载人航天器通风除湿系统运行参数的优化分析

目的：研究载人航天器通风除湿系统运行参数及一些组件的设计与优化方法，方法：建立了载人航天器通风除湿系统的数学物理模型，通过设计合适的系统运行参数及时有效地除去舱内产生的热量、水分、防止结露，满足人体的舒适性要求，并且采用计算的方法，分析了各种运行参数及组件对系统当量质量的影响。结果：载人航天器进舱气流温度、相对湿度及通风率、稻谷散湿量都影响舱内气体的露点温度及舒适性。舱内空气参数的有两种方式：以控制温度为主要目标的设计方法，回路中不需要使用余热回收换热器，结构简单，但有时不能满足除湿要求，优先满足湿度控制目标的方法，能够稳定控制舱内露点的温度、有利于防止结露，但系统结构较为复杂，结论：在保证系统性能的前提下，采用优化设计措施可以减轻空气处理系统的质量及耗电量，实现系统的轻量化。     

空间飞行器防结露舱壁的轻量化分析

目的：研究采用隔热及通风的防结露措施后空间飞行器密封舱壁的质量构成特点,为舱壁的轻量化设计提供依据。方法：建立了舱壁传热过程的物理数学模型和质量构成模型,对结露临界工况下影响质量增量的几个因素进行了分析。结果：在其它条件下变时,随着通风量的增加,系统的质量增量会先减小然后增大,存在最小值及相应的临界通风量。找出了通风量、隔热层表面黑度及隔热层导热系数对质量增量的影响规律以及露点变化的影响。结论：较小的隔热层导热系数,较低的外表面黑度和较高的内表面黑度,均有利于舱壁质量增量的降低。     

方形空间通风换热的气流组织性能数值分析

目的 研究载人航天器舱内的气流组织性能,分析斜进通风方式下舱内的通风换热,为通风换热的设计提供依据。方法 由物理模型,引入合理假设,建立描述秀内流动和传热的数学模型,采用交错网格的ＳＩＭＰＬＥ算法,从进风角度、换热性能、温度、速度的均匀性及环境的舒适性等方面综合分析该通风方式的特点。结果 斜进风方式不存在明显的短路问题,换热能力较好;舱内工作区速度、温度的均匀性和舒适性提高;投入能量得到了较好的利     

地面传热实验的微重力修正模拟

目的 使空间飞行器地面传热实验的结果能够有效地应用到空间微重力条件下。方法 用数值模拟的方法研究了矩形空间内45度对称间隔斜进风以及垂直进风和换热情况,壁面条件为等壁温或等热流。对重力和微重力两种情况进行了对比。结果 对等壁温情况,提出了表征空间飞行器舱内换热的关系式,并且将数值计算所得数据按这些关系式进行了最小二乘拟合,得到了空间微重力工况和地面工况下的换热关系式。对等热流情况,本文列出了重力和微重力条件下的最高壁面温度值,给出了两种情况时最高壁面温度的拟合公式。结论 根据本文的内容,可以对地面模型装置的实验结果进行修正,得到空间飞行器原型内的换热情况。     

空间站实验舱进出风口大小影响的数值研究

目的：使舱内的流动与换热更好地满足空间站实验舱内的舒适性和仪器舱内的通风冷却性能的要求。方法：在数值研究中,采用了更为接近实验状况的计算模型,模型考虑了通风管道及进出风口对舱内流场的影响,这种模型可避免对多个出风 流量分配作出假设。在微重力条件下,研究了空间载人舱通风系统中进出风口大小对空间站实验舱流场的影响,根据对空间站实验舱内的不同功能区域,提出了区域均匀性指标。结果：根据研究工况的计算结果可知进风口渐扩和出风口渐缩这种变截面的进出风口的综合性指标最好,结论：在空间站的设计和建设中可以考虑使用这种变截面的方案。     

居住舱通风系统送风形式对气流速度分布的影响

目的 分析舱内送风方式对舱内气流速度分布的影响,评价多孔材料模型预测孔板进风支管的可行性.方法 以某地面模拟居住舱为例,采用实验和数值模拟的方法给出梯形送风管道及孔板进风支管出流两种方案下居住舱的流场分布,并预测了舱段间回风对舱内流场的影响.结果 1)多孔材料模型可以比较准确地预测孔板进风支管流量,但无法实现孔板射流效应的模拟,舱内流场速度预测值略小于实验结果;2)当孔板进风支管与梯形送风管道两种方案下支管流量相差不大时,两者的舱内流速分布类似;3)舱段间回风会明显改善舱内气流分布.结论 合理的梯形送风管道和孔板进风支管两种方案下舱内速度分布类似,均可满足居住舱通风要求,舱段间回风气流会提高舱内气流速度.此外,在采用雷诺应力方程预测居住舱流场分布,且舱内紊流效应较大时,应采用瞬时速度评价舱内流速分布.     

重力/失重条件下密闭舱内温湿度控制系统的通风和换热特性研究

目的 在地面条件下研究、评估载人航天飞行中密闭舱内温湿度控制系统的通风和换热特性.方法 在实验室密闭舱内构建一个温湿度控制系统,测量舱内不同剖面的温度、湿度和气流速度,并通过计算流体力学分析重力和失重条件下该温湿度控制系统的效能.结果 全面评估了构建的温湿度控制系统重力和失重务件下的温度、湿度控制能力,系统分析了重力和失重条件下的气流分布状态,证明它满足空间站的使用要求.结论 本文提供的方法可以作为密闭舱内温湿度控制系统工程设计的辅助手段,用于任意重力条件下的密闭舱布局设计和大气环境分析.     

载人飞行舱内压力服技术研究与实现

目的研究用于载人飞行舱内压力服的实现技术,研制舱内压力服系统.方法通过分析提出研制方案,针对载人航天器应急救生的技术性能要求,研究压力服的结构实现技术、压力控制技术、操作活动性能的保证技术、通风供氧技术、视觉保证和防雾技术的实现方法,通过研制和试验验证保证航天服的技术性能.结果在设计和工艺上实现了载人航天飞行所需压力防护和工效保障要求的舱内压力服系统,并通过了性能和接口匹配试验以及严酷的环境试验验证. 结论所研制的舱内压力服完全能够满足天地往返运输系统的压力应急工况使用要求.     

空间站舱内多身体朝向的定向任务绩效差异仿真试验研究

目的探究三维空间中定向任务的特点,探讨在不同身体朝向条件下完成空间站模拟失重视觉环境中定向任务绩效间的差异。方法选取16名男性志愿者参加舱内定向测试任务,对不同身体朝向下的舱内定向任务绩效指标进行差异性检验;同时测量志愿者的空间能力,对空间能力绩效指标与舱内定向任务绩效指标进行相关性分析。结果不同身体朝向下的定向任务完成绩效间具有显著性差异,身体朝向相对于典型朝向偏差越大时完成定向任务的反应时越长;个体空间能力与舱内定向任务绩效之间具有显著的相关性。结论三维空间定向任务中存在"朝向依赖"效应,飞行前进行多朝向的定向训练对航天员在轨高效完成定向任务是必要的;个体空间能力可能在多朝向的舱内定向任务中发挥着重要作用。     

水下训练服通风散热特性分析与验证

目的 研究水下训练服的通风散热特性.方法 采用环形夹层的混合对流传热模型,夹层两侧分别为等温壁面和对流条件,建立水下训练服通风散热计算模型.同时利用现有水下训练服,以暖体假人模拟人体代谢产热,开展水下训练服通风性能实验,验证计算模型的正确性.结果 理论计算值与实验数据一致,水下训练服的通风散热量在30 ～ 60 W范围内,上下肢及躯干散热量比为4∶3∶13.结论 本文建立的计算模型正确,可以应用于水下训练服通风换热系统的设计计算与分析.     

航天员操作可靠性的实验研究

目的 分析飞船乘员座舱内航天员操作的可靠性，从而对乘员座舱内手控设备的改进提供建议。方法 对22名男性被试者进行924人次的人体实验，实验分6组，研究3个因素（实验任务、戴手套、时间间隔）对航天员操作可靠性的影响。结果1）实验任务对操作可靠性和操作时间的影响极为显著（P〈0．001）；2）戴手套操作时，操作时间显著增加（P〈0．05）；3）任务间的时间间隔对操作时间的影响极为显著（P〈0．001），时间间隔长和短时人的操作可靠性都降低；4）被试者的经验对操作可靠性的影响非常显著（P〈0．01），有经验的被试者操作可靠性高。结论 针对2个作业绩效最差的实验任务，对乘员座舱内的手控设备提出了2项改进建议。     

舱温降低对人体的影响

为探讨舱温降低对人体的影响，观察了穿着不同热阻服装的５名男性青年受试者在２０℃、、１５℃、１０℃三种舱温条件下，直肠度、皮肤热液、体表红外热图等指标的变化。结果表明，随着舱温的下降，平均皮温及肢端温度降低，体表热流明显增高，皮肤红外热图 分布也有明显改变。     

基于固态胺的CO_2和湿度综合控制装置性能试验研究

目的研制一套以固态胺作为吸附剂的CO_2和湿度吸附去除装置,实现载人登月飞行器中CO_2和湿度的综合控制。方法通过监测舱内CO_2浓度变化、反应装置吸附、解吸前后重量变化、反应装置进出口温度变化,考察不同试验条件下装置吸附、解吸CO_2和水的性能,以及影响装置吸附性能的因素。结果该装置能够同时去除舱内的CO_2和水蒸气,温度对装置的吸附性能有显著影响,降低入口气流以及反应装置内部的温度有利于CO_2的吸附,水的存在影响固态胺材料对CO_2的吸附。结论后续装置优化改进的方向为吸附时及时将热量导出,解吸时提高热能利用率,节省能耗。     

Volatile organic components in the Skylab 4 spacecraft atmosphere.

The volatile organic components in the spacecraft cabin atmosphere of Skylab 4 were trapped on a solid adsorbent at various times during the mission. In post-flight analyses, more than 300 compounds in concentrations from less than 1 ppb up to 8000 ppb could be detected by high-resolution gas chromatography. In the samples of the 11th, 47th, and 77th day of the mission, approximately 100 components in the molecular weight range of 58 to 592 were identified by mass spectrometry. Besides components known from other environments, such as alkanes, alkenes, and alkylated aromatic hydrocarbons, components typical for the human metabolism such as ketones and alcohols were found. Other typical components in the spacecraft atmosphere are fluorocarbons (freons) and various silicone compounds, mostly normal and cyclic methylsiloxanes.     

Toxicologic evaluation of the space shuttle "Columbia"

Atmospheric contamination of spacecraft crew cabins has been a toxicological concern since this country began its efforts in manned space flight (1). Procedures have been developed and utilized for determining the identities and quantities of contaminant gases present in the crew cabin environment. Methods have also been developed for assessing and controlling the trace gas contaminant buildup within the closed environment of spacecraft cabins. Although nearly one hundred contaminant gases have been detected in the Shuttle crew cabin, for the most part, the concentrations of these gases have been maintained below a toxicity hazard level.     

血管内近距离放射治疗剂量影响因素的研究

目的　研究32 P球囊预防血管再狭窄的影响因素。方法　采用组织等效血管和热释光剂量学方法。结果　 2 5mm× 2 0mm空球囊内残留32 P对血管壁造成的剂量影响是 0 92Gy min。当球囊内导管偏离中心时 ,球囊外表面的吸收剂量将降低 2 0 %。气泡位置处的吸收剂量比球囊外表面平均吸收剂量低约 30 %。结论　32 P球囊表面轴向剂量分布较均匀 ,但径向吸收剂量随距离增加迅速减少。血管内近距离放射治疗有很好的临床应用前景。     

Particulates from PTFE degradation in terrestrial and microgravity.

It has recently been discovered that the ultrafine particles generated during polymer thermodegradation are a major health hazard, owing to their unique pathway of processing in the lung. This hazard in manned spacecraft is poorly understood because the particulate products of polymer thermodegradation are generated under low gravity conditions. Particulates generated from the degradation of polytetrafluoroethylene (PTFE), insulation coating for 20 AWG copper wire (representative of spacecraft application) under intense current overload, were studied in terrestrial gravity and microgravity. Microgravity tests were done in a 1.2-s drop tower at the Colorado School of Mines. Thermophoretic sampling was used for particulate collection. Transmission electron microscopy (TEM) was used to examine the smoke particulates. The pigmentation of PTFE insulation seems to have an overwhelming effect on size, shape and morphology of the particulate. Nanometer-sized particles were found in all cases, but their extent of aggregation and size distribution were dependent on both PTFE pigmentation and gravity; higher aggregation occurred in low gravity. Four different color insulations (viz. white, black, red and yellow) were studied.     

Complex toxicologic and hygienic assessment of polymeric construction materials

This review surveys the data on environmental effects upon toxicity of polymers used in the interior of manned enclosures. An integrated approach to the assessment of polymer safety is described which takes into consideration space flight effects on the migration of volatile chemicals into the cabin and which includes hygienic monitoring of them at different stages of spacecraft production. Hygienic requirements for the evaluation of nonmetallic materials are given.