舱外航天服

摘要： CO_(2)清除是舱外航天服环控生保系统的重要组成部分,其功能是维持航天员出舱活动期间服内正常的CO_(2)分压。文章利用等效系统质量(ESM)方法计算并分析了LiOH、金属氧化物及固态胺等3种CO_(2)清除技术在不同任务规模下8 h舱外活动的等效质量,并针对月球及火星表面行走任务模式,结合等效系统质量法完成了对比评估,提出部分再生式CO_(2)清除技术由于任务场景变化,其等效质量可能超过非再生式技术,建议再生式环控技术应尽量降低设备功率或避免采用对航天器造成大量热负荷的再生方式。

摘要： 航天服属于高复杂度、高科技含量、高集成性的型号产品,对保障航天员执行航天任务的安全性和高效性具有至关重要的作用。因此,科学管理和有效共享在航天服产品全寿命周期中产生的相关知识,对技术传承、产品升级换代,以及保持竞争优势和创新方面具有重要意义,并将在载人航天任务的可持续发展中发挥重要作用。本文介绍了美国航空航天局(NASA)“美国航天服知识捕获计划”推动知识积累和共享的机制,特别概述了目前正在进行的新一代“探索舱外航天服”的知识捕获和存储发布情况,希望为我国航天工业领域的知识管理规划提供借鉴和启示。

摘要： 大家正笑着小天关于外星人蹭网的想象,小菲却提出了另一个问题:“航天员在空间站工作的时候可以到‘室外’去走一走吗?”这个问题解救了被大家笑得有点儿不好意思的小天,他赶紧说:“你这个问题比我的还离谱,空间站是航天员在太空的家,出了空间站就是太空了,太危险了!”大兵老师:“小天说得对,太空环境确实不太适合人类生存。但是小菲的想法也没问题,想到空间站外面‘走一走’也不是不可能的。”

摘要： 舱外航天服自动温控技术能为航天员节省因频繁调节温控手柄而消耗的体力和精力,从而提高舱外工作效率。简述了舱外服自动温控系统的构成,综述了人体热调节模型和代谢率模型的研究进展,总结了出舱活动期间代谢率的测算方法及各自的优缺点;回顾了舱外服自动温控方案的研究历程及其结果,评述了已有控制策略的优劣,目前俄罗斯研制的海鹰-MKC舱外服具备了自动温控技术且已达到实用阶段;在此基础上展望了舱外航天服自动温控技术未来的优化趋势和发展方向。

摘要： 针对航天员对任务环境信息感知能力的提升问题,介绍了目前舱外航天服显示技术的概念和发展现状。分析了航天员对显示信息的任务需求,比较了增强现实显示技术不同方案的特点,综述了近几十年国内外航天领域中舱外航天服显示技术的研究历程与发展现状;基于舱外航天服显示设备现状,探讨了不同显示技术方案的特点及问题。面对未来更加复杂繁重的太空任务,增强现实型头盔显示技术可以辅助或减轻航天员工作负担,在载人航天工程领域具有广阔的应用前景。

摘要： 为验证舱外航天服内空间布局和通风管路设计,利用飞天舱外航天服数值模型和标准人体模型,通过流体力学仿真软件STAR-CCM+分析计算,研究了航天服通风流场和温度场分布,获取了服内流线和温度云图。仿真分析结果表明:舱外航天服内流场整体流畅,上下肢通风流量比为3∶2;面部通风流线平稳且分布均匀,可有效防止面窗起雾;头部至四肢气温逐渐升高,距离身体越远温度越低,流线平稳区域温度相对较低。

摘要： 航天员在空间站或地外行星表面活动时,需及时清除人体呼吸所产生的CO_(2),以保证正常代谢,CO_(2)清除设备的选择主要取决于出舱任务类型、出舱时间、频次及出舱环境。分别介绍了LiOH、金属氧化物、快速循环胺、温度摇摆吸附4种应用于舱外航天服的CO_(2)清除技术,对其工作原理、运行方式及工程应用情况进行了详细分析,并对其处理效果、设备质量、运行功耗等指标进行了对比,结合未来中国载人深空探测任务需求进行了适用性分析。综合来看,快速循环胺系统较适用于载人月球探测任务,温度摇摆吸附系统适用于载人火星探测任务。

摘要： 针对出舱活动过程中舱外航天服故障直接影响出舱任务和航天员生命安全的问题,梳理了自出舱活动以来美俄两国舱外航天服发生的故障。总结了热控系统故障、通风净化故障、压力防护故障等高发故障类型;按照故障严重性,分析了造成乘员损伤和任务终止的原因;进一步分析了改进产品性能、增加冗余备份等美俄经验,提出了提高关键产品的可靠性、可维修性等应对措施。为后续中国舱外航天服产品研制、在轨维修设计、故障对策及飞行控制策略的制定提供参考。

摘要： 为进一步提高舱外航天服供氧通风能力,对其引射器进行优化设计。采用一维气体动力学模型建立喷嘴控制方程;根据实验结果确定喷嘴等熵效率,设计缩放喷嘴;采用3D打印技术加工不同结构的引射器;利用氮气进行常压引射实验,研究挡板位置、喷嘴类型与喷嘴出口位置(Nozzle Exit Position, NXP)等结构参数对混合流量的影响,寻找最优的引射器结构。研究表明:挡板位置对引射器混合流量的影响与喷嘴类型相耦合。前移挡板,亚音速引射器混合流量可提高56.90%以上,而超音速引射器则降低12.08%以上。将渐缩喷嘴换为缩放喷嘴,混合流量可以提高1.81倍以上;对于挡板前移的亚音速引射器,则可提高36.90%以上。所有亚音速引射器均无法满足当前性能要求。然而,对于超音速引射器,对于所有的NXP,在典型工况下引射器循环量均可满足要求;存在最优的NXP使得混合流量最大。NXP为6 mm时,超音速引射器混合流量最大,为144.83 L/min(工作流绝对压力为0.503 MPa);在全工况下(工作流表压为0.30~0.55 MPa),混合流量可至少提高1.59倍。设计的最优引射器测试结果均满足性能要求。

摘要： 针对舱外航天服头盔用滤光面窗,分别从需求分析、技术指标体系建立、设计与仿真计算、工艺试验、环境适应性考核验证等方面,开展了滤光面窗技术研究,研制了ITO膜/Au膜/PC面窗结构的滤光面窗.结果表明:该滤光面窗能有效衰减紫外线,过滤可见光,遮断红外线,对近地轨道空间环境具有良好适应性.

摘要： 针对未来月球、火星等地外星体表面探测对舱外航天服下肢系统活动性的需求,探讨了充压航天服对航天员下肢运动的影响,进行了航天服下肢系统自由度配置、航天服-航天员下肢系统的建模、运动学和动力学分析.首先,结合人体生理结构特点和工效学要求,配置了具有12个自由度的航天服下肢关节系统.然后采用DH参数法,对单腿6自由度系统进行了正逆运动学分析,并利用拉格朗日方法建立了人服系统的动力学方程.最后,以直立行走和上下楼梯模拟不同路况,定量分析了航天员在未着服、着服未充压和着服充压状态下髋关节、膝关节和踝关节的力矩变化.结果表明,航天服质量、转动惯量和关节阻力矩将增加航天员的活动负荷;不同路况下,下肢各关节的力矩受到不同影响.未来星表探测航天服设计时,合理确定航天服质量、关节结构形式是非常必要的.

摘要： 研制了一种新型易拆装结构且具有多种测量模式的暖体假人,实现了针对舱外航天服特殊穿着条件下的试验测量.介绍了该暖体假人的设计原则、结构特点和拓展功能.试验表明,在不同测量模式和环境设定下,该暖体假人都具有良好的动态响应特性和测量精度.

摘要： 舱外航天服上躯干结构是航天服装备的主体结构,对服装的整服特性具有直接的、基础的影响.在上躯干结构设计研究过程中,对上躯干结构整体性能产生直接作用的因素包括结构构型与材料、穿脱方式以及适体方式等内容.为探究各个设计因素的研究内容、研究路径以及其对上躯干结构设计的综合影响与作用,本文概括分析了上躯干结构设计研究的总体要求,对舱外航天服上躯干结构设计因素进行了分析研究,最终获得各因素研究的重点问题,并为后续上躯干结构设计研究提出了建议.

摘要： 针对舱外航天服躯干壳体薄壁铝合金的焊接装配技术特点,从减小焊接应力和控制焊接变形入手,选择合理的焊接方法和工艺流程,通过一系列工装的应用,增加过程控制,达到减小焊接后变形的目的,保证了产品的精度要求,为舱外航天服的研制奠定了基础.

摘要： 出舱活动的最大特点是航天员需穿着舱外航天服完成各种活动任务,航天员穿着舱外航天服后的操作能力、航天员-舱外航天服系统的工效决定着出舱活动任务的效果和成败.本文针对舱外航天服的工效学评价技术展开了研究,建立了舱外服的评价指标体系,提出了有效的评价方法,并在神七任务中得到了飞行验证.该研究为未来空间站出舱活动用舱外航天服的研制提供设计依据.

摘要： 本文阐述了舱外航天服地面综合监测系统的任务需求和主要技术指标,安全性和可靠性要求,系统的总体设计思路、硬件设计和软件设计,系统各功能模块设计和实现的关键技术,简要回顾了系统参加神七任务舱外服试验和出舱活动训练的情况,最后进行了讨论和总结。

摘要： 舱外航天服是航天员进行空间出舱活动的必备装备，而舱外头盔则是舱外航天服的重要组成部分，是航天员进行出舱活动时观察外界的窗口，具有在极端高低温、真空、辐射等恶劣空间环境下对航天员头部进行压力防护、热防护、视觉防护和视觉工效保障、空间碎片防护等多种防护和保障功能为一体的复杂小型系统，是舱外航天服的关键技术之一。美国和俄罗斯载人航天技术经过近半个世纪的发展，相关理论、技术沿着各自的道路发展己经相当成熟，形成了完备的研发制造体系。

摘要： 躯干结构是舱外航天服容纳航天员上躯体的基本结构，是舱外航天服的基础。躯干结构的尺寸大小及构形，直接影响到不同体形航天员的适体性。与头盔组件的法兰接口尺寸与布局，直接影响到航天员的视觉工效，各法兰的开口尺寸、布局对航天服形态、质量和体积、以及航天服的穿脱能力、操作工效等都具有重要影响。躯干结构设计包括拟人形态硬式压力防护结构和密封技术，异形复杂薄壁结构的设计分析、高可靠密封结构设计技术等，是舱外航天服的关键技术之一。

摘要： 航天员在出舱活动时仅仅穿着舱外航天服在近地轨道工作，出舱活动使航天员受到的辐射显著增高。如果在出舱活动期间遇到太阳粒子事件，甚至会引起人体急性辐射效应。因此，必须对舱外航天服空间辐射防护能力进行评估，预估航天员接受照射剂量的水平，设计出舱时间和地点，并且规划航天员在舱外停留的时间。本文利用Monte Carlo应用程序GEANT4，结合舱外航天服CAD模型，分别计算质子垂直入射和模拟空间各向同性入射条件下，有舱外航天服防护和没有舱外航天服防护时，各能量质子在人体皮肤中的能量沉积，对舱外航天服空间辐射防护能力进行评估。

摘要： 平衡功能是人体维持身体各种姿势以及在外力作用时产生适当反应的能力。影响人体保持平衡能力的因素除了与个体的前庭感觉以及肌肉和骨骼力量有关外，还与服装附加质量及关节受约束情况有关。对舱外航天服的工效进行评估对于确保航天员在太空中保持良好工作状态具有重要意义。工效学是根据人的心理、生理和身体结构等因素，研究人、机械、环境相互间的合理关系的综合性学科。工效的评估可从多个层面进行，利用平衡觉进行穿戴服装的工效评估是其中之一。压力中心(COP)测量在评价人体平衡功能的实验中有着广泛的应用,本文介绍了一种基于FPGA的平衡功能测试系统,该系统以FPGA作为控制核心,实现了六个力分量的同步测量,动态测量出被试者压力中心并绘制轨迹.针对高频干扰严重影响测量准确性的问题,对数据预处理中平滑窗的合理设置展开了实验研究.实验结果表明,使用二分之一数据帧长度的均值平滑窗能有效提高轨迹平滑度.基于本系统,采用不同负重的方式进行工效评估,证明本系统能准确评价平衡功能.测量过程中应根据晃动剧烈程度选择动摇轨迹总长度和轨迹包络面积这两个指标作为评价依据.该系统可望用于舱外航天服工效评估。

摘要： 本发明涉及一种成套舱外航天服锁闭机构测试的模拟装置，属于航天技术领域。该模拟装置包括门闩开闭机构测试装置、驱动机构测试装置和钢丝绳摆动测试装置；本发明是一种通用且可重复利用的锁闭机构模拟试验平台，一方面可用于锁闭机构构型理论研究，另一方面可用于辅助工程研制，对锁闭机构设计方案及时进行评价与优化。本发明是用来模拟舱外航天服锁闭机构构型的试验平台，可用于锁闭机构构型设计和工程实施总方案评价，也可作为锁闭机构与舱外航天服出入结构复合系统研究。

摘要： 本发明提供一种密封加压式舱外航天服上肢关节运动寿命试验装置，包括由底架和立架构成的L型框架结构的机架以及固定于所述机架的上肢固定架、肩部驱动机构和肘部驱动机构；其中：所述固定机构设于机架底板的中心，所述肩部驱动机构和所述肘部驱动机构分别置于所述固定机构的两侧；所述舱外航天服上肢安装于所述固定机构；舱外航天服上肢组件的肩部接口和腕部接口分别与腕部密封单元和肩部密封单元紧密连接；还包括气路单元，所述气路单元一方面与所述肩部驱动机构和所述肘部驱动机构相连接，另一方面连接至所述肩部密封单元。本发明的试验装置测试效率高、不易对舱外航天服上肢造成损伤，可靠性好。

摘要： 本发明涉及一种舱外航天服手套手指运动寿命实验装置，包括空气压缩机、真空发生器、通气软管、舱外航天服手套、手指吸盘、驱动气缸组件、手套夹紧机构、三指吸盘夹板和框架。所述的空气压缩机提供的压力气体通过通供气软管分为两路，一路通往驱动气缸组件，供驱动气缸工作，另一路通往真空发生器，使真空发生器产生真空度，产生的负压使手指吸盘形成真空从而牢固吸附五指。本发明通过物理方法模拟人的手指运动，从而代替人手对舱外航天服手套手指进行寿命试验寿命实验。既可以快速完成高强度的寿命试验寿命实验，又可以为技术的研发和应用获得检测的数据。舱外航天服手套的手指指尖与测试机构的真空吸附连接紧密，不会产生脱落，对手套不会产生任何损害。

摘要： 本发明涉及一种对舱外航天服手套手腕运动寿命进行实验的装置，包括空气压缩机，通气软管，腕部直线气缸组件，腕部拨叉，手套密封杯，舱外航天服手套，腕部驱动拨杆，摆动气缸，摆动臂，上横梁，手套夹紧机构和框架；所述的框架为一体式结构；所述手套夹紧机构固定安装在上横梁上并夹紧舱外航天服手套；手套密封杯锁紧在舱外航天服手套的底部；腕部直线气缸组件一端与中间纵梁连接，另一端与手套密封杯下部连接；腕部拨叉连接在手套密封杯的底部；在摆动臂底部的腕部驱动拨杆插入在腕部拨叉的长槽中。本发明既可以快速完成高强度的寿命实验，又可以为技术的研发和应用获得检测的数据。手套不会产生脱落，对手套不会产生任何损害。

摘要： 本发明涉及仿形多自由度运行机构及舱外航天服头盔综合测试方法，实现9自由度的空间仿形运动，在搭载配套不同小型光学仪器的基础上，不仅可实现对舱外服头盔面窗曲面形状进行空间仿形及采集点的信息采集，还可实现对舱外服头盔面窗光学性能、面窗应力水平的测试，具有运行精度高、重复定位性好、操作简单等特点。采用主从式的架构分别安装接收光学仪器和发射光学仪器，便于保持二者的相对位置，便于控制同轴。

摘要： 本发明涉及一种舱外航天服头盔面窗光学性能综合测试装置及方法，测试装置底盘设置安装座，提供安装舱外航天服的密封接口；运行机构包括主动轴、从动轴和底座；主动轴通过转盘的转接与输出驱动轴连接，并设置在舱外航天服内；从动轴安装至转盘下表面的传动轴上，并设置在舱外航天服外部；信号发射单元安装至从动轴，信号接收单元安装至主动轴；控制单元控制运行机构，调整信号发射单元和信号接收单元的位置，基于信号接收单元传送的信号，测量舱外航天服头盔面窗光学性能参数。本发明实现了舱外航天服内部充注气压和不充注气压两种工况下的头盔面窗整体光学性能测试，包括透光率、雾度、角偏差、光畸变的测试；保证了产品验收交付的可靠性。

摘要： 本发明公开了一种舱外航天服的自动化阻抗测试装置及测试方法，属于阻抗测量领域。一种舱外航天服的自动化阻抗测试装置，接点选择模块用于按照指令切换继电器通道，从而选定舱外航天服上的接点；阻抗分压模块用于将阻抗值通过参考电源供电后转换为电压，分压后进行输出，同时可通过分压档位的选择使电压值调整到合适的范围；信号采集模块用于采集每一组接点分压后的信号，输出采集电压；数据处理模块用于对采集电压进行数据处理，通过换算得到接点之间的阻抗值，并判断测试值是否正确；若测试值正确，则输出测试值；否则，则发出报警。本发明实现了舱外航天服系统阻抗测试的自动化、高精度和高安全。

摘要： 本发明涉及一种成套舱外航天服锁闭机构测试的模拟装置，属于航天技术领域。该模拟装置包括门闩开闭机构测试装置、驱动机构测试装置和钢丝绳摆动测试装置；本发明是一种通用且可重复利用的锁闭机构模拟试验平台，一方面可用于锁闭机构构型理论研究，另一方面可用于辅助工程研制，对锁闭机构设计方案及时进行评价与优化。本发明是用来模拟舱外航天服锁闭机构构型的试验平台，可用于锁闭机构构型设计和工程实施总方案评价，也可作为锁闭机构与舱外航天服出入结构复合系统研究。

摘要： 本实用新型公开了航天员舱外航天服内排泄物收集处理太空裤，包括贴身针织裤、小便收集部件和大便收集部件，所述小便收集部件位于尿道处，通过隔离带连接着肛门处的大便收集部件；所述小便收集部件和大便收集部件的底部出口管处分别通过PE材导管连接着小便处理部件和大便储存部件。所述小便收集部件和大便收集部件与贴身针织裤熔接成一体。本实用新型中的大小便收集部件所用材料为软硅胶材料，提高了航天员的穿着舒适度。该大小便收集部件都按个人生理特征量身定制，确保大小合适，紧密贴合。且该大小便收集部件的边沿处设置有硅胶空气管，使呈漏斗状的大小便收集部件与人体臀部皮肤紧密贴合，保证航天员在失重环境下大小便不外漏污染航天服。

摘要： 本实用新型涉及一种舱外航天服头盔承压综合实验系统，其包括高压气源减压部、低压管路部及控制记录部，所述高压气源减压部的进气端与外部高压供气管路连接、出气端与所述低压管路部的进气端连接，所述低压管路部的出气端设置有与航天服头盔连接的快接头A；所述高压气源减压部及低压管路部分别与所述控制记录部电性连接；所述低压管路包括依次串联的针阀A、自动调压支路、压力表A，所述自动调压支路包括电磁比例减压阀及电磁阀A，所述电磁比例减压阀与电磁阀A依次串联在针阀A与压力表A之间；本实用新型的综合试验系统在对头盔进行承压性能实验时操作简单、自动化程度高、使用难度低、控制精度高。