座椅椅背倾角对飞行员颈部损伤的影响

目的探究不同椅背倾角对飞行员颈部损伤的影响。方法基于头颈部多刚体动力学模型,对两种典型飞行工况下(急转弯和稳定盘旋)椅背倾角17°和22°进行仿真计算,得到颈部肌肉力及椎间力,并采用颈部损伤的NIC准则、Nij准则和简明损伤分类方法对颈部损伤进行评估与预测。结果同一飞行工况下,椅背倾角17°时,颈部前屈,斜方肌和头夹肌受到拉伸。椅背倾角22°时,颈部后伸,集总舌肌受到拉伸,且椅背倾角17°时斜方肌受到的拉力最大。同一颈椎节段,椅背倾角17°时的轴向力高于椅背倾角22°时,而22°时的后伸力矩大于17°时的前屈力矩。所有飞行工况下的力和力矩均未超过颈椎节段的损伤评估值,颈部脊髓也不会发生损伤。急转弯工况下,椅背倾角为22°时C7~T1节段Nij在所有工况中最大,达到航空领域建议的临界值,此时颈部发生中度、重度伤的概率分别为3.93%、2.63%。结论本研究结果可为评估椅背倾角对飞行员颈部的损伤情况提供支撑。