服装工效学论文 论宇航服的功能性.doc

服装工效学论文论文题目论宇航服的功能性学院服装学院班级服工姓名学号指导老师日期年月日摘要宇航服是宇航员在太空穿着的特种服装是保护宇航员在太空免受低温射线等侵害并提供人类生存所需的条件的保护服装宇航服一般分为舱内宇航服和舱外宇航服两种舱内宇航服是宇航员在载人航天器座舱内穿着的通常是在发射时和返回地球时穿用一旦座舱发生气体泄漏和气压突然变低时舱内宇航服迅速充气起保护宇航员的作用舱外宇航服是宇航员出舱活动进行太空漫步时穿着的舱外宇航服的结构非常复杂它具有加压充气防御宇航射线和微陨星袭击等功能舱外宇航服内还安装有通信系统生命保障系统关键词宇航服特种服装舱内宇航服舱外宇航服目录宇航服的发展美国宇航服俄罗斯宇航服中国宇航服航天飞机用宇航服宇航服的分类宇航服的结构与材料舱内宇航服舱外宇航服宇航服的发展世界上第一个使用航天服装设备的人是美国冒险家威利波斯特二十世纪年代初他驾驶温尼妹号单座机在横越北美大陆飞行的挑战中将飞机上升到同温层当时波斯特身穿的高空飞行压力服是用发动机的供压装置送出的空气压吹起来的气囊年月日世界上第一艘载人飞船东方一号飞上太空开始了载人航天的时代苏联航天员加加林乘飞船绕地球飞行分钟安全返回地面成为世界上进入太空飞行的第一人随着科学技术的发展人们探索宇宙的脚步走得越来越远世界上的几个发达国家相继在宇宙建设了空间站人类进入太空进行考察和研究也更加频繁作为宇航员探索太空的必要装备宇航服也经历了一系列的演化过程美国苏联以及我国在研制和开发宇航服上都获得了成功美国宇航服第一代宇航服近代的航天服是年在美国问世的当年月阿仑谢泼德第一个成功地进行了美国最早的载人航天飞船计划水星计划的亚轨道飞行飞行所用的航天服是由当时美海军的高性能战斗机飞行员穿着的型压力服加以改进的这种航天服由氯丁橡胶涂在布上的防护层和经过氧化铝处理的强化尼龙的内绝热层叠合而成肘和膝关节部分缝入了金属链容易弯曲但是当内压提高时航天员难以活动身体型水星宇航服第二三代宇航服年代中期在实施双子星座计划时美国又开发了第二代航天服这种航天服在封入空气压的压力囊外蒙上了一层用特氟纶混纺材料织成网即使空气压使航天服整体膨胀也容易弯曲由于双子星座计划要求航天员进入太空在轨道上作会合或入坞的活动所以这种航天服具有极佳的运动性第三代航天服是实施阿波罗计划时使用的航天服月面活动与浮游在太空活动的情形不同必须一边步行在遍地皆是岩石的月球表面一边弯下身体采取岩石标本再者要求保护航天员能经受强烈的太阳光辐射以及使从天而降的微小陨石砸在身上也不致破损双子座计划宇航服阿波罗计划宇航服这种航天服在关节周围制成伸缩自如的褶皱大大提高了运动性能但是必须穿着特殊的内衣这种几乎盖住全身的网状内衣缝入了长达米犹如意大利空心面条那么粗的盘成网状的管子管内流过冷水吸走航天员身上散发的热量并排到宇宙空间所以航天员穿上后感到十分舒适穿在内衣外的航天服由内绝热层压力层限制层抑制压力层的膨胀几层重叠最外面还蒙上聚四氟乙烯与玻璃纤维制成的保护层再戴上强化树脂制成的盔帽与航天服几乎一样多层的手套穿上金属网眼的长统靴就是完整的阿波罗航天服了阿波罗航天服与过去的航天服相比根本的差别是采用了便携式生命保障系统即将生命保障系统固定在背上以进行供氧二氧化碳的净化和排除体热俄罗斯宇航服俄罗斯宇航服模型经历了七个发展阶段分别为第一位进入太空的宇航员加加林所穿的型宇航服第一位进入太空行走的宇航员阿列克赛列昂诺夫所穿的宇航服用于登月计划的型宇航服我国的神七舱外宇航服就是在此原型基础上研发的在宇航服技术上研发的型太空舱外宇航服猎鹰号飞船舱外活动的型宇航服联合号载人航天飞船宇航员离地升空和返回地面所穿着的型宇航服在航天飞机中宇航员所穿着的型宇航服中国宇航服我国宇航服经历了三个发展阶段分别为神舟五号宇航服神舟六号宇航服神舟七号宇航服型太空舱外宇航服神舟七号舱外宇航服航天飞机用宇航服现在航天飞机上的航天员使用的航天服可以说是第四代航天服了在此之前航天服是定做的不仅开发和制作上耗费巨资和时间而且一件航天服只能用一次已远远不能适应新的需要了航天飞机用的航天服是根据人体的造型把航天服分成几部分分别被规格化为特大到特小几种尺寸然后成批生产加工成现成的服装航天员只要从中选择合身的各部分重新加以组合就可得到一套满意的航天服了使用后也不像过去那样送进博物馆而是把航天服再分解各部分清扫后再次使用计划使用寿命是年以上在阿波罗时代穿好一身航天服需要小时现在穿航天飞机用航天服包括生命保障系统在内的舱外机动装置只要分钟就足够了新的生命保障系统可在长达个小时内向剧烈消耗体力的航天员供给必要的氧冷却水电力不仅如此头盔内侧还可供给毫升的饮料和少量的航天食品宇航服的分类宇航服的种类很多从功能上分有舱内用应急救生服和舱外活动宇航服从服装压力上分有高压宇航服和低压宇航服从服装结构上分有软式宇航服硬式宇航服和软硬结合式宇航服宇航服的结构与材料航天过程中保护宇航员生命安全的个人防护救生装备又称宇宙服或航天服宇航服能构成适于宇航员生活的人体小气候它在结构上分为层内衣舒适层宇航员在长期飞行过程中不能洗换衣服大量的皮脂汗液等会污染内衣故选用质地柔软吸湿性和透气性良好的棉针织品制做保暖层在环境温度变化范围不大的情况下保暖层用以保持舒适的温度环境选用保暖性好热阻大柔软重量轻的材料如合成纤维絮片羊毛和丝绵等通风服和水冷服液冷服在宇航员体热过高的情况下通风服和水冷服以不同的方式散发热量若人体产热量超过大卡小时如在舱外活动通风服便不能满足散热要求这时即由水冷服降温通风服和水冷服多采用抗压耐用柔软的塑料管制成如聚氯乙烯管或尼龙膜等气密限制层在真空环境中只有保持宇航员身体周围有一定压力时才能保证宇航员的生命安全因此气密层采用气密性好的涂氯丁尼龙胶布等材料制成限制层选用强度高伸长率低的织物一般用涤纶织物制成由于加压后活动困难各关节部位采用各种结构形式如网状织物形式波纹管式桔瓣式等配合气密轴承转动结构以改善其活动性隔热层宇航员在舱外活动时隔热层起过热或过冷保护作用它用多层镀铝的聚酰亚胺薄膜或聚酯薄膜并在各层之间夹以无纺织布制成外罩防护层是宇航服最外的一层要求防火防热辐射和防宇宙空间各种因素微流星宇宙线等对人体的危害这一层大部分用镀铝织物制成与宇航服配套的还有头盔手套靴子等舱内宇航服航天服由头盔服装手套和靴子组成头盔通过颈圈与服装连接头盔上的面窗平时可随意启闭紧急时可在数秒钟内自动或手动关锁舱外用的航天服由外罩真空隔热层气密限制层通风结构和液冷服组成手套与衣袖通过腕部断接器连结脱戴很方便靴子有的与服装连成整体有的与服装分开穿着全套航天服重约千克航天服的另外两个部件是可随时连接的手套和靴子手套与服装通过腕圈接连是服装压力层的延续它要符合穿戴者手型能快速穿脱戴在各手指关节部分有波纹结构便于操作航天靴由压力靴和舱外热防护套靴组成其中压力靴是服装气密加压限制层的延续通常将踝部活动关节设计在压力靴上并与压力服相连接航天服内部还设有废物收集装置舱外宇航服舱外用的航天服除有舱内航天服的所有各层外还有三层一是真空隔热层用于保护航天员在舱外作业或在月球与其它星体表面活动时不受舱外环境过热过冷的侵袭又可防止服装内部的热量散失二是液冷服它是将舱内航天服的通风散热层管内的气体改为液体而成航天员在舱外作业有时长达几个小时身体产生的热量多靠气体散热达不到散热要求而液态冷却工质就可很好把热散掉三是最外层它除要有防高热防磨损和保护内部各层的功能外还要有防太阳辐射的功能和连接其它装具的接口例如与航天员舱外活动时的脐带连接与身背携带式生保环境装备太空机动飞行机构的连接等航天服的头盔由头盔壳面窗结构和颈圈等组件构成目前在载人航天中使用的头盔有软式与硬式两种其中硬式头盔又分为固定式和转动式二种软式头盔大多数作为舱内航天服的组件转动式头盔在其颈圈上有气密活动轴承但密封环节增多会降低气密性与结构可靠性增加设计难度现以固定式全透明的钟罩式头盔为例介绍其结构组成头盔壳是头盔的主体其材料应具有强度大抗冲击和足够的耐热性等优点在其面窗部位上有良好的光学性能头盔内腔壁有硬衬垫和软衬垫衬垫上镶有细管道它兼有减震隔热消声通风和供氧等功能其内腔要适于戴通讯头盔允许头在里面左右转动尺寸要与穿戴者的头形相适应还要留有安装生理测试部件有利于排出人体呼出的二氧化碳和水汽的空间除上述各种要求外面窗还应有良好的光学性能和广阔的视野头壳的面窗部分除应有透光良好外还要有防雾去湿的措施因为航天员出舱活动时会遇上的低温面窗内的温度也会下降当降到空气露点以下时面窗上就会结雾妨碍航天员的视线目前已用的方法有通风去湿法双层面窗法电热面窗法和化学防雾剂等以保障面窗的透明度否则影响航天任务的执行例如年美国双子星座号飞船的航天员在太空用载人机动装置进行飞行时因面窗起雾而看不清外边的情景未能完成太空行走中的特定航天任务颈圈是连接服装与头盔的关键部件分上下两圈在穿戴服装与头盔时先将上下圈连接上再连接头盔与服装它要求穿脱方便具有良好的气密性和加接强度在紧急情况下要有使穿戴者本人能快速断接锁紧操作的机构便于及时与头盔或服装断开或连接宇航服的制造和发展时间还相当短未来的宇航服将更适合人类航天和在太空生活的需要参考文献张辉周永凯服装工效学北京中国纺织出版社张万周俄罗斯舱外活动航天服的发展概述中国航天刘长明航空航天纺织材料学北京航空工业出版社