人体代谢耗氧模拟方法研究

利用沸石分子筛对氧气和氮气选择性吸附的特性,提出了分子筛吸附-解吸模拟密封舱内人体消耗氧气的方法,研制了能够模拟5人耗氧量的试验装置,并对装置的富氧气体氧浓度、密封舱内气体成分吸附情况、耗氧模拟精度及补氮气功能等进行了测试和分析,经环控生保系统集成性能试验的使用考核,装置出口富氧气体氧浓度可达93%以上,耗氧模拟精度优于5%,基本不消耗密封舱内的其它气体成分,能够较好地模拟人体对氧气的消耗。结果表明:分子筛耗氧模拟方法精度高,对密封舱内气体成分影响小,装置工作稳定性好,适用于长期载人航天任务中密封舱环境参数控制能力的研究。     

中国受控生态生保技术研究进展与展望

建立受控生态生保系统是开展长期载人深空探测和地外星球定居与开发的重要保障条件。中国受控生态生保技术已有二十余年的发展历史,走过了从概念研究、单项关键技术攻关到系统集成技术攻关的过程,以及从地面模拟试验到飞行验证的过程,取得了阶段性重要成果。就中国受控生态生保技术的发展历史、现状水平、当前仍存在的主要技术瓶颈问题和下一步的主要发展思路和重点发展方向等进行了综合介绍与分析,以期推动中国受控生态生保技术深入发展,尽快满足载人深空探测对环控生保技术的实际应用需求而发挥参考与借鉴作用。     

高温气体喷水冷却过程数值仿真研究

环控试验会排出大量的高温气体,高温气体可通过喷水冷却到合适的温度后排出室外,高温气体喷水冷却过程不仅包含了气、液两相耦合流动,而且存在水的蒸发相变.以国内某环控试验室高温气体喷水冷却系统为例,提出了一种基于欧拉-拉格朗日多相流模型的高温气体喷水冷却过程数值仿真方法,并在STAR-CCM+上进行了数值仿真研究,仿真结果表明方法对于高温气体喷水冷却过程数值仿真具有一定的参考意义.     

载人航天器模拟舱保温性能对环控生保温湿度控制系统性能试验的影响

环控生保系统温湿度控制子系统是载人航天器的关键子系统之一。其性能是否满足载人航天器座舱内温湿度控制要求,必须通过在具有保温绝热性能的模拟舱内进行检验之后做出合格的评价,才能交付使用。因此,分析和掌握在地面进行模拟试验时,模拟舱的保温绝热性能对舱内温湿度控制性能试验的影响和减弱这些影响的方法是十分必要的。     

空间站环控生保分系统RMS设计思路和若干关键技术分析

为实现我国空间站环控生保分系统长寿命、高可靠的任务目标,既要充分重视系统的固有可靠性,又要通过及时、有效、安全的测试与维护确保系统的任务可靠性,需要做好RMS(可靠性、维修性、保障性)设计工作.结合环控生保分系统RMS工作前期理论探索和设计实践,探讨并行开展RMS工作项目的方法和技术方案,分析RMS综合权衡、可更换单元(ORU)划分、维修可靠性分配、产品可靠性和长寿命设计等方面的关键技术.     

我国月球基地受控生态生保系统物质流调控分析研究

针对载人深空探测和月球火星等地外星球定居与开发对生保物资持续再生供应的需求,基于国内外多年的载人航天受控生态生保技术研究经验和我国的载人航天发展形势,提出未来我国月球基地环控生保系统的基本规模、驻留人员和时间等边界约束条件设想(乘组规模约为6人,大气、水、食物及废物循环闭合度分别为100%、100%、95%和95%),以此为基础进行了其中大气、水、食物和废物等物质流配置的分析与计算,并提出其动态平衡调控方案。该工作以期为将来在我国的月球基地等环控生保系统中实现物质流的长期高效与安全可靠调控发挥参考作用。     

一种微型载人操作舱系统设计

针对未来载人深空探测任务中太空基地建造、设施在轨加工制造、星体资源抵近勘探和原位利用等复杂舱外操作需求,设计了一种微型载人操作舱系统。首先,根据舱外操作任务开展功能和性能需求分析,确定了微型载人操作舱的供配电、环控生保、测控通信等功能基线;然后进行了结构、能源、环控生保、热控等系统设计;最后,通过仿真分析了重量、功耗和任务时间,并与传统舱外活动装备进行了比较。结果表明,微型载人操作舱总重量小于900 kg,可容纳1名航天员,单次舱外操作时间大于12 h,支持航天员从母体航天器快速进入操作舱执行舱外任务,适用于未来复杂的空间设施建造、资源开发利用和空间站扩展应用任务。     

略谈航天员出舱活动技术

出舱活动(EVA)是指航天员脱离母航天器的保护环境,依靠自身的生命保障系统在太空中进行包括科学观察及研究、修理飞船或空间站表面、太空行走等在内的各种活动.出航活动关键技术的研究涉及环控生保技术、航天服技术、医学、工效学以及地面模拟技术等,它们不仅为出舱活动提供了充分的技术保障,还为航天员提供了维持生命必须的微气候环境和进行出舱活动的装置及措施.     

ARJ21飞机环控功能自动化试验系统研制

阐述了飞机环境控制系统功能试验的内容和国内新一代ARJ21支线飞机环控功能试验的现状,提出研制飞机环控功能自动化试验系统的架构,研究了飞机环控功能自动化试验中大流量压缩空气流量测量与座舱升降压速率测量的技术方法,最后给出了试验空气加热温度与座舱压力的控制结构.     

氙离子推力器阳极工质分配方式优化

使用两种数值方法研究微尺度下惰性气体的流动现象,验证表明壁面速度滑移条件的N-S（Navier-Stokes）方法能够较好地模拟离子推力器气体分配环内工质流动特性.为了降低氙工质注入放电室过程中气流速度,并改善其周向均匀性,针对现有气体分配环构型提出符合4级环切场离子推力器放电特性的改进方案:增加2级供气通道,进行双侧45°角开孔并增加气孔数目.数值计算表明:结构优化后氙气进入放电室周向均匀性提高37%,气流速度降低32%;推力器装配优化方案气体分配环进行实验,大束流工况下束离子电离能耗自183W/A下降至167W/A,离子推力器放电室性能得到了提高.      

登月任务中压力应急状态下废弃物收集与排出系统发展研究

针对航天服内的应急废弃物的收集与排出,对近50年来航天服内的尿液、粪便的收集、排出系统的设计进行了梳理,参照Artemis登月计划中乘员应急生保系统最新进展,对未来航天服内废弃物收集、排出系统的关键指标进行了整理.从系统复杂程度、安全性、可靠性等方面对未来应急废弃物收集、排出系统提出了优化方向,为未来载人登月任务中应急...     

减涡器破裂转速预测方法及试验验证

采用数值分析同试验相结合的方法研究了减涡器破裂转速问题。根据减涡器支撑环孔边的应力状态,设计了支撑环结构的模拟试验件,开展了单调拉伸载荷下的破坏试验,得到了体现结构应力特征的破坏参数。进而基于有限元方法,将模拟试验件的破坏参数引入减涡器支撑环破裂转速预测中,并对比了不同破裂准则对破裂转速预测结果的影响。分析表明:所设计的模拟试验件与减涡器支撑环的应力梯度吻合较好,可准确描述结构应力特征;局部塑性法和基于材料强度的方法预测破裂转速时结果更为保守,分别比平均应力法的预测值低15%和23%,对此类结构的破裂分析具有工程参考价值。      

获奖项目选介(工艺材料部分)

熔炼镁合金时,为了防止合金氧化和燃烧,并排除精炼时易产生的夹杂物,一直采用熔剂保护。但是过去长期使用的氟化物氯化物熔剂,使用时产生大量的有害气氛,污染环境,既严重危害人体健康,也剧烈腐蚀厂房设备,急需改进。经过三年五百多炉次试验和生产考验,现已研究成功用含千分之二至千分之五的六氟化硫或六氟化硫加二氧化碳的混合保护气体保护     

环片数量对环帆伞气动性能的影响

为探究环片数量对环帆伞气动性能的影响,文章基于 CFD方法对某环帆伞流场开展了定常三维数值模拟,采用有限体积法求解不可压缩 Navier-Stokes控制方程来模拟外部流场,获得了该伞的气动参数与绕流流场分布。通过数值结果与空投试验结果对比,验证了数值方法的准确性。在不改变伞衣名义面积和环帆高度比的前提下,分别针对定结构透气量和变结构透气量开展了环片数量对气动性能的影响研究,结果表明:定结构透气性下,环片数量对伞衣阻力性能和气动静稳定性的影响很小;变结构透气性下,环片数量通过影响透气量、尾涡分布等因素进一步影响环帆伞稳定性。上述结果对环帆伞的设计有一定参考意义。     

冲压发动机供油环设计数值研究

为了研究供油特性对冲压发动机性能的影响,对两种不同供油环配置下的发动机性能进行了数值模拟和试验研究。通过三维数值分析,对两种不同供油环配置下的流场结构进行了分析,开展了不同供油环方案的试验研究。结果表明,在供油环只有单侧喷油的情况下避免了相邻两根径向油管喷射出的燃油相互叠加,有利于形成均匀的燃油浓度分布,得到了较高的燃烧效率,发动机性能也得到提高。计算结果与试验结果一致性较好,证明了单侧供油环方案的优越性。     

具有舱门补型结构的高空舱排气流场特性数值研究

为了研究具有舱门补型结构的大涵道比发动机高空舱的排气流场特性,对其开展了精细化几何建模及数值模拟研究。首先,建立了带舱门补型结构的高空舱、发动机与排气扩压器联合的仿真物理模型;随后,针对不同的舱门结构形式、发动机工况以及次流流量,通过数值模拟方法进行对比验证;最后,分析舱门补型结构对高空舱排气流场影响机理,给出舱门补型结构对排气流场特性的影响规律。结果表明：舱门补型结构对发动机推力计算结果无明显影响,推力主要受发动机参数和环境压力的影响,但有舱门补型时高空舱内回流区明显减小,有利于高空舱内气体的排出;次流不仅降低了高空舱内气体的回流,还使得舱温降低,在高空舱内起到了整流和降温的作用;引射距离会影响排气扩压器的气体排出效率,且随着引射距离的减小,高空舱内回流区明显减小,提升了排气扩压器效率。     

小型低压蔬菜培养装置研制

针对开展模拟低压高氧条件下蔬菜气体交换技术研究的需求,通过结构系统、温湿度与通风控制系统、大气总压与分压控制系统、植物培养系统以及测量与控制系统的设计,研制了小型低压蔬菜培养装置并进行了验证试验。结果表明,研制完成的小型低压蔬菜培养装置,运行稳定,环境参数如温度、湿度、总压、氧和CO_2分压等均能进行有效的测量和控制;装置各项实际性能指标基本满足设计和试验要求,可用于低压高氧蔬菜培养试验,为建立低压环境受控生态生保系统奠定了一定的技术基础。     

飞机环控温控系统的半物理仿真及在机电综合管理技术研究中的应用

机载机电系统综合控制管理(简称公管系统)是机载机电设备发展的必然趋势,为了研究公管系统对机电子系统的控制、管理功能,需要对子系统进行建模仿真。本文针对某型飞机环控温度控制系统工作过程对环控温度控制系统关键附件进行了数学建模,同时针对某课题研究内容的需要,研究如何采用半物理仿真的方法对飞机环控温度控制系统进行系统建模和环境仿真并进行了系统仿真验证试验,最后给出结论。     

基于环控物理仿真平台的余度模型设计

在环控物理仿真平台上,基于MATLAB和Vxworks环境,建立了飞机环控系统余度模型。详细论述了环控系统故障模型、机电管理计算机模型。此外,对模型的有效性、可靠性进行了验证。通过试验验证,表明模型结构正确、能够满足环控系统余度功能要求。     

基于ARIMA模型的载人航天器氧分压分析及预测方法

载人航天器环控生保系统中的氧分压分析监测关系到航天员在轨的安全与健康,是地面控制中心重点关注的关键信息。提出了一种基于时间序列数据模型的载人航天器氧分压分析及预测方法,对在轨遥测数据进行处理分析,应用ARIMA模型对氧分压历史数据进行分解建模,并预测其未来趋势。通过对载人航天器氧分压在轨数据的实测分析,对历史数据拟合均方根误差为0.1537 kPa,预测均方根误差为0.1378 kPa,预测精度较高。该方法基于短期历史环境信息分析建模,实现对未来状态变化的有效预测,有效提升了现有预测方法的预测时长,提前识别系统运行过程中的异常状态。