载人航天器组合体CO2分压控制策略分析

靳 健, 陈伯翰

(中国空间技术研究院载人航天总体部, 北京 100094)

0 引 言

以国际空间站为代表的大型长期在轨载人航天器,通常是若干个舱段通过在轨组装建造的方式形成的载人航天器组合体,这些舱段或者通过航天飞机上行,通过机械臂和乘员出舱在轨组装,或者自身具备姿轨控系统,由运载火箭送入轨道后,通过交会对接与空间站形成组合体。

为保障航天员在轨期间的安全性和舒适性,空气环境控制系统需要控制密封舱内各项空气环境指标满足医学要求,其中,CO2分压是重要的控制目标之一,应控制CO2分压低于医学指标要求上限。为了提高控制效率、简化控制模式并提高系统可靠性,载人航天器组合体的CO2分压控制系统并非在每个密封舱内都配置,而是选择在1个或若干个密封舱内配置,通过各个密封舱间的主动通风设备,实现组合体密封舱内CO2分压的集中控制[1-9]。由于载人航天器组合体在轨组装建造是一个过程,组合体容积和传质途径会随时间变化,CO2分压控制系统需要适应这种变化,确保乘员在各个舱段驻留期间,CO2分压满足控制指标要求,舱段不断增加意味着舱容的增加以及乘员与CO2去除装置间距离的增加,给CO2分压控制带来了难度。

目前,CO2浓度分布和控制方式分析主要采用CFD技术[10-13],需要建立场分析模型,该种方法虽然能够得到较为详尽的环境参数场分布数据,但是却存在建模和仿真耗时时间长、实时分析各个参数间相互影响不便等不足。……