高温密闭环境下的人体热生理研究

针对极端高温环境下航天员的热生理特征和热舒适性问题开展人体热生理研究.12名男性受试者穿着统一防护服(1.78 clo)在20℃/30％RH,40℃/30％RH环境下进行了90 min实验,测量受试者核心温度、出汗量、心率以及人体不同部位皮肤温度和热感觉.研究结果表明:相比20℃,40℃下受试者核心温度、心率、出汗量、...     

侧管式高空代偿服加压力学工效分析

高空代偿服充压后会限制人体的活动,为探讨在不同压力水平下代偿服对人体作业工效的影响,进行了力学工效分析,主要包括力量测试、基于Vicon460三维运动捕捉系统下的活动范围和操作灵活性测试,并且针对耐受性和灵活性进行了主观测试.结果表明:①代偿服加压对作业工效产生显著影响(P<0.05),肩关节、髋关节比较敏感,1.96 kPa下降幅分别达62.2%和42.3%,10.49 kPa下肩关节后展降幅最大,为83.1%,其次是颈关节转动,为63.3%;②上肢受压力影响比下肢严重;③力量测试影响较小(P>0.05);④主观测试结果与客观数据一致,能够反映人体对不同代偿加压值的反应.其结果可为高空代偿服的评价和性能改善提供基础性资料,具有一定实际意义和应用价值.      

EVA手套在不同压力下的活动范围比较

为了研究航天员穿戴舱外活动(EVA)手套时活动范围的变化规律,在低压模拟舱中使用不同的手套充压条件,用摄像头提取了4种工况下12个手部关节设定动作的图像,通过标志点确定了特定关节角度,并测量了角度的数值,最后对数据进行了方差分析。结果表明:随着压力增大,压力对活动范围的影响越发显著;戴有压手套对掌指关节弯曲活动范围影响不大,而对近端指间关节和手腕的活动范围影响却很显著。压力对手套不同区域抑制作用并不完全一致,在未来的EVA手套工效学设计中,应更多地考虑除掌指关节之外其他关节的活动性。     

代偿服加压条件下的血液动力学仿真

利用仿真方法研究飞行员穿着高空代偿服加压条件下生理参数的变化情况,探索加压对人体血液循环功能的影响及其变化规律,为飞行员高空防护提供理论支持.在Heldt立位应激模型的基础上,针对代偿服加压特性进行修正,建立人体加压条件下的血液动力学模型,同时通过地面加压试验验证模型的正确性.模型模拟得到全身侧管式代偿服不同加压条件下的血液动力学参数平均动脉压、每搏量和每分量,并与试验值进行对比,模型结果与试验值吻合较好,验证了模型的有效性.模型可有效地模拟代偿服加压条件下的血液动力学变化情况.     

基于Ansys的飞行员座椅坐垫舒适性仿真

鉴于飞行员对飞机座椅的舒适性要求越来越高,针对人与座椅之间的应力分布这个座椅舒适性评价指标,建立了包括骨盆在内的人-座椅坐垫有限元模型,对坐姿下人与坐垫的应力分布进行了仿真计算.通过比较1g重力环境下仿真和实验坐垫上应力分布,验证模型的有效性,在此基础上开展了不同过载下的仿真计算.分析可知仿真模型在坐应力分布和应力值大小方面与实验数据具有较高的一致性;不同过载下体内以及坐垫上应力最大值与施加的过载加速度直接呈线性关系.结果表明,建立的人-座椅坐垫有限元模型是有效的,可以用于评估不同坐垫或不同过载环境下的舒适性.      

低温加压条件下EVA手套的力量分析

为了研究航天员舱外活动时的手套压力和太空低温复合效应对操作力量的影响,选取最大握力和握力疲劳两个指标评价手动作业力量,其中握力疲劳采用做功能力评价.操作力量抓握试验所需的不同温度和压力是通过在低温模拟舱中利用液氮降温以及真空泵抽气实现.结果表明:戴手套对最大握力和握力疲劳的影响都非常显著;与常温常压戴手套相比,压力(29.6 kPa,39.2 kPa)单独作用对最大握力的影响显著,低温单独作用对最大握力的影响并不显著,而二者对握力疲劳的影响都非常显著;在加压和低温复合作用下,最大握力和握力疲劳会进一步受到显著影响.可见手套压力和太空低温复合效应严重降低了航天员手部力量的发挥,航天员舱外作业人-手套系统的研究需考虑复合因素的影响.     

舱外航天服手套加热方案探讨

 针对舱外作业中航天员常常因手冷而不得不提前回舱的情况,提出了主动加热的方法。利用边界元法以边界点上未知函数满足积分方程为基础进行近似计算的特点,建立了手部和舱外航天服手套温度场三维计算模型,通过模拟试验件验证了模型。模型针对航天员处于太阳和地球辐射阴面时提出了舱外航天服手套主动加热的优化方案,并通过模拟试验件验证加热方法合理。     

生物皮肤传质的研究

针对皮肤各层结构主要由细胞和细胞间液构成的特点提出了可行的3层多孔介质物理模型,根据不同层的具体特点建立了相应的浓度和能量数学方程.利用浓度方程对模型进行了浓度分析求解,和编程计算了在不同灌流率、传质系数和各层厚度下对浓度的影响.与传质系数实验所得结果相比较,结果一致.      

人体温度场的边界元分析

针对人体温度场模型复杂,计算难度很大,需要简化计算,采用了边界元法.利用边界元法是以边界点上未知函数满足积分方程为基础进行近似计算的这一特点,对人体温度场模型进行了三维计算,并给出结果,与其它方法和实验比较,吻合较好.