载人航天器应急状况下密封舱压力控制分析

为了对载人航天器应急状况下密封舱进行压力控制,保障航天员的生命安全,采用集总参数法建立了密封舱压力控制物理数学模型,分析了长期飞行任务中载人航天器应急状况下的舱内压力变化;提出了一种舱压控制方案,计算了不同漏孔通径所需补气速率以及舱压复压变化规律。结果表明:密封舱内总压和氧分压的变化呈现指数递减,泄漏速率随着泄漏时间的增加而减小,漏孔通径越大,密封舱容积越小,泄漏速率变化梯度越大;随着漏孔通径的增大,恢复舱内压力所需要的补气速率呈线性趋势增加,复压模式维持7天飞行时间的供气量相比较维持舱压模式减少高达82.1%。     

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。     

载人航天器空气环境参数控制非定常仿真分析

为支持乘员在轨驻留,载人航天器需通过空气环境控制系统将众多设计参数和空气环境参数控制在指标范围内。文章建立了一种载人航天器空气环境非定常控制仿真分析模型,包括舱体模块、航天员模块、舱压控制模块、温湿度控制模块以及CO2净化模块。利用该模型分析了载人航天器空气环境参数随乘员代谢水平的非定常变化趋势,并评估了控制系统的工作性能。结果表明:乘员代谢水平变化对空气环境参数有显著影响,通过调节控制系统运行参数可将各空气参数控制在有效指标范围内。人区温度与O2分压、CO2分压和人区湿度有密切的影响关系,不可孤立地进行分析。为载人航天器空气环境参数控制系统的设计和流程改进提供了依据。     

载人航天器数字化研制方法与应用

随着载人航天器系统规模和技术难度的不断增大,传统的以文档为基础的载人航天器研制模式已不能满足发展需求,在工业化与信息化融合发展的背景下,需要利用数字化方法对载人航天器研制模式进行技术革新。结合中国载人航天器研制现状,分析了载人航天器设计生产多学科耦合、迭代优化和全寿命周期管理的特点与难点,提出了一种基于现有研制模式的载人航天器设计、生产和管理数字化研制方法,并以某大型载人航天器为例进行应用。结果表明：采用多学科仿真和三维模型设计生产制造,可实现复杂耦合系统的联合仿真与迭代优化,电缆和管路等产品的设计生产、验收效率可提高40%以上。     

北斗卫星导航( 区域) 系统星座对中国载人航天器的服务能力仿真分析

载人航天器可以利用北斗卫星导航系统实现自主导航定位和相对测量以支持轨道确定和交会对接任务。为了评估当前星座条件下北斗卫星导航(区域)系统对中国载人航天器的服务能力,建立了当前北斗卫星导航(区域)系统的星座仿真场景。利用载人航天器轨道参数,对其轨道处北斗区域星座的覆盖特性和服务能力进行了仿真,分析了可以用于载人航天器绝对定位和相对定位的时间长度、可见卫星情况、位置精度因子等特性。分析结果表明,在载人航天轨道的一些持续时间段内,航天器可以利用北斗(区域)系统完成绝对和相对定位功能。     

载人航天器地面通风设备参数研究

针对航天器总装过程对地面通风设备控制密封舱内的大气温湿度和通风、保证舱内环境要求并保障舱内操作工人的新鲜气体供应的需求,研究了航天器地面通风设备的主要技术参数的设计与确定方法。结合理论推导与工程实践,给出了如何从载人航天器自身主要技术参数出发,通过迭代计算得到能够满足要求的地面通风设备主要技术参数。某载人航天器地面通风设备设计过程对该结果的应用验证了其有效性,可为后续航天器地面设备研制提供参考。     

载人登月航天器推进系统方案选择分析

载人登月航天器完成近月制动和着陆下降等空间任务,需要装载大量推进剂,推进系统方案选择是航天器总体方案设计优化的重要组成部分.建立了推进系统关键组件设计仿真模型,仿真分析了推进系统质量和干重系数随推进剂装载量的变化规律,并对比了20 t级载人登月航天器挤压和泵压推进系统方案.结果表明:推进系统方案质量与推进剂装载量有关,...     

载人航天器环境微生物免培养法检测技术研究进展

随着飞行时间的延长,载人航天器座舱中微生物的危害会越来越严重,环境微生物监测对保障乘组健康和航天器安全至关重要。目前载人航天器所使用的检测方法主要为培养法,随着新技术的不断涌现,以ATP、LPS、DNA等分子生物标志物为靶点的非培养法检测技术被设计应用于载人航天器环境微生物监测。回顾了在轨微生物检测技术的发展过程,重点介绍了目前在轨应用的以培养法为基础的微生物评价方法和以非培养法为基础的微生物鉴定方法的研究进展,比较分析了各类方法的优点及不足,以期为中国在轨微生物检测技术的发展提供建议和参考。     

多级轴流压气机彻体力模型——理论方法及简化应用

基于时间推进技术及有限体积法,将彻体力模型与基元叶栅法的思想相结合,提出了一个适用于预测大尺度进气畸变对多级轴流压气机气动性能及稳定性影响的三维数值计算模型。在进气条件轴对称的前提下,利用相应的简化模型重点分析了一台四级轴流压气机在均匀进气及叶尖径向总压畸变进气下的内部流场特征。均匀进气下的模型计算结果与相关试验结果相吻合。叶尖径向总压畸变进气下模型的计算结果表明:径向畸变在压气机流道内会发生显著的径向掺混作用,叶尖径向总压畸变对该压气机稳定性有显著恶化影响,随着畸变强度的增加,压气机稳定边界逐步下降。计算结果支持了该模型用于预测径向进气畸变影响的可能。     

基于模型的载人航天器研制方法研究与实践

载人航天器具有系统规模大、技术难度高、单件小批量、无法通过多次飞行持续完善设计、可靠性要求高等特点。当前载人航天器研制中仍存在着参数化和模型化程度不高、基于模型的系统综合仿真验证不足、研制各环节缺乏数字化集成等问题，传统基于文本的系统工程方法已无法满足研制需求，亟需采用基于模型的系统工程方法。本文针对载人航天器的研制现状和应用需求，提出了面向载人航天器全生命周期的模型体系，定义了需求模型、功能模型、产品模型、工程模型、制造模型、实做模型等六类模型，提出了基于模型的研制流程，包含系统设计闭环验证、产品设计闭环验证、实做产品闭环验证3个验证环节，并深入探索了各研制环节中不同模型间的传递与关联关系。以某型号载人航天器为应用基础，系统地验证了提出的方法。     

含裂纹载人密封舱体结构在轨失效分析方法

入轨后的载人密封舱体结构存在一定程度的初始裂纹,微流星与空间碎片的撞击会使密封舱体结构产生新的裂纹损伤,密封舱体为薄壁结构,长期在轨飞行期间,在各种载荷的作用下,裂纹损伤可能导致密封舱体失效。考虑到不同的裂纹损伤来源及其转化,提出了载人密封舱体结构总体失效分析方法。首先提出了载人密封舱体结构在轨期间由裂纹损伤导致失效的两类模式及判定依据,并说明了各裂纹损伤间的转化关系;然后,说明了基于Forman模型进行舱体裂纹扩展分析的原理;最后,对某在轨飞行15年的载人密封舱结构因舱压导致的结构失效进行了分析,确定了舱体结构上的断裂失效危险部位及危险裂纹形式,并得到穿透裂纹的临界长度。     

载人航天器下行细菌对LY12铝合金腐蚀行为的影响

针对载人航天器舱中材料的微生物腐蚀问题,采用腐蚀失重法、溶解性元素浓度分析、形貌观察和电化学测试等,评估了载人航天器神舟九号和神舟十号舱内的三株下行细菌对LY12铝合金腐蚀行为的影响。与无菌对照比,LY12铝合金在接种菌H1、H3和菌S10-1体系中的腐蚀速率分别增加了9.09%、2.26%和22.71%,溶解性铝浓度分别增加了44.74%、31.58%和30.53%。扫描电镜显示LY12铝合金表面形成了一层生物膜和腐蚀产物,清洗后表面腐蚀程度更加明显。电化学分析表明:细菌能改变铝合金表面的电化学性质进而加速腐蚀过程。     

载人探月航天器大气压力制度选择

大气压力制度是载人探月工程的顶层指标之一,需要从系统工程的角度出发,深入分析和研究,既要保证航天员安全、全力提高航天员月面出舱活动效能,还要具有工程实施的可行性和经济性。运用航天医学工程理论,从人体生理学、工程学角度,分析压力制度影响因素,提出发射和返回、地-月飞行、月面驻留和出舱活动等阶段的压力制度设计方案:航天器发射段和返回段采用(90~101.3)k Pa氧、氮混合气,地月空间转移段总压逐步降低到(58±4)k Pa,月球着陆停留阶段总压保持(58±4)k Pa,月地飞行期间总压过渡到接近101.3 k Pa,全程氧分压保持(21±2)k Pa;登月服优先选用40 k Pa纯氧压力,可向下兼容30 k Pa纯氧。这种压力制度的既能满足人体生理学要求,也能满足工程可行性和经济性要求,还可避免月面出舱活动中的减压病风险。     

一种基于物联网技术的宇航智能家居系统设计

为满足未来载人航天器可能的在轨工作生活需求,提出了一种基于物联网技术的面向载人航天器的智能化、网络化、商业化的宇航智能家居系统设计方案。该方案研究了宇航智能家居系统的总体方案及协议架构,详细规划设计了宇航智能家居系统功能,并分析了系统设计方案可行性,有助于提升载人航天器人机交互的高效性、便捷性、舒适性及智能性,为在轨航天员提供更加宜居的在轨工作生活环境支持。     

载人航天器总装地面污染控制技术体系初步分析

阐述载人航天器地面总装过程环境污染控制技术的国内外研究现状,提出以控制载人航天器总装过程舱内污染物浓度为目标,分析可能污染源、筛选重点监控目标污染物种类、研究污染物采样分析技术、确定目标污染物最大容许浓度的系统研究总装过程舱内污染物控制技术方案。     

一种基于多层1553B总线及CCSDS的载人航天器空间数据系统设计

针对未来载人航天器种类、规模及功能多样化的特点,尤其是多航天器构建的复杂大型载人航天器,对现有载人航天器空间数据系统的通用性、可扩展性、兼容性进行分析,提出了1种基于多层1553B总线的多构型、高可靠、可重构、大负载的空间数据系统器载网络架构和1种基于CCSDS的载人航天器空间数据系统协议体系架构.器载网络和协议体系架...     

7A60超高强度铝合金流动应力的研究

采用等温恒应变速率压缩试验对 7A60超高强度铝合金的流动应力进行了研究。试验结果表明,该合金流动应力随着变形温度的升高而下降,随着应变速率的增加而增加。通过对试验数据的数理统计分析,确定了该合金流动应力对应变速率和变形温度敏感,对应变的变化不敏感。应变速率和变形温度是影响该合金流动应力的关键因素,从而也是变形工艺控制的主要因素。     

差压式空间站在轨泄漏监测技术研究

研究空间站在轨泄漏监测技术是载人航天器在轨检测和安全防护技术的重要组成部分,对保证航天员的生命安全具有十分重要的意义。以差压传感器为核心,建立舱体内置式非对称基准物的原理样机,经过压力变化检漏及不确定度评定分析和模拟泄漏检测实验得出该方法的检漏灵敏度及其泄漏监测的可行性和有效性。研究结果表明,差压式空间站在轨泄漏监测技术精度高,其4 h检漏灵敏度约为2.5×10~(-3)Pa·m~3/s,可检约10~(-2)Pa·m~3/s以上的泄漏,方法可行,检测有效,可为后续工程研制提供参考。     

基于Modelica的载人航天器多学科集成建模仿真

针对目前载人航天器系统仿真验证多局限于单一专业层面而系统性不强的问题,基于统一建模语言Modelica,首先建立了各专业设备模型,然后将设备模型进行组装,构建了多学科集成的系统模型。利用该系统模型对航天器系统方案的仿真结果表明:模型有效;统一采用Modelica语言建模,所有模型基于同一套方程系统求解,可避免异构模型参数传递带来的精度损失;以设备为最小粒度构建系统模型,可保证系统模型架构与航天器真实物理架构的一致性。     

空间交会对接多体制接收机设计与实现

空间交会对接时,空空通信系统需在两个航天器之间建立双向通信链路,完成两者间的信息交换。在载人航天交会对接任务中,空空通信系统担负交会对接段以及撤离段航天器间的双向链路数据传输任务。针对不同的任务模式、分析不同信号的解调模型和算法特点,基于软件无线电技术确定本系统的全数字化解调算法和硬件平台设计方案,实现过程运用复用/优化设计思路,节省了逻辑资源、降低了算法复杂度。对关键指标的测试表明,该设计可满足空空通信系统的指标需求。