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原文传递一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法

专利名称：	一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法
摘要：	本发明提供了一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，属于飞机着舰冲击损伤评估技术领域。本发明的方法通过舰载机全机落震试验模拟舰载机着舰过程，获取飞行员假人模型及座椅在着舰过程中的加速度响应数据；建立垂向的假人胸腰椎压缩过程的运动模型，根据加速度响应数据计算得到假人胸腰椎的动态响应指数，基于动态响应指数对飞行员在舰载机着舰过程中的胸腰椎损伤进行评估。本发明解决了现阶段仍然缺少对舰载机着舰阶段的飞行员冲击损伤的试验评估方法的问题，具有为舰载机的缓冲性能设计与优化提供参考与支撑的优点。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	中国飞机强度研究所
发明人：	王彬文;任佳;王计真;白春玉;张宇
专利状态：	有效
申请日期：	2023-10-18T00:00:00+0800
发布日期：	2023-11-24T00:00:00+0800
申请号：	CN202311349129.9
公开号：	CN117104527A
代理机构：	北京栈桥知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	张建生
分类号：	B64F5/60;G01M7/08;B;G;B64;G01;B64F;G01M;B64F5;G01M7;B64F5/60;G01M7/08
申请人地址：	710065 陕西省西安市雁塔区电子二路86号
主权项：	1.一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，包括以下步骤： S1、通过舰载机全机落震试验模拟舰载机着舰过程，获取飞行员假人模型及座椅在着舰过程中的加速度响应数据； S2、建立垂向的假人胸腰椎压缩过程的运动模型，根据加速度响应数据计算得到假人胸腰椎的动态响应指数，基于动态响应指数对飞行员在舰载机着舰过程中的胸腰椎损伤进行评估。 2.如权利要求1所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述舰载机着舰过程的工况包括：拦阻着舰、粗暴着舰、非对称着舰和偏心着舰。 3.如权利要求1所述一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S1包括以下步骤： S1-1、分别在飞行员假人模型胸椎的每块骨头上安装第一加速度传感器，在飞行员假人模型腰椎的每块骨头上布置第二加速度传感器，在飞行员假人模型的腰椎与骨盆连接的每一块骨头上布置第三加速度传感器，在舰载机的座椅面骨架上布置数个阵列式分布的第四加速度传感器，在舰载机的座椅安装架上布置第五加速度传感器，在舰载机的座椅安装底板上布置数个阵列式分布的第六加速度传感器，在舰载机中心位置布置垂向加速度传感器； S1-2、按照飞行员乘坐姿态，将飞行员假人模型放置在舰载机的座椅上，并系上安全带； S1-3、以舰载机作为试验件进行舰载机全机落震试验，将各个第一传感器获取的加速度的平均值作为着舰过程中假人胸椎的响应加速度，将各个第二加速度传感器获取的加速度的平均值作为着舰过程中假人腰椎的响应加速度，将各个第三加速度传感器获取的加速度的平均值作为着舰过程中假人骨盆的响应加速度，将各个第四加速度传感器获取的加速度的平均值作为着舰过程中座椅面骨架的响应加速度，将各个第五加速度传感器获取的加速度作为着舰过程中座椅安装架的响应加速度，将各个第六加速度传感器获取的加速度的平均值作为着舰过程中座椅安装底板的响应加速度，将垂向加速度传感器获取的加速度作为着舰过程中舰载机的垂向加速度。 4.如权利要求3所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述飞行员假人模型为50分位Hybrid Ⅲ男性假人。 5.如权利要求3所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S2包括以下步骤： S2-1、获取作为飞行员胸腰椎损伤评估依据的加速度响应数据； S2-2、判断飞行员假人模型坐姿； S2-3、飞行员假人模型坐姿的垂直加速度换算； S2-4、根据飞行员假人模型坐姿的垂直加速度计算得到飞行员胸腰椎损伤的概率。 6.如权利要求5所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S2-1包括以下内容：将舰载机着舰过程等效为舰载机全机落震试验中舰载机触地/测力平台前100ms的自由落体过程，将上述自由落体过程中第一加速度传感器、第二加速度传感器和第三加速度传感器获取的加速度数据作为飞行员胸腰椎损伤评估依据的加速度响应数据。 7.如权利要求6所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S2-2包括以下内容：在自由落体过程中，若第四加速度传感器的加速度小于舰载机的垂向加速度的97%，则判断飞行员假人模型坐姿处于非垂直状态，否则，判断飞行员假人模型坐姿处于垂直状态；所述舰载机的垂向加速度为1g， g =9.8m/s2。 8.如权利要求6所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S2-3包括以下内容：基于角度换算系数对自由落体过程中飞行员胸腰椎损伤评估依据的加速度响应数据进行换算，得到假人胸椎、假人腰椎和假人骨盆的垂向加速度；其中，角度换算系数的计算公式为：，上式中，为角度换算系数，/>为座椅面骨架的响应加速度，/>为舰载机的垂向加速度。 9.如权利要求5所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，所述步骤S2-4包括以下步骤： S2-4-1、建立假人胸腰椎压缩过程的运动模型，并通过所述运动模型计算假人胸椎、假人腰椎和假人骨盆相对于座椅的最大压缩位移，运动模型的公式如下：，上式中，为脊柱相对于座椅的压缩位移；/>为阻尼系数，/>；/>为人体纵轴向固有角速度，/>；/>为假人胸椎、假人腰椎或假人骨盆在垂直方向的加速度；/>为压缩位移相对于时间的一阶导数；/>为压缩位移相对于时间的二阶导数； S2-4-2、根据假人胸椎、假人腰椎和假人骨盆相对于座椅的最大压缩位移分别计算假人胸椎、假人腰椎和假人骨盆对于着舰冲击的动态响应指数，动态响应指数的计算公式如下：，上式中，DRI为动态响应指数；为假人胸椎、假人腰椎或假人骨盆相对于座椅的最大压缩位移；g为重力加速度，g =9.8m/s2； S2-4-3、选取假人胸椎、假人腰椎和假人骨盆对于着舰冲击的动态响应指数的最大值，通过动态响应指数的最大值对人体损伤情况进行评判，再进一步确定人体损伤的概率。 10.如权利要求5所述的一种舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法，其特征在于，还包括以下步骤： S2-5、通过简易试验模拟舰载机飞行员假人模型着舰，将简易试验数据与舰载机全机落震试验数据进行比对，评价简易试验的可行性并对简易试验进行修正：按照飞行员乘坐姿态，将飞行员假人模型放置在舰载机的座椅上，并系上安全带；将假人模型与座椅按照舰载机全机落震试验的要求设置加速传感器；再将舰载机座椅按照舰载机全机落震试验的要求安装在跌落吊篮内，采用跌落的方法进行试验，该试验中座椅安装底板和座椅安装架的加速度与全机落震试验测量的座椅安装底板和座椅安装架加速度一致；最后测量下落过程的加速度响应数据，将测量得到的加速度响应数据与舰载机全机落震试验测量的加速度响应数据进行对比，评价简易试验的可行性并对简易试验进行修正，使得简易试验测量得到的加速度响应数据与舰载机全机落震试验测量的加速度响应数据趋于一致，最后通过简易试验模拟舰载机飞行员假人模型着舰状态，以简化舰载机飞行员假人模型着舰冲击损伤评估方法。