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航天器环控生保系统载人飞行性能地面试验研究
目的 地面重力条件下验证载人航天器环控生保系统载人飞行工作性能.方法 构建与真实飞行器密封舱段1:1的试验舱系统,集成了环控生保系统;选拔3名男性作为受试者参加试验,其消耗/代谢的物质和能量作为试验主要负荷;按照真实的载人飞行程序制定试验流程.结果 建成了一套仿真程度较高的模拟试验系统;确立了地面条件下环控生保系统性能验证方法;检验了3名受试者代谢负荷下环控生保系统座舱环境控制和生活保障的能力.结论 全面检验了环控生保正常飞行工作性能,试验结果对后续研制和载人飞行具有重要意义.
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载人航天器密封舱压控规律解析解及其实验验证
目的导出载人航天器密闭舱总压和氧分压变化规律的解析解,环控生保总体设计师可以此作为飞行或地面试验时压控参数预测的依据.方法将飞行时段分段化,对系统规定的压力控制带下不同的供气工况分别进行理论推导,解微分方程组,得出不同供气工况座舱总压和氧分压的解析解.结果试验结果和理论计算结果吻合较好.结论本文导出的解析解正确,满足工程精度要求.
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航天器内外耦合回路热网模型的轻量化分析
目的解决载人航天器热控和环控生保系统的轻量化问题.方法研究了由内外耦合液体回路和气体回路所构成的流动和换热网络.建立了流动、传热的物理和数学模型,计算了网络系统中组件及结点的热力学参数,在此基础上由所建立的质量计算模型,得到系统质量.分析了一些操作参数和结构参数对系统质量的影响,如管径、流量等.结果结果表明,在一定的设计要求下,系统存在佳管径;内回路流量存在上限,而外回路流量存在下限;且内外耦合回路中流量及辐射散热器出口温度等参数都存在佳值.结论对这些参数的优化设计可减小系统质量.
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基于过程建模的环控生保系统动态仿真
目的 在环控生保系统设计初期通过系统仿真的手段完成物质流计算以及方案验证与评估,为后续设计提供数据支撑.方法 针对一类典型的基于物化再生技术的环控生保系统建立了动态过程模型,并进行了仿真.其中,包括密闭舱大气环境变化模型、航天员代谢过程模型、电解制氧过程模型、CO2去除过程模型、缓冲池模型(水箱、气瓶等)以及各控制算法(压力控制算法、电解制氧工作流程、CO2去除工作流程等).结果 仿真结果表明,当水处理子系统每天生成电解水的能力应不小于3.14 kg/d,密闭舱总压不会小于87 Kpa,氧分压稳定在21至23 Kpa之间,水闭合程度不大于77％ 结论 仿真结果真实、准确的展示了基于物化再生技术的环控生保系统内物质流动态转移过程以及密闭舱内大气总压、氧分压以及CO2分压的动态变化过程,为方案验证提供了有力的数据支撑.
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地面密闭舱内人体代谢的物理模拟方法
目的在地面密闭模拟舱内,利用物理方法模拟人体代谢的几项主要指标,为在地面试验条件下考核和评价航天器舱内环境控制与生命保障系统的性能,提供人体代谢试验负荷.方法利用物理方法并结合地面模拟试验和环境控制系统的特点,对人体代谢指标进行单元模块化模拟.研制出以物理方法为基础的人体代谢地面模拟装置,为ECLSS在地面模拟试验舱内进行性能考核和评价试验提供必要条件.结果在地面密闭模拟舱内,比较准确地模拟了人体代谢的耗氧量、产二氧化碳量、产湿量及产热量4项生理代谢指标.结论利用物理方法模拟人体代谢负荷是可行的,该方法具有较高的精度和控制能力,通过人体代谢地面模拟装置连续向模拟试验舱内提供人体代谢的负荷量,可以验证和评价环境控制系统对舱内大气环境的控制能力.
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环控生保集成演示验证系统总体设计及其试验验证
目的研制环控生保集成演示验证系统,为未来中长期环控生保系统技术的研究创造一个先进的地面研究试验环境.方法将固态胺二氧化碳收集浓缩、Sabatier二氧化碳还原、全氟磺酸热电综合膜蒸发尿处理和固态聚合物水电解制氧等再生式生保技术、集中通风温湿度控制技术、测量控制等非再生式技术集成在一密封绝热环境中,并通过试验考核.结果系统及再生式各分系统主要技术指标满足要求,系统总体及各分系统的整合是成功的,基本上达到了系统整合部分闭环.结论系统方案设计合理,系统的主要性能技术指标满足要求.系统总体及所属各个分系统之间匹配与协调性良好,系统运转正常,测试数据正确.
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载人航天器废物收集系统发展回顾及启示
废物收集系统是载人航天器环控生保系统的重要组成部分.本文集成了50年来的相关资料,重点阐述了美俄废物收集系统的发展历程,并从人机工效学的角度上分析了废物收集系统发展特点及对我们的启示.
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航天废弃物与地面生活垃圾的组成差异比较
随着我国航天技术的飞速发展,载人航天任务时限不断延长,固体废弃物处理已成为亟待解决的突出问题.本文分析了不同航天任务中固体废弃物的构成特点和成分差异,并与地面生活垃圾的组成进行比较,阐释了航天废弃物的元素组成特点,结合对国外长期航天任务废弃物处理方案的剖析,归纳提出了适合中长期航天任务实施的固体废弃物处理方案和管理策略,以期对我国中长期航天任务中固体废弃物的再生循环利用和合理处置方式的选择提供有价值的参考.
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载人航天器中固体废弃物处理技术的研究进展
随着航天技术的迅速发展,航天任务持续的时间越来越长,距离越来越远,补给发射费用终将成为难以承受的巨额开支.因此,研发以物理化学及生物再生为主的固体废弃物处理与循环利用技术至关重要.本文综述了近年来国内外载人航天器中固体废弃物处理的研究进展,重点讨论了物理化学处理方法和生物处理方法,并分析了这些方法存在的主要问题,同时对我国载人航天中固体废弃物处理技术的发展趋势进行了展望.
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载人航天器环控生保系统50年研制回顾与展望
本文集成载人航天50年来的相关资料,从载人航天器环控生保系统(ECLSS)的分类与应用选择、研制历程和主要特点、美国和俄罗斯技术进展以及未来目标四个方面,系统综述载人航天器环控生保系统研制的发展历程和发展趋势.
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航天器人-机-环境密闭舱试验系统构建方法研究
目的 研究载人航天器人-机-环境密闭舱试验系统的构建内容和构建方法.方法 依据相似理论试验方法,分析地面试验与空间飞行的主要差异,保证环控生保系统重力下可靠工作,确定了人-机-环境试验系统的设计内容和设计方法.结果 利用该方法构建了0套试验系统,试验系统性能良好、运行稳定,已应用于交会对接任务环控生保系统性能研究.与飞行数据比对表明,该试验系统空气流动和换热状态与微重力环境下基本一致.结论 提出的人-机-环试验系统构建方法合理有效,易于实现,满足当前任务需要,可为后续任务类似试验系统研制提供参考.
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空间站电解制氧技术研究进展
电解制氧技术是空间站环控生保系统复杂的核心技术之一.本文简要介绍了美国和俄罗斯空间站电解制氧技术及其应用情况,系统介绍了我国空间站电解制氧技术的发展历程、总体方案、目前研究进展,可为空间站电解制氧技术研究和工程研制提供参考.
