论著
佩戴头盔时头颈对-Gx加速度的动力学响应
中华航空航天医学杂志, 2018,29(2) : 99-104,F2. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1007-6239.2018.02.005
摘要
目的

模拟-Gx作用下头颈的运动,并进行力学测量,对-Gx冲击加速度作用下佩戴头盔时头颈的动力学响应和头盔的稳定性进行评价。

方法

设计了一个由HYBRID III假人头颈组成的头型摆。头型摆向前运动,颈下端的碰撞体与波形发生器碰撞。测量碰撞加速度、头部响应加速度、颈下端的力和力矩以及头盔位移。比较假人头型佩戴头盔与佩戴瞄准具头盔两种状态下头颈动力学响应和头盔位移的差异。

结果

试验中,假人头型的头部和颈下端的力、力矩对碰撞加速度的作用时间大幅延长。佩戴头盔时,-Gx冲击加速度峰值(6.82±0.27) G、脉宽(42.63±1.04)ms,头部响应加速度峰值(5.66±0.16)G、脉宽(173.91±2.31)ms,颈下端力和力矩的峰值、脉宽分别(390.37±10.98)N、(183.51±6.26)ms和(79.64±2.70)N·m、(164.17±1.53)ms,头盔相对头型的角位移和线位移分别为(13.16°±4.61°)和(21.51±10.58)mm。佩戴头盔与佩戴瞄准具头盔两种状态,头部响应加速度、颈下端力和力矩的脉宽差异有统计学意义(t=12.947、3.105、17.871, P<0.05),佩戴瞄准具头盔的位移增大。无论是佩戴头盔还是佩戴瞄准具头盔,碰撞加速度与头部响应加速度的峰值和脉宽差异均有统计学意义(t=20.48~485.26, P<0.01)。

结论

头型摆的冲击试验方法基本反映了-Gx作用下人体头颈的运动和受力,研究结果对-Gx作用下佩戴头盔时头颈的安全和头盔的稳定性评价有重要意义。

引用本文: 孙晓艳, 吴明磊, 刘何庆, 等.  佩戴头盔时头颈对-Gx加速度的动力学响应 [J] . 中华航空航天医学杂志,2018,29 (2): 99-104,F2. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1007-6239.2018.02.005
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飞行员头盔已发展成为集防护和信息处理于一体的综合性平台。安装在头盔上的附加装置(通讯、供氧、显示、瞄准、夜视)显著地增加了头盔的重量,改变了头盔的重心位置和外形轮廓。飞机着陆尤其是舰载机拦阻着舰时,飞行员受到较大的从胸到背(-Gx)的加速度作用。在头盔与-Gx加速度的耦合作用下,飞行员头颈向前伸展和弯曲的程度加剧,增加了头颈损伤的风险[1,2,3,4,5,6]。同时,在-Gx加速度作用下头盔佩戴的稳定性,也是影响飞行安全的重要问题,需要关注和研究[7,8]。本研究设计了一个由HYBRID Ⅲ假人头颈组成的头型摆。采用摆式冲击的试验方法,开展模拟-Gx作用下头颈的动力学响应和头盔佩戴稳定性研究,为确定安全的-Gx冲击加速度和头盔质量提供试验方法和依据。

 
 
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