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。     

载人航天器的舱内通风问题

舱内通风系统是载人航天器环境控制与生命保障系统的重要组成部分。在微重力条件下,自然对流消失,舱内通风系统造成的强迫对流可以确保舱内气体循环流动,从而保证舱内有害物质得到及时的处理和回收。同时,通风系统驱动的舱内气体流动情况与舱内防火和灭火的研究也直接相关。对载人航天器舱内通风系统的研究涉及了航天员的生命安全保障,是改善航天员生活、工作环境的必备工作,同时也为载人航天器设计提供了重要的参考意见。     

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。     

载人航天器舱门有限元分析及机构最小传动角计算

舱门关闭后的密封性及开闭操作的灵活性是载人航天器舱门的重性能。应用有限元法分析已有载人航天器舱门结构在舱内外有压差情况下的应力和变形,以及舱门结构变形对安装在其上的周边传动锁紧/释放机构的影响,并对该机构最小传动角进行优化计算,给出机构优选的设计参数。     

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。     

载人航天器总装过程技术研究

阐述航天器总装技术应用的国内外现状,从载人航天器工艺设计、总装及其过程质量控制中采用数字化技术应用等方面,介绍载人航天器数字化总装技术的研究内容。     

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。     

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%。     

空间暴露实验——重要的空间科学实验方法

利用航天器进行的空间科学实验,基本上可分属加压(密封)舱内实验、非密封舱内实验和暴露(舱外)实验三大类。通常考虑到种种原因和要求,航天器中的大多数科学实验都属于前两类。随着空间科学研究的深入和载人航天、深空探测的需要,暴露实验引起了人们更多的关注和重视。介绍暴露实验的特点、主要研究内容和国外开展的有关情况。     

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。     

载人航天器稳态噪声测量试验方法研究

为在地面研制期间对载人航天器密封舱内稳态噪声进行有效测量以减小在轨技术风险,理论推导了背景噪声对测量结果的修正值,基于试验影响域、噪声源识别及噪声传播路径分析结果,提出了测量仪器要求,研究了稳态噪声测量方法和试验流程,经载人飞船地面模拟飞行试验验证,轨道舱内稳态噪声测量结果与在轨实测值相差1.4 d B,二者吻合较好。     

空间航天器低吸收-低发射率热控涂层的设计与制备

针对密封舱类航天器在载人登月、天地往返以及绕月飞行的极端工况下保持舱内热平衡的问题,提出了适应于空间与地面环境特性的低吸收-低发射率热控涂层材料体系,采用铝粉与有机硅树脂为主要制备原材料,通过Bruggeman模型有效介质理论与Fresnel公式计算出体积分数与涂层反射率之间的变化规律,最后制备了不同配比的热控涂层,并进行了热辐射性能测试。结果表明:低吸收-低发射率型热控涂层太阳吸收比α_S=0.15、半球发射率ε_H=0.15;涂层的铝粉填料占比越高,热辐射性能越低,该规律符合体积分数与涂层反射率之间的模拟计算结论。     

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。     

载人火箭信息传输网络系统设计及关键技术研究

载人火箭信息传输网络系统是为适应载人运载火箭远距离测试和发射控制而研制,系统采用热备份路由及重传验证信息传输方法,实现了高效、高可靠的地面信息交换平台。在系统框架设计及可靠性分析的基础上,对待发段故障诊断、流程指挥与射前监测等关键技术研究,实现了高可靠信息传输网络系统,系统已圆满完成载人航天工程任务。本技术成功应用优化了运载火箭信息传输与应用模式,提供了标准体系构架,对于后续运载火箭及航天器信息传输与应用的研制具有重要借鉴意义。     

天宫二号空间实验室延寿设计及实施

天宫二号作为天宫一号的备份产品而生产,是地面贮存时间最长的载人航天器。为确保满足任务要求,同时提高经济效益,降低研制成本,开展了天宫一号备份器产品延长设备贮存期的可行性研究及措施制定工作,覆盖天宫二号产品数量的80%,通过识别和克服寿命影响因素,采用维修、改造、改善贮存环境条件、借鉴工程应用信息等延寿措施,首次制定了系统级载人航天器延寿方案。方案的有效性通过天宫二号完成神舟十一载人飞船和天舟一号货运飞船任务得到了验证,也可为后续航天器产品延寿工作设计提供参考。     

空间站舱内飞行器总体设计及试验方案研究

针对我国对能在空间站内部运动、完成飞行试验与在轨服务任务的舱内飞行器的研制需求,设计了一种舱内飞行器总体方案,提出了关键指标要求及子系统层级的舱内飞行器实现方案。在此基础上,对飞行器各系统包括结构、电源、综合电子、通信、GNC等进行了设计与校核。最后,对舱内飞行器的在轨算法试验和地面测试仿真方案进行了分析与设计。方案可行性通过舱内自主交会数值仿真得到了验证。     

载人航天器设备隔舱噪声预测与控制方法研究

针对某载人航天器设备隔舱安装了多个高声级辐射噪声源设备,可能导致密封舱内噪声过大的问题。综合采用有限元法与统计能量分析法进行舱内噪声分析,并依据分析结果进行噪声控制。仿真结果表明密封舱噪声超过73 dBA,舱内声环境恶劣。采用吸声泡沫对设备隔舱内表面进行吸声处理,降低噪声高频能量;对设备隔舱仪器板用埋梁方式改变其低频模态特性,以降低设备低频噪声的透射。仿真结果表明,采取两项噪声控制措施可使噪声总声级降至60 dBA以下。     

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,...     

航天器非火工连接分离技术研究综述

针对工程上对低冲击非火工连接分离技术的需求,以载人航天及未来深空探测任务需求为牵引,梳理了国内外航天器非火工连接分离技术的研究进展,从电磁作动、形状记忆合金、热致动等分类角度,分别对其技术实现途径、作动机理、性能指标、参数情况等进行了评述。对国内外研究差距进行了对比分析,总结了我国航天器非火工连接分离技术领域亟需攻关的关键技术,包括航天器大承载连接分离的系统方案设计、分离解锁冲击载荷的减缓与防护技术、连接与分离过程动力学建模与仿真技术和非火工连接分离装置地面试验验证技术等。