飞行员低压舱迅速减压训练气流吹袭装置原理样机研制

目的:研制飞行员迅速减压训练气流吹袭装置,使飞行员进行低压舱迅速减压训练时能够同步体验气流吹袭对人体的影响。方法:该吹袭装置由气源、执行机构、喷嘴矩阵、控制系统4个部分组成。高压气体从喷嘴喷出,使高压气体的能量在经过喷嘴时降压膨胀加速转换为高速气流的动能,由多个布置成矩阵的扇形喷嘴实现对人体头胸部位所在平面的气流吹袭。通过有限元模拟仿真分析气流吹袭的速度场,并进行地面迅速减压吹袭试验。结果:有限元模拟仿真分析和吹袭试验的结果均满足吹袭速度不小于15m/s的训练要求。结论:该装置能够使飞行员体验轻度气流吹袭的效果,丰富了低压舱迅速减压训练的内容。

人体头颈部对高速气流吹袭耐受限度的研究

在高速弹射时,对乘员的最大威胁依然是座椅的不稳定和气流吹袭。本项研究的目的是为人体头颈部对高速气流吹袭的耐限提供医学依据。首先进行了风洞实验,获得了人头颈部的气动数据,实验结果表明,头颈部的气动侧力比气动阻力和升力小得多。根据实验结果,计算了作用在乘员头颈部的气动力随时间变化的曲线。使用动态加载机模拟弹射时气动力随时间的变化历程,对猴头部进行了冲击实验。根据动物头部的冲击实验,通过大体解剖、生理、生化、病理和神经学等多项医学指标的判断,找出了动物脑震荡的判别方法,尤其是采用了特异性很强的生化指标—肌酸激酶脑型同功酶(CK—BB),使得脑损伤的判别,比国内外主要靠大体解剖的方法准确可靠。根据动态加载机对猴头部的冲击实验结果,获得了冲击载荷与损伤的关系,并分成了5种损伤等级。研究了8具新鲜人尸和34只健康猴头颈部组织的生物力学特性之间的关系,证明以猴代人进行头颈部的创伤实验是可行的,为从动物实验过渡到人提供了有力的依据。根据猴的实验结果计算出了在不同高度、不同弹射速度下人体头颈部对高速气流吹袭的损伤等级曲线,并把这一结果和国内外飞机失事调查结果以及有关人体生物力学耐限的研究结果进行对比研究,证明本项研究结果是可靠的。其中的中度伤(轻度脑震荡)符合航空救生的医学要求,可保障乘员安全,建议作为人体头颈部(戴保护盔)对高速气流吹袭的生理耐限。为使用方便,可将当量表速1000km/h 作为其耐限速度。此项研究为制定人体头颈部对高速气流吹袭的耐限提供了比较可的医学依据。

人体上肢高速气流吹袭耐受限度的研究

目的研究人上肢有／无防护时耐受高速气流吹袭限值；为防护装置的设计要求提供试验依据。方法进行了飞行员上肢抗拉耐力研究；采用人尸体、活猕猴上肢开展了模拟气动载荷耐受限度的研究；进行了人尸体、猕猴上肢生物力学特性研究和1／5人椅模型跨超声速风洞试验。结果通过系列的试验研究和国内外资料分析,获得了人上肢有／无防护时耐受高速气流吹袭的限值。结论为高性能战斗机飞行员上肢弹射救生的生理要求及上肢高速气流吹袭防护装置的设计、鉴定和验收提供了实验依据。

弹射救生高速气流吹袭防护气动特性数值模拟

对弹射救生中高速气流吹袭防护装置对人椅系统气动特性影响进行了数值模拟。采用基于面的有限体积方法求解N-S方程,空间离散采用中心格式,时间离散采用五步显式Runge-Kutta方法。基于Spalart-Allmaras(S-A)紊流模型的DES方法,数值模拟了人椅系统在马赫数0.6、迎角-90°～90°的气动特性,获得了与风洞试验结果较为吻合的计算结果。对有无导流挡板和抬腿机构人椅系统的气动特性及飞行员胸腹部表面压力分布进行比较,结果显示两种防护装置均可有效改善人椅系统的气动特性,不同程度降低飞行员胸腹部所承受的气动力,充分说明高速气流防护装置的有效性。为进一步研究高速气流防护装置提供参考。

人胸腹部对高速气流吹袭耐力的研究

从高速飞行的飞机上弹射时,气流吹袭可能使胸腹部致伤。本研究的目的是要得出人胸腹部对气流吹袭的耐力,以便为确定敞开弹射座椅的速度限值提供人体工程依据。本文在动物胸腹部气流吹袭实验和力学实验基础上进一步研究分析了有关活人火箭车实验、人尸体和动物的胸部钝性冲击实验、高速水冲击产生的胸腹部损伤等文献资料,获得了下述结果:①人和猪、狗、猴胸部对钝性冲击的耐力,其中猪的耐力最低,猴的耐力最高,人的耐力介于狗和猴之间:②人和猪、狗、猴胸腹部对气流吹袭的耐力,与上面情况一样,猪的耐力最低,猴的耐力最高,人的耐力介于狗和猴之间:③找出了胸部对钝性冲击耐力与胸腹部对气流吹袭的耐力的相关性和两种实验结果定量转换方法,以及Viano(1983)提出的冲击严重性指数S.I.=Vc/(1-c)与气流动压q_c是两个相关量,它们之间的定量换算,为从胸部钝性冲击结果推导出胸腹部气流吹袭结果提供了定量方法和依据。

胸腹部对气流吹袭的动态响应

本文研究了动物胸腹部对气流吹袭的动态响应。共用了9头猪、5条狗和6只猴。实验是在发动机试车台上进行的,用来模拟从飞机上应急弹射时的气流吹袭。动压q_c的范围为47.1～81.4kPa.损伤严重性用AIS(Abbreviated Injury Scale)来定量。在这些实验中记录了胸内压和腹内压。还用电影摄影方法测量了胸部挠度。结果表明,在这样的q_c范围内,猪胸腹部损伤为AIS 4或AIS 5。猴的损伤为AIS 0到AIS 1。狗损伤的AIS值为1到3。胸部峰值挠度和胸部压缩随q_c增加而增大。动物胸部压缩达到34.9%～57.0%。大多数猪都有多处骨折,但狗和猴没有发生肋骨骨折。当动物弹射进入气流时,它们的胸内压(P_x)和腹内压(P_f)迅速升高,但P_x和P_f与q_c的相关不显著。

海岸黑松和紫穗槐对间歇强净风和风沙流吹袭的生理响应机制

以海岸防风固沙优势树种紫穗槐(Amorpha fruticosa Linn)和黑松(Pinus thunbergii Parl)为研究对象,利用野外便携式沙风洞用间歇风吹模拟自然阵风,通过分析间歇强净风(18m/s)和强风沙流(172.93g cm^(-1 )min^(-1))吹袭过程中和风后恢复中,两树种叶片膜脂过氧化产物含量、抗氧化酶活力、渗透调节物含量的变化,以探讨其对自然阵风吹袭响应机制及自愈修复生理机制。结果表明,自然状况下,紫穗槐和黑松叶片相对含水量(RWC)相近,但抗氧化酶活力及种类和渗透调节物含量及种类上存在差异。紫穗槐叶片丙二醛含量(MDA)、脯氨酸含量及过氧化氢酶(CAT)和过氧化物酶(POD)活力分别较黑松高93.3%、78.6%、118.8%、6.5倍。而黑松可溶糖含量和超氧化物歧化酶(SOD)活力较紫穗槐高111.5%和28.2%。在间歇净风和风沙流处理中,随着风吹袭次数增多,黑松叶片RWC趋于小幅降低,可溶性糖含量及POD、SOD、CAT活力呈小幅波动式变化;紫穗槐叶片RWC大幅下降,伴随着脯氨酸含量,POD、CAT、SOD活力大幅增高和MDA含量下降。在风吹袭中,叶片抗氧化酶活力和渗透调节含量的变化与叶片含水量变化密切相关。在风吹袭处理后的恢复期,黑松叶片MDA、可溶性糖、脯氨酸含量和CAT活力下降,但叶片一直维持较高可溶性糖含量和SOD活力;而紫穗槐伴随叶片RWC回升,而MDA、可溶性糖、脯氨酸含量下降和POD、CAT、SOD活力的增高。研究表明,风吹袭引发叶片水分亏缺成为启动植物对缺水补偿机制的诱导因子(自愈修复)。在风吹袭中增高的渗透调节物通过提高细胞吸水力为自愈修复提供物质基础,而抗氧化酶通过抑制膜脂过氧化、维护膜的完整性和弹性为自愈修复提供生理保护。因此,渗透调节和抗氧化酶通过维护水分平衡和氧自由基代谢平衡而在抗风生长和自愈修复中起重要生理保护作用。

气流吹袭时飞行员手臂的受力分析

总结了测量作用在手臂上的气动力的实验结果.。这些实验是用风洞、火箭车和空中弹射进行的。用6名男青年、橡胶假人、1/2人体木模型和1/10人体钢模型,在Ma=0.086～2.04范围内,测量了作用在手臂上的气流解脱力。用这些实验数据,计算出了气流产生的手臂解脱力系数,并推导出这些系数与Ma数之间的关系式,为进一步推导飞行员手臂对气流吹袭的耐力提供了气动力数据。

高速气流吹袭问题

在高速弹射时，防护气流吹袭对人体产生的损伤目前仍未有令人满意的方法。本文阐述了高速气流吹袭对人体的致伤机理并提供了头及四肢的防护约束方程组。

应急弹射中头、颈部气流吹袭损伤与防护

飞行员在应急弹射期间(从弹射前机动飞行到着陆后被救),有很多因素都可能引起头、颈部损伤,例如机动飞行的加速度、弹射力、气动力、旋转、开伞冲击、着陆冲击等等,都可能引起头、颈部损伤。这些力和加速度作用引起的损伤,基本上可以分成两种类型:一种是惯性作用,使整个身体或某些部分在空间的位置发生迅速变化,引起头、颈过快的相对于身体的运动。

人头颈部耐受高速气流吹袭限值(英文)

研究了人头颈部的气动特性和生物力学特性，提出人头颈部受到高速气流吹袭时，对气动阻力的耐受限值为２．４５２ｋＮ，对气动升力的耐受限值为１．３５８ｋＮ，对气动侧力的耐受限值为０．１６９ｋＮ，并给出了人头颈部高速气流吹袭的耐限曲线。不论乘员在何种姿势下弹射，作用在头颈部的气动力不超过以上数值才可免遭高速气流吹袭造成的损伤。

基于数值模拟的飞行员高速气流吹袭损伤分析

研究飞行员高速气流吹袭的损伤机理,应用尺度适应模型对人椅系统外流场进行数值模拟.在马赫数为0.6,迎角为-90°~90°条件下的数值计算结果与风洞试验结果吻合较好.对不同马赫数、不同迎角的无防护状态下的人椅系统进行数值模拟,研究发现高速气流吹袭下飞行员面颈部、胸腹部、上臂内侧、小腿迎风侧压力较大;增大人椅系统的迎角可以改善飞行员身体各部分的受力情况.

飞行员头盔夜视镜系统气流吹袭性能研究

开展飞行员头盔夜视镜系统的高速气流吹袭试验,研究其气动特性和作用在人体颈椎上的力,评价其对弹射救生安全性的影响,为头盔夜视镜系统的设计和使用提供依据。采用高速气流吹袭台(敞开式风洞)吹袭的试验方法,将弹射座椅固定在吹袭台喷口前的台架上,试验假人(HYBRID II型假人)端正地放置在弹射座椅上,试验假人穿抗荷服,佩戴头盔、夜视镜、供氧面罩。以850 km/h的吹袭速度作为试验的起点,按照试验设计确定的原则依次调整吹袭速度。夜视镜分下位(工作)和上位(非工作)2个状态进行试验,用高速摄像机记录头盔夜视镜在吹袭时的佩戴状态,测量试验假人颈椎下端的力和力矩。高速摄像机、力和力矩测量系统用高速气流吹袭台设定的时间基准同步测量。共进行了10发试验,其中5发试验夜视镜从头盔上吹脱,5发未吹脱;获得了各次试验中假人颈椎的受力曲线及夜视镜吹脱的时刻和轨迹。按照试验合格判据,吹袭速度均未超过850 km/h。头盔加装夜视镜后,相比头盔不加装夜视镜,气流吹袭性能下降,吹袭速度800 km/h以上颈椎力矩超标,700 km/h为临界点,600 km/h合格。建议将头盔夜视镜系统的气流吹袭性能包线限制在600 km/h以内。

高压吹袭储罐的动态计算

建立了1000m3球型空气储罐的有限元模型,采用有限元软件ANSYS对该模型进行了自由模态及动力学分析,求出了前5阶模态参数和放气过程中应力随时间的变化。

高速飞机弹射救生时的气流吹袭及其防护

飞行员在高速弹离飞机时,会受到气流的吹袭。如何防护高速弹射时受到的气流吹袭,是各国航空救生业一直致力解决的问题。本文介绍了高速气流吹袭的危害性和对人体的影响,以及可以采取的一些防护措施,供科研人员参考。

风沙流短暂吹袭对樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)幼苗光合蒸腾特性的影响

为了解风沙流短暂吹袭对樟子松(Pinus sylvestris var.mongolica)幼苗光合蒸腾特性的影响,2013年6月在科尔沁沙地测定了0(CK)、6、9、12、15m·s^(-1)和18m·s^(-1)等6个梯度风速10 min风沙流(风沙流强度分别为0.00、1.00、28.30、63.28、111.82、172.93g·cm^(-1)·min^(-1))短暂吹袭下樟子松幼苗光合蒸腾速率和水分利用效率等指标的变化。结果表明:(1)短暂的风沙流吹袭对樟子松幼苗蒸腾速率和胞间CO_2浓度的日变化规律影响较小,但可改变其光合速率和气孔导度的日变化规律;(2)15m·s^(-1)和18m·s^(-1)的强风沙流吹袭可导致其日最大光合速率、蒸腾速率和气孔导度大幅度下降,和CK相比下降幅度分别为22.30%和21.98%、22.87%和22.31%、24.28%和17.45%;(3)短暂的风沙流吹袭可导致其日均光合速率显著降低,日均蒸腾速率和气孔导度波动式下降,日均胞间CO_2浓度波动式增加,和CK相比,15 m·s^(-1)和18 m·s^(-1)处理的日均光合速率下降13.26%和11.60%,日均蒸腾速率下降7.93%和8.38%,气孔导度下降1.42%和8.54%,胞间CO_2浓度增加9.07%和3.22%;(4)短暂的风沙流吹袭没有导致其水分利用效率明显变化,但致其光能利用效率显著降低;(5)风沙流胁迫下,其光合速率和蒸腾速率的下降主要受制于气孔导度的降低,其光能利用效率的降低主要源于光合速率和气孔导度的下降。

高速气流吹袭损伤及其防护

分析了高速气流吹袭造成的人体损伤，论述了人体动力学模型和物理模型的作用。指出：头颈部防护应进行一体化设计，而且，颈部肌群主动收缩对抗头盔升力的效果是十分显著的。要使防护装备达到最佳效果，必须在充分考虑人体的生理特性的基础上进行。

高速气流吹袭对动物胸腹部的损伤

为探讨应急弹射时高速气流吹袭对胸腹部的影响，我们以猪、狗、猴三种动物为对象．进行了模拟应急弹射时的气流吹袭实验。

人体下肢承受气流吹袭的外展力矩

目的 测量人体下肢受气流吹袭时的外展力矩,探讨TY-5、TY-6型座椅限腿带约束系统防气流吹袭的效果。方法 用TY-5、TY-6型座椅限腿带约束受试者下肢,固定上体,用绳索向外展方向拉受试者小腿,模拟气流吹袭引起下肢外展的效果,以感到疼痛为终止点,共测量24例。结果 主诉疼痛时,受试者的下肢所耐受的外展力矩为41.2～128.2Nm。左、右下肢耐受的外展力矩均值分别为81.4Nm和86.5Nm。结论 最大力距产生于限腿带约束处,约束点少而集中,飞行员易受损伤。应去掉TY-5、TY-6型座椅腿箍上的金属部件,用柔软的部件代替。腿箍也最好用软皮革制做。