[发明专利]密封舱组合体载人航天器热试验方法

说明书

本发明涉及密封舱组合体载人航天器热试验方法，包括：(a)确定密封舱组合体载人航天器密封舱体在不同舱内温度条件和外热流条件下向外空间的漏热量；(b)对密封舱组合体载人航天器能流进行分析，确定密封舱内热量的流动方向和额度；(c)确定密封舱内模拟乘员代谢产出的设备参数；(d)确定载人航天器密封舱常压热边界模拟方式；(e)确定地面冷源设备参数；(f)确定常压热试验工况。根据本发明的方法降低了试验设备成本，设置多试验工况参数进行试验，避免了自然对流对试验结果的影响。

技术领域

本发明涉及密封舱组合体载人航天器热试验方法。

背景技术

随着载人航天技术的发展，以空间站为代表的大型载人航天器，型号规模呈逐渐增大趋势，在轨运行周期也逐渐增长。目前国内外正在研制或在轨运行的空间站，均是由多个舱体通过在轨组装建造方式形成大型组合体，在轨运行寿命超过10年，这种组合体存在多个不同功能的密封舱，支持航天员长期在轨工作生活。

载人航天器所处的空间环境处于真空状态，且收到冷黑背景、太阳辐照、地球红外辐射、地面发射太阳红外辐射等复杂的空间热环境中，且大型密封舱组合体航天器工作模式复杂，不同工作模式下的内热源、航天员代谢水平存在较大差异。此外，航天员在轨长期驻留，为确保航天员驻留安全性和舒适性，密封舱内需要通过人工环境，创造出与地面类似的空气环境条件，包括空气氧分压、CO₂分压等成分控制，以及空气温湿度控制，确保空气成分和空气温湿度水平和分布满足航天医学的要求。因此，大型密封舱组合体航天器研制阶段，必须通过试验手段，对复杂空间热环境条件，载人航天器不同工作模式下的设备温度控制、空气成分控制、空气温湿度控制进行充分验证。

针对上述验证需求，目前国内普遍采用的是真空热试验方法，即将载人航天器整舱放置进空间环境模拟装置内部，空间环境模拟装置内设置冷屏并通入液氮来模拟冷黑背景，通过真空泵维持空间环境模拟装置内的高真空度，并通过红外加热装置或太阳模拟器来模拟空间外热流，这种试验方法能够模拟出真实的空间热环境条件，但是却存在如下不足：

(1)随着载人航天器尺寸规模越来越大，制造出与航天器尺寸匹配的空间环境模拟装置，代价极大；

(2)大型载人航天器的真空热试验运行费用极高，为缩短试验周期，必须压缩试验工况的数量，不利于对系统进行全面验证；

(3)受试验方法的限制，真空热试验期间，载人航天器密封舱内难以设置空气成分产出模拟、控制和测量设备，无法验证空气成分和空气湿度控制效果；

(4)大型载人航天器真空热试验通常采用立式放置姿态，即密封舱最大尺寸方向与重力方向重合，加重了自然对流现象，对密封舱内设备和空气温度控制造成不利影响。

为满足大型密封舱组合体航天器热设计和空气环境控制设计的试验验证要求，并优化试验资源，需要解决真空热试验在试验成本、空气成分和湿度控制验证、自然对流影响等方面的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种大型密封舱组合体航天器常压热试验方法，用于解决真空热试验在试验成本、空气成分和湿度控制验证、自然对流影响等方面的问题。

为实现上述发明目的，本发明提供密封舱组合体载人航天器热试验方法，包括：

(a)确定密封舱组合体载人航天器密封舱体在不同舱内温度条件和外热流条件下向外空间的漏热量；

(b)对密封舱组合体载人航天器能流进行分析，确定密封舱内热量的流动方向和额度；

(c)确定密封舱内模拟乘员代谢产出的设备参数；

(d)确定载人航天器密封舱常压热边界模拟方式；

(e)确定地面冷源设备参数；

(f)确定常压热试验工况。