[科普中国]-弹射假人

简介

弹射救生是为保障飞行员安全而产生、随科技发展而发展的。弹射救生是一个系统。典型的弹射救生系统由弹射座椅、救生伞、弹射通道清除装置、个体防护装置和必要的应急物品组成1。

在军用仿真实验中，安全问题往往很难得到保证的。在这种情况下，我们是不可能采用真人进行仿真实验。因此，我们必须要找一个真人的替代品来进行军用仿真实验。这个真人的替代品，必须要在功能和结构上与真人相似，能够代替人在军用仿真系统中所起到的关键作用。航空安全假人是航空仿真实验系统中的实验模型，是仿真系统中重要的组成部分，为航空实验的顺利进行以及信息的搜集提供了有利的保障。

在飞行员弹射救生装备的研制中，试验假人是评价装备性能最重要的测试装置之一。

发展史20 世纪 50 年代，美国Alderson Research Labs 和Sierra Engineering等研究机构为美国空海军研制了第一个用于飞行员弹射座椅、头盔和约束系统测试的试验假人，1960 年，研制出第一代具有仿真性能的重心假人 GARD，以此为基础，不断开展提高假人生物仿真度和测试能力的研究工作，陆续研发出以 LRE、ADAM、Aerospace、JPATS、ADPATS、HURD 为代表的一系列高性能航天航空试验假人，其在先进防护救生装备的研制中发挥了重要作用。20 世纪 80 年代以来，在我国自主研发弹射救生装备的过程中，一直使用同期研制的仿形重心假人进行基本弹射生理指标的测试，其生物仿真度和测试能力已经不能满足科学评价装备性能的要求，对装备研制形成了明显制约。自 21 世纪初，国内开展了国产汽车碰撞、航空航天仿真试验假人的研究并取得了系列成果，但尚未形成系列，不能全面满足装备科研的需求。

假人的性能限制对于飞机弹射救生系统而言，弹射通道的清理是实现成功救生的重要环节，飞机座舱与人座椅系统的空间关系以及穿盖弹射时通道的清理状态对试验假人作用的载荷有着密切的关系，当飞行员乘员范围扩大后，试验假人的人体尺寸能否准确代表飞行员的特征，将严重影响装备性能的评价2。

飞行员在弹射过程中要承受复杂的弹射动力载荷、气动载荷和穿盖撞击载荷等，这些载荷会导致人体骨折、软组织撕裂和脏器出血，国内外均设定了一系列生理损伤耐限指标评价防护救生装备性能。为保证试验假人测试的数据能够真实代表真人的生理响应，在人体结构上，要求假人的各活动组成部件能够真实模拟飞行员乘坐、受气流吹袭时的肢体摔打、头颈部运动，与弹射座椅分离后及降落伞开伞、稳降过程中的各种姿态；在力学性能上，要求假人的各部件要具有拟人的力（力矩）-变形特性。

内置在假人体内的传感器既是敏感外部载荷的测量单元，也是假人结构的有机部分，传感器的外形及安装接口与相关的人体结构必须适配；同时，传感器均应具有多分量的测试能力，以便能够更细致地观察人体对外部载荷的响应情况。

目前仿形重心假人使用的传感器没有采取测量功能与结构一体化设计，用于测量穿盖载荷的单轴向力传感器加装在假人的头、肩、膝部，传感器的一端露在人体外以便与碰撞物接触感受载荷，与内置多分量传感器通过假人人体结构传递载荷的测量方式相比较，测试数据的准确性和表达能力存在明显的限制。