在空中战斗中高G机动时,飞行员部受伤风险的数值分析
Feng Zhu1, Liming Voo2, Krithika Balakrishnan2
1Hopkins Extreme Materials Institute, Johns Hopkins University, Baltimore, Maryland, USA.
概括
战斗机的高G机动对飞行员的子构成风险. 有限元模型揭示了中下椎软组织的潜在损伤,尽管严重损伤的风险仍然很低.
科学领域:
- 生物力学 生物力学
- 航空航天医学 航空航天医学
- 人类因素工程 人类因素工程
背景情况:
- 空军战斗机飞行员在高G机动中经历生理压力.
- 飞行员的部受伤是由于高G环境中的头部惯性影响而引起的担忧.
研究的目的:
- 在高Gz机动过程中模拟人类头结构的动态反应.
- 为了评估飞行员椎脊椎的潜在软组织损伤.
- 分析加速大小和头盔质量对受伤风险的影响.
主要方法:
- 使用了人类头结构的经过验证的有限元模型.
- 模拟包括典型的高Gz机动,包括"检查-6"头部转动和活跃的肌肉功能.
- 模型验证使用了从椎扭曲,尸体斜负荷和志愿者减速测试中的实验数据.
主要成果:
- 组织应变分析表明,椎间盘和侧面关节囊带在中下椎中部的损伤风险更高.
- 宏观生物力学损伤指标表明,严重的椎脊椎损伤的风险很低.
- 这些发现与报告的飞行员部受伤和退行性变化一致.
结论:
- 这项研究提供了有关在高Gz机动过程中椎部软组织损伤的潜在见解.
- 结果支持为战斗机飞行员制定改进的伤害预防和减轻策略.
- 有限元模型是了解航空中的头部生物力学的一个有价值的工具.
