阻拦着舰过程中飞行员颈部的损伤分析与预测

作者：包佳仪; 王兴伟^*; 周前祥; 谌玉红; 李晨明; 刘华蔚

来源：北京航空航天大学学报, 2019, 45(03): 499-507.

DOI：10.13700/j.bh.1001-5965.2018.0404

• 阻拦着舰
• 有限元
• 持续过载
• 头颈部
• 损伤分析

针对舰载机飞行员在阻拦着舰过程中因受到较大的阻拦载荷而导致颈部疼痛发病率较高问题,采用有限元方法开展了持续过载条件下飞行员颈部的生物力学响应研究。基于CT扫描图像,运用Mimics对头部及C1-T1椎体进行三维重建,利用Geomagic Studio进行曲面构型,运用Hypermesh和ABAQUS建立有限元模型,并在ABAQUS中计算各椎体及软组织的应力应变情况,结合损伤评价判定准则——NIC和Nij对飞行员颈部损伤情况进行分析和预测。结果表明:有限元模型动力学响应与静态和动态实验结果基本吻合,验证了模型的准确性和建模方法的可行性;关节囊韧带拉伸较其他韧带更长,易造成拉伤或松弛,长期训练会造成韧带受损、椎间盘突出和颈椎失稳等疾病;C4-C5椎间盘的应力均值大于C5-C6椎间盘,因此,该部位更容易造成损伤,应强化保护;颈部危重及以上损伤的概率仅为6.07%,即造成椎骨和脊髓损伤的可能性很小。研究结果可为飞行员颈部保护装置、对抗措施和飞行训练方法的设计与改进提供理论支撑。

• 单位
  北京航空航天大学; 中国人民解放军总医院; 空军航空医学研究所