人类探索太空必然面临微重力热湿环境,它可影响航天员的热舒适、工作效率,甚至身体健康。微重力对空间热环境、人体生理系统均会产生不同程度的影响,所引起的自然对流消失、血液重新分布、机体失水、新陈代谢受抑制等均可直接或间接导致体温调节能力受损,影响人体热舒适。微重力下的热舒适是一门涉及传热学、人类工效学、失重生理学等理论的交叉学科,目前相关研究甚少,远不能满足国家航天工程的迫切需要。因此基于航天事业需求,本课题从与机体热舒适相关的体重、热调节系统、血液流变性、血液蛋白等指标出发,利用大鼠实验开展微重力热湿环境对上述生理指标的影响研究,为进一步研究微重力热湿环境对人体热舒适的影响以及从上述生理客观角度来评价微重力热湿环境提供了依据,最后为微重力下舒适热湿环境的营造提出了几点建议。首先,本文简述了比较医学理论,为通过动物实验来类比研究人体热舒适的方法提供了依据;论述了体重、热调节系统、血液流变性、血液蛋白与热舒适的相关性及微重力生理效应,为从生理客观角度来研究热舒适受微重力热湿环境的影响提供了理论支撑。其次,理论分析了微重力下多场耦合环境的热湿传递特性及微重力对人体热平衡方程中各项的影响,定性指出了新陈代谢、对流换热、呼吸蒸发散热量受微重力影响将下降的趋势。接着,结合实际对运用广泛的实验装置进行了改进,基于此开展了关于微重力热湿环境对大鼠体重、热调节系统、血液流变性、血液蛋白影响的实验研究,得到了以下主要结论:(1)大鼠微重力、常重力时分别在18℃~20℃、18℃生长最快,微重力下不同温度间的体重存在显著性的差异,自DAY1~DAY6微重力会显著抑制大鼠的正常生长,且在20℃、23℃下抑制作用相对更显著;对于体重,重力和环境温度不存在交互作用;建立了体重与时间、温度、重力的多重线性方程:Y=2.884X1+2.720X2+18.786X3+170.757。(2)微重力、常重力下不同温度间的胸部温度均存在显著性差异;自DAY2~DAY6,微重力会逐渐导致胸部温度显著升高,且23℃、26℃时影响相对更显著;对于胸部温度,重力和环境温度不存在交互作用;建立了胸部温度与时间、温度、重力的多重线性方程:Y=0.076X1+0.463X2-0.596X3+25.246。(3)微重力、常重力下不同温度间的肛门温度均存在显著性差异;自DAY2~DAY6,微重力会逐渐导致胸部温度显著升高,且20℃、26℃时影响相对更显著;对于肛门温度,重力和环境温度不存在交互作用;建立了肛门温度与时间、温度、重力的多重线性方程:Y=0.026X1+0.097X2-0.328X3+35.292。(4)血浆粘度及红细胞的聚集指数、变形指数、压积对环境温度的敏感性最强;从全血粘度的角度来看,23℃~26℃时的血液流变性较好;血液流变性在23℃时对微重力的敏感性最强,在20℃时最弱,血液流变性中全血还原粘度(高、中切)对微重力的敏感性最强;对于血流变,重力和环境温度不存在交互作用。(5)微重力、常重力时各血液蛋白指标受温度影响的变化趋势较一致;常重力下23℃时机体组织新陈代谢等生理活动相对较好;血液蛋白对温度的敏感性由弱到强排序为:球蛋白、血浆蛋白、总蛋白、白蛋白;血液蛋白在23℃时对微重力的敏感性最强,各蛋白对微重力的敏感性由弱到强排序为:血红蛋白、总蛋白、球蛋白、白蛋白、白球比;对于血液蛋白,重力和环境温度不存在交互作用。然后,再次实验研究了典型工况23℃下微重力对大鼠热调节系统的影响,发现:后掌、肛门温度对微重力的敏感性最强,微重力将导致后掌温度下降,并分别与头部、胸部、前掌温度均出现显著性的差异。微重力DAY6后大鼠头部、前掌、胸部及肛门温度分别升高了1.1℃、1.1℃、0.9℃及0.5℃,后掌温度下降了1.1℃,肛门-后掌温差上升了2.6℃,身体纵向温度梯度:胸部-后掌温差上升了3℃。最后,本文研究成果可为航天器舱内空调的工程设计、运行管理提供参考。建议为改善舱内热舒适性可适当采取对抗温度负荷的医学、专项防护;舱内空调可设计成分层式或末端可自动感知调节式;并应斟酌优化舱内气流组织、增强空气扰动、增加对抗高温应激的设计等。