载人登月的航天医学工程问题

载人登月与近地轨道载人飞行相比,将会遇到许多新的医学、心理学、工效学、登月服技术等医学工程问题。研究和解决这些问题是航天医学工程发展的重要任务。结合美、俄载人登月和月球居留的研究情况,重点分析载人登月与月面舱外活动中人的工作能力、压力制度选择、乘组组成、航天员选拔训练、航天员医监医保、心理健康维护、营养食品保障、环境医学和工效学、登月服技术等医学工程问题及解决思路,提出下一步研究的方向和重点。     

CLDS-i模拟月尘的基本性质及应用前景

月尘对航天器、航天服性能和航天员的健康存在的危害迫切需要解决,在月尘样品稀缺的条件下,具有很高相似性的CLDS-i模拟月尘是开展尘埃防护技术攻关和毒性机理研究的重要基础。CLDS-i模拟月尘含75%玻璃组分和少量纳米金属铁颗粒,中值粒径为500~600 nm,具有复杂粒形和锋利棱角,其基本性质与实际月尘相似,可应用于月尘科学研究、月尘治理技术、月尘毒理学研究等诸多领域。     

美俄新型登月航天服技术研究进展

载人登月,对航天员穿着的航天服提出了多样化的使用环境要求,特别是出舱活动(EVA)期间的需求。通过航天服的研发,美国对登月航天服压力服、液冷服、生命保障系统和通信电子系统等进行了重点研究,制定了相关指标体系,并进行了权重因数评估,建立了地面模拟试验设备,并通过激光扫描和计算机建模等手段,有力地促进了新型登月航天服的研制。俄罗斯也基于"海鹰"-M航天服,提出了行星压力服设计概念,还特别研究了提供下躯干活动性的相关部件技术。最后,提出了对我国自主研制新型登月航天服的有关建议。     

新一代载人月面着陆器发展趋势研究

月面着陆器是实现载人探月任务的重要组成部分,从任务规划和着陆器参数两个方面对早期美国阿波罗计划中的月面着陆器（ LM）、苏联N1-L3登月计划中的月面着陆器（ L3登月系统）以及最近美国星座计划中的月面着陆器（ Altair）的相关情况进行了分析,并从任务需求、月面环境和研究经费及基础设施方面对LM与Altair月面着陆器进行详细比较,通过比较分析总结出新一代载人月面着陆器将沿着提高乘员运送能力、扩大到达范围、延长航天员生活时间及功能模块化的方向发展,并提出研制新一代月面着陆器应着重解决着陆器推进、结构、着陆障碍检测及缓冲以及月尘防护等关键技术。     

模拟月尘BHLD20改进研究

为提高模拟月尘仿真度,对BHLD20进行了改进研究:通过引入斜长石作为原料之一制备模拟月尘,进一步逼近月尘真实组成;通过使用马弗炉制备胶结质及其它玻璃相,提高成熟度;通过湿法砂磨一步制备超细模拟月尘,使其与月尘粒度吻合;通过使用分散剂消除模拟月尘微粒团聚,还原真实粒度。以此研制出的模拟月尘BHLD20具有较高仿真度,其中值粒径285 nm,落于阿波罗月尘样品粒度区间内,微粒形貌多样且包含胶结质玻璃相,主要化学成分与大部分阿波罗月尘样品接近。     

月尘特性与模拟月尘研制现状

月尘问题是人类探测月球过程中需要克服的关键问题之一,研究月尘特性和研制模拟月尘是了解月球环境、解决月尘问题的有效途径。受月球空间环境影响,月尘具有许多独特的性质。为此,总结和阐述了月尘的几何特性、化学特性、物理特性和力学特性。根据月尘的基本性质,各种类型的模拟月尘被研制出来,其中重点介绍了NASA研制的JSC月海系列和NULHT高地系列模拟月尘的制备方法和性质。高质量的模拟月尘可以应用于表面活化、荷电特性、漂浮特性、附着特性、防除尘技术、资源提取等多个研究领域,为进一步探索月球提供必要的技术储备。     

登月助力航天服机械结构优化设计及有限元分析

为辅助航天员克服服内气压的影响,更好地完成舱外任务,进行了登月助力航天服关节自由度分析,优化设计了二代登月助力航天服的机械结构;使用ANSYS Workbench软件对前后两代登月助力航天服进行了静力学分析及模态分析。结果表明:优化后的二代登月助力航天服质量降低了35%,具有更合理的自由度及负载分配;在负载90 kg的情况下,二代登月助力航天服的最大变形量和最大应力仅为一代登月助力航天服的12.8%和14.3%;相同阶数下,二代登月助力航天服具有更低的固有频率。     

深度变推力液氧煤油发动机技术研究

针对未来载人登月着陆器对更大深度变推力动力的需求,开展了补燃循环液氧煤油发动机深度变推力技术研究,运用系统仿真、推力室传热特性仿真及燃烧流动特性仿真等方法,结合喷雾试验、单喷嘴点火试验、全尺寸发生器热试及原型泵水试等试验,验证了发动机变推力、燃烧组件工作稳定性及低工况冷却、深度变工况涡轮泵等关键技术。结果表明,发动机与核心燃烧组件方案合理可行、发动机性能先进,可用于我国未来载人登月下降级发动机的研制。     

舱外航天服被动热防护技术

舱外航天服的被动热防护是系统面对空间环境屏蔽防护的关键功能之一。在介绍航天服被动热防护功能需求、主要技术要求、材料特性及其选择和热防护结构实现的基础上,阐述飞天舱外服的热防护性能验证情况和对未来登月和火星服热防护的技术需求。     

月痕寿命研究

针对月痕资源开发的可行性情况,研究了月痕寿命的问题。首先分析了自然和人为因素对月痕的影响,自然因素包括微小流星体的撞击和静电浮扬月尘的沉积,人为因素主要是飞行器着陆与起飞时发动机喷射的燃气羽流,得到了各因素对月痕寿命的影响程度。然后通过开展沙痕试验,为月痕寿命估算提供事实依据。最后结合各因素对月痕寿命的影响程度和沙痕试验的结果,对月痕寿命进行了估算。估算结果表明,月痕在不受人为破坏的情况下,寿命至少可达数十万年。因此,月痕完全可作为一种资源用于开发,具有良好的商业前景。     

载人月球基地选址的几个基本因素

载人月球基地选址有许多因素需要考虑,如战略意义、科学目标、工程能力约束和资源利用等。分析了国外载人登月着陆点选取及月球基地选址原则,确定了各种选址影响因素的优先级,为我国载人月球基地选址提供了参考依据。基于月球表面的特殊环境和月球基地建设过程中的工程能力约束,对载人月球基地选址约束进行了分析。结合国内外无人月球探测工程、载人登月工程选址点的分布情况,初选月球正面的虹湾、月球赤道的马留斯地区和南极Cabeus撞击坑进行了载人月球基地选址综合分析。分析结果表明,具有较好科学研究意义的虹湾地区和可能存在水冰资源的Cabeus撞击坑均能够满足载人月球基地的选址需求。     

旋翼性能与动力学试验技术的现状及发展

介绍了国内旋翼性能试验与动力学试验技术的进展,对影响旋翼性能试验的一些因素进行初步探讨,并分析了国外旋翼动力学试验的进展,对我国旋翼试验的研究发展具有一定指导意义.     

模拟月尘胶结质材料研制

阐述了研制月尘胶结质模拟物对于提高模拟月尘真实度的意义,开展了胶结质初始物质的选择、熔融实验、实验结果分析以及制备工艺总结的研究工作。初始物质选用基性斜长石粉末和火山渣粉末的混合物,熔融加热设备采用马弗炉。实验结果分析表明,1200℃加热20min所得的不完全熔融产物在微观形貌、化学成分、玻璃化程度和掺杂纳米铁颗粒等方面与真实月尘胶结质相近,可以作为高真实度模拟月尘中的胶结质材料。     

基于地月L1点的载人登月飞行方案分析

为解决传统载人登月方案中重型运载火箭难以研制、交会对接窗口选择困难等问题,提出了符合我国现有技术条件的基于地月L1点的载人登月方案设想。基于对圆形限制性三体模型和地月三,点特性的分析,将载人登月任务划分为不同的飞行阶段,研究了载人登月任务的规模、系统组成以及各舱段的质量分配等。通过与基于环月轨道方案各参数的分析和对比,提出通过付出较小代价将基于环月轨道的载人登月方案转化为基于地月,L1点的载人登月方案的方法。结果分析表明,经方案转化,不但能充分发挥地月L1点的优势,而且在一定条件下可以使节省燃料成为可能。     

月球资源人机联合多尺度红外光谱成像探测概念研究

面向载人登月以及月球基地建设的潜在应用需求,在调研分析国内外月面资源探测技术的基础上,开展月球资源多尺度人机联合红外光谱成像探测概念研究。从星载遥感、实地勘察、现场分析三个方面,提出广义人机联合模式下的载人登月选址普查、详查、定点监测,人机联合巡视、手持及可穿戴式现场实地探测及勘察,现场采样及分析完成样品的细分与筛选等关键研究构想。     

直升机旋翼桨叶电加热除冰设计

本文介绍了国外直升机结冰保护研究现状,结冰保护设计气象条件情况及旋翼桨叶的主要除冰方法,并根据国外型号设计经验概括性地描述了直升机旋翼桨叶电加热除冰系统的组成、研制过程及相关试验,最后就桨叶迎面水滴撞击特性计算、热力计算和除冰组件疲劳及结构相容性设计等旋翼桨叶除冰研究应解决的关键设计技术作了一些说明.     

论我国试飞技术发展战略

在综述２０２０年前国外军用民飞机发展趋势及其所采用的９１项新技术的基础上，本文分析了具有高新技术的新机对试飞技术发展的六方面影响。最后，针对我国试飞技术研究存在的主要问题，从发展试验研究机、试飞技术基础研究、地面支持设备的技术改造与建设、，试飞组织管理及专业结构与人才培养等五方面，论述我国２０２０年前试飞技术发展战略的建议。     

载人登月地月转移轨道方案综述

在总结国内外月球探测地月转移轨道研究进展与现状的基础上,从整体上研究了地月转移轨道的设计模型及设计约束,分析了不同类型地月转移轨道的特点及适用性。结合载人登月飞行任务特点,讨论了可满足载人登月任务约束的轨道类型及方案,并通过仿真计算和对比现有转移轨道研究结论,分析了不同类型轨道的飞行时间、能量消耗、月面可达区域等特性,提出了应用建议,可为载人登月任务地月转移轨道方案深入研究提供参考。     

国外高超声速飞机发展分析

高超声速飞机突破现有飞机的速度与高度包线，具有可重复使用、宽速域飞行的技术优势，是未来飞行器技术发展的重大方向之一。国外正加快高超声速导弹向飞机平台的技术转化，已设立多个高超声速飞机研究项目，研究进展较快。本文总结了国外高超声速飞机的研发历程与研究项目整体情况，梳理了在研重点型号的概念方案和研究进展，分析了国外高超声速飞机的主要发展趋势。研究认为，面对国外高超声速飞机加速研制的态势，我国应加强对动力等关键技术的攻关，提高试验能力，为高超领域的科技竞争奠定基础。     

航空发动机控制系统半物理模拟试验的应用

半物理模拟试验在发动机控制系统研发中发挥着重要作用,然而鲜有文献对国内外半物理模拟试验的应用情况、技术特征进行总结提炼。结合科研实践和相关文献,分析了航空发动机控制系统开展半物理模拟试验的必要性、控制系统的复杂性和国外标准规范要求开展半物理模拟试验的必须性,介绍了半物理模拟试验的基本组成和原理,回顾了国外半物理模拟试验的开展情况,并对国内半物理模拟试验在科研、批产过程中的应用进行说明。结合工程实践和国外研究成果,总结了半物理模拟试验环境的关键技术,指出了半物理模拟试验技术深化的方向。