人用空间模拟舱

空间模拟舱(热真空舱)是在地面模拟宇宙空间的高真空、强太阳辐射和“热沉”(“冷黑”)等特殊环境条件的大型综合性航天模拟设备。除用于航天器及其有关部件、系统的设计、测试和鉴定外,还用于研究航天员在宇宙空间的反应和工作能力,人、设备及空间环境     

舱外航天服液温调节特性试验研究

目的研究舱外服的液温调节特性与换热量的对应关系,为液温调节阀的档位设计和自动温控设计提供依据。方法舱外服置于温度舱内,尽可能减小其与环境的热流;暖体假人着液冷服穿入舱外服内,模拟人体代谢产热;舱外服加压并控制余压40 kPa。开启风机和循环泵,保证通风和液冷循环并实现设备产热;净化装置采用模拟件;利用地面设备模拟改变水升华器出口水温和冷路流量。热平衡时计算系统换热量。结果液冷换热量随着冷路水流量的增大和水升华器出口水温降低而增大;通风换热量随着冷路水流量的增大而减小,随水升华器出口水温降低而增大。结论舱外服换热量与冷路流量为非线性变化关系;舱外服液温调节阀的分流特性应分段设计;在满足最大换热量的前提下,水升华器出口水温应控制在5~7℃。     

舱外服地面综合监测系统应用软件适应性和一致性设计

目的设计具有良好适应性和一致性的舱外服地面综合监测系统应用软件,满足舱外服地面测试和出舱活动验证试验等多现场地面监控任务的需求。方法从软件系统设计的顶层将适应性和一致性的设计目标分解到各个软件配置项(CSCI),各软件配置项根据要求进行针对性的设计和实现,从而达到系统的总体设计目标。结果项目组开发完成的软件成功应用于各阶段的舱外服研制、测试、人舱服试验和出舱活动训练中,为舱外服系统提供了统一、稳定、可靠的综合性测试平台。结论该系统所遵循的适应性和一致性的设计思想,各软件模块使用的各种技术实现手段,对于今后类似地面监控系统的应用软件设计和开发具有重要的参考意义。     

舱外航天服非头戴式话音通讯电路研究

目的 提出一种非头戴式话音通讯方式,设计话音通讯电路.以解决舱外航天服佩戴式通信头戴对头部的束缚及送话器易碰伤嘴角等问题.方法 采用独立式送话器和受话器,将其置于舱外服头盔内合适位置,研究与之匹配的话音放大处理电路,并通过试验,验证非头戴式话音通讯方式的可行性和电路的正确性.结果 话音通讯电路设计合理,与舱外服接口匹配,话音清晰.结论 该研究为探索新的舱外服话音通信方式奠定基础,为舱外服话音通讯系统的改进设计提供依据.     

新型氧气系统的低压舱生理试验评价

目的 评价新型氧气系统的供氧防护性能. 方法 假人和4名志愿者着个体防护装备,使用新型氧气系统,先后在低压舱和迅速减压舱内完成6项试验.①地面～10.0 km普通供氧性能试验;②13.0～17.0 km加压供氧性能试验;③13.0～17.0 km迅速减压性能试验;④4h连续供氧性能人体试验;⑤15.0 km加压供氧性能人体试验;⑥15.0 km迅速减压性能人体试验. 结果 新型氧气系统的供氧分压大于21.0 kPa(在12.0 km高度以下)和17.0 kPa(在12.0 km高度以上),吸气阻力小于490 Pa(假人肺通气量20.0 L/min)和627 Pa(假人肺通气量30.0 L/min),迅速减压峰值小于7.4 kPa. 结论 新型氧气系统可以满足地面～17.0 km高度供氧防护要求.     

舱外航天服视野设计中的虚拟视域仿真建模

目的探讨一种用于舱外航天服视野设计和分析的虚拟视域仿真建模方法。方法利用Solidworks软件建立三维人体模型,在对软件进行二次开发的基础上,充分利用软件提供的聚光源特性,建立了模拟人眼视锥及人眼运动的仿真算法,从而在Solidworks软件中实现人穿着舱外服后的虚拟视域仿真分析。结果将所建立的模型用于舱外服视野分析,其结果与人-服试验过程视野工效测试结果相一致。结论该模型可应用于舱外航天服设计过程中,对于其它具有工效要求的产品设计具有参考意义。     

飞行员15.0 km以下高空供氧防护简化方案研究

目的提出飞行员15.0 km以下高空供氧防护简化方案, 并通过试验评价其防护性能。方法调整YX-5氧气系统参数, 降低其供氧总压并关闭大流量供氧机构, 同时取消代偿服。采用假人与4名志愿者先后在低压舱完成5项试验:①地面～10.0 km高度普通供氧性能试验;②地面～10.0 km高度纯氧模式供氧性能试验;③13.0、15.0、16.0 km高空加压供氧性能试验;④加压供氧接通冲击试验;⑤15.0 km高空加压供氧人体生理试验。结果正常供氧模式下, 调整型YX-5氧气系统在12.0 km高度以下供氧分压>21.0 kPa。高空加压供氧时, 在12.0～15.0 km高度供氧分压>15.8 kPa。调整型YX-5氧气系统吸气阻力<0.34 kPa(假人肺通气量20 L/min)。调整型YX-5氧气系统不接代偿服的条件下, 加压接通时面罩内压力冲击峰值为1.25 kPa。4名志愿者完成了15.0 km高空加压供氧人体生理试验, 验证了该方案的防护性能, 试验后无不良生理反应。结论 15.0 km以下高空供氧防护简化方案, 可以满足地面～15.0 km高度飞行员无代偿供氧防护...     

某型军用运输机机组氧气系统供氧防护性能的低压舱生理试验评价

目的评价某型军用运输机机组氧气系统供氧防护性能, 为产品设计定型提供生理试验依据。方法 4具假人和4名健康志愿者配戴个体防护装备, 使用某型军用运输机机组氧气系统, 先后在低压舱内完成4项试验, 包括氧气系统供氧性能物理试验、氧气系统迅速减压物理试验、6 h巡航高度供氧生理试验和12.0 km高空迅速减压生理试验。测试面罩内的氧气浓度、呼吸阻力、安全余压、迅速减压峰值面罩压、作用时间和稳压值等物理参数;监测志愿者心电图和血氧饱和度等生理参数。结果假人肺通气量为20 L/min时, 该型军用运输机机组氧气系统在12.0 km以下提供的供氧分压≥19.1 kPa, 安全余压接通前系统呼气阻力≤441.3 Pa, 吸气阻力≤490.3 Pa。假人肺容积为1.0 L时, 系统的迅速减压峰值≤5.8 kPa。6 h巡航飞行时, 氧气系统为志愿者提供的供氧氧分压均≥21.9 kPa。4名志愿者均完成12.0 km高空迅速减压生理试验, 主客观反应良好。结论该型军用运输机机组氧气系统防护性能可以满足地面至12.0 km高度供氧防护要求。     

低温水面环境模拟设备研制

目的：模拟载人飞船上升段应急返回在海上溅落,航天员处于水上漂浮状态时的海面环境。方法：根据热负荷计算对试验室内环境温度和模拟容器内水溶液温度分别进行控制,从结构上为满足较高的水温均匀度要求对水循环管路进行增加线汇流和层流效应的设计。结果：经测试试验证明系统较高的控温精度及均匀度等性能保证了医学研究和评价试验数据的可靠性和有效性。设备投入使用后,在“抗浸防寒服使用效果医学评价”试验中其优良性能得到进一步验证。结论：设备的成功研制为“神舟”飞船的装船服装的医学评价定型提供了必备的试验条件,为低温水上漂浮状态人体生理研究及相关产品的医学评估提供了良好的模拟试验环境,可应用于航空航天领域。     

YX-11供氧系统的低压舱生理试验评价

目的评价YX-11供氧系统的供氧防护性能。方法1具假人和4名志愿者着个体防护装备,使用YX-11供氧系统,分别在低压舱或迅速减压舱内完成6项试验:①0～10km普通供氧性能试验;②12～20km加压供氧性能试验;③12～20km迅速减压性能试验;④4h连续供氧性能人体试验;⑤20km加压供氧性能人体试验;⑥20km迅速减压性能人体试验。结果YX-11供氧系统的供氧分压大于21kPa(在12km高度以下)和16kPa(在12km高度以上),吸气阻力小于529Pa(肺通气量20L/min)和666Pa(肺通气量30L/min),迅速减压峰值小于8.9kPa。结论YX-11供氧系统可以满足0～20km高度供氧防护要求。     

舱外航天服热真空试验技术研究进展

概述舱外航天服热真空试验技术,介绍国内外舱外航天服试验设备,分析中美舱外航天服热真空试验技术差异,结合中国未来载人航天发展特点探讨中国舱外航天服热真空试验技术发展方向。     

Radiation protective quality of spacesuit "Orlan-M" during extravehicular activities on the International Space Station]

Sampling irradiation of spacesuit "Orlan-M" allowed construction of a simulation model of the spacesuit shielding function for critical body organs. The critical organs self-shielding model is a Russian standard anthropomorphic phantom. Radiation protective quality of the spacesuit was assessed by calculating the dose attenuation rates for several critical body organs of an ISS crewmember implementing EVA. These calculations are intended for more accurate assessment of radiation risk to the ISS crews donning "Orlan-M" in near-Earth orbits.     

利用暖体假人对液冷服散热特性的实验研究分析

目的：利用暖体假人对液冷服的各设计参数间的内在关系进行分析,同时对液冷服的散热特性进行评价分析。方法：温度舱内暖体假人着液冷服和隔热服,在不同的温度环境和不同的暖体假人体谢率条件下,改变服装设计参数,以获得液冷服在不同实验条件下进口液温、液体流率和液冷服散热量及温度比效率间的关系。并测量冷却液进出口温度,计算液冷服的实际散热量。结果：得到了液冷服在不同实验条件下进口液温、液体流率与液冷服散热量及温度比效率间的关系和液冷服的实际散热量,为服装设计了参数的合理性提供了评价依据。结论：验证了该舱外航天服的液冷服结构参数选取较为合理,揭示了液体流率受管道结构等条件的限制,合理调节流较窄,服装国度比效率不会很高,应主要靠调节进口液温来改变服装的散热量。     

舱外航天服温控系统的研究现状与展望

随着出舱活动时间的增长,对舱外航天服的温控提出了更高的要求,本文综述了舱外航天服温控系统的研究进展,对辐射器,冰盒,金属氢化物热泵,相变储热／辐射器式热沉和升华器等几种热沉方案进行了比较分析。论述了自动温控应满足的要求,并分析了已有的航天服自动温控方案。最后展望了航天服温控系统的发展趋势。     

基于ARM9的舱外航天服腕部显示器的设计与实现

目的 设计基于ARM9( advanced RISC machines)的舱外航天服腕部显示器,提升舱外服信息显示能力.方法 系统采用基于ARM9核心的S3C2440A处理器作为主控芯片,同时选用液晶显示屏、电阻式触摸屏、摄像头分别作为信息显示装置、控制装置和视频采集装置.通过编写设备驱动程序和应用程序,在显示器上输出视频图像、文本信息并由触摸屏控制信息的显示.结果 根据功能要求设计了系统总体方案,完成了系统软件和显示界面的设计,液晶屏可清晰稳定地显示视频图像和文本信息,触摸屏可灵敏准确地控制信息的显示.结论 腕部显示器可以作为改进舱外航天服信息显示系统的一种可行方案.     

Calculation of radiation loads onto cosmonauts during extravehicular activities on the International space station]

A geometrical spacesuit model was developed to assess shielding functions of the human body systems and organs. The shielding functions of specific points inside the spacesuit determined with the help of the geometric human body model were compared with the published data from experiments with the Russian Orlan-M spacesuit. Provided a good agreement of the results, shielding of specific organs and systems within the human body geometrical model were calculated. Periods of the ISS EVAs in the Russian spacesuits during 2001-2006 were analyzed to estimate the absorbed doses and quality factor for the body organs and systems. Methods for calculating the absorbed doses from the data of EVA dosimeters are proposed.     

舱外航天服热控系统研究进展

综述了国外舱外航天服热控系统研究的新进展,着重分析了利用质量传递,相变储热及辐射等机理设计热控系统的特点,探讨了值得注意的研究动向和存在问题。     

基于舱外航天服手套基础性工效评价的人体力学指标优选研究

目的探索科学而实用的舱外航天服手套基础性工效评价的人体力学优选指标。方法从人体力学的力量、疲劳、感知觉、活动范围和灵活性5项指标（28项测定指标）对13名青年大学生（6女7男）进行了裸手与戴手套（舱外航天手套模拟件）的手动作业工效研究,并结合人体知识运用统计学方法对5项指标的测试指标进行了优选处理。结果可用握力代表力量,以主观疲劳与行为下降代表疲劳,以内收／外展、弯曲／伸展与旋转代表活动范围,形状感知代表感知觉,拧螺母打结代表灵活性。结论本文结果可为舱外航天手套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。