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持续性+Gz作用下头盔位移的测量分析
目的测定飞行头盔在持续性+Gz加速度作用下的位移,为飞行头盔的设计改进使用提供依据. 方法通过离心机试验,获得不同+Gz作用下志愿受试者佩戴飞行头盔和装显示器飞行头盔的录像资料,对录像资料进行图像分析,获得头盔的位移曲线. 结果建立了利用录像资料定量分析头盔位移的方法,获得了不同+Gz作用下头盔的位移. 结论利用录像资料定量分析头盔位移的方法可行,测量结果为飞行头盔的设计改进使用提供了依据.
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飞行员综合显示头盔稳定性离心机试验方法研究
目的 在载人离心机+Gg环境中获取飞行员综合显示头盔位移的客观测量数据和受试者主观评价数据,探讨综合显示头盔稳定性的离心机试验评价方法. 方法 12名健康男性受试者,按随机数字表法分为A、B两组,每组6人.测试的飞行员综合显示头盔分为A型和B型(包括BⅠ和BⅡ).A组测试A型综合显示头盔,B组测试BⅠ、BⅡ型综合显示头盔.在载人离心机上,按预设的不同“梯形”加速度曲线完成各型头盔测试.G值增长率为3 G/s,峰值期持续10s.A型测试载荷峰值为3.5、4.0、5.0、5.5、6.0 G;BⅠ型测试载荷峰值为3.5、5.0、6.5、7.0、8.0 G;BⅡ型测试载荷峰值为3.5、5.0、6.0、6.5、7.0、8.0G.在离心机座舱内受试者正前方安装高清摄像机,记录不同载荷条件下头盔位移的视频,利用SigmaScan Pro软件计算出头盔位移的客观数据;同时受试者根据对显示信息的观察,在显示信息的纸质画面上记录信息变化,取得量化的主观数据.利用SPSS 19.0统计软件进行主、客观数据与G值之间的相关性分析. 结果 3种综合显示头盔的位移客观测量数据和主观描述视场下移量的数据均与G值呈高度正相关(r=0.847～0.994,P＜0.05),且客观数据与主观数据之间也呈显著正相关(r=0.542～0.602,P＜0.01). 结论 本离心机试验方法获得的综合显示头盔位移客观数据可较真实地反映头盔显示信息视场的变化,与G值相关性强,能够用于判断飞行员综合显示头盔在载荷环境中的稳定性,可为该类型装备的设计、改进和鉴定提供测试手段.
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飞行员综合显示头盔位移对观察信息的影响
目的 测定飞行员综合显示头盔位移对观察信息的影响,建立带显示器头盔的位移与信息显示的关系,为带显示器头盔设计、评价和使用提供依据.方法 受试者11人,视力良好,佩戴适体的飞行员综合显示头盔.头盔上安装显示器(右眼单目),显示信息为双圆加十字,视场约3.5°.受试者取坐姿,头部放在下颌托上保持不动,显示信息调整到眼睛的正前方.头盔加载机构固定安装在头盔上对应人体耳屏点的位置,加载机构水平位于人头基础平面内.在加载机构的前端向下施加载荷,载荷大小可调.加载机构的前端安装1只十字线型红光激光器,十字线投射在人体前面的标尺板上.加载后,激光十字线随头盔同步转动.受试者报告观察到的显示信息变化,记录激光十字线在标尺板上的位移.结果 制订了飞行员综合显示头盔稳定性静加载试验方法,建立了载荷、位移和信息显示之间的关系.随着载荷增加,头盔位移增大,信息显示丢失增多.头盔位移影响对显示信息的观察.当头盔角位移达(5.0±1.7)°、垂直位移达到(3.7±1.0)mm时,内圆上端以上信息消失；当此位移达到(9.3±2.1)°和(7.4±2.5)mm时,全部信息消失.2N·m的载荷可能导致(7.3±3.1)°的角位移和(5.6±2.7)mm的垂直位移.结论 本研究建立了飞行员综合显示头盔稳定性的评价指标和方法,试验结果和方法对带显示器头盔的设计、鉴定和使用具有重要意义.
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飞行员夜视头盔过载稳定性研究
目的 研究过载作用下佩戴飞行员夜视头盔的稳定性,为飞行员夜视头盔的设计和使用提供依据. 方法 6名受试者佩戴适体的飞行保护头盔和供氧面罩,头盔上安装夜视镜,调节后可看到清晰完整的夜视镜视场.设计靶标和夜视镜视场定位方法.先进行静加载试验,载荷施加在受试者佩戴的头盔顶部.测量加载时和卸载后头盔的垂直位移,记录受试者观察到的夜视镜视场变化情况.然后在载人离心机上进行+Gz方向设定载荷下的人体试验,记录并测量头盔在设定载荷下的位移和视场变化情况. 结果 静加载+3.0 Gz/15 s、+4.0 Gz/15 s、+5.0 Gz/10 s、+5.5 Gz/10 s、+6.0Gz/10 s,头盔位移分别为(7.52±5.44)mm、(7.79±4.89)mm、(8.78±5.99)mm、(9.17±5.85)mm、(12.07±9.79)mm;相同载荷下载人离心机试验,头盔位移分别为(8.72±3.77)mm、(16.28±5.12)mm、(16.56±4.12)mm、(27.50±9.63)mm、(44.22±15.80)mm.头盔位移和夜视镜视场移动均随着过载增加而增大,但载人离心机试验载荷环境下产生的头盔位移和夜视镜视场的移动,均大于静加载试验. 结论 本研究建立了夜视头盔的过载稳定性试验评价指标和方法,研究结果可为夜视头盔的设计和使用提供指导.
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眼位对观察综合显示头盔信息的影响
目的 研究中心眼位和上调眼位时受试者对观察综合显示头盔信息的影响,测定两种眼位下头盔的位移与观察信息的关系,为综合显示头盔设计和使用提供依据. 方法 受试者为6名青年男性健康志愿者,视力良好.受试者佩戴综合显示头盔,头盔显示器为右眼单目,视场20°.中心眼位时,水平视线通过出瞳中心.上调眼位时,出瞳中心调整到水平视线上5°.通过分别施加与2.5Gz～8.0Gz的载荷相对应重量的沙袋模拟静载荷,保持10 s,重复3次；由低到高逐次加载.在AMST-HC-4E型载人离心机上,依次进行G值增长率为3 G/s,峰值分别为3.5Gz～8.0Gz持续10s的离心机试验.由受试者报告观察到的显示信息变化.通过三维坐标测量仪测量头盔位移. 结果 静加载时,上调眼位的头盔平均位移约为中心眼位的50％,信息丢失仅在视场上、下端小于2.5°的范围.离心机试验,上调眼位的头盔在6.5Gz10 s时整个视场信息基本可见,但中心眼位的头盔在6.0Gz10s时50％以上的信息丢失.静加载试验和离心机试验,上调眼位观察信息的变化趋势是一致的. 结论 上调眼位明显好于中心眼位对信息的观察.上调眼位对观察综合显示头盔信息的优势,为综合显示头盔的设计和使用提供了一条新途径.
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佩戴头盔时头颈对-Gx加速度的动力学响应
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.
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弹射时装显示器头盔对人体的生物力学效应
目的探索装显示器头盔对人体的生物动力学效应,为制订头盔的设计标准提供依据.方法用HYBRIDⅢ型假人和志愿受试者,佩戴飞行头盔和装显示器飞行头盔,进行了一系列的弹射试验,弹射动力从0.3到0.8 MPa.测得不同弹射加速度作用下的动力学和运动学数据,并计算了严重指数、头损伤指数和动态响应指数.结果研究发现,在人体头、颈、胸及头盔测量的加速度峰值存在明显超调现象;在颞部和头盔上测量的X轴向的加速度,在装显示器时明显增大;动态响应指数与弹射加速度峰值成线性关系;严重指数、头损伤指数与弹射加速度峰值成指数关系.结论当弹射加速度峰值＜20 G时,试验中所用的头盔,无论是否装显示器,其动态响应指数、严重指数、头损伤指数、作用于颈椎的压力和剪力都在人体的耐限内.
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飞行员头盔重心要求
目的 飞行员头盔重心要求,是飞行员头盔设计的基本、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.
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现代座舱信息显示方式对飞行人员空间定向的影响
目的综述平显、头盔显示器、前视红外成像系统和夜视镜等现代飞机座舱信息显示方式对飞行人员空间定向的影响.资料来源与选择国外近30年来特别是近10年相关文献报道.资料引用国外相关文献20篇.资料综合对上述现代座舱信息显示(主要是空间定向信息显示)的形式特点,以及对飞行人员空间定向的影响和容易发生的空间定向障碍等作了详细论述.结论上述现代信息显示方式相对于传统的信息显示方式而言,在某些方面无疑具有许多优越性,但是在飞行中空间定向方面具有不同于传统座舱显示的特点,飞行人员只有了解这些特点,才能准确使用这些装备,避免空间定向障碍等负效果.
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飞行员使用综合显示/夜视头盔安全策略分析
飞行员综合显示头盔是当代先进战斗机关键装备之一 ,集信息显示、武器瞄准、语音通讯、供氧抗荷、碰撞防护等功能于一体 ,与飞机的航电系统、火控系统、供氧抗荷系统、弹射救生系统发生交联 ,构成了功能强大、交联复杂的人-机系统[1-4].当代先进战斗机具有续航时间长和空中加油能力 ;具有高机动性和敏捷性(高过载和高过载增长率);具有高速、低空及不利姿态下的弹射救生能力等.但是 ,由于工程技术发展水平的限制 ,飞行员综合显示/夜视头盔(约2.0kg)比常规飞行保护头盔(约1.2kg)增重50% 以上 ,外形增大,重心偏移,适体性设计难以掌控 ,人机工程设计的一些基础性问题尚未根本解决 ,导致长航时飞行出现头顶压痛、颈部酸痛 ,机动飞行中头盔位移过大造成显示信息丢失 ,弹射离机时头颈损伤风险增加等人机工效和安全问题 ,严重制约了装备使用和作战效能的充分发挥 ,对飞行安全和工作效率产生严重影响[5-8].因此 ,研究、分析和评估与综合显示/夜视头盔相关的安全要素及其影响 ,提出设计和使用方面的安全策略 ,对发挥综合显示/夜视头盔的作战效能、保证飞行安全具有重要意义.
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手枪弹击中防弹头盔致颅脑损伤特点的实验研究
目的 观察手枪弹击中防弹头盔致颅脑损伤的特点.方法 将l4只健康长白猪随机数字表法分为致伤组(9只)和对照组(5只).致伤组使用9mm手枪弹、360 m/s射速垂直射击防弹头盔板防护下的猪头部；对照组除使用相同弹药量无弹头手枪弹射击外,余同致伤组.观察伤后早期生命体征变化及伤后2h视网膜损伤情况.留取伤前、伤后3h脑脊液,用以检测脑损伤标志物神经元特异性烯醇化酶(neuron specific enolase,NSE)和αⅡ-spectrin蛋白的含量.随后处死动物并解剖,观察颅脑大体形态改变,取部分脑皮质固定、HE染色,观察其显微病理改变.结果 致伤组 伤后早期出现血压下降,心率和呼吸频率加快.大体观察示视网膜出血(3/9).颅骨骨折(3/9),脑表面损伤,包括局部脑撞击伤(9/9)及对冲伤(9/9),撞击伤重于对冲伤.显微镜下见撞击部位及对冲部位大脑皮质神经元急性损伤,伤后3h脑脊液NSE、αⅡ-spectrin蛋白含量较伤前显著升高(P＜0.05).结论 手枪弹击中防弹头盔板防护下的猪头部早期可致钝性颅脑损伤,且撞击伤重于对冲伤.因此,作战人员防弹头盔后颅脑损伤应引起重视,并早期诊断和治疗.
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GJB 565-88《歼(强)击机座舱噪声限值》修订的必要性
GJB 565-88<歼(强)击机座舱噪声限值>[1](以下简称GJB 565-88)是20世纪80年代以歼-6、歼-7、歼-8等我军当时服役的主战机种为基础制定的,距今已近20年.新一代歼(强)击机替代歼-6等飞机是必然趋势.新一代歼(强)击机的发动机功率、飞行速度明显增大,机载电子设备也明显增多.这样,一方面使其座舱噪声能量显著增加,另一方面座舱噪声的性质也发生变化.我军使用的新型战斗机座舱噪声已超过现行标准,为对飞行员进行有效防护,需提出新的噪声限值和防护标准.因此,GJB 565-88[1]的限值已不能满足要求,必须对其进行修订.
