补加等技术验证。这也是我国建设空间站之前在太空进行的最后一次大规模试验。以前的飞船起飞质量只有8吨左右,     

中国载人航天工程的外部设计

在“神舟号”载人飞船工程实现了中国人往返于天地间的目的之后 ,中国应审慎地选择发展载人航天的目标。文章从中国社会对载人航天的需求出发 ,讨论了以开发利用空间微重力物质环境为目标的空间站和以发展天基航天为目标的天基航天站的外部工程系统的环境条件 ,认为中国在运载火箭、发射和回收场、测控站网方面已有较好基础 ,基本具备条件 ,运人运输器已有“神舟号”载人飞船 ,运物运输器的研制也不困难 ,但在为保障航天员在空间生活、工作的航天员系统方面和为实现载人航天工程功能和显现价值的有效载荷系统方面欠缺较多 ,需要一个研究、试验、培训和开发、演示的发展阶段     

中型空间环境模拟器真空系统的设计与模拟

探讨了用于舱外航天服性能实验的中型空间环境模拟器真空系统的设计和模拟。通过对低温泵的真空度及其抽速与液氦低温板温度的关系进行模拟,验证了真空系统设计的合理性。对中型环境模拟系统预冷采用开放式液氮以简化系统结构;对系统的主要部件液氦低温板和辐射挡板进行了构造分析和热负荷计算;分析了液氦低温板的凝结层对低温泵性能的影响。通过对液氦低温板温度场进行模拟及分析,对液氦低温冷凝面进行了优化设计与性能验证。通过对航天员氧消耗量的分析合理估算了航天员自身代谢产热,据此确定了中型空间环境模拟系统热负荷及液氦供应量。     

大型空间站航天员出舱条件及相对运动轨迹

应用航天器近距离相对运动动力学方程,在计及空间站尺寸的条件下,研究了大型空间站航天员出舱条件及相对运动轨迹。研究表明, 当航天员在空间站的上、下表面或前表面下方、后表面上方时, 如果没有约束, 将发生自由漂移,其相对运动的轨道平面内模态为中心漂移的椭圆; 如果航天员在相应的位置上有动力 （主动） 出舱, 其相对运动的轨道平面内模态可以为直线、定常椭圆和中心漂移的椭圆, 这与把空间站简化为质点时的结果有本质差别, 因此不能再将空间站视为质点。通过改变航天员的离舱点和离舱速度, 可以改变出舱相对运动轨迹,以满足一定的舱外活动要求     

基于保障系统三维模型的飞机RMS仿真分析方法

利用仿真方法研究军用飞机可靠性维修性保障性(RMS,Reliability,Maintainability and Supportability)设计指标确定问题.介绍了保障系统三维模型的内涵,结合三维模型原理和模块化设计原则建立了飞机RMS仿真分析框架,对框架内各模块功能及内涵给予了介绍.给出了仿真分析总体流程,以及对仿真数据进行后处理获得评价参数的计算方法.运用蒙特卡罗仿真方法对军用飞机的RMS设计指标进行实例分析,获得了满足保障效能要求的RMS设计指标方案集,对研制阶段装备设计指标论证有重要的参考价值.     

数字空间站动力学与控制仿真建模与飞控应用

数字空间站作为真实空间站的数字化映像，将能源、信息、环热控、动力学与控制等多专业模型进行综合集成，建立舱段级、整站级多学科仿真系统，为空间站长期飞控任务提供技术支持.基于Modelica建模语言，结合采用FMI接口标准，完成了数字空间站动力学与控制仿真模型的集成，并成功在空间站飞控中进行了应用.     

空间站轨道高度选择

有许多因素影响空间站轨道高度的选择,包括:任务要求,辐射环境,微流星和空间垃圾,空间站构型,运载器能力,发射窗口以及空间站的补给要求等。从补给运输系统性能考虑,要求空间站的轨道高度低一些,但是从轨道维持出发,希望空间站轨道高度高一些。该文讨论了补给、轨道维持和太阳活动对轨道高度的影响,给出了空间站的最佳运行高度。文中还以载人飞船和航天飞机为运输系统进行了数值计算,得到的主要结论是空间站的最佳运行高度不是常数,而是随着太阳活动情况和补给频繁次数变化。在太阳活动高年期间,空间站轨道高度应提高。当空间站的补给次数增加时,空间站的最佳运行高度应该下降。     

考虑保障设备故障的装备维修保障模型

为分析保障设备故障及其保障过程对装备保障效能产生的影响,分析了保障设备故障对装备保障活动的影响,详细描述了保障设备在站点间、站点内的保障过程,建立了保障设备站点内的保障过程模型,提出保障设备故障影响等级、附加保障活动等参数来体现保障设备故障对维修活动产生的影响.在此基础上建立了考虑保障设备保障过程的装备维修保障仿真模型,并与传统仿真模型进行对比,通过具体案例分析得出保障设备的保障对装备保障效能的影响.为开展保障设备的保障工作,进行保障设备可靠性维修性参数设计提供了有效的支持.     

航天员出舱可伸缩安全系绳设计与验证

随着中国神舟飞船系列任务和空间站建设任务的稳步进行，中国航天员将面临频繁的在轨出舱作业任务，航天员出舱活动范围将逐渐增大，作业位置也将频繁变换，传统安全绳已无法满足使用要求。提出了一种基于恒力矩弹簧驱动的航天员出舱可伸缩安全系绳设计方案，并优化设计方法。对可伸缩安全系绳的核心部分——驱动单元进行设计，研制航天员出舱可伸缩安全系绳样机，并完成功能性能、环境适应性和驱动单元寿命试验验证。结果表明:所提方案可顺利完成钢丝绳收放，且实测收绳力、放绳力与理论值基本吻合。方案具有体积小、质量轻、可耐大量级振动和高低温环境等优点，其驱动单元满足10 000次的长寿命使用要求，可用于后续工程产品中。      

基于时间特性的系统维修性分配改进方法

针对常用的维修性分配方法存在分配给各个产品设计部门的时间并不能完全由各部门控制的不合理现象,以航空装备为研究对象提出了基于时间特性系统维修性分配改进方法.按照将维修时间进行分类分配的思想,提出将装备每个层次产品的维修时间分为共同维修时间和个体维修时间,共同维修时间由系统总体部门或上层产品设计控制,个体维修时间受产品本身或下层单元设计决定.并给出了时间分配模型,对共同维修时间和个体维修时间分别进行分配.最后,结合工程案例利用该方法对维修性指标进行了分配应用,改进方法使得分配到各个产品单元的时间能够真正为各个设计部门所控制,从而真正影响并指导产品的设计,达到维修性分配的目的.