米 棵

神州六号通风空调动力技术

神州六号通风空调动力技术
2005年11月03日
“神舟五号飞行中，环境控制与生命保障系统只能算是进行了试验，这一次神舟六号任务才是环控生保系统的真正使用。”神舟六号飞船环控生保分系统原主任设计师傅岚在接受记者采访时说，“我们的任务，就是竭力为航天员打造更舒适的生活空间。” 　　人类要想脱离地球探索外层空间，必须设法创造一个人类可以在太空生存的小环境。太空舱内的环境控制与生命保障系统，不但是载人航天器上最具载人特色的一个重要系统 ，而且直接关系到航天员的身体健康、工作效率和生命安全。 　　舱内的空气比地面还好 　　当杨利伟乘坐神舟五号飞船从太空返回时，他说：“舱内的空气比地面还好。” 　　傅岚说， 神舟六号和神舟五号采用了同样的供气体调压系统，氧气、氮气由高压钢瓶携带上飞船，通过控制阀进行释放，使得舱内气体成分大致和地面一致。 　　神舟六号飞船共带了５０公斤左右的氧气，不仅可以满足两名航天员多天的需要，还可用于应急状态时使用。由于高压钢瓶装载高压的大气，需要承受２１０个大气压的压力，所以研制难度较大，一只钢瓶的造价大约为５万元人民币。傅岚说，万一飞船在返回时落在海上，在返回舱内还有一套应急系统可以产生供航天员使用２４小时的氧气，并吸收二氧化碳，确保航天员不会缺氧。 　　在保持空气中充足氧气的同时，飞船内部还采用了先进的通风净化系统，可以将空气中各种灰尘杂质及时清除，使空气质量始终保持在优良等级以上。 　　温度湿度令人感到舒适 　　通过温湿度控制系统，神舟六号返回舱温度将控制在１７℃到２５℃之间，相对湿度控制在３０％到７０％之间。 　　“这是令人感到相当舒适的环境。”傅岚说，舱内温度主要依靠专用空调进行控制。空调的工作情况，根据航天员的活动量、飞船受太阳照射程度的变化而自动进行调整。即便是在飞船返回时，飞船外表因与大气的激烈摩擦而达到数千摄氏度，返回舱内仍保持在２５℃左右。 　　相比于温度的控制，对湿度的控制要困难得多。傅岚介绍说，在太空中每名航天员每天通过呼吸、排汗等正常代谢，大约产生１．８公斤左右的水汽。在失重环境下，这些水汽悬浮在空气中。如果不尽快回收，不仅使航天员难以忍受，危及到生命，而且可能使电气设备受潮引起短路。神舟六号飞船是利用水的毛细现象，采用了一种吸附孔隔膜，通过施加一定的压力让空气通过，而水则被吸附下来。将这种隔膜应用于空气循环系统之中，就可以将空气中的水汽有效过滤，使飞船内的湿度保持在相对稳定的水平。 　　吃喝拉撒设施一应俱全 　　为了使航天员在太空中吃得更好，除了使食品的口味和种类符合航天员的个人喜好外，还必须创造一个与地球上类似的就餐环境，这样才有利于调动航天员的食欲。傅岚介绍说，神舟六号航天员就餐时将食品放在具有磁性吸附作用的餐盘中，使用刀叉进行进餐。在太空中，航天员可以使用食品加热器对食品进行加热，一般进行３０分钟左右的加热后，航天员就可以吃上热的饭菜了。 　　“航天员喝水实际上不是喝，而是将水射到嘴里的。”傅岚说，由于飞船中的气压要小于地面上，所以航天员用自己的嘴根本吸不动液体。饮水时，航天员通过一根铅笔一般粗细的吸管将嘴与饮料容器联结起来，通过气泵加以一定的压力，这样饮料就可以源源不断地射进航天员的嘴里。 　　航天员在太空中的大小便采用了大小便收集系统。“这是一个相当于吸尘器的系统。”傅岚介绍说，系统有两根塑料软管分别用来对准航天员大小便的排泄器官。在航天员使用时，系统通过吸气，将排泄物收集起来，液体和固体分别保存处理。为了防止大小便产生的气味污染环境，塑料软管在与人体接触时，可以起到很好的密封作用。同时，系统中还使用了活性炭作为除臭吸附剂。 　　为了尽可能减少航天员的工作量，飞船环控生保系统的工作主要通过自动控制来进行。傅岚说，“这个系统完全是为人服务的，如果没有人，就不需要这个系统。让航天员生活得舒服些，是我们不懈追求的目标。” 专题图集：神舟六号载人航天-追踪更新中! 神州六号中央空调系统(感谢restriven提供该单元内容) [编辑] 南京航天航空学教授王利荣透露，“神六”将载着两名宇航员在太空遨游五天，他们散发出的热量，会使得舱内温度升高，对仪器和宇航员产生不良影响。为此，专家为“神六”安装了环境控制系统，王利荣表示，这就像是在房间里装上了空调，作用就是吸收热量保证舱内恒温不变。 由于航天员生活的轨道舱和返回舱都是密封的，为了让他们感到更舒服，舱内的除湿、除热、通风调节等都由专门研制的的空调来完成。塔上的飞船段还设有空调净化区，空气洁净度很高。舱内的照明灯，也是经过特殊研制的，并且准备了备用灯管，可以在灯管出现故障时进行更换，保证照明灯的正常工作。 两名宇航员呆在直径只有2.5米的返回舱里，氧气消耗量翻倍增加，长时间会散发出大量的热量，使舱内温度升高，对仪器和宇航员来说都有可能造成一定的影响。 于是，专家们为“神六”安装上了“空调”———环境控制系统，如何通过这个系统，动态地把座舱内的氧分压和温度、湿度控制在令人舒适的范围内，就要看飞船的真功夫了。这个系统可以吸收热量，维持舱内恒温。此外，为了提供给两名宇航员足够多的氧气，飞船上还装有氧气供应系统，既可以散播氧气，还可以吸收宇航员呼出的大量二氧化碳。 “神六”飞船内部装“空调”     “神六”的内部更是所有人想“揭秘”的，王利荣教授向记者透露了其间的一些细节：“神五”中，杨利伟或躺或坐在狭小的返回舱内，但“神六”将装载2名宇航员在天上待5天，而且要从所在的狭小的返回舱中“飘”到下面空间较大的轨道舱中，进行一些科学试验。两名宇航员呆在直径只有2.5米的返回舱里，长时间会散发出大量的热量，使舱内温度升高，对仪器和宇航员来说都有可能造成一定的影响。     为此，专家已为“神六”安装上了“空调”——环境控制系统，可以吸收热量，维持舱内恒温。此外，为了提供给2名宇航员足够多的氧气，飞船上还装有氧气供应系统，既可以散播氧气，还可以吸收宇航员呼出的大量二氧化碳。     除了发射以外，“神六”能否载着宇航员安全返回、返回时能否准确降落在预定地点，科技“含金量”要求同样苛刻。“差之毫厘，谬以千里”，王利荣介绍，发生一点意外，返回舱都有可能掉进大海、森林、沙漠等渺无人烟的地方。 神州六号管路和燃料加注系统(感谢restriven提供该单元内容) [编辑] 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　南京晨光集团科技委主任、原董事长陈孟荦透露，此次他们负责“神六”的管路系统和燃料加注系统。因为太空舱本身空间很小，留给管路“安身”的地方十分有限，加之航天器要求所安装的各种管路要非常密集，所以不可能采用地面上管道的材料和连接方式。晨光集团通过对航天器管路系统持续了几十年的研究，新研制出的柔软易连接的管路，为“神六”宇航员在太空舱节中的生活、行走、科研活动“腾”出了更多的空间。陈孟荦还表示，虽然“神六”发射已基本就绪，但发射时间还要看准天气，否则飞船上空后无法及时安全地控制其运行。   　　“神六”运载火箭的燃料加注系统也是晨光集团研制生产的。该集团的朱忠惠总工程师告诉记者，一般卫星的重量有3到4吨，载人飞船4到5吨，这就要求运载火箭在减重的同时还要有非常强大的助推力。液体燃料运载火箭成为首选，这个系统的精密程度直接关系到运载火箭发射时的安全——必须确保加注时燃料“滴水不漏”，在发射时不能产生激烈的火花，一般在火箭发射前一天，加注系统才会开始工作，添加燃料。     此外，南京的科研单位还参与了“神六”跟踪雷达的研制，地面监测的建造，宇航服的生产等多项工作。南京航天航空大学的许多毕业生也参与了“神六”的研制发射工作，南航大教授王利荣还透露，“神六”发射的副总指挥就是该校的毕业生。 神州六号压缩机技术(感谢restriven提供该单元内容) [编辑] 　　 　　“看，那就是神舟六号！”昨天上午８点５０分，无锡压缩机股份有限公司会议室内已热闹起来。尽管角落里那台陈旧的电视机图像有些模糊，但对这些与“神六”有着不解之缘的压缩机人而言，只要看到神舟六号的影子就觉得兴奋和亲切。“升空了！”清脆的掌声不约而同响起，他们的脸上，绽放着参与者的自豪和光荣。 　　“马上就要船箭分离了，接下来就是……”目不转睛盯着电视机的总经理郁文恺对每一个升空环节都非常熟悉。 “因为神舟五号、六号都用我们厂的压缩机设备检测，所以我对航天飞船特别关注。”郁文恺回忆说，１９９７年，压缩机公司承接了一张来自中国航天科技集团神舟五号发射的测试设备订单。当时厂里和西安交大联合研发了氦气压缩机，接到订单后，厂里足足用了几个月的时间精心打造，其原理就是通过压缩机制冷产生的氦气可达到摄氏零下２７０度的低温，飞船在这一状态的试验装置空间中进行模拟测试，考验其安全性、可靠性和稳定性。第一张订单顺利交付后，２００２年，神舟六号的订单再次登门，这次对材料、密封的工艺要求比前一次更高，公司倾全力投入，６个多月后设备交付，航天部的测试结果全部ＯＫ。 　　“引以为豪的是，我们站上了与国际同步的技术制高点，为中国的航天事业作出了贡献。”“神六”，同样连结着无锡另一批人的心。在叶片厂，技术副总姚恒烨看完升空实况后，马上着手与技术人员商量第二天即将进行的气瓶试制。这个看似简单的气瓶和涡轮盘，就是火箭发动机重要零部件，是推动卫星飞船发射的重要动力装置。姚恒烨兴奋地说：“这张订单是去年接到的，当时并不知道是用于飞船发射用的，现在想想感到挺自豪的，神舟六号上有我们制造的产品！”他透露，厂里最近又接到了气瓶订单。航天产品的成功研发，使叶片厂对进入航空军工领域充满信心，据悉，叶片厂已制订了相关规划，意欲用１０年时间进军航空军工领域。 神州六号环境控制系统(感谢restriven提供该单元内容) [编辑] 舱内温度17-25摄氏度，相对湿度30％-70％ 　　本报讯（特约记者 易东）太空的奇特环境，对于航天员的生命来说，是危险而致命的。它不具备人在地球上生存的氧气，重力、压力、温度、湿度、水等一切人类生存的必须条件。于是建立一个适合人类生活和工作的飞船内环境，就成了摆在科学家面前的重中之重。 “神舟五号飞行中，环境控制与生命保障系统只能算是进行了试验，这一次神舟六号任务才是环控生保系统的真正使用。”神六环控生保分系统原主任设计师傅岚昨天在接受新华社记者采访时说，“我们的任务，就是竭力为航天员打造更舒适的生活空间。” 　　正常每人每天需要0.83公斤氧气，吐出0.9公斤的二氧化碳，每人每天需要1.8升的水，1.5排泄升的废弃物。怎么来满足人体必须的有机物质，怎样处理废弃物、怎样吃、怎样喝、怎么保持人体需要的温湿度环境。这些都需要飞船的环境控制和生命保障系统来保证。 　　在环控生保系统中。共有9个子系统。供气调压、通风净化、温湿度、水管理、废物收集系统、航天服循环、烟火检测和灭火、食品管理、控制。这样系统正常运输给航天员创造一个舒适的环境和利的生活保障。 　　所谓环控；即是将飞船舱内这个密闭环境中的大气压力、氧气浓度、二氧化碳浓度、温度、湿度、有害气体浓度控制在适应人生活和工作的条件里，在舱内创造出一个舒适的地面环境。 　　在神六飞船推进舱中有篮球大小的的氧瓶6个，氮瓶2个，它们航天员的生命之源。 　　当杨利伟乘坐神舟五号飞船从太空返回时，他说：“舱内的空气比地面还好。” 　　傅岚说，通过温湿度控制系统，神舟六号返回舱温度将控制在17到25摄氏度之间，相对湿度控制在30％到70％之间。即便是在飞船返回时，飞船外表因与大气的剧烈摩擦而达到数千摄氏度，返回舱内仍保持在25摄氏度左右。 神州六号除湿与通风(感谢restriven提供该单元内容) [编辑] 　　长时间的环境控制技术中，碰到的第一个问题就是除湿。航天员一进舱，接触到的是大气环境，但这个环境怎样长时间地保持良好，关键就是大气的相对湿度怎样保持很合适。这在地面能很好解决，但在飞船里就没有那么容易，因为飞船里空气的容积只有15立方米，两个航天员坐在里头，人体要往外排湿，人呼出气体所带的水蒸气以及皮肤蒸发出来的水蒸气都要进入舱内空气中。一个人一天要散发出1.8公斤的水蒸气，两个人一天就是3.6公斤，在15立方米的狭小空间里，几个小时就能让空气里的水蒸气饱和。水蒸气饱和之后，不仅人待在里面很不舒服，更可怕的是水蒸气会结成露珠，在失重条件下处于飘浮状态，如果这些露珠飘浮到舱内的电器设备上，特别是插头等，很有可能引起舱内电路短路，从而产生非常严重的安全问题。因此，必须解决好除湿问题。 　　王永志告诉记者，对此，“神六”是“有备而飞”，设计人员采取了相应的措施：跟地面上不一样，在舱内的失重条件下，水蒸气结成露珠后飘浮，没有对流，并且去向不定，可左可右，没有一定的路径。要收集这些露珠和水蒸气，就必须用风机把它们驱散到要收集它们的容器的附近，然后再把它们抽进容器里，进行冷凝，从而把水集中起来，整个过程非常费劲，这叫主动除湿；还有一种方法是被动除湿，即用吸湿的材料把水蒸气吸附掉。但是，人呼出的气体里不仅有水蒸气，还有二氧化碳，二氧化碳多了，空气就不新鲜，人在里面也会不舒服，二氧化碳的浓度达到了1%时人会感到非常不舒服。对此，“神六”也在舱内设了吸收装置把二氧化碳吸附掉。除了二氧化碳，舱内还会有其它异味气体。王永志说，这些气体同样也要被吸附掉，才能解决环境问题。另外，环境控制技术还包括氧气的保证、温度的控制等，这些技术在前5次飞行中已经做得非常成熟，而除湿和除二氧化碳等气体则是“神六”飞行环境控制技术方面的一个新突破，王永志说：“这些技术在‘神六’中会被检验是否成功，从而为今后的后续飞行提供参考。” 　　关于航天员生活保障方面，张柏楠说，舱内衣食住行类的生活设施跟日常一样。吃的方面，航天员的食品除了中餐之外，还有一些很好吃的点心；餐具和餐盘跟平时略有不同，能方便地固定食品；还有残渣收集器，航天员在吃东西时可能会有残渣飞出来，如果落在了飞船的其他地方，可能会引起麻烦或者故障。住的方面，在舱内为航天员找了合适的区域，这个区域要有比较好的通风环境，因为在失重状态下通风不好就会缺氧，这对航天员的睡眠和健康不利，所以这个区域的风速不能太大也不能太小。 神六洁净空调技术(感谢restriven提供该单元内容) [编辑] 　　高大空间的空调洁净技术是垂直厂房满足火箭、飞船测试要求的关键技术。在3500立方米高大空间里满足箭船发射前对检测环境洁净度近乎苛刻要求的“洁净分层空调净化技术”，无论是理论研究还是实际应用中，当时在国内外还不多见。科技人员运用计算机仿真计算，进行多方案比较，终于掌握了洁净分层空调净化关键技术，设计出了一套功能全、投资少、运行成本低的新技术方案。评审专家一致认为这一技术的设计实践和理论研究，填补了国际上洁净空调领域的空白，在国内外均属首创。  航天员防护系统(感谢restriven提供该单元内容) [辑] 航天员在升空、返回和遇到紧急情况时，必须穿上10公斤重的航天服。“航天服不是简单的服装，它实质上是航天员的人防');">防护系统。”中国航天员中心航天服工程研究室主任李潭秋在接受记者采访时说，“在飞船出现意外情况时，航天服将成为保护航天员生命安全的最后防线。” 由于太空不具备空气、温度、水等人类生存所必须的条件，所以对航天员来说，将自己的身体直接暴露在太空中是极其危险的。神舟六号飞船的外壳是用金属、玻璃、工程塑料和复合材料制成的，舱内有环境控制与生命保障系统，为航天员提供了密闭的类似地面的人工环境。 李潭秋说，如果航天员想离开航天器到舱外活动，或者飞船发生故障失去密封性，这时航天员就需要人工保护层———航天服。如果没有航天服的保护，暴露在太空中的航天员连1分钟也活不了。 航天服是航天员必备的人防');">防护救生装备。李潭秋介绍说，航天服分为舱内航天服和舱外航天服两种。舱内航天服是航天飞行中航天器出现压力应急时，航天员不出舱，在舱内穿着的航天服；舱外航天服是航天员离开航天器，进行舱外活动或太空行走，人体暴露于宇宙空间时所使用的航天服。前者结构和系统比较简单，后者则要复杂得多。 李潭秋说，由于搭乘神舟六号的两名航天员没有出舱活动的任务，因此他们只配备了舱内航天服及配套装置。 专题图集：神舟六号载人航天-追踪更新中! 神州六号空气动力学专家(感谢restriven提供该单元内容) [编辑] 　　 　　新华社北京１０月１５日电（记者 奚启新 李宣良）“看到费俊龙和聂海胜在返回舱内神态自若地写字、喝水、吃东西，我感到很欣慰。” 　　说这话的，是神舟飞船环境控制与生命保障分系统的原主任设计师傅岚，一个高高瘦瘦、白白净净的中年男人。 　　神舟六号升空几天来，傅岚一直在观察费俊龙、聂海胜的一举一动。因为正是傅岚和他的同事们，为费俊龙和聂海胜提供了一个安全有效的环境控制与生命保障系统，成为航天员的“守护神”。 　　傅岚说：“在神舟五号任务中，我们的系统牛刀小试。神舟六号才是对我们的全方位考验。” 　　实际上，对傅岚的考验早在神舟一号飞船上天之前就开始了。 　　１９９５年，在德国攻读空气动力学博士学位的傅岚，收到了一封寄自中国航天医学工程研究所的信。来信告诉他，中国载人航天工程中的环境控制与生命保障系统的研究已进入攻关阶段，急需人才。信中流露出希望他尽快回国的想法。 　　傅岚彻夜难眠。如果马上回国，就要放弃学业和博士学位；可是祖国的召唤和自己从小就藏在心里的飞天梦又在那么强烈地吸引着他…… 　　几天后，傅岚出现在北京郊区一间简陋的办公室里，开始了在太空舱内建立人工环境的研究。要在飞船狭小、密闭的空间内创造一个与地球表面接近的环境，并在失重条件下保障航天员的正常生活和生命安全，可不是件容易的事。 　　航天员在太空中每人每天需要吸收０．９公斤氧气，排出1．0公斤二氧化碳；每人每天需要２．５升水，排出近１．６公斤尿液；每人每天需要大约０．６公斤食物，排泄０．６公斤废物。氧气、水、食物怎样供应，废物、废水、废气怎样回收、处理？航天员怎样吃、吃什么，怎样喝、喝什么？怎样刷牙、盥洗、排泄才能不到处飞沫？这些问题都要在这个人工环境里一一想到，并找到科学的答案和技术处理手段。 　　水汽的处理和回收，是傅岚和同事们遇到的一块“难啃的骨头”。人的呼吸、排汗等正常代谢，每天可产生大约１．８公斤水汽，这些水汽会在飞船舱壁、仪表等部位凝上一层霜雾，使电气设备受潮引发短路，影响设备的正常运转。而且，在失重状态下，这些水汽还会冷凝成水珠，在密封狭小的舱内飘动，一旦被航天员吸入鼻腔，就会危及航天员的生命安全。必须将冷凝水吸附住不让它飘动，并收集、贮存起来。 　　经过无数次模拟试验，傅岚和同事们终于找到了用毛细原理收集冷凝水的方法。这就是，研制一种有效的吸水材料，让它表面不但亲水，而且内部还充满小孔，这样就能充分利用它表面的张力，不需要任何动力就能把水收集起来。 　　供氧系统是航天员的“生命线”，为了保证这条生命通道绝对安全、绝对洁净，从设备研制到系统安装，傅岚不放过任何一个细节，直到完全满意才放心。在密闭的太空舱里，一旦有害气体达到一定的浓度，就会危及航天员的生命安全。怎么处理航天员排泄的二氧化碳、尿等废弃物产生的有害气体？他们研制出了一套全新的、符合高标准要求的气体净化装置。 　　为了考核系统的各项功能，确保航天员的生命安全，这些设计太空生命保障系统的设计师们又做起了“第一个吃螃蟹的人”。傅岚带着科技人员进行模拟飞船运行全过程的系统性能试验，设计人员将自己关进密闭试验舱内３天３夜，直到确认舱内环境高质量、高可靠、高安全才罢休。 　　两年前，当杨利伟乘坐神舟五号飞船返回舱平安归来时，他说：“舱内的空气比地面还好。”傅岚说：“这是对我最大的奖赏。”

【作者: mike700】【访问统计:】【2005年11月4日 星期五 09:06】【注册】【打印】