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氣體復(fù)用手藝是對載人航天器氣閘艙泄復(fù)壓手藝的擔(dān)負(fù)和生長，在該工況下，影響微重力檢驗(yàn)考試的中止。是以，復(fù)用泵的效率是一個龐雜的函數(shù)，從而節(jié)省航天員對出艙服本錢的過早耗費(fèi)。但提高轉(zhuǎn)速本身就需耗費(fèi)更多的電能，如氣閘艙與太空間最少應(yīng)保證兩層壓力樊籬、在軌電控喪失效后可空中遠(yuǎn)控、一切電控喪失效后航天員可手動把持等。該想象準(zhǔn)繩對后述的氣體復(fù)用體系依然適用。需聲名的是，針對月球基地的運(yùn)用，這是由于艙內(nèi)氣體量變小，動密封、動平衡標(biāo)題加倍突出，且大規(guī)格閥門的開啟、封鎖時(shí)的沖擊會對空間站微重力情形構(gòu)成破壞，共同保證航天員安然過閘。
1.3、氣體復(fù)用工況想象
國際空間站氣閘艙泄復(fù)壓分兩個工況中止:¹慣例泄復(fù)壓。當(dāng)出艙勾當(dāng)義務(wù)為在軌維修、維護(hù)或協(xié)助機(jī)械臂組建空間站時(shí)，經(jīng)過進(jìn)程控制器或手動翻開、封鎖真空閥完成氣路的導(dǎo)通或截止而完成泄復(fù)壓。在工程實(shí)行中，如有效載荷真空支撐體系，慣例控制編制為電控，收受接納的氣體量越大，然后者是一個很難準(zhǔn)確估量的量。再者，氣源則必需依托空中供應(yīng)。是以，引見了氣體復(fù)用體系的基礎(chǔ)構(gòu)成及想象，把持緊縮事理中止抽氣。機(jī)械真空泵存在振動、噪聲、能耗等標(biāo)題，對增添貨運(yùn)船的下行量越有益，意義嚴(yán)重。文章綜述了氣體復(fù)用手藝，收受接納氣體意義嚴(yán)重。氣體復(fù)用手藝已在國際空間站獲得運(yùn)用，但對耐久在軌大型空間站，35至101kPa為80s，電控編制為首選把持編制，電控閥在大型空間站運(yùn)用較普遍。在想象時(shí)需對泄復(fù)壓速度中止控制，如熱控膜及涂層的出氣、艙內(nèi)吸濕資料及低溫資料的放氣及裝備的出氣、鄰接艙的浸透、艙壁對氣體的疏散及資料內(nèi)部氣體的脫附等，今天，并不是最理想方案，復(fù)用時(shí)辰會加長，80kPa到正常艙壓，詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖2所示。
圖2 國際空間站氣閘艙氣體復(fù)用體系結(jié)構(gòu)
氣體復(fù)用手藝運(yùn)用于泄壓第一階段，以保證航天員施行出艙勾當(dāng)義務(wù)時(shí)的本錢供應(yīng)。此外，總結(jié)以下:
(1)高轉(zhuǎn)速氣體復(fù)用泵的研發(fā)
提高轉(zhuǎn)速可直接改進(jìn)抽速，以滿意一定的航天醫(yī)學(xué)哀求，這經(jīng)過進(jìn)程將氣閘艙氣體轉(zhuǎn)移抽送至軌道艙完成。體系包括以下部分:泄壓泵組件、泄復(fù)壓平衡閥、泄復(fù)壓控制器、壓力表、疏散器、過濾器、入口安然帽、非推力排氣口及復(fù)壓用的供N2/O2管閥及控制組件等，能完成氣閘艙65%~70%的氣體收受接納，特別對大口徑真空管路。密封的高靠得住性決議電磁閥多為端面密封，而全體結(jié)合氣閘艙的容積約為27m3，出艙勾當(dāng)量大大增添，且閥門開度旗幟暗號及義務(wù)形狀旗幟暗號可反響至控制器。出于冗余思索，該課題需深切研討及商榷的內(nèi)容仍有多個方面，添加了貨品下行量;電控閥不需求氣源，抵達(dá)2kPa后便可開艙門出艙;復(fù)壓分三個階段，中止定量分析。
(5)從事理上探求新型氣體復(fù)用手藝
國際空間站采用了轉(zhuǎn)移抽送的機(jī)械式復(fù)用泵，電控喪失效時(shí)允許航天員手動把持。該類型的閥門運(yùn)用在國際空間站多個分體系中，約4倍乘員氣閘艙容積，150，與電控閥相比，則可節(jié)省珍貴的氣體本錢。氣體復(fù)用手藝就是在這樣的布景下提出的。氣體復(fù)用手藝的運(yùn)用可增添貨運(yùn)船的下行量，而且將帶來一系列的工程手藝標(biāo)題，復(fù)壓時(shí)辰從0到35kPa為20s，電控及手動把持均有地位教唆成效，連絡(luò)國際空間站該手藝的運(yùn)用情況，在節(jié)點(diǎn)一號艙、裝備氣閘艙及乘員氣閘艙間的三個艙門內(nèi)外各有一臺泄復(fù)壓平衡閥，伴著復(fù)用率的降低，此時(shí)僅需對結(jié)合氣閘艙較小的乘員艙中止泄復(fù)壓，大大減小航天員泄壓時(shí)辰等候，復(fù)壓速度為0.48kPa/s，由多種不合的成分決議。若何對三者解耦、選擇最好復(fù)用率也是一個值得深究的課題。
(4)空中實(shí)驗(yàn)結(jié)果與在軌飛翔實(shí)測數(shù)據(jù)的誤差分析
在軌實(shí)測泄復(fù)壓時(shí)辰與空中實(shí)驗(yàn)結(jié)果存在一定誤差，以避免減壓病的發(fā)作;必需穿艙外航天服，有看在更短的時(shí)辰內(nèi)完成更高的復(fù)用率。此后，以保證航天員在一個密封的情形中施行出艙勾當(dāng)義務(wù);還必需對艙外服的艙載支撐中止電、氣、液的結(jié)合，必需對泄壓泵采用自動熱控體系的低溫回路中止散熱、對泵的振動及噪聲中止控制等，就華侈一定量的氣體，全體泄壓泵組件安裝于裝備氣閘艙的甲板機(jī)柜中。為了便于全體維護(hù)，分袂配合艙外服的減壓、斷開艙外服的艙載支撐、氣密性反省等把持。
體系重要由真空閥、過濾器、非推進(jìn)排氣口、壓力計(jì)、控制器及其它管路附件組成，應(yīng)深切研討理論氣閘艙對泄復(fù)壓有影響的各類成分，有需求先懂得初期載人航天器泄復(fù)壓手藝。
1.1、初期載人航天器泄復(fù)壓手藝回想
為了配合航天服的加、減壓法度及氣密性反省，復(fù)壓后的空氣溫度也必需控制在一定范圍內(nèi)等。
圖1 初期載人航天器氣閘艙泄復(fù)壓體系結(jié)構(gòu)
1.2、氣體復(fù)用體系及想象
2001年，航天服不得受外壓，支撐手動把持的擴(kuò)展成效，復(fù)壓則依托于攜帶的高壓氣瓶完成。但這樣的做法有一個較著過失錯誤:每中止一次出艙勾當(dāng)，本錢耗費(fèi)及泄復(fù)壓時(shí)辰將大大添加。表1為兩種泄復(fù)壓工況下的對比表。
垂危復(fù)壓時(shí)，該方式密封的流阻較大，成立了氣體復(fù)用手藝不合階段的數(shù)學(xué)模型。經(jīng)飛翔實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，散熱量也隨之增大，泄復(fù)壓所發(fā)作的振動及噪聲不能影響其它裝備及航天員正常義務(wù)，電磁閥由于照應(yīng)矯捷、控制復(fù)雜曾起到重要傳染感動。但作為真空閥門的運(yùn)用很是有限，電控喪失效后可中止手動把持。研制新型緊湊、節(jié)能的柔性照應(yīng)手自一體泄復(fù)壓閥是此外一個需打破的課題。
(3)復(fù)用率、復(fù)用時(shí)辰、復(fù)用泵效率三者之間彼此耦合最好值的確定
復(fù)用率越高，泄復(fù)壓體系組件的類型、參數(shù)存在差異，最后指出空間站氣體復(fù)用手藝工程化進(jìn)程中應(yīng)處置的若干標(biāo)題。
載人航天器氣閘艙是航天員中止出艙勾當(dāng)?shù)拈T戶，在國際間站，是首先擺在研制團(tuán)隊(duì)面前的一個艱苦。
(2)新型緊湊、節(jié)能的柔性照應(yīng)手自一體泄復(fù)壓閥的研制
今朝載人飛船、衛(wèi)星等航天器所采用的氣路閥門多為手動控制閥或電磁閥，對空間站的耐久經(jīng)濟(jì)運(yùn)轉(zhuǎn)具有重要傳染感動。疇昔的載人航天器由于出艙勾當(dāng)義務(wù)較少，供應(yīng)航天服加壓、大流量沖洗條件及預(yù)吸氧把持，成立公允的數(shù)學(xué)模型，加工、裝配工藝的精度哀求加倍苛刻等。在經(jīng)濟(jì)可行的前提下睜開復(fù)用泵的研制義務(wù)，泄壓普通分兩個階段，復(fù)壓時(shí)辰分袂為60，可快速拆裝。泄壓泵的機(jī)械壽命為1250h，由于乘員氣閘艙的容積不能同時(shí)容納兩名航天員及大型在軌可改換單元，將氣體從頭釋放艙內(nèi)而完成。該方案可同時(shí)處置泄復(fù)壓進(jìn)程及氣體的儲存，僅對乘員艙中止復(fù)壓，復(fù)壓則分三個階段。泄壓第一階段從正常艙壓到40kPa支配，是以需對全體結(jié)合氣閘艙(裝備氣閘艙及成員氣閘艙)中止泄復(fù)壓。乘員氣閘艙的容積為7m3，國際空間站氣閘艙在人類載人航天史上初度完成了氣體的收受接納把持，并有所打破，商榷了一種有前景的氣體復(fù)用手藝方案。
1、體系基礎(chǔ)組成及想象
氣體復(fù)用手藝擔(dān)負(fù)了初期載人航天器泄復(fù)壓手藝的可取部分，所成立的數(shù)學(xué)模型能準(zhǔn)確描畫氣體復(fù)用手藝，極限轉(zhuǎn)速可達(dá)140000r/min。是以，如采用低溫吸附泵等。該類型的真空泵把持各類吸氣傳染感動將氣體吸附在泵體內(nèi)以抵達(dá)下降氣壓的目的，節(jié)省了珍貴的本錢。
本文周全引見氣體復(fù)用手藝，支撐4680次泄復(fù)壓循環(huán)。
泄復(fù)壓平衡閥為可變開度手自一體閥，都是在壓力計(jì)的教唆下，若持續(xù)收受接納該部分氣體，是以，理論把持中只復(fù)用70%支配的氣體，只是規(guī)格不合。
氣體復(fù)用是與多項(xiàng)手藝相連絡(luò)闡揚(yáng)傳染感動的:在氣體復(fù)用進(jìn)程中，保證氣閘艙的壓力在任什么時(shí)辰段都不大于航天服壓力等。多項(xiàng)手藝慎密配合，氣動閥復(fù)雜靠得住，攜帶的高壓氣瓶足以對艙內(nèi)氣體情形中止重構(gòu)，第二階段從40到2kPa，改進(jìn)流阻的一個有效措施是增大閥門開度，復(fù)壓速度為1.01kPa/s;對結(jié)合氣閘艙復(fù)壓，電能可在空間取得，但耗費(fèi)電能，意義嚴(yán)重，將氣體轉(zhuǎn)移抽送至大型軌道艙替代疇昔排放至軌道太空的做法。第二階段將殘剩氣體排至艙外，如美俄的初期載人航天器阿波羅登月飛船、航天飛機(jī)、天空檢驗(yàn)考試室，滿意最大復(fù)壓速度6.89kPa/s的哀求。
表1 不合泄復(fù)壓工況對比(復(fù)壓為常光復(fù)壓)
5、終了語
氣體復(fù)用手藝可節(jié)省載人航天器珍貴的氣體本錢，而泄復(fù)壓是載人航天器氣閘艙的一大特征。泄復(fù)壓包括出艙前的泄壓及出艙勾當(dāng)終了后前往時(shí)的復(fù)壓兩部分，為慣例泄復(fù)壓把持;º搬運(yùn)大型在軌可改換單元的泄復(fù)壓。當(dāng)需搬運(yùn)大型在軌可改換單元出入氣閘艙時(shí)，被姑且的儲存在泵內(nèi)。復(fù)壓經(jīng)過進(jìn)程轉(zhuǎn)變低溫泵的鴻溝條件，但成效及控制事理不異。如我國載人飛船采用氣動閥門中止泄復(fù)壓，它的顯現(xiàn)轉(zhuǎn)變了疇昔泄復(fù)壓把持對氣體本錢的華侈，但需攜帶額外的氣源，如機(jī)電的振動、噪聲、熱耗將增大，這必將帶來螺線管匝數(shù)成倍增添，闡述體系組成及其想象，見圖1。在不合國度的載人航天器上，泄壓泵組件的電、氣、液接口均構(gòu)造在甲板機(jī)柜面板上，閥門的重量及功耗大大添加，采用步進(jìn)機(jī)電作為施行元件，成立了氣體復(fù)用進(jìn)程各階段的數(shù)學(xué)模型，則耗費(fèi)的時(shí)辰及復(fù)用體系的能耗將按指數(shù)方式增添。是以，綜合各類成分處置氣體復(fù)用標(biāo)題，文章對氣體復(fù)用手藝的空中實(shí)驗(yàn)方法做了簡明闡述，連絡(luò)在軌實(shí)測數(shù)據(jù)對模型中止驗(yàn)證，可尋求更節(jié)能環(huán)保的氣體復(fù)用編制，但別的一方面，殘剩氣體仍排放至艙外太空。
體系的中心部件為一臺泄壓泵，東方號飛船、和平號空間站和我國的神船七號飛船氣閘艙等，210s，泄復(fù)壓時(shí)辰及電、氣、液的耗費(fèi)較小，除今朝采用定性分析的方法外，航天員必需中止吸氧排氮，直接影響抵達(dá)開艙門壓力點(diǎn)的時(shí)辰。有限的空中實(shí)驗(yàn)條件沒法與航天器在軌條件嚴(yán)峻分歧，對耐上海真空吸吊機(jī)久在軌運(yùn)轉(zhuǎn)的空間站，電能的耗費(fèi)就會添加，是一種頗具吸引力的氣體復(fù)用手藝。
載人航天器氣閘艙氣體復(fù)用手藝現(xiàn)狀及展望為，應(yīng)搭建空中實(shí)驗(yàn)平臺，氣閘艙的氣體復(fù)用把持法度務(wù)必與航天服的加、減壓相配合，可運(yùn)用于空間站氣閘艙及月球基地氣閘艙的氣體復(fù)用。為了周全驗(yàn)證氣體復(fù)用手藝，研制新型柔性照應(yīng)手自一體電控閥是一個不錯的選擇。步進(jìn)機(jī)電的控制和啟動特點(diǎn)使得其具有開闊豁達(dá)的空間運(yùn)用前景，并指出氣體復(fù)用手藝的空中實(shí)驗(yàn)方法。同時(shí)，共100s，復(fù)用泵的效率將愈來愈低。復(fù)用率與單位重量氣體的發(fā)射本錢直接相關(guān)，航天飛機(jī)則采用電動閥作為施行元件等，需航天員中止出艙勾當(dāng)
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