弹射加速度测试系统性能要求的研究(英文)

Investigation on Requirements for Ejection Acceleration Measuring System

高速飞机和航天常采用弹射座椅应急救生。准确地测量弹射加速度对判断弹射座椅的人体工程学性能和人体安全关系密切。在我国,对该测试系统性能要求尚无统一规定。本文旨在研究的基础上提出建议。加速度测试系统的性能指标很多,其中特异性最强的是频响特性,它直接影响加速度信息的内涵,与波形畸变密切相关,是制定测试规范的核心指标。本研究根据弹射加速度的频率成分和人体频响特性确定了测试系统的性能要求。其方法是通过不同通频带滤波器所记录的加速度-时间曲线,分析弹射加速度的频率成分,以及曲线中的波峰、波谷与弹射机构的时相关系,从而确定弹射加速度的主要频率成分。根据人体弹射用数学模型的动态响应特点,并用人体振动试验检验,表明人体对作用时间为5、6.25、10、20ms 的脉冲(相当于基频为200、160、100、50Hz 的输入),其响应分别为原信息的25%、30%、50%、和70%。即人体频响特性与80Hz低通滤波器相近。由于弹射加速度过程以低频为主并包含有某些瞬间作用于人体的高频成分,若测试系统的频响范围过低,将滤掉某些作用于人体的激励成分,不利于人体安全。为此,测试系统的频率范围应不低于0～160Hz,用于研究人体工程学问题时,采用0～80Hz 的低通滤波器。本研究还在座椅的不同部位测量了加速度值,表明以在座椅框架上测试最合理。根据我国《向上弹射人体耐限军用标准》,人体耐力限度将由人体模型的运动方程计算得到。式中主要变量是输入加速度(?)(t)。由于我国的假人只模拟人体的外形、尺寸、重量,并不考虑人体的动力学特征,在假人胸腔测定加速度数据,仅仅是假人对输入的响应,而不能看作是对人体输入的加速度过程,所以也不能反映人体的动态响应。关于测试系统的灵敏度、线性、频响特性与阻尼特性等指标,应对整个系统进行动态标定,如翻转传感器只能获得静态重力状况下±1G 之间的数据。挂法码的标定只能在研制中检查系统的静态灵敏度、线性等。离心机给出的加速度是静态过载,不能代表动态过程。动态较准可用振动或冲击的方式进行。

G level of ejection acceleration is rather high,but human tolerance islimited.It is important to obtain accurate acceleration values in studies of ejection accelera-tion.If characteristics of the measuring system are not standardized,different results couldbe obtained for a same acceleration-time history.This may lead to erroneous engineering de-signs or endanger human safety.Basing on the inherent characteristics of ejection accelera-tion and dynamic response of the human body,requirements for ejection acceleration mea-surement system were proposed.Frequency response range is the key index,the rangeshould not be less than 0～160 Hz for engineering application and 0～80 Hz for human er-gonomics.In order to avoid loss or distortion of information,acceleration transducersshould be fixed on the main frame of the seat.The results of this study were recommendedfor standardization of the requirements for ejection acceleration measuring systems.