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，我國已能將無人空降戰(zhàn)車的空降應(yīng)用到實(shí)戰(zhàn)當(dāng)中，但是由于無法解決空降乘員安全性問題，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。著陸沖擊過程中人體所受到的沖擊載荷不超過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)值模型來研究乘員的損傷特性。考慮到空降設(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?？战翟O(shè)備和空降乘員的安全性。
　　 （3）通過開展臺(tái)車碰撞實(shí)驗(yàn)和戰(zhàn)車落地碰撞實(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)車碰撞試驗(yàn)很好的模擬了戰(zhàn)車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體加速度值和假人頭部加

5、速度值。戰(zhàn)車落地碰撞實(shí)驗(yàn)真實(shí)地模擬了戰(zhàn)車著陸瞬間的碰撞沖擊過程，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確反映了戰(zhàn)車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