高加速度环境下飞行员颈部损伤机理与防护装置研究

安装防护装置是减小高加速度（高G）动力环境下飞行员颈部损伤的主要手段。本申请拟设计刚柔混合并联机构，探索其设计理论和控制方法，研制高加速度动力环境下飞行员颈部损伤防护系统，根据不同的环境过载特性和人机作用机理，研究三种分别用于正常飞行、过载飞行和弹射救生时的防护控制策略；建立包含防护系统在内的颈部人机混合生物力学模型，探索环境过载对颈部损伤的力学作用机理，并验证防护系统的有效性；进行模拟试验和人体试验，完善防护系统的设计方法和控制原理。拟取得的研究成果，不仅可以丰富新型刚柔混合并联机构的设计方法和理论，为特种环境下颈部损伤防护装备的研制提供理论基础，同时也可用于人机系统或机械系统的加速度和冲击防护。研究成果将达到国际先进水平。

高加速度环境下军机飞行员颈部损伤是导致飞行员停飞的主要因素之一。本课题根据不同的环境过载特性和人机作用机理，建立了头颈部三维生物力学模型，获得了正常飞行、过载飞行和弹射救生时的颈部软组织和颈肌的活动特性，为颈部防护控制策略制定提供基础数据。提出了绳式防护装置的设计雏形和初步控制策略。测量了飞行和弹射状态下飞行员的运动和载荷特性。设计了模拟实验装置，并对假人实验系统进行了改进，可以用于加速度模拟实验。基于课题开展建立的头颈部生物力学研究和实验装置，获得了2012年军队科技进步一等奖。