载人航天器密封舱泄漏时舱压控制分析.pdf

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1、第23卷第1期2017年2月载人航天MannedSpacenightV01．23No．1Feb．2017载人航天器密封舱泄漏时舱压控制分析靳健(中国空间技术研究院载人航天总体部，北京100094)摘要：针对载人航天器在密封舱体发生泄露时总压和氧分压的变化规律．建立了载人航天器舱压控制系统仿真模型，利用该模型分析了舱体容积、漏孔通径对总压和氧分压变化趋势的影响。结果表明，随着漏孔通径的增加或舱体容积的减小。总压和氧分压下降至指标下限所需的时间越来越短。随着漏孔通径的增加．舱体的初始漏气速率越高，但漏气速率下降得也越快。在分析的基础上提出了一

2、种确定舱体应急补气速率取值范围的确定方法．综合考虑了舱体容积、漏孔通径、氧分压和总压下限要求、氧分压和总压维持时间需求，并通过两个算例验证了该方法的有效性。关键词：载人航天器；密封舱；氧分压；总压；舱体泄漏中图分类号：v476文献标识码：A文章编号：1674．5825(2017)01—0015一07AnalysisofAirPressureControlinPressurizedCabinofMannedSpacecraftduringCabinLeakingJIN(InstituteofMannedSpaceSystemEngineer

3、ing，ChinaJianAcademyofSpaceTechnology，Beijing100094，China)Abstract：Tostudythechangesoftheoxygenpartialpressureandthetotalpressureinthepressur-izedcabinofmannedspacecraftduringcabin1eaking，asimulationmodeloftheairpressurecontr01systemwasestablished．Theeff色ctsofthepressuriz

4、edcabinvolumeandthediameteroftheleakingorificeonthechangesoftheoxygenpartialpressureandthetotalpressurewereanalyzedwiththismodel．Theresultsshowedthatthetimeneededfortheoxygenpartialpressureandthetotalpressuretodescendtothe10werlimitwasshoIterwhenthecabinvolumewassmaUerort

5、hediameteroftheleakingorificewasbigger．Thebiggerthedi砌eteroftheleakingorifice，thehighertheinitiallea—kingnux，however，thedescentoftherateofthe1eakingnuxwasalsohigher．Amethodtodeter—minetheeme唱encygasmakeupnuxrangewasproposedwithcomprehensiVeconside“nionofthecabinvolume，the

6、diameteroftheleakingorifice，thelowerlimitofthetotalpressureandtheoxygenpartialpressure，andthetimeconstrainttomaintaintheairpressure．TheValidityofthemethodwaspIDvedbytwocasestudies．Keywords：瑚annedspacecraft；press面zedcabin；oxygenpaItialpressure；totalpressure；cabin1eaking1引言

7、载人航天器需要在密封舱内配置舱压控制系统。控制密封舱内氧分压和总压水平满足相关的医学要求．除了正常情况下的舱压控制，在密封舱体因空间碎片击穿等突发事件发生气体泄漏时，舱压控制系统还需在规定时间内维持舱内氧分压和总压水平高于某下限值，以支持航天员进行舱体补漏或进行紧急撤离前的各种操作[1圳。国际空间站在正常情况下，由电解制氧装置进行氧分压控制，并配备高压氮气瓶／供氮系统控制密封舱内总压：舱体泄漏应急情况下，则由高压氮气彬供氮系统和高压氧气彬供氧系统维持总压和氧分压[5引：当氧分压和总压水平达到下限时，启动补气组件，气体由高压气瓶经减压阀和供

8、气管路以设定的速率流入密封舱内。收稿日期：2016_02_22；修回日期：2叭7-01-09第一作者：靳健，男，博士，高级工程师，研究方向为载人航天器热管理设计和载人环境设计。E—mail：j