摘要：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。

摘要：生命保障对于载人航天飞行来说至关重要，当前的生命保障系统使用一次性硬件或丢弃废物的再生式技术，其过程中消耗品的弥补依赖再补给。由于NASA的长期目标是进行低地球轨道（lowearth orbit）以远的载人飞行，再补给并不现实，因此生命保障系统必须是自我维持性的。从2011年5～10月，约翰逊航天中心生命保障小组致力于为非行星深空居住舱定义需求和系统概念的开发，并完成了生命保障系统的初步设计，该居住舱可以保障4人乘组在近地球目标（nearearth object）执行388d任务。期间，由于任务定义中非载人部分持续825d，使一些可支持该体系架构的技术选项被淘汰。体系架构的主要部分来自目前国际空间站集成的技术，以及正在研发的达到中等技术成熟度（moderate Technology Readiness Levels）的技术。最终的体系架构概念仅包括部分闭合的大气和水系统，这是因为一些闭合式技术在任务阶段内不能达到盈亏平衡点。

摘要：气体排放控制装置作为电解制氧子系统中的关键单机,其主要功能在于将电解制氧子系统产生的氢气和氧气实现自动排放。产生的氧气用于维持空间站内航天员在轨时的呼吸,产生的氢气需及时排出以保证系统安全性,气体排放控制装置需具备高可靠性、易维护、易更换的人机工效学要求,以保障空间站能够长期在轨运行。基于上述需求,设计了一种基于环控生保系统的气体自动排放控制装置,该装置包含氢气正常及备份排放支路、氧气正常及备份排放支路。通过力学仿真及力学试验、流量仿真及流量试验,验证了模块化设计的气体排放控制装置的力学、流量等关键指标均满足要求,同时重量比指标要求降低20%,实现了产品的轻量化、小型化设计,对未来类似的集成化组件设计具有一定的借鉴与指导意义。

摘要：水下航行器长航时，如何改善舱室内大气环境，持续地提供呼吸的氧气一直困扰着人类。在分析了大量国内外技术的基础上，采用固态胺吸附解吸CO2技术、Sabatier还原CO2技术、固体聚合物水电解技术相互结合的环控生保系统，处理座舱内的CO2并制取一定数量的氧气。实验对CO2吸附、还原及电解制氧3个系统进行了设计。实验证明，所研制的环控生保系统满足所设计的人数需求，CO2脱吸发生在反应开始的5～8min，Sabatier反应器中主反应发生在前段，SPE电解系统稳定，并能将CO2浓度控制在0．2％以下，此系统能够满足水下航行器航行过程中人员对氧气和水的需求。

摘要：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一套试验系统,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。

摘要：航天员在载人航天器内活动时,须借助环控生保设备及时清除乘员呼吸代谢所产生的CO_(2)。CO_(2)清除设备的选择取决于飞行任务周期、技术特点与成熟度等要求。分别介绍了LiOH、分子筛、固态胺等现役载人航天器采用的材料和技术方案,对不同方案的工作原理、运行方式及工程应用情况进行了详细分析,对清除效率、设备质量、运行功耗等参数进行了对比,并从载荷质量变化趋势角度结合未来我国载人航天多任务模式进行了适用性分析。结果表明,固态胺技术适合中长期载人航天任务,并有取代分子筛技术的趋势;在理想条件下,短期载人航天任务可以根据任务需求,选择固态胺或LiOH。

摘要：环控生保系统是整个航天系统的重要组成部分,它是确保航天员安全健康的系统,所以在对环控生保舱内的设计过程中,要始终确立“以人为本”的设计思想,为了达到舱内人-机界面更合理、更舒适、更人性化的目的,通过借助虚拟人技术,在环控保舱三维模型内形象的模拟人的各种操作行为,来验证预先各种假设,帮助设计人员分析系统,评估设备仪器的效能,通过分析得到了5%、50%及95%的人群在舱内操作时的可达域及视域范围,并为设计师提供了一个安全可靠的舱内整体布局方案,减少了以往建立全尺寸模型带来的时间和资源上的浪费。

摘要：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 。

摘要：在航天任务中有效从事生产性工作对于维持人类在轨道空间站、月球或火星上的生存是至关重要的。在以往的轨道空间站任务中，用于生产性工作的可用时间一直受到对维护环控生保系统这样的空间站系统所需的乘员时间估计不足的潜在影响。为了确定轨道空间站的设计与实际运行之间明显脱节的原因，本文从文献记载中收集了天空实验室3次任务和国际空间站建站阶段第4～8次任务中乘组用于维护工作的时间，并将收集的数据与地面设备维护规范进行了对比，对国际空间站的数据分析结果显示，对于4个操作类别和7个功能类别，在设计时间上的最大偏差达60．4％，这是因为4个操作类别中有3个类别未被定量地纳入设计文件。在跨类别分析中发现，乘组时间的35．3％花在修理空气和废物处理系统上。由于空气系统的实际故障率超出预期而需乘组额外花时间去维修，这就增加了修理的时间。因此看来，，国际空间站环控生保系统维护的时间设计与实际操作之间的脱节是未估算非修理活动和技术维护的实际需求大于预期造成的。基于对国际空间站和天空实验室的这些分析，未来对轨道空间站（也可能是月球和火星任务）的设计应考虑将2～3人乘组、3．0～3．3小时／天作为维护环控生保系统所需的乘组时间的一个基准。

摘要：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 ,系统存在最佳管径 ;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最佳值。