基于氣囊緩沖的載人空降乘員防護理論與方法.pdf

1、載人空降即重型裝備與乘員同時實施空降，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)能夠進一步提高軍隊的快速響應(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)用到實戰(zhàn)當(dāng)中，但是由于無法解決空降乘員安全性問題，暫時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裝置的研究還剛剛起步，在乘員防護座椅、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)難點需要解決。
　　 為了保障空降乘員的安全性，進一步提高乘員防護裝置的性能，本文開展了基于氣囊緩沖的載人空降乘員防護理論與方法研究，力求在空降乘員防護技術(shù)方面做出一些較有價值的嘗試和探索。
　　 （1）針對當(dāng)前空降乘員防護座椅存在的缺陷，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)進行設(shè)計，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，并根據(jù)此姿勢設(shè)計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。為了確保多級氣囊聯(lián)合緩沖裝置的防護效果達到最佳，基于氣囊緩沖的動力學(xué)模型，運用微型多目標(biāo)遺傳算法對氣囊裝置的動態(tài)特性參數(shù)進行優(yōu)化，以確?？战翟O(shè)備和空降乘員的安全性。
　　 （3）通過開展臺車碰撞實驗和戰(zhàn)車落地碰撞實驗對空降乘員的損傷特性進行了深入研究，并驗證氣囊緩沖裝備的可行性。臺車碰撞試驗很好的模擬了戰(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)車落地碰撞實驗真實地模擬了戰(zhàn)車著陸瞬間的碰撞沖擊過程，實驗數(shù)據(jù)準確反映了戰(zhàn)車著陸瞬間垂直方向沖擊條件下乘員損傷特性的動態(tài)響應(yīng)。利用實驗輸出的大量數(shù)據(jù)對多級氣囊聯(lián)合緩沖裝置的優(yōu)化結(jié)果和氣囊緩沖座椅的數(shù)值模型進行多重校正。針對乘員空降著陸時的易損傷部位開發(fā)了三款不同結(jié)構(gòu)的頸部防護裝置和四點式安全帶，并對驗證后氣囊裝置的緩沖特性參數(shù)進行優(yōu)化匹配。
　　 （4）針對不確定因素對空降乘員安全性的影響，利用不確定優(yōu)化方法對氣囊裝置