《表2 两种头部装置的质量和转动惯量(樊瑜波等2017)》

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《过载性损伤与防护生物力学》

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头盔作为飞行员必备装备可有效保护头部免受损伤增强战斗力，其作战效能有目共睹.然而，在高空作战过程中头盔过重、抗冲击性能不足仍然是引起飞行员伤亡的主要原因.自主研发轻质、高抗冲击性能飞行头盔，一直以来都受到世界各国的重视.从20世纪70年代，航空发达国家开始尝试在飞行员头盔上安装显示装置以及各种辅助设备，以增强导航、飞行信息显示、目标跟踪和瞄准等能力.这种变化趋势在提高武器装备性能和战斗力的同时，也给飞行员的安全带来了威胁.头部和头盔质心的不重合也是现代飞行头盔需要解决的问题.头盔质心偏移产生质量惯性矩，在高速机动过程中、冲击碰撞过程中，会导致头部附加的转动加速度，增加头颈部损伤的风险.此外，头盔是飞行员主要的防护设备，可防止弹片穿透、弹射逃生过程中瞬间气流吹击以及各种意外的碰撞等都会严重危及飞行员的安全.本课题组基于图8所建立的人体多刚体动力学和有限元建模耦合模型，分析了典型航空过载下的人体头颈部生物动力学响应规律和佩戴不同质量和转动惯量头部装置的飞行员头颈部在一种典型弹射载荷下生物动力学响应，对损伤风险进行评估，在此基础上提出新型防护装备设计思路.针对较重的头部装置（WTK）和较轻的头部装置（QX）两种装置，对典型弹射救生情况下的乘员头颈部生理响应进行分析，通过平行轴定理将两种装置的惯性参数转到头部质心处，获得相应的参数，如表2所示.