载人充气密封舱飞行试验方案研究

针对未来空间站扩展舱体和月球基地建造对大型密封舱的需求,分析中国空间站平台资源和充气密封舱的技术特点,提出了载人充气密封舱系统设计方案。分别研制了3种不同功能和构型的充气密封舱,基于货运飞船分步骤上行进行飞行试验验证。各飞行方案既相互独立又逐步递进,技术风险低,不会影响空间站主任务开展。利用ABAQUS软件对充气密封舱进行仿真,结果表明：折叠状态下的充气密封舱刚度和强度可满足飞行器上行要求,在轨充气展开后,舱体结构基频随充气压力上升而增大,柔性结构强度可承受在轨内外压差。     

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。     

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。     

变吸收率涂层在载人飞船的应用效果分析

为解决空间站组合体复杂构型和姿态下载人飞船返回舱舱壁的高低温风险,对舱体所处极端空间低温和高温环境进行识别;对舱体形状和空间外热流进行分析,以神舟十二号任务为例计算返回舱空间热环境,提出一种低发射率和可变太阳吸收率的涂层,并测试了新涂层的热物理参数。新涂层在神舟十二号及后续载人飞船返回舱上得到了应用,对返回舱在轨飞行温度数据进行分析。结果表明：新的涂层可以较好地降低返回舱高温区域的温度,并提高低温区域的温度,消除高温和低温风险。     

典型载人航天器密封舱结构空间碎片高速撞击声发射定位技术研究

空间站等大型载人航天器因体积大、在轨时间长容易受到空间碎片撞击,作为应对措施,人们提出利用空间碎片在轨感知系统实时监测撞击事件,撞击点定位是在轨感知系统的基本任务之一。为此,本文首先测量了加筋板内s0波波速,根据波速变化规律提出名义波速的概念,在此基础上将虚拟波阵面法推广用于载人密封舱结构,实现对空间碎片撞击事件的精确定位。最后,分别进行了碎片云高速撞击周期性加筋板和空间站小柱段舱壁枪击定位试验,试验结果表明:可将密封舱内声发射信号传播速度视为定值即"名义波速",在此基础上虚拟波阵面法可推广用于密封舱结构。     

低轨载人航天器原子氧环境仿真分析技术

原子氧是影响低地球轨道航天器在轨性能的重要空间环境因素之一,其氧化性对航天器表面材料及舱外组件造成损伤,严重影响航天器在轨寿命。针对此问题提出了一种原子氧仿真分析方法,以此对长期低轨运行的载人航天器模型在轨期间表面遭受到的原子氧累积通量进行分析,仿真结果与NASA实测飞行数据比较,二者吻合很好。本仿真计算方法可用于低轨飞行器原子氧防护设计,仿真结果可作为试验依据。     

载人密封舱内部设备安装结构的设计及验证

针对载人密封舱安装内部设备常用的金属框架式或标准机柜式结构重量大、设计复杂等缺点,根据载人密封舱的使用需求,设计了一种新型内部设备安装结构,采用蜂窝夹层板搭接的结构形式,形成封闭板式框架;通过设计快拆和合页结构,解决了内部仪器设备需在轨快速维修的难题。模态和静力仿真分析以及静力试验验证了设计的合理性和可靠性。     

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。     

载人航天器舱室热舒适温度模糊分析

提出了一种确定载人航天器舱室热舒适温度的模糊分析方法。在分析航天员的活动量、相对湿度和设定温度对热舒适性的影响的基础上,采用模糊理论确定出空调系统的设定控制温度,并给出查询表。结果可以指导航天员根据实际情况设定空调系统的控制温度,也可以为变设定温度空调系统的自动控制设计提供理论依据。     

载人飞船推进剂剩余量在轨直接测量技术

在载人航天工程交会对接任务中,基于对载人飞船推进剂剩余量在轨实时高精度测量需求的背景,采用理论分析和试验验证相结合的方法,研究了剩余量直接在轨测量技术原理、影响测量精度的因素及解决措施等问题。研究表明,在轨推进剂剩余量直接测量系统方案具有易于实现,测量精度高,同时能够实时、直观反映系统中各贮箱推进剂消耗情况等特点。