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- 内容简介
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本书从工程应用的角度介绍了载人航天环境模拟舱研制涉及的模拟技术和工程设计方法，强调了安全性和人机工效设计。本书共11章，介绍了载人航天环境模拟舱的作用、分类、组成和功能，较为系统地介绍了载人航天环境模拟舱研制和使用中应该掌握的舱体设计、载人低压舱真空系统设计、紧急复压与爆炸减压、温湿度环境模拟、气体成分模拟、空间冷黑环境模拟、空间外热流模拟、测控系统设计、安全性和人机工效等方面的知识，介绍了国内外典
型的载人航天环境模拟舱。本书可作为从事载人航天环境模拟设备研制和使用的工程技术人员、管理人员以及高等院校相关专业学生的教科书，也可作为航天员/空军飞行员选拔训练、人员防护装备环境试验的相关专业人员的参考教材。
目录
前言0
第1章 概论1
1.1 载人航天环境模拟舱作用和意义1
1.1.1 载人航天环境模拟方法2
1.1.2 载人航天环境模拟舱主要模拟参数及意义4
1.1.3 载人航天环境模拟舱用途12
1.2 载人航天环境模拟舱分类15
1.2.1 大气环境模拟舱16
1.2.2 载人空间环境模拟舱19
1.3 国内外载人航天环境模拟舱现状20
1.3.1 国内载人航天环境模拟舱20
1.3.2 俄罗斯载人航天环境模拟舱23
1.3.3 美国载人航天环境模拟舱24
1.4 载人航天环境模拟舱组成与功能26
1.4.1 大气环境模拟舱组成26
1.4.2 大气环境模拟舱功能及模拟方法26
1.4.3 载人空间环境模拟舱组成30
1.4.4 载人空间环境模拟舱功能及模拟方法31
1.5 本书结构33
参考文献34
第2章 舱体设计35
2.1 概述35
2.1.1 舱体分类和作用35
2.1.2 模拟舱的组成35
2.2 舱体结构设计基础36
2.2.1 舱体结构设计的基本要求［1］36
2.2.2 材料选择及其性能要求37
2.2.3 舱体结构设计相关参量37
2.3 舱体结构设计38
2.3.1 筒体设计38
2.3.2 加强圈设计43
2.3.3 封头设计45
2.3.4 开孔加强设计48
2.3.5 法兰设计52
2.3.6 卧式容器鞍式支座59
2.3.7 有限元计算法59
2.4 载人低压舱特有部件设计65
2.4.1 常见的舱门及锁紧开启机构65
2.4.2 舱外航天服试验舱舱门快开机构设计67
2.4.3 双铰链封头大门设计72
2.4.4 组合体试验舱双向门设计76
2.4.5 矩形舱门锁紧机构78
2.4.6 观察窗78
2.4.7 传递窗79
参考文献80
第3章 载人低压舱真空系统设计81
3.1 概述81
3.1.1 真空基础81
3.1.2 真空系统组成和主要性能参数86
3.1.3 载人低压舱真空系统特点89
3.1.4 国内外载人低压舱真空系统介绍91
3.2 中低真空获得设备和系统设计92
3.2.1 水环真空泵和大气喷射真空泵组93
3.2.2 油封式旋转机械真空泵93
3.2.3 罗茨真空泵94
3.2.4 干式真空泵95
3.2.5 真空机组96
3.2.6 中低真空系统设计计算101
3.2.7 实例104
3.3 高真空获得设备和系统设计108
3.3.1 油扩散泵108
3.3.2 涡轮分子泵108
3.3.3 低温泵109
3.3.4 高真空系统设计计算115
3.3.5 实例118
3.4 载人低压舱压力相关参数测量方法121
3.4.1 常用真空测量方法121
3.4.2 常用真空计介绍124
3.4.3 载人低压舱常用航空仪表介绍127
3.4.4 载人低压舱压力测量装置选用128
3.5 舱压调控技术129
3.5.1 增减压速率调控方法概述129
3.5.2 定压维持技术132
3.5.3 按定曲线泄复压的控制方法133
3.5.4 控制部件选取及设计计算134
3.5.5 实例138
3.6 大量水汽抽除技术139
3.6.1 大量水汽抽除需求139
3.6.2 大量水汽抽除手段比较139
3.6.3 液氮冷阱抽除大量水蒸气技术140
3.6.4 实例142
3.7 中长期低压试验压力控制143
3.7.1 气闸舱与传递窗压力控制144
3.7.2 污水等收集与排放技术144
3.7.3 容腔设备在线切换压力控制146
参考文献147
第4章 紧急复压与爆炸减压148
4.1 紧急复压概述148
4.1.1 紧急复压功能148
4.1.2 国内外载人低压舱紧急复压系统介绍149
4.1.3 紧急复压技术方案比较150
4.2 直接大气复压152
4.2.1 大气复压系统组成153
4.2.2 复压有效口径计算153
4.2.3 快开阀门选择156
4.2.4 消声器和散流器选择160
4.2.5 过滤器选择163
4.2.6 安全可靠性措施164
4.2.7 实例164
4.3 其他紧急复压方案167
4.3.1 压缩干空气复压及应用情况167
4.3.2 氮氧混合气复压及应用情况170
4.4 爆炸减压模拟174
4.4.1 爆炸减压模拟的用途174
4.4.2 爆炸减压模拟方法175
4.4.3 国内外爆炸减压设备180
参考文献182
第5章 温湿度环境模拟184
5.1 概述184
5.1.1 乘员舱温湿度环境技术要求及模拟方法184
5.1.2 高寒环境模拟技术要求及方法185
5.1.3 湿热环境模拟技术要求及方法185
5.2 舱内通风技术186
5.2.1 舱内通风的特点187
5.2.2 通风量计算及设备选型187
5.2.3 送风方式的选择188
5.2.4 孔板送风设计计算188
5.2.5 循环风系统阻力计算190
5.2.6 系统的保温设计194
5.2.7 特殊环境风机及通风管道设计要求202
5.3 乘员舱温湿度环境模拟系统设计202
5.3.1 系统热负荷的计算202
5.3.2 表冷器的冷却热负荷205
5.3.3 送风温差的确定206
5.3.4 根据热负荷计算送风量206
5.3.5 加热器加热功率的计算206
5.3.6 制冷装置的设计207
5.4 航天服地面气源温湿度控制系统208
5.4.1 航天服地面气源温湿度控制系统特点208
5.4.2 航天服地面气源系统设计209
5.5 高寒环境模拟210
5.5.1 高寒环境模拟特点211
5.5.2 高寒环境模拟系统设计211
5.6 湿热环境模拟215
5.6.1 湿热环境模拟特点216
5.6.2 湿热环境模拟系统设计217
参考文献220
第6章 气体成分模拟221
6.1 概述221
6.1.1 大气成分模拟内容及用途221
6.1.2 常压低氧环境模拟的用途222
6.2 大气成分模拟223
6.2.1 氧浓度（分压）控制及供氧224
6.2.2 有害气体净化231
6.2.3 微量有害气体定量模拟235
6.3 常压低氧环境模拟237
6.3.1 常压低氧环境模拟原理237
6.3.2 常压低氧环境模拟设备设计238
参考文献247
第7章 空间冷黑环境模拟249
7.1 概述249
7.1.1 空间冷黑环境249
7.1.2 国内外空间冷黑环境模拟方法249
7.2 液氮热沉模拟误差分析250
7.2.1 液氮热沉模拟空间冷黑背景误差分析250
7.2.2 热沉及航天器表面温度引起的误差分析252
7.2.3 热沉及航天器表面发射率引起的误差分析253
7.2.4 热沉尺寸及无热沉面积引起的误差分析255
7.2.5 有外热流条件下模拟误差分析255
7.3 热沉256
7.3.1 热沉热负荷计算256
7.3.2 热沉结构258
7.4 液氮系统264
7.4.1 液氮系统供液方式264
7.4.2 液氮系统组成266
7.4.3 液氮系统保温及热负荷计算267
7.4.4 液氮系统流量269
7.4.5 液氮系统压力损失计算270
7.4.6 液氮循环泵的选型272
7.4.7 液氮消耗计算273
7.4.8 液氮循环温度压力参数的确定274
7.5 气氮系统274
7.5.1 气氮系统原理及组成275
7.5.2 气氮系统热负荷计算275
7.5.3 气氮系统流量及管道直径计算277
7.5.4 气氮系统压力损失计算277
7.5.5 气氮调温液氮消耗计算278
7.6 其他279
7.6.1 液氦系统279
7.6.2 气氦制冷系统284
7.6.3 制冷机冷头组合冷板287
参考文献288
第8章 空间外热流模拟289
8.1 概述289
8.1.1 空间热辐射环境289
8.1.2 太阳模拟器和红外模拟器分析比较291
8.1.3 国内外空间外热流模拟设备概述292
8.2 太阳模拟器296
8.2.1 太阳辐照模拟标准296
8.2.2 太阳模拟器分类、功能组成及主要参数298
8.2.3 太阳模拟器光学系统设计301
8.3 红外模拟器314
8.3.1 红外模拟基本原理314
8.3.2 红外模拟器组成及分类315
8.3.3 红外加热笼设计317
8.3.4 表面接触式电加热器及红外灯阵设计330
8.3.5 红外模拟测量技术333
参考文献336
第9章 测控系统338
9.1 概述338
9.1.1 载人航天环境模拟舱常用测控方法338
9.1.2 载人航天环境模拟舱通话摄像监视343
9.1.3 载人航天环境模拟舱生理参数监控344
9.2 大气环境模拟舱测控技术344
9.2.1 压力参数控制345
9.2.2 温湿度参数控制349
9.2.3 气体成分参数控制351
9.2.4 风速及通风流量控制353
9.3 载人空间环境模拟舱测控技术354
9.3.1 舱内环境参数控制355
9.3.2 温度数据测量记录357
9.3.3 红外热流模拟361
9.4 通话摄像及生理参数监控362
9.4.1 大气环境模拟舱通话摄像系统362
9.4.2 载人空间环境模拟舱通话摄像系统366
9.4.3 载人空间环境模拟舱生理参数监控系统369
参考文献370
第10章 安全性和人机工效371
10.1 概述371
10.1.1 载人航天环境模拟舱安全性371
10.1.2 载人航天环境模拟舱人机工效375
10.2 安全性和人机工效要求376
10.2.1 大气环境模拟舱设计安全性要求376
10.2.2 载人空间环境模拟舱安全性设计要求381
10.2.3 载人舱设计的人机工效要求384
10.3 载人舱安全性和人机工效设计与实现386
10.3.1 大气环境模拟舱安全性设计与实现386
10.3.2 载人空间环境模拟舱安全性设计与实现395
10.3.3 载人航天环境模拟舱人机工效的设计与实现402
参考文献405
第11章 典型设备406
11.1 国内典型的载人航天环境模拟舱406
11.1.1 飞船内环境模拟舱406
11.1.2 航天服试验舱409
11.1.3 应急生保试验舱413
11.1.4 环控生保集成演示验证舱417
11.1.5 舱外航天服试验舱420
11.1.6 交会对接组合体模拟舱425
11.1.7 KM6水平舱429
11.2 国外典型的载人航天环境模拟舱432
11.2.1 美联航（HSD）汉密尔顿标准部载人试验舱432
11.2.2 约翰逊航天中心B舱435
11.2.3 约翰逊航天中心11英尺和2英尺组合舱438
11.2.4 约翰逊航天中心20英尺试验舱439
11.2.5 俄罗斯/苏联星星公司低压舱441
参考文献443
