本文關(guān)鍵詞：新興的人機(jī)與環(huán)境工程技術(shù)科學(xué)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

2002年10月　

第28卷第5期北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào)

JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsOctober　2002Vol.28　No15

新興的人機(jī)與環(huán)境工程技術(shù)科學(xué)

王　�！　∮嘟ㄗ妗　∏f達(dá)民　　林貴平

(北京航空航天大學(xué)飛行器設(shè)計(jì)與應(yīng)用力學(xué)系)

　　摘　　　要:圍繞人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)、飛行器環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)、環(huán)境模擬

技術(shù)、空氣調(diào)節(jié)技術(shù)4個(gè)方面,對(duì)國(guó)內(nèi)外人機(jī)與環(huán)境工程科學(xué)研究進(jìn)展情況作了綜述;著重介紹了人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)仿真、ECS制冷系統(tǒng)、航天器的生命保障系統(tǒng)、地面、空中及空間環(huán)境模擬技術(shù)、空氣調(diào)節(jié)技術(shù)的最新發(fā)展方向和需要進(jìn)一步研究的問題等,以期進(jìn)一步推動(dòng)該技術(shù)學(xué)科的研究和發(fā)展.

關(guān)　鍵　詞:人機(jī)工程;環(huán)境控制;環(huán)境模擬;空氣調(diào)節(jié)中圖分類號(hào):TB18

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A　　　　文章編號(hào):100125965(2002)0520503209

　　人機(jī)與環(huán)境工程是隨著人類活動(dòng)范圍的不斷擴(kuò)大,生活及工作質(zhì)量要求的不斷提高和科學(xué)技

術(shù)的進(jìn)步而在20世紀(jì)80年代形成并發(fā)展起來的一門多學(xué)科交叉的綜合性工程技術(shù)科學(xué),涉及生理學(xué)、心理學(xué)、醫(yī)學(xué)、力學(xué)(固體、流體)、熱學(xué)、電學(xué)等多門學(xué)科和自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)、仿真、真空及計(jì)量等多項(xiàng)技術(shù).,人、統(tǒng)),研究人、、相互的關(guān)系、高效及經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)的優(yōu)化組合.根據(jù)研究對(duì)象和側(cè)重面的不同,人機(jī)與環(huán)境工程可分為如下分支學(xué)科:

1)人機(jī)工程學(xué).主要研究人及機(jī)器的特性、人與機(jī)器的關(guān)系和人、機(jī)器及人機(jī)系統(tǒng)對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性;

2)飛行器(飛機(jī)及航天器)環(huán)境控制及生命保障技術(shù).研究能創(chuàng)造適合人、機(jī)器及人機(jī)系統(tǒng)安全、舒適、高效和經(jīng)濟(jì)的生活及工作的微環(huán)境技術(shù)及與之有關(guān)的防護(hù)技術(shù);

3)環(huán)境模擬技術(shù).研究人、機(jī)及人機(jī)系統(tǒng)所能遇到的各種自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境的人工復(fù)現(xiàn)技術(shù)和模擬環(huán)境下的試驗(yàn)技術(shù),用以研究及考核人、機(jī)及人機(jī)系統(tǒng)的環(huán)境適應(yīng)性和可靠性,檢驗(yàn)和評(píng)價(jià)人機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和仿真結(jié)果的正確性.

分,見圖1所示[1].

1)人的特性研究.研究人的工作能力、體力負(fù)荷、;法;人的數(shù)學(xué)模型(控制

圖1　人2機(jī)2環(huán)境模型和決策模型)等.

系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容2)機(jī)器特性研究.

研究機(jī)器特性及其建模技術(shù).

3)環(huán)境特性研究.研究人機(jī)共處的環(huán)境特性及其建模技術(shù).

4)人2機(jī)關(guān)系研究.研究靜態(tài)人2機(jī)關(guān)系,如作業(yè)域的布局與設(shè)計(jì)等;動(dòng)態(tài)人2機(jī)關(guān)系,如人機(jī)功能分配、人機(jī)界面設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià)等;多媒體技術(shù)在人2機(jī)關(guān)系中的應(yīng)用,如將人體測(cè)量數(shù)據(jù)生成動(dòng)態(tài)人體模型,結(jié)合計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)生成的艙室布局,動(dòng)態(tài)顯示人的最佳作業(yè)域和視野范圍.

5)人2環(huán)關(guān)系研究.研究環(huán)境因素對(duì)人的影響,個(gè)體防護(hù)及救生方案的研究等.

6)機(jī)2環(huán)關(guān)系研究.研究人機(jī)工程相關(guān)的機(jī)2環(huán)關(guān)系及特性.

7)人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)總體性能研究.人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)總體數(shù)學(xué)模型建模技術(shù)及理論研究;全數(shù)學(xué)模擬、半物理模擬和全物理模擬技術(shù)的研究;總體性能(安全、高效、經(jīng)濟(jì))的分析、設(shè)計(jì)和評(píng)價(jià)等.

1　人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)工程

1.1　人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容

人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)部

　收稿日期:2002206225

　作者簡(jiǎn)介:王　浚(1935-),男,山西孝義人,院士,100083,北京.

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1.2　人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真

定量地描述人體的熱調(diào)節(jié)過程.北航人機(jī)與環(huán)境工程研究所結(jié)合國(guó)家863計(jì)劃對(duì)艙外航天服進(jìn)行

了數(shù)值模擬[4].1.3　信息顯示/控制的人機(jī)工程設(shè)計(jì)與評(píng)定

在人機(jī)系統(tǒng)操作中,人從外界接收到信息,經(jīng)過中樞加工后,一般都要轉(zhuǎn)化為操作反應(yīng),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的控制.信息顯示/控制系統(tǒng)工作的效率和可靠性在很大程度上取決于兩個(gè)方面:一是要從系統(tǒng)整體角度,而不是僅從顯示對(duì)比度、顏色、亮度等個(gè)別影響因素角度去完成信息顯示/控制人機(jī)界面(接口)的工效設(shè)計(jì)和評(píng)定;二是如何保證人的信息獲取與人的效應(yīng)器輸出速度和準(zhǔn)確性的最佳匹配.

對(duì)信息顯示/控制的評(píng)定內(nèi)容主要有以下幾個(gè)方面:

1)用反應(yīng)時(shí)間及準(zhǔn)確度評(píng)估顯示器布局工效Card提出了由人的知覺系統(tǒng)、認(rèn)知系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)構(gòu)成的情報(bào)處理模型.各系統(tǒng)的單位處理時(shí)間分別為τp,τc和τm,Τ(1)pcτm緊密相關(guān)[1].北航人機(jī)與環(huán)境工程研究所開展的對(duì)目標(biāo)拾取運(yùn)動(dòng)的研究中對(duì)Fitts提出的公式進(jìn)行了修正[1].

2)用眼睛運(yùn)動(dòng)分析評(píng)估顯示器布局工效作業(yè)人員在特定環(huán)境中操作和管理復(fù)雜系統(tǒng)和機(jī)械設(shè)備時(shí),分析眼睛的運(yùn)動(dòng)就可知道人在操作時(shí)如何分配注意力.同時(shí)了解儀表、屏幕以及外景如何設(shè)計(jì)和合理分配才能獲得最好的人機(jī)交互,既減輕操作人員的工作負(fù)擔(dān),又避免出錯(cuò),切實(shí)提高人機(jī)工效.北航人機(jī)與環(huán)境工程研究所結(jié)合“211”工程建設(shè)開展了采用眼動(dòng)儀對(duì)眼睛運(yùn)動(dòng)的分析研究[5].另外國(guó)外將視覺追蹤用于顯示/控制器布局、將人眼作為控制器的研究取得突破性進(jìn)展,圖3是其人眼控制操作計(jì)算機(jī)的實(shí)驗(yàn)照片

.

將計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)用于實(shí)際工程問題的定量分析、科學(xué)設(shè)計(jì)及評(píng)價(jià),必將提高人2機(jī)2環(huán)境系統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)效率、及時(shí)發(fā)現(xiàn)并糾正錯(cuò)誤、縮短設(shè)計(jì)周期、降低研制費(fèi)用.在航空航天等高科技領(lǐng)域,還涉及很多使用常規(guī)技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)或代價(jià)過大的實(shí)驗(yàn)過程,如航天員在失重狀態(tài)下的艙外作業(yè).美國(guó)在制定修復(fù)哈勃望遠(yuǎn)鏡計(jì)劃時(shí)曾先用計(jì)算機(jī)模擬失重狀態(tài)下航天員作業(yè)過程及作業(yè)姿態(tài)、再讓航天員依據(jù)該作業(yè)過程及作業(yè)姿態(tài)在中性水槽下練習(xí)訓(xùn)練.當(dāng)航天員完全熟悉并掌握該作業(yè)過程后才被送入太空實(shí)行修復(fù)任務(wù),結(jié)果圓滿完成了任務(wù).1.2.1　人2機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真

人機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)仿真主要包括設(shè)備的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、人體模型的建立及對(duì)所建人機(jī)系統(tǒng)模型進(jìn)行工效分析及評(píng)定等.對(duì)不同的作業(yè)任務(wù)和對(duì)象,所需建立的人體模型的內(nèi)涵有很大的不同.如英國(guó)諾丁漢大學(xué)開發(fā)的SAMMIE[1]系統(tǒng)能進(jìn)行工作范圍測(cè)試、干涉檢查、視域檢測(cè)、姿態(tài)評(píng)估和平衡計(jì)算.美國(guó)CALSPAN公司[2]開發(fā)的CAL23D1.2.2　人2人2設(shè)計(jì)、模擬與控制等.

影響人機(jī)工效的環(huán)境主要有光環(huán)境(照明、色彩)、聲環(huán)境、振動(dòng)、熱環(huán)境、空氣質(zhì)量和電磁環(huán)境等.對(duì)于航空航天特殊作業(yè)環(huán)境還涉及到低壓、缺氧、超重與失重和救生等問題.

圖2為北航人機(jī)與環(huán)境工程研究所采用貼體網(wǎng)格技術(shù)結(jié)合二方程式模型模擬的飛機(jī)座艙氣流分布[3].

Yale大學(xué)John.B.Price基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)室同NASA的Johnson宇航中心合作研究人體熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型,Buchburg和Harrh將人體熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型和外部調(diào)溫裝置(水冷服)進(jìn)行了聯(lián)合研究.航天員艙外宇航服設(shè)計(jì)中人體熱平衡計(jì)算就是基于不斷完善的人體熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型進(jìn)行的.目前,采用負(fù)反饋控制的人體熱調(diào)節(jié)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型能

圖2　飛機(jī)座艙氣流分布圖3　人眼控制操作計(jì)算機(jī)

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用了三輪升壓式低壓除水系統(tǒng).

2　飛行器環(huán)境控制和生命保障系統(tǒng)

飛行器是飛機(jī)(在近地較稠密大氣層中飛行)和航天器(在遠(yuǎn)地軌道及空間飛行)的總稱,它們?cè)陲w行中會(huì)遇到復(fù)雜多變的外部環(huán)境.飛機(jī)飛行時(shí),外界大氣的壓力、溫度、濕度、氧分壓和其他參數(shù)均在很寬范圍內(nèi)變化;航天器飛行于高真空、超低溫、強(qiáng)太陽輻照(軌道飛行)、微及零重力、強(qiáng)離子輻射和其他的空間環(huán)境下.飛行器的座艙和環(huán)境控制系統(tǒng)為人員和設(shè)備所在的有限空間創(chuàng)造一個(gè)微環(huán)境,控制其中的各種參數(shù)(壓力、溫度、氧濃度、氣流組織、空氣質(zhì)量等)在適于人和設(shè)備生存和工作的范圍內(nèi)[6].2.1　飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)

飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)主要由引氣系統(tǒng)、制冷系統(tǒng)、座艙壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)等組成.2.1.1　制冷系統(tǒng)

環(huán)境控制系統(tǒng)(ECS)中的制冷系統(tǒng)主要有兩大類型:蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)和空氣循環(huán)制冷系統(tǒng).由于飛機(jī)上空氣制冷的綜合優(yōu)勢(shì),目前航線上和絕大部分作戰(zhàn)飛機(jī)都采用空氣循環(huán)制冷系統(tǒng),主要有4種形式:

1)簡(jiǎn)單式(2),低壓除水或高壓除水;

3)三輪升壓式(渦輪2壓氣機(jī)2風(fēng)扇式),低壓除水或高壓除水;

4)四輪升壓式(渦輪2壓氣機(jī)2渦輪2風(fēng)扇式),高壓除水,又稱冷凝循環(huán)制冷系統(tǒng).

我國(guó)早期的軍用機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)主要是采用簡(jiǎn)單式(渦輪2風(fēng)扇式),如殲6、殲7.在20世紀(jì)80年代研制出升壓式渦輪、高壓除水系統(tǒng)的樣機(jī)(兩輪升壓式),目前已在殲10等型號(hào)機(jī)上應(yīng)用.國(guó)外軍用機(jī)目前采用較多的是兩輪升壓式或三輪升壓式的環(huán)境控制系統(tǒng)[6].

三輪升壓式高壓除水系統(tǒng)是目前采用的高性能制冷系統(tǒng),能量利用效率最高.它可以充分利用渦輪的制冷能力和回流部分座艙空氣,與低壓除水系統(tǒng)相比可以節(jié)省30%左右的發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)引氣量,除水效率提高10%～15%.

盡管低壓除水系統(tǒng)引氣量較大,水分離器的維修工作量亦大,但與高壓除水系統(tǒng)相比它有系統(tǒng)附件少,重量輕,價(jià)格低,工作可靠性高等優(yōu)點(diǎn).為了降低飛機(jī)價(jià)格,同時(shí)由于ECS技術(shù)的進(jìn)步,MD295,7372600,7372700等近期出廠的飛機(jī)都選

今后飛機(jī)ECS的制冷系統(tǒng)將普遍采用三輪升壓式高壓除水系統(tǒng)或三輪升壓式低壓除水系統(tǒng).兩種系統(tǒng)各有優(yōu)、缺點(diǎn),可按飛機(jī)實(shí)際情況選取.圖4和圖5為其系統(tǒng)原理圖

.

圖4　三輪升壓式高壓除水圖5　三輪升壓式低壓除水

2.1.2　控制技術(shù)

已經(jīng)發(fā)展了第2代綜合數(shù)字式控制系統(tǒng),把ECS的各子系統(tǒng)(如引氣、制冷、加熱、座艙壓力調(diào)節(jié)等系統(tǒng))在功能上和結(jié)構(gòu)上綜合起來,并通過數(shù)據(jù)總線(DataBus)與機(jī)上其它系統(tǒng)綜合,使用多變量控制技術(shù)和綜合控制系統(tǒng).,并、壽命長(zhǎng)、無需維護(hù)等優(yōu)點(diǎn),是今后制冷系統(tǒng)中首選的渦輪冷卻器[8],[9].2.1.4　發(fā)展方向

目前世界上正在進(jìn)行研制的新環(huán)境控制系統(tǒng)很多,例如:閉式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)、閉式蒸發(fā)循環(huán)制冷系統(tǒng)、部分閉式空氣循環(huán)系統(tǒng)、全電驅(qū)動(dòng)的空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)等.但是真正能裝備在旅客機(jī)上還需要一定的時(shí)間.同時(shí)由于從舒適性的要求,旅客機(jī)新鮮空氣的供應(yīng)量需要進(jìn)一步增大,目前的開式空氣循環(huán)制冷形式仍具有較大優(yōu)勢(shì),因此今后若干年內(nèi)飛機(jī)上仍以目前使用的開式空氣循環(huán)制冷系統(tǒng)為主.

對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī),隨著電子設(shè)備的迅速增多,耗功急劇增大,對(duì)ECS系統(tǒng)的耗能提出了高要求.由于蒸發(fā)制冷系統(tǒng)在較高使用溫度的高能效及在空中使用所遇到的技術(shù)問題得到解決,美國(guó)F22綜合戰(zhàn)斗機(jī)的ECS中采用了蒸發(fā)制冷.2.2　航天器的生命保障系統(tǒng)

載人航天器的生命保障系統(tǒng)由環(huán)境控制系統(tǒng),食物與水的供應(yīng)以及廢物處理系統(tǒng)組成.

環(huán)境控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)座艙和航天服內(nèi)的壓力、溫度和濕度,并且控制艙內(nèi)氣體成分,清除二氧化碳和微量污染成分,補(bǔ)充由于人體代謝消耗的氧

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及座艙的泄漏量.監(jiān)視儀器和自動(dòng)控制系統(tǒng)是總的生命保障功能中不可缺少的部分.這些儀器用

于自動(dòng)控制及為航天員監(jiān)視(包括醫(yī)監(jiān)設(shè)備)提供數(shù)據(jù)[7].

食物和水的供應(yīng),連同廢物的處理(包括大小便的處理),是維持航天員的健康,保持環(huán)境和個(gè)人衛(wèi)生所必不可少的.對(duì)于短時(shí)間近地軌道航天器,氧和水可以簡(jiǎn)單地貯存在艙內(nèi)貯箱中.對(duì)于星際航行器來說,必須回收人體代謝產(chǎn)物,如二氧化碳、呼氣中的水氣、汗液及尿等,再生成有用的氧和潔凈的水.圖6為俄羅斯“聯(lián)盟號(hào)”飛船的環(huán)控生保系統(tǒng)流程圖[10],[11]

.

時(shí),能立即穿好并處于充氣加壓的密閉狀態(tài),以保證航天員不受低壓和缺氧的危害;

2)航天員在艙外空間作業(yè)時(shí),由航天服給宇航員提供一個(gè)與外界隔絕、能保證密閉微小環(huán)境,不受空間環(huán)境因素的危害;

3)彈射離艙時(shí),用以防止速壓、高空低溫的危害;降落到海上時(shí),又可用來防寒抗浸、水上漂浮,保證航天員安全返回.

在載人航天器生命保障領(lǐng)域,我國(guó)起步較晚,但正在急起直追,目前已試制了用于宇宙飛船的整套生命保障系統(tǒng),并已在神州號(hào)系列飛船上進(jìn)行了試飛.

3　環(huán)境模擬技術(shù)

隨著社會(huì)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,人的生存和工作空間不斷擴(kuò)大,對(duì)各類產(chǎn)品的需求量和質(zhì)量要求不斷提高,因而對(duì)人的環(huán)境適應(yīng)性和產(chǎn).為此,需要進(jìn),并對(duì)產(chǎn)2000年元旦正2STD2810F代表了當(dāng)前最新.據(jù)此,各國(guó)先后建立了各種類型和不同規(guī)模的環(huán)境模擬試驗(yàn)設(shè)備.

環(huán)境模擬設(shè)備和環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)經(jīng)歷了由單參數(shù)模擬到多參數(shù)模擬,從靜態(tài)模擬到動(dòng)態(tài)模擬,從產(chǎn)品試驗(yàn)到人機(jī)系統(tǒng)環(huán)境試驗(yàn)的發(fā)展道路.當(dāng)前的發(fā)展方向是:建立整機(jī)多參數(shù)綜合動(dòng)態(tài)環(huán)境模擬設(shè)備和進(jìn)行多參數(shù)綜合動(dòng)態(tài)環(huán)境試驗(yàn)及人機(jī)系統(tǒng)環(huán)境試驗(yàn).

伴隨著環(huán)模設(shè)備和環(huán)境試驗(yàn)技術(shù)的發(fā)展,吸取了多門學(xué)科(熱學(xué)、力學(xué)、電學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和光學(xué)等)和多項(xiàng)技術(shù)(制冷、真空、空調(diào)、自動(dòng)控制、計(jì)量等)的相關(guān)理論和方法,在實(shí)踐中逐漸形成了一門獨(dú)立的技術(shù)理論體系———環(huán)境模擬技術(shù).它

1—管狀食品加熱器;2—獨(dú)立的CO2吸收器;3,4,18—?dú)怏w再

是一門綜合性的工程技術(shù),主要研究各種自然環(huán)境和誘發(fā)環(huán)境的人工復(fù)現(xiàn)技術(shù)和在模擬環(huán)境下的試驗(yàn)技術(shù).

3.1　環(huán)境和環(huán)境效應(yīng)

生裝置;5,17—手動(dòng)泵;6,10—冷凝水收集器;7,9—干燥器;

8—軌道艙;11—返回艙;12,13,16—熱交換器;14—液體流量

調(diào)節(jié)閥;15—輻射散熱器;19—安全閥;20—設(shè)備艙.

圖6　俄羅斯“聯(lián)盟號(hào)”飛船環(huán)控生保系統(tǒng)組成圖

人和產(chǎn)品無時(shí)無刻不處在各種復(fù)雜的自然和人工環(huán)境中,環(huán)境因素對(duì)人的生存及工作和產(chǎn)品的可靠性有重要影響.因此,研究各種環(huán)境的性質(zhì)和特點(diǎn),分析其對(duì)人類生活及工作,和對(duì)產(chǎn)品造成的影響有極其重大的現(xiàn)實(shí)意義.

環(huán)境種類繁多,分類不一,通常分為:氣候環(huán)

航天服是保證航天員在整個(gè)航行過程中生命

安全和執(zhí)行太空行走任務(wù)的一種個(gè)人防護(hù)裝備.其基本要求和主要用途[8]:

1)當(dāng)座艙失壓而處于應(yīng)急狀態(tài)(應(yīng)急航行)

第5期　　　　　　　　　　　　王　浚等:新興的人機(jī)與環(huán)境工程技術(shù)科學(xué)507

境、力學(xué)環(huán)境、電磁環(huán)境和復(fù)合環(huán)境.氣候環(huán)境一般又分為地面環(huán)境、空中環(huán)境和空間環(huán)境.由于地面環(huán)境和空中環(huán)境的交融,按環(huán)境參數(shù)又可分為:溫度環(huán)境、壓力環(huán)境、濕熱環(huán)境、砂塵環(huán)境、煙霧環(huán)境、雨環(huán)境、霉菌環(huán)境和太陽輻照環(huán)境,以及多參數(shù)綜合環(huán)境等.

空間環(huán)境是個(gè)特殊的環(huán)境,相對(duì)獨(dú)立,通常包括:高真空環(huán)境、冷黑環(huán)境、微重力環(huán)境、高能帶電粒子環(huán)境、弱磁場(chǎng)環(huán)境、原子氧環(huán)境、微流星環(huán)境、空間碎片環(huán)境、等離子體環(huán)境和磁層亞爆環(huán)境等.

不同的環(huán)境對(duì)人和產(chǎn)品有不同的影響,但均使產(chǎn)品可靠性降低、人的工作能力下降甚至危及生命安全.

3.2　環(huán)境模擬的種類及設(shè)備3.2.1　地面環(huán)境模擬

16m×8m×8m,溫度范圍:常溫～+50℃,濕度可),太陽輻照度最大1kW/m2,到(85±5)%(≤40℃

模擬的最大風(fēng)速120km/h.

當(dāng)前地面環(huán)境模擬的主要發(fā)展方向是:

1)多參數(shù)綜合動(dòng)態(tài)環(huán)境模擬.美國(guó)最新的MIL2STD2810F軍標(biāo)規(guī)定了溫度/濕度/低氣壓/振

動(dòng)四綜合環(huán)境試驗(yàn).

2)由于地面兵器的空運(yùn)及機(jī)載使用,帶來傳統(tǒng)的地面兵器遭遇空中使用的特殊環(huán)境,如溫度沖擊、快速溫度變化和溫壓環(huán)境.3.2.2　空中環(huán)境模擬目前,空中環(huán)境模擬試驗(yàn)主要有:飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)空中環(huán)境模擬試驗(yàn)和飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)高空性能試驗(yàn).

飛機(jī)環(huán)控系統(tǒng)空中環(huán)境模擬試驗(yàn)?zāi)M空中飛行時(shí)的外界大氣壓力和溫度,以及發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)引氣參數(shù)和沖壓空氣參數(shù).圖9為中航603所用于環(huán)控系統(tǒng)及附件試驗(yàn)的雙路熱動(dòng)力試驗(yàn)臺(tái)流程.

10.

,:模擬按照行任務(wù)包線與發(fā)動(dòng)機(jī)工作狀態(tài)共同確定的壓氣機(jī)引氣參數(shù)變化及沖壓空氣參數(shù)變化.3.2.3　空間環(huán)境模擬

地面環(huán)境模擬設(shè)備主要有以下幾類:低溫環(huán)境模擬、高溫環(huán)境模擬、濕熱環(huán)境模擬、太陽輻照模擬、砂塵環(huán)境模擬、雨環(huán)境模擬、浸漬模擬、酸性環(huán)境模擬、爆炸性大氣環(huán)境模擬、積冰/凍雨環(huán)境模擬和霉菌環(huán)境模擬等.

圖7流程.該設(shè)備有1000m3,145m3和3室,設(shè)備.℃+80℃,1984.首次成功采用了空氣制冷.

圖8為某單位新建成的汽車空調(diào)整車熱環(huán)境模擬室流程.該設(shè)備試驗(yàn)間尺寸L×W×H=

空間環(huán)境模擬試驗(yàn)主要有:熱平衡試驗(yàn)(載人及無人航天器),熱真空試驗(yàn)(載人及無人航天器),載人航天器人機(jī)組合艙外活動(dòng)的空間環(huán)境試

1—過濾器;2—進(jìn)氣;3,21—消聲坑;4—補(bǔ)氣閥;5—補(bǔ)氣壓氣機(jī);6—放氣閥;7—壓氣機(jī);8—后冷卻器;9—穩(wěn)壓罐;10,15—干燥塔;11—水分離器;12—油過濾器;13—電爐;14—再生風(fēng)機(jī);16—回風(fēng)閥;17—調(diào)壓閥;18,24—轉(zhuǎn)換器;19—回冷熱交換器;20—調(diào)溫閥;22—?dú)鈩?dòng)儀表氣源;23—渦輪;25—1000m3環(huán)境室;26—45m3環(huán)境室;27—145m3環(huán)境室.

圖7　華陰試驗(yàn)場(chǎng)高低溫環(huán)境室流程

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