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。     

基于暖体假人代谢模拟的"飞天"舱外服热防护特性试验研究

目的 确定在轨空间环境下的舱外服整体系统的极限隔热能力(漏热率),验证系统被动热防护结构设计的正确性、合理性及特定防护结构的性能.方法 通过空间外热流仿真计算确定轨道出舱活动可能经历的极限热工况和极限外热流,采用红外笼和液氮模拟舱外服的空间热流和热沉:用暖体假人模拟舱外服内人体代谢和温度控制.结果 采用上述方法构建了人-舱外服-外热真空环境试验系统;通过对真空无热沉、冷黑背景和不同外热流施加的热状态比较、外部散热控制法和暖体假人热补偿法的比较,形成了验证和评估系统热防护性能的综合技术方法.对飞天舱外航天服在模拟内外部热环境下进行了极限热防护性能测试和评估.结论 对试验精度进行的分析表明试验结果具有很好的测试精度,能够对舱外服热防护性能进行验证和评估.     

舱外航天服头盔显示系统设计

目的研究适应于舱外航天服的新型信息显示系统,增强乘员获取信息的能力。方法分析舱外服头盔显示功能指标,对舱外服头盔显示系统的图像源选择、光学系统、显示控制系统和用户信息界面进行设计。结果提出了一套内嵌于头盔压力面窗内,固定于通风管下方,满足航天员佩戴和观察要求的头盔微显示系统,给出了头盔显示设计实例。结论所设计的头盔显示系统达到了原先的设计目标,可望在真实环境中得以进一步检测。     

基于生物力学的舱外服对人体上肢施力能力影响预测

目的探索生物力学建模方法在人-舱外服作业系统工效分析中的应用,量化舱外服对人体上肢施力能力的影响。方法通过开展着常服和着舱外服两种工况下的最大施力能力实验,采集了9名受试者在8种出舱活动典型功能操作中的最大力,进而采集了9名受试者的肩关节前屈/后伸/内收/外展和肘关节弯曲/伸展的等长最大自主收缩力矩作为单关节力量限制;根据人体运动生物力学模型和人-舱外服耦合运动生物力学模型预测两种工况下,不同功能操作的肩关节力矩和肘关节力矩随手部操作力的变化规律,进而根据每个受试者的单关节力量限制预测两种工况下的功能操作最大力;对比预测力量和实测力量,验证模型预测结果的正确性。结果两种工况下预测力量和实测力量果具有很高的一致性,模型预测的着舱外服人体不同位置施力能力下降规律与实际测量一致,但预测的下降率小于实测下降率。结论本研究建立的人-舱外服生物力学建模方法和基于单关节力量限制的施力能力预测原理,能在一定程度上预测不同操作位置舱外服对人体上肢施力能力的影响,拓展了人-舱外服作业系统工效分析方法。     

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。     

基于脉冲位置调制方式的经皮双向无线通信系统

目的 研究用于植入式医疗仪器的基于脉冲位置调制(PPM)方式的经皮无线双向通信解决方案.方法 系统由植入体内的医疗仪器通信电路,体外应用程控器和掌上电脑PDA组成,植入体内的医疗仪器通信电路和程控器间的无线双向通信采用PPM脉冲调制方式.结果 实现了植入体内的医疗仪器通信电路(钛壳封闭)和体外程控器间2英寸以上的无线通信距离,同时位置容差性较好.结论 将PPM调制方式成功地应用于经皮无线通信系统,与ASK等调制方式相比,降低了植入体内的医疗仪器通信电路的功耗,通过天线共用设计减小了植入体内的医疗仪器通信电路体积.     

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.     

战斗机汉语合成话音告警用语设计参数的测定

以飞机座舱宽带噪声为背景，在视，听高负荷条件下，用四种不同语声的战斗机汉语合成话音告警用语，通过工效学实验，实测２００名飞行员，得出战斗机汉语合成话音告警用语的设计参数。其中，语声为女中音、主间隔为０．１５－０．４０ｓ、语速为４－６字／ｓ、句间隔为０．２０－０．４０ｓ。此研究结果为飞机设计部门提供客观依据，同时也为使用部门提供定量评价标准。     

基于运动想象脑机接口的外骨骼控制系统研究

目的为提高人机系统作业绩效,降低操作者的体力、脑力负荷,设计基于运动想象脑机接口的外骨骼控制系统。方法外骨骼控制系统采用舱外航天服上肢作为受力外骨骼,开源脑电采集板卡OpenBCI Cyton Borad充当操作者与外骨骼的控制链接,信号处理与控制软件在笔记本电脑上完成。设计想象左手、想象右手两指令的运动想象脑机接口范式,并招募5名受试者参加实验,对系统有效性进行验证。结果5名受试者同步模式识别正确率为82.5%,选取表现最佳的受试者进行异步模式测试,基于40个刺激的空白数据中检测想象状态识别正确率达到100%,指令输出延时2s左右,想象左、右手识别正确率为70%。结论实验结果验证了设计的外骨骼控制系统的有效性,并可为舱外服外骨骼控制和后续空间遥操作类任务的人机交互方式提供新的思路。