在轨洗浴效果评价指标体系建立及方法研究

清洁产品和洗浴装置关系航天员健康及安全,国际上没有评价的标准方法。通过分析目前国际空间站洗浴装置和清洁产品使用效果反馈以及在轨时的皮肤特点,提出洗浴装置及清洁产品应具备的条件,建立初步的在轨洗浴效果评价指标体系,并通过专家问卷调查确定各指标权重,形成洗浴装置及产品的满意度调查表,为选择合适的清洁产品及洗浴装置提供参考。     

空间站洗浴废水净化技术研究

针对空间站在航天员长期驻留期间因洗浴等个人卫生活动产生的废水的净化再利用需求,在对航天员洗浴废水处理要求、洗浴废水中污染物特性分析的基础上,提出了一套由消泡剂预处理、蒸汽压缩蒸馏处理和反渗透膜处理相结合的洗浴废水净化处理方案,并在系统样机上完成了方案的可行性及技术指标的试验测试,其中系统样机的废水处理速度为0.9~1.0 kg/h,水回收率为90%,功耗为300~320 W,回收水的主要水质指标为:总有机碳含量为2~4 mg/L,电导率为1~4μS/cm,总氮含量为1~3 mg/L,p H值为6.5~8。结果表明该方案能耗低、水回收率高、净化水水质好,工程可用性较强。     

层次分析法在空间洗浴方法评价中的应用

介绍了国际空间站洗浴具有操作简单、省时、节水和节能的特点,以及空间站常用的淋浴和免冲洗两种洗浴方法,简述了一种定性定量相结合、系统化、层次化的分析方法和它的应用范围,并在建立空间站洗浴方法评价指标体系的基础上,运用层次分析法对空间站洗浴方法进行评估。评估结果显示免冲洗方法的综合权重高于淋浴的综合权重,表明从空间资源占用、技术成熟度和洗浴效果三个方面来看,现阶段空间站洗浴的最佳选择是免冲洗系统。     

空间站阶段航天员搜救按需服务研究

针对空间站阶段航天员搜救问题,对航天员搜救特点和航天员搜救按需服务进行了分析,提出基于天基信息系统的航天员搜救按需服务和建立航天员搜救按需服务信息系统;以天基信息系统为主要基础设施,基于航天员搜救"拉"和"推"两种服务模式,将搜救需求分析、搜救服务决策、信息获取和信息传输有机结合起来,对航天员搜救按需服务信息系统进行了设计,并提出了系统应用方案。系统可为航天员搜救提供可定制的按需服务,促进航天员搜救一体化、信息化和智能化水平提升。     

爆炸冲洗

随着液压产品的现代化发展,越来越需要提高产品的清洁度,同时更要求提高清洗效率。目前国内外的许多冲洗工艺,尽管设备结构和冲洗方式不同,但都是由外向内进行,故对比较复杂的孔和盲孔中的脏物不易冲洗干净,效率也低。     

航天员低重力运动模拟训练方法与研究综述

针对主要应用于航天员模拟失重训练与低重力环境下的人体科学研究的低重力环境模拟方法,介绍了包括抛物线飞行、中性浮力水池、虚拟现实技术、悬吊式重力补偿系统以及新近出现的被动式外骨骼系统等在内的国内外模拟低重力环境主流方法的工作原理与利用这些方法开展的科学研究与工程应用,对这些方法的优缺点与适用条件进行了比较与分析。发现抛物线飞行的低重力模拟效果较好,但持续时间有限;中性浮力水池为低重力模拟训练提供了充足的空间,但液体阻力会影响训练的效果;虚拟现实技术无法提供对低重力的体感;气浮台与悬吊式重力补偿系统虽然能对航天员受到的重力进行补偿,但其结构对航天员的运动构成了一定的限制。提出研发低重力模拟功能完善、低重力模拟范围可调、多运动自由度、人机工效良好以及支持多人与人机协同训练的新一代低重力模拟系统,作为开展航天员低重力环境模拟训练和低重力人体运动生物力学实验研究的平台,以满足未来载人航天任务的需求。     

一种大型载人航天器的情景照明系统设计

现阶段航天器照明系统主要以满足工作照明需求为目的,并未充分考虑航天员长期在轨的生理和心理因素。针对这一问题,提出了一种可以应用于空间站舱内LED情景照明系统方案。从总体方案、场景模式、光源和控制、通信及软件框架进行了方案设计及阐述,并对方案进行了试验验证。初步结果表明,该情景照明系统更加符合人体生理和心理需求,能够实现远程控制,有望提高航天员在轨舒适度,提高空间站任务效能。     

超净技术的应用

随着我国航空工业和科学技术的发展,为了保证产品的高质量、高精度,以及提高产品的成品率,航空产品的研制和生产,尤其精密、小型产品,需要洁净度高的生产环境,这就对产品的加工、装、调、试提出了除尘、恒温、去湿,杀菌的技术要求,即必须建造超净车间(或超净室)。这种超净空调是以空气净化为主,它的设计是一种综合技术,是由生产工艺、土建、空调、空气净化、去湿、运行管理等工种共同完成的。     

二级优化方法在复杂产品系统设计中的应用

将一种基于代理模型的二级优化方法应用于复杂产品系统设计构造了一种面向复杂产品系统设计的多学科设计优化流程。以一种典型复杂产品多学科优化问题为例,验证了流程的合理性和有效性。研究成果可为复杂产品多学科设计优化问题研究提供参考。     

航天员舱内活动的分析及仿真

分析了自由态航天员的运动特性,对航天员在失重状态下的转体技术进行了仿真;根据人体力学的生理学基础,建立了航天员的力量分析模型;使用最优控制方法,对航天员在任务操作时的姿态进行了优化。     

航天员长期驻留面临的问题与对策

以保障航天员长期在轨健康生活和有效工作为目标,从环境安全、身心健康、正常生活、工作绩效四个维度,识别人在空间长期驻留保障面临的风险、问题和挑战,提出应对策略和解决措施,并提出航天员长期驻留保障的技术体系,可用于指导空间站航天员驻留保障技术研究。     

基于CST方法的高空低雷诺数吸附式叶型耦合优化设计

研究了一种基于类别形状函数变换（CST）方法的吸附式叶型优化设计方法,该方法可以在高空低雷诺数条件下对叶型和抽吸方案耦合优化.结果表明:优化之后在20km高空低雷诺数条件下总压损失降低了65%,静压升提高了0.02,气动性能得到较大提升.而且由于优化过程中罚函数的引入使得优化后吸附式叶型在地面条件下性能也有所提高.对于高空低雷诺数条件下吸附式叶型在抽吸位置之前适当的增加叶型负荷,再通过抽吸来控制附面层,效果最优.并且最佳抽吸位置位于层流分离泡作用区域内.在层流分离泡作用区域内抽吸可以完全消除层流分离泡对叶型性能的影响,并且可以较好控制附面层位移厚度和动量厚度的增加,有效地减小附面层内的动量损失.      

脉冲频率和电流密度对钢板表面洁净度和渗氢的影响

讨论了双向脉冲电解清洗中脉冲频率及电流密度对钢板表面洁净度和渗氢的影响。适中的频率(5Hz)比更高或更低的频率对钢板表面洁净度更有效。提出一种新的用循环伏安曲线评价钢板表面洁净度的方法，它与X射线光电子能谱法测定的钢板表面碳峰的水平相关性非常好。用电解清洗的机理讨论了这一结果。脉冲频率在5～10Hz时比更低频率能更有效的抑制渗氢。使用这一方法可以防止高强钢在电清洗中发生氢脆。     

基于代理模型的高效全局低音爆优化设计方法

研究发展高效实用的低音爆优化设计方法,对于新一代低音爆超声速客机的研制具有重要的理论意义和应用价值。目前国内外发展的低音爆优化方法主要包括遗传算法（GA）和基于Adjoint的梯度优化。遗传算法虽然具有较强的全局优化能力,但其优化效率较低,无法很好满足实际应用的需要;而梯度优化虽然优化效率高,但易陷入局部最优。将最新发展的代理优化算法与音爆预测方法相结合,发展了一种具有全局优化能力的高效低音爆优化设计方法。首先,概述了所采用的线性音爆预测方法,并用NASA超声速圆锥体模型进行验证,表明其计算效率高、预测精度可满足飞行器初步设计的需要。其次,对所采用的代理优化（SBO）方法进行了概述,包括试验设计、代理模型建模、优化加点准则和收敛标准等。再次,运用所发展的方法开展了NASA多段圆锥体模型的低音爆优化设计算例研究,并与遗传算法和梯度优化的结果进行了比较,表明其优化效率比遗传算法提高了2个量级以上,且优化结果优于梯度方法。最后,将所发展的方法应用于AIAA音爆预测大会提供的翼身组合体外形（69°后掠三角翼）的低音爆优化设计,将远场音爆N型波峰值减少了27.4%,表明所发展的方法在复杂外形低音爆优化设计中具有很好的应用潜力。     

机器人航天员精细操作方法及在轨验证

针对航天员舱外活动风险与空间探索的效率问题,建立了具有双臂手的机器人航天员系统。该机器人航天员由多自由度机械臂、仿人灵巧手及具有双目视觉系统的头部等构成,具有位置、力矩、视觉等多种感知功能。为了验证机器人航天员及在轨人机协同关键技术,在空间微重力环境下与航天员配合完成多种演示验证试验,为空间机器人辅助或配合航天员开展在轨维修积累了经验和数据。     

空间站舱内定向虚拟训练方法研究

在失重环境下航天员常常以任意的身体姿态漂浮,依赖视觉线索定向便成为舱内航天员必须掌握的生存技能。针对在地面实物模拟器内难以开展空间定向训练的问题,提出了一套基于虚拟现实技术的空间定向训练方法。该方法以虚拟实验舱和核心舱为训练场景,提供三维空间记忆与定向策略,帮助航天员学习任意视角下定向的技能。实验结果表明,在具有不同视觉垂向信息量的舱段内,该方法均能够明显提高定向任务绩效,所提供的空间记忆策略有助于构建具有层次性的空间知识结构,多姿态定向训练能够帮助航天员建立清晰完整的舱内三维结构认知图。     

机器人航天员冗余机械臂自运动优化

为增强机器人航天员的工作能力,机器人航天员的手臂采用七自由度仿人机械臂。根据S-R-S构型七自由度冗余手臂的结构特性,采用臂型角参数化的方法求解运动学。该方法将冗余机械臂的自运动用臂型角来描述,通过对臂型角的二次优化来限制机械臂的自运动。为了使仿人臂处于一种自然的构型和姿态,定义了"偏离中心度"的指标来表示关节偏离中心位置的程度,通过这个评价指标来描述仿人臂的最优位形,从而建立自运动优化函数。采用具有线性减小惯性权重的粒子群优化算法来寻找自运动优化函数的最优解。最后在机器人航天员平台进行验证,可以快速有效地完成冗余手臂自运动优化。     

我国首次载人月球车任务需求分析

载人探月任务中,载人月球车在确保航天员安全的同时,需要有效拓展航天员月面活动范围、提高航天员月面工作效率。针对此问题,分析国内外载人月球车研究现状和技术特点,结合我国首次载人月面探测任务,从工作模式、安全、人因工程、高速移动、平台保障、工程实现、后续扩展等方面分别开展论述,分析了我国首次载人月球车的任务需求,可作为首次载人月球车的设计参考。     

安全、健康、高效的重要措施航天员的医学保障

航天员医学保障包括飞行医学控制在内的一整套医学生物学方法和技术的综合保障措施,以保持和加强航天员在训练、飞行阶段和飞行后一段时期内的身心健康和工作能力。航天员的医学保障贯穿航天员职业生涯的始终,更是保障载人航天事业顺利实施的关键     

对于大型结构的新优化准则法

本文叙述了一种新的优化设计准则方法。这种新的准则法是由参考文献[1]所提出的。其主要思路是只取一个最严重约束为临界约束,从而使得在每次设计循环中计算量大为减少,仅需要一次结构分析,不要为区分有效无效约束,而解一大批拉格朗日乘子。 在原资料中,作者仅提供了一种只是能处理桁架和刚架问题的优化准则方法。我们结合产品结构的特点,将其扩充到能处理杆、板混合结构的优化问题,为该方法应用于产品结构打下了基础。通过考题计算,我们认为这一新的位移准则方法具有一定特点,有不少可取之处。而且计算例题的结果表明,它的效率和精度是较好的,有一定实际应用价值。