摘要：合理的本构模型及正确的材料参数是进行有效数值计算以及靶标制备来表征生物软组织高速撞击下力学响应的前提方法。对典型的生物软组织及材料力学测试方法从单一加载模式拓展到剪切加载乃至混合加载进行了阐述,均进行详细的理论推导并得到各个模式下的主伸长。结果表明:基于各个加载模式下的主伸长,可以得到应力主面、形变最大值及方向来评估生物软组织及其对应仿生靶标的最大受力面及破坏程度等,便于深入探索生物软组织细观结构及模拟材料设计与其宏观力学性能相关性规律,旨在建立更加科学合理的人体仿生靶标。

摘要：为研究飞行过程中不同头盔对飞行员颈部损伤的影响,基于头颈部多刚体动力学模型,对急转弯及稳定盘旋飞行工况下4种头盔情况开展了动力学分析。得到了不同头盔作用下颈部肌肉力、椎间力、力矩及颈部损伤指数N的变化规律,对不同头盔作用下的颈部损伤风险进行了评估。结果表明:所建立的头颈部模型与实验结果较为吻合,可以用来进行仿真模拟分析;相同飞行工况下,B头盔的佩戴使得头部质心前移,增加了颈部前屈时斜方肌的肌肉力;对于同一颈椎节段,B头盔的轴向压缩力最大,而C头盔导致的后伸力矩最大;在所有的计算工况中,上下颈椎的颈部损伤指数N均小于0.5,满足航空领域的安全要求;B头盔和C头盔的质量相近,而B头盔质心位置靠前,C头盔靠后,说明头盔质心的前后位置会对颈部的损伤产生重要影响。研究结果可为飞行员头盔的设计优化及其对颈部损伤的影响提供研究支撑。

摘要：目的 飞行员头盔重心要求,是飞行员头盔设计的最基本、最重要的参数之一,是关系到飞行员健康、安全和人-机效能充分发挥的重要指标.以头盔为平台安装显示、瞄准或夜视装置的综合头盔的迅速发展和应用,在增强头盔功能同时,也给飞行员健康、安全带来影响.装备研制急需制定头盔重心标准作为设计依据. 资料来源与选择该领域的标准、相关研究论文和综述. 资料引用国内外公开发表的标准、论著、论文和综述19篇. 资料综合对通过解剖法和ct法得到的人体头部重心进行比较分析和综合;对飞行头盔的重量、重心要求进行比较分析和综合. 结论 未查到政府组织发布的头盔重心标准,研究文献中提出的头盔重量、重心要求基本一致,但对头盔侧向重心的要求仍无定论,需开展研究.

摘要：目的研制一套飞行员头盔质量特性测量设备,满足飞行员头盔加装显示器、夜视镜以及头盔上配挂供氧面罩时质量特性的精确测量,为飞行头盔的设计、使用、评价提供试验条件和方法。方法根据飞行头盔的功能拓展,采用标准头模和两面垂直的开放式框架,按照静力平衡的原理设计三支点平衡的头盔质量和重心测量平台,按照扭摆原理设计头盔转动惯量测量的磁悬浮扭摆装置;研究制订头盔质量、重心和转动惯量的测量方法。结果研制了一套飞行员头盔质量、重心和转动惯量测量系统,建立了用于头盔重心和转动惯量测量的坐标体系,测量系统精度高,量程大,操作简便。结论飞行员头盔质量、重心和转动惯量测量系统设计科学、构造合理、使用可靠,可满足常规飞行保护头盔、加装显示器和夜视镜的飞行头盔、配挂供氧面罩飞行头盔质量特性的精确测量。

摘要：目的:设计飞行员颈腰肌多模式训练系统,提高飞行员颈腰肌训练的效率。方法:该系统基于动态反馈原理设计,包括砝码计数器、行程测量器、测力装置和控制器等。其中砝码计数器根据插销定位和砝码厚度计算实时配重;行程测量器采用激光测距模组,用于计算配重砝码的运动距离;测力装置采用LCP116-4kN传感器,用于测量等长训练中训练者的发力;控制器是实现系统功能的核心器件,选用STM32F103R8T6微控制器。系统软件的核心算法采用C语言编写,开发工具为Keil 5 MDK。结果:该系统达到了设计目标,可实现飞行员颈腰肌训练的训练负荷、运动行程、能量消耗等信息的实时记录与反馈。结论:该系统使用方便、运行流畅,能帮助飞行员精准掌握颈腰肌训练时的自身状况,实现更好的训练管理,并调动其训练的积极性。

摘要：目的:研制一种人体参数测量椅,以满足空军飞行学员医学选拔中人体参数快速、精准测量的需求。方法:该测量椅依据GB/T 10000—1988《中国成年人人体尺寸》、GB 3975—1983《人体测量术语》和GB/T 5703—2010《用于技术设计的人体测量基础项目》设计,采用铝合金型材和标准木板制作,主要由测量椅主支架、坐高测量组件、坐姿眼高测量组件、臀膝距测量组件、上肢长测量组件、坐姿下肢长测量组件和数显系统组成,在标定好起点与终点后自动计算测量值。结果:采用该测量椅可快速测量坐高、坐姿眼高、上肢长、臀膝距、坐姿下肢长等指标,而且可有效避免测量过程中的人为误差,提高测量数据的准确性。结论:该测量椅自动化程度高、测量项目丰富、准确性高,为飞行人员医学选拔提供了重要的技术支持。

摘要：目的 通过测量人体皮肤表面硬度及体脂率,研究不同体脂率的人及不同身体部位的皮肤硬度的差异,为航空动态仿真假人仿真皮肤和肌肉的设计提供参考. 方法 测量30名健康男性志愿者身上28处的皮肤表面硬度和2处皮下脂肪厚度,根据体脂率将志愿者分为正常组(体脂率＜20％)和肥胖组(体脂率≥20％).用多个相关样本检验法对30名受试者不同部位的测量数据进行统计学分析,再用2个相关样本检验法来确定显著性具体发生在哪两个水平之间及显著性的大小;用独立样本t检验法对正常组和肥胖组的测量数据进行统计学分析,并给出两组体脂率与皮肤表面硬度之间的关系. 结果 30名受试者中,16人体脂率＜20％(正常组),14人体脂率≥20％(肥胖组).肥胖组与正常组相比,全身28处皮肤有22处的表面硬度差异有统计学意义(t=1.885～5.865,P＜0.05).受试者四肢内侧的皮肤硬度与四肢其他部位相比差异有统计学意义(P＜0.05);左、右小腿中部的硬度显著性高于全身其他部位(P＜0.05).在大腿内侧及臀部,两组硬度均为0,且两组的体脂率与硬度分别呈现不同的线性关系. 结论 皮肤表面硬度在不同体脂率的人体上显示出相似的分布规律,但却因体脂率的不同硬度值存有很大的差异.建议在航空动态仿真假人皮肤和肌肉的设计上考虑不同体脂率对皮肤硬度的影响.

摘要：目的研究飞行员眼位分布和人体头面部测量项目,为飞行员头盔显示系统设计提供精确的眼位数据。方法采用非接触式三维扫描方法,对372名男性歼击机飞行员进行头面部扫描,获取人体头面部三维点云模型。在此基础上,对三维点云模型进行去噪、修补等处理,建立头面部同质网格模型和统一的人体头部解剖学坐标系。按照单目显示和双目显示定义设计眼位。以人体头面部三维模型计算左、右眼位(瞳孔中心点)坐标和12项人体测量数据。结果建立了372名歼击机飞行员头面部三维扫描数据库,获得了左、右眼位坐标及瞳孔间距、眼顶高等12项人体测量数据。结论基于三维扫描技术,以人体头部解剖学坐标系为定位基准构建飞行员眼位分布空间(设计眼位和眼盒)和获取相关人体头面部测量数据,为飞行员头盔显示系统的设计提供基础数据。

摘要：目的 通过生物力学试验,验证穿盖弹射过程中人体膝部受到舱盖玻璃及其碎片撞击时的损伤程度,为穿盖弹射救生装置的设计、研制、鉴定验收提供生理学依据. 方法 在落锤式冲击台上模拟穿盖弹射时舱盖对膝部的冲击力.根据之前试验设计的预值,打击7具下肢标本的膝部.用弹射力载荷测量系统记录打击力的值及作用时间,并计算冲力和冲量.用X线影像判断损伤程度. 结果 7次打击的峰值力为5.214～9.526 kN,最长作用时间为33.0 ms,最大冲量为91.8 N·s,最大平均冲力为4.478 kN.X线影像学诊断显示标本均未发生骨折. 结论 本次落锤冲击试验中,坐姿人体膝部（股骨远端）可承受小于9.5 kN且作用时间不超过20 ms,或小于91N·s的垂直于股骨的冲击载荷.本试验结果对确定穿盖弹射时的冲击力限值具有参考价值.

摘要：目的 模拟空降兵着陆瞬间踝关节由跖屈位到内翻位的变化,测定外侧副韧带及关节囊等软组织损伤时的负荷,并分析其在受力过程中所表现的特性,为研制新式伞兵护踝及伞靴提供理论依据. 方法 采用人体踝关节标本6具,通过自制夹具固定在MTS-858生物材料试验机上,施加轴向力,轴向压缩范围10 cm,当负荷曲线出现峰值时停止.记录负荷峰值及达到峰值的时间,绘制负荷-时间曲线. 结果 模拟空降兵着陆瞬间踝关节由跖屈位到内翻位试验中,标本踝关节负荷在达到峰值前随时间逐渐增加,达到峰值后迅速下降.负荷峰值约2207.18 N,达到峰值时间约9.76s.当负荷达到峰值时,踝关节外侧副韧带及关节囊主要呈现钝性断裂损伤,断端极不整齐.全部标本经C型臂摄X线片,均无骨性损伤. 结论 模拟空降兵跳伞着陆瞬间踝关节由跖屈状态到内翻状态下,外侧副韧带及关节囊纤维组织在负荷-时间曲线中表现出“等长收缩”及“等张收缩”特性.本试验为改进护踝或伞靴设计,以更好地防止外侧副韧带及相关软组织损伤提供了一定的理论依据.