基于氣囊緩沖的載人空降乘員防護(hù)理論與方法.pdf

1、載人空降即重型裝備與乘員同時(shí)實(shí)施空降，一經(jīng)著陸就投入戰(zhàn)斗。相比人車(chē)分離空降而言，載人空降技術(shù)能夠進(jìn)一步提高軍隊(duì)的快速響應(yīng)能力、作戰(zhàn)乘員的安全性和戰(zhàn)斗能力。目前，我國(guó)已能將無(wú)人空降戰(zhàn)車(chē)的空降應(yīng)用到實(shí)戰(zhàn)當(dāng)中，但是由于無(wú)法解決空降乘員安全性問(wèn)題，暫時(shí)不具備載人空降的能力。因此，載人空降關(guān)鍵技術(shù)的研究迫在眉睫。著陸沖擊過(guò)程中人體所受到的沖擊載荷不超過(guò)人體的耐受極限是保障乘員安全的先決條件。從目前的研究狀況而言，空降乘員防護(hù)技術(shù)的研究尚處于初步階

2、段，特別是基于氣囊緩沖的乘員防護(hù)裝置的研究還剛剛起步，在乘員防護(hù)座椅、設(shè)備著陸緩沖裝置、緩沖氣囊的應(yīng)用和研制等方面尚存在一系列的技術(shù)難點(diǎn)需要解決。
　　 為了保障空降乘員的安全性，進(jìn)一步提高乘員防護(hù)裝置的性能，本文開(kāi)展了基于氣囊緩沖的載人空降乘員防護(hù)理論與方法研究，力求在空降乘員防護(hù)技術(shù)方面做出一些較有價(jià)值的嘗試和探索。
　　 （1）針對(duì)當(dāng)前空降乘員防護(hù)座椅存在的缺陷，基于氣囊緩沖原理研制了一套全氣囊緩沖座椅。此座椅完全

3、按照人體的仿生結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并建立了“假人—
　　 座椅”數(shù)值模型來(lái)研究乘員的損傷特性?？紤]到空降設(shè)備載人空間的局限性，提出了一種人體著陸姿勢(shì)的多目標(biāo)優(yōu)化方法來(lái)求解在設(shè)備約束空間內(nèi)的人體最佳著陸姿勢(shì)，并根據(jù)此姿勢(shì)設(shè)計(jì)與其相匹配的氣囊緩沖座椅，更有效的保障乘員的安全性。
　　 （2）針對(duì)當(dāng)前空降設(shè)備著陸緩沖氣囊存在的不足，從探索氣囊新結(jié)構(gòu)的角度來(lái)提高氣囊緩沖性能?；跉饽揖彌_原理，研制出一套多級(jí)氣囊聯(lián)合緩沖裝置，有效解決空

4、降設(shè)備直接觸地或是大反彈甚至翻覆的問(wèn)題。為了確保多級(jí)氣囊聯(lián)合緩沖裝置的防護(hù)效果達(dá)到最佳，基于氣囊緩沖的動(dòng)力學(xué)模型，運(yùn)用微型多目標(biāo)遺傳算法對(duì)氣囊裝置的動(dòng)態(tài)特性參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化，以確保空降設(shè)備和空降乘員的安全性。
　　 （3）通過(guò)開(kāi)展臺(tái)車(chē)碰撞實(shí)驗(yàn)和戰(zhàn)車(chē)落地碰撞實(shí)驗(yàn)對(duì)空降乘員的損傷特性進(jìn)行了深入研究，并驗(yàn)證氣囊緩沖裝備的可行性。臺(tái)車(chē)碰撞試驗(yàn)很好的模擬了戰(zhàn)車(chē)著陸瞬間水平方向的沖擊，獲得了人-椅約束系統(tǒng)在兩種沖擊工況下車(chē)體加速度值和假人頭部加

5、速度值。戰(zhàn)車(chē)落地碰撞實(shí)驗(yàn)真實(shí)地模擬了戰(zhàn)車(chē)著陸瞬間的碰撞沖擊過(guò)程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確反映了戰(zhàn)車(chē)著陸瞬間垂直方向沖擊條件下乘員損傷特性的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。利用實(shí)驗(yàn)輸出的大量數(shù)據(jù)對(duì)多級(jí)氣囊聯(lián)合緩沖裝置的優(yōu)化結(jié)果和氣囊緩沖座椅的數(shù)值模型進(jìn)行多重校正。針對(duì)乘員空降著陸時(shí)的易損傷部位開(kāi)發(fā)了三款不同結(jié)構(gòu)的頸部防護(hù)裝置和四點(diǎn)式安全帶，并對(duì)驗(yàn)證后氣囊裝置的緩沖特性參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化匹配。
　　 （4）針對(duì)不確定因素對(duì)空降乘員安全性的影響，利用不確定優(yōu)化方法對(duì)氣囊裝置