飛行員頭盔夜視鏡系統(tǒng)氣流吹襲性能研究

趙彥鵬，吳明磊，*，劉何慶，洪濤，李軍，張友剛

（1.空軍特色醫(yī)學中心，北京 100142；2.中航工業(yè)航宇救生裝備有限公司，襄陽 441003）

戰(zhàn)斗機飛行員彈射座椅救生系統(tǒng)，為飛行員逃生提供了安全有效的技術保障。這種敞開式彈射救生系統(tǒng)，在離機出艙的瞬間，人體會受到高速氣流的吹襲而發(fā)生損傷。而飛行員頭盔、供氧面罩等個體防護裝備，為人體免受高速氣流吹襲起到了重要的防護作用［1-2］。夜視鏡增強了人的夜間視覺能力，將夜視鏡安裝在飛行員頭盔上，提高了飛行員夜間飛行時的觀察能力，已推廣應用到高性能戰(zhàn)斗機［3-7］。

飛行員頭盔因功能和防護性能要求的差異，輕型頭盔質(zhì)量約1 000 g，較重頭盔達到1 700 g。安裝在頭盔上的夜視鏡，因管徑尺寸、結構和性能的差異，重約340～500 g，長約100 mm，安裝支架和電源裝置重約110 g。因此安裝了夜視鏡的頭盔，質(zhì)量特性和外形發(fā)生了顯著改變，其對飛行員彈射救生的安全性影響需要高度重視［8-10］。

為了避免夜視鏡對彈射安全產(chǎn)生不利影響，彈射前應將其從頭盔上摘下。目前，有手動摘下和自動拋放2種方式。手動方式要求飛行員熟練掌握夜視鏡安裝使用方法，能在彈射離機前快速將其摘下。自動方式是在頭盔上安裝動力拋放裝置，與彈射裝置聯(lián)動，一旦彈射裝置啟動，立即拋放夜視鏡。手動摘下方式，增加了飛行員彈射離機動作時間，可能導致?lián)p失有利的彈射時機。自動拋放方式，結構復雜，進一步增加了頭盔的質(zhì)量，也可能影響佩戴的舒適性。

美國空軍使用夜視鏡，采用手動摘下的方式，其飛行手冊規(guī)定，飛行員在彈射前要摘下夜視鏡，防止其被彈射沖擊力從頭盔的安裝座上拋下并造成損傷，也曾針對自動釋放機構性能進行過研究，探究是否存在戴夜視鏡彈射的可能性［9-10］，但未對佩戴夜視鏡彈射進行風險評估［11-12］。

事故調(diào)查分析認為，低空、高速、不利姿態(tài)彈射的成功率較低，再加上頭盔上安裝夜視鏡，飛行員在彈射中頸部損傷風險將顯著增加［11-12］。2013年，美國空軍一名F-16戰(zhàn)斗機飛行員在執(zhí)行夜間飛行訓練時，出現(xiàn)空間定向障礙無法改出而被迫選擇彈射跳傘，氣流吹襲和穩(wěn)定傘展開產(chǎn)生了大約40 G過載，使安裝了夜視鏡的頭盔瞬間脫落，飛行員因頭頸部遭受嚴重損傷而死亡［13-14］。

針對手動摘下方式，危急時刻飛行員能否在彈射前快速摘下夜視鏡，取決于飛機的危險程度、飛行員的情景感知和有效處置時間。如果飛行員未能摘下夜視鏡，戴夜視鏡彈射是否安全及什么條件下安全，是產(chǎn)品研制和使用單位十分關心的問題。彈射過程時間短、運動劇烈，飛行員受到多種外力的作用，而彈射的初始階段是頭盔夜視鏡系統(tǒng)最有可能影響飛行員安全的時刻，此時飛行員主要受到彈射沖擊及高速氣流吹襲作用，損傷風險較大［11，15］。本文針對彈射離機出艙瞬間氣流吹襲這一主要外力作用，開展頭盔夜視鏡系統(tǒng)氣動特性及其對人的安全性研究，為飛行員頭盔夜視鏡系統(tǒng)的設計和使用提供依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 試驗件

某型飛行保護頭盔2件，配套供氧面罩1件，規(guī)格滿足試驗假人（HYBRID II型第50百分位假人）佩戴適體。夜視鏡6件（編號1＃～6＃），為雙管雙目微光夜視鏡模擬件。模擬件與成品夜視鏡結構一致，輪廓尺寸與成品誤差為±3 mm，質(zhì)量誤差為±5 g。頭盔帶有夜視鏡電源模塊和安裝支架。

陪試產(chǎn)品包括某型彈射座椅、抗荷服和HYBRID II型第50百分位假人。

1.2 試驗設備

1）GCT-1型高速氣流吹襲臺。吹襲速度為300～1 650 km/h，最大速度下最長吹襲時間為10 s，速壓控制準確度2%以內(nèi)，速壓波動度小于1.5%。

2）力和力矩測量系統(tǒng)。由安裝在HYBRID II型假人頸椎下端的三軸向力和力矩傳感器（美國第一技術公司，IF-210）、機載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（Hi-Techniques公司，Echelon）和計算機組成，測量和采集假人頸椎下端的力和力矩。

3）高速攝像機（日本NAC公司，MEMRECAM HX-3E）。攝像速度為500～3 000幀/s，滿分辨率2 560×1 920像素，拍攝記錄整個吹襲過程和頭盔夜視鏡的佩戴狀態(tài)。

1.3 試驗設計

1.3.1 佩戴原則

為獲取夜視鏡與頭盔共同作用下假人頭頸部力學數(shù)據(jù)，氣流吹襲試驗應在夜視鏡安裝于頭盔上狀態(tài)下進行。試驗時，將彈射座椅固定在高速氣流吹襲臺噴口前的臺架上，將試驗假人（穿抗荷服）端正放置在彈射座椅上，用背帶系統(tǒng)系緊。保護頭盔端正佩戴在假人頭上，系緊下頜帶；將供氧面罩插銷牢固插到頭盔插座上，波紋管連接在座椅上；將夜視鏡瞳距、俯仰、上下調(diào)節(jié)到中位，牢固地安裝在頭盔安裝板上。夜視鏡分下位（工作）和上位（非工作）2個狀態(tài)進行試驗。夜視鏡下位時，頭盔護目鏡放在上位，夜視鏡上位時，頭盔護目鏡放在下位，如圖1所示。

圖1 夜視鏡下位和上位示意圖Fig.1 Schematic of lower state and upper state of night vision goggles

1.3.2 試驗合格判據(jù)

試驗目的是獲得頭盔配裝夜視鏡時的氣流吹襲性能（對抗氣流吹襲的能力），以作用在人體頸部的力和力矩是否造成頸椎損傷作為判定依據(jù)。頭頸部受力坐標系定義如下：坐標原點o位于第七頸椎C7處，ox軸在人體矢狀面內(nèi)，水平向后為正；oy軸在人體冠狀面內(nèi)，水平向右為正；oz軸在人體矢狀面內(nèi)，垂直向上為正。氣動阻力記為Fx，側力記為Fy，升力記為Fz，對應各軸向的力矩分別記為Mx、My和Mz。

本文合格判據(jù)如下：高速氣流吹襲條件下，頸椎升力小于1 416 N，阻力小于3 532 N，側力小于376 N；作用在頸椎俯仰方向力矩（My）峰值小于190 N·m。合格判據(jù)的升力、阻力、側力的指標來自文獻［16］，且相關研究形成了國家軍用標準GJB 6751—2009［17］。合格判據(jù)力矩指標來自文獻［18-19］。

合格判據(jù)是依據(jù)人頭頸部損傷耐限研究的相關標準和文獻。國家軍用標準 GJB 6751—2009［17］規(guī)定了作用在人體頭頸部的升力、阻力、側力等可耐受的限值。目前，針對高速氣流吹襲作用在頸椎上力矩的生理耐限標準相關研究較少。本文關于力矩的合格判據(jù)選自文獻［18-19］，其是關于動力學環(huán)境下佩戴頭盔時人頭頸生物力學的響應研究，與本文背景最為近似。在機動車碰撞損傷與防護的研究中，有關頸椎損傷的生物力學研究結果，因試驗條件或方法的差異，得到的損傷耐限標準也不盡一致［20-22］。

另外，根據(jù)本文試驗件的特點，即頭盔、夜視鏡、供氧面罩結構上的對稱性，在迎面氣流的作用下，施加于頸部的力矩主要是My，其他方向力矩相對較小。因此，只以My的峰值作為合格判據(jù)的指標，其他方向的力矩作為參考。

在以往飛行員頭盔產(chǎn)品試驗評價中，都是以國家軍用標準GJB 6751—2009［17］作為考核依據(jù)。本文增加作用在頸椎上的力矩作為評價指標和合格判據(jù)，也是第一次嘗試，目的是進一步限制氣流吹襲可能對人體的傷害。

1.3.3 有效試驗判定原則

若一次吹襲試驗結束時，夜視鏡與頭盔連接完好，仍處于佩戴狀態(tài)，稱為有效試驗，記錄的頸部受力數(shù)據(jù)有效；若試驗時，夜視鏡從頭盔上吹脫，試驗有意義，但試驗的有效性需比對力、力矩曲線的峰值時刻與夜視鏡吹脫時刻出現(xiàn)的前后進行判定。力、力矩曲線峰值時刻出現(xiàn)在夜視鏡吹脫時刻之前，頸部受力數(shù)據(jù)有效，該試驗仍為有效試驗。反之，頸部受力數(shù)據(jù)只作參考，此情形稱為部分有效試驗。

1.3.4 吹襲速度設置原則

本次頭盔加裝夜視鏡的吹襲試驗，吹襲速度從850 km/h開始，分以下2種情況：

1）如850 km/h為有效試驗并滿足合格判據(jù)，增加吹襲速度至1 000 km/h（增量150 km/h）。如1 000 km/h仍為有效試驗并滿足合格判據(jù)，增加吹襲速度至1 100 km/h（增量100 km/h）。1 100 km/h是目前所用頭盔和供氧面罩防護性能的上限，上限吹襲速度到此為至。

2）如850 km/h為部分有效試驗或不滿足合格判據(jù)，降低吹襲速度至700 km/h（減少150 km/h）。如700 km/h仍為部分有效試驗或不滿足合格判據(jù)，降低吹襲速度至600 km/h（減少100 km/h），反之繼續(xù)按100 km/h遞減。

除上述一般原則，還需根據(jù)現(xiàn)場試驗情況視情調(diào)整吹襲速度，如夜視鏡吹脫后，其后的試驗，吹襲速度應減小。

1.4 試驗方法

1.4.1 試驗準備

彈射座椅模擬裝機狀態(tài)固定在高速氣流吹襲臺噴口前的臺架上。按照佩戴原則，將座椅、假人、頭盔、供氧面罩、夜視鏡安裝完畢。

檢查高速氣流吹襲臺，處于良好工作狀態(tài)；測試系統(tǒng)調(diào)試、設置試驗參數(shù)。

布置高速攝像機視場位置，攝像速度設置為500幀/s，圖像分辨率1 024像素×1 024像素。

高速攝像機、力和力矩測量系統(tǒng)統(tǒng)一用高速氣流吹襲臺設定的時間基準同步測量，完成測試系統(tǒng)聯(lián)試，準備工作完成。

1.4.2 試驗步驟

高速氣流吹襲臺上電、自檢；啟動吹襲臺，氣流穩(wěn)定時給出時間零點（定義為0 s）；第1發(fā)吹襲速度峰值設置為850 km/h。在0～2 s內(nèi)吹襲臺氣流吹襲速度保持試驗所要求的速度；氣流穩(wěn)定時，峰值作用時間150～200 ms。

吹襲臺完全停止工作后，記錄、保存測量數(shù)據(jù)；實驗人員進入現(xiàn)場，檢查試驗件狀態(tài)。

1.4.3 調(diào)整吹襲速度

根據(jù)第1發(fā)試驗情況，按照試驗合格準則和吹襲速度設置原則，進行第2發(fā)試驗。若試驗件損壞，更換新的試驗件。依次完成全部試驗。

2 結果分析

2.1 基本試驗結果

6件夜視鏡模擬件，共完成10發(fā)吹襲試驗。夜視鏡上位4發(fā)，下位6發(fā)。10發(fā)試驗，吹襲速度均未超過850 km/h，頭盔面罩均保持完好，而夜視鏡吹脫5發(fā)（上位4發(fā)，下位1發(fā)），夜視鏡完好并保持固定在頭盔上5發(fā)。夜視鏡保持固定在頭盔上的5發(fā)，頭盔前緣相對試驗假人眼睛均有不同程度上仰移動。作用在試驗假人頸椎上的升力均小于1 416 N，阻力均小于3 532 N，側力均小于376 N；作用在試驗假人頸椎上的俯仰力矩小于190 N·m的有6發(fā)，大于190 N·m的有4發(fā)（1發(fā)夜視鏡吹脫，3發(fā)夜視鏡保持）?；驹囼灲Y果如表1所示。表中：U代表上位狀態(tài)，L代表下位狀態(tài)；吹襲速度為試驗設置峰值。試驗件狀態(tài)含義為：A表示頭盔面罩完好，B表示夜視鏡保持，C表示夜視鏡吹脫，D表示頭盔上移。

表1 基本試驗結果Table 1 Essential test results

2.2 夜視鏡吹脫時刻與試驗有效性判定

對夜視鏡吹脫的5發(fā)試驗有效性判定，需對比力、力矩曲線的峰值時刻與夜視鏡吹脫時刻。因高速攝像機、力和力矩測量系統(tǒng)用高速氣流吹襲臺設定的時間基準同步測量，試驗時設置了信號跳變時刻，作為同時計時的時間點。

設跳變時刻為T，高速攝像機采集到夜視鏡脫落時刻為t1，傳感器采集到力或力矩峰值時刻為tmax，比較T+t1與tmax大小即可。

以第1發(fā)試驗為例，跳變時刻為162.166 s，高速攝像機顯示夜視鏡脫落發(fā)生于第533幀圖像，由于高速攝像機采用的頻率為500幀/s，即每幀圖片的記錄時間為2 ms，可計算1發(fā)試驗中夜視鏡吹脫時刻為163.232 s；對頸椎傳感器采集到的數(shù)據(jù)處理可知，該時間點之前三軸向的力和力矩均已達到峰值。因此，在第1發(fā)試驗中，夜視鏡被吹脫時，頭頸部受力情況已達到峰值并開始減小，得到的力和力矩峰值可以作為該吹襲條件下實際受力峰值。第1發(fā)試驗中力和力矩峰值時刻與夜視鏡吹脫時刻的對比如圖2、圖3所示。

圖2 第1發(fā)試驗三軸向力曲線及吹脫時刻Fig.2 Triaxial force curves and blow-off moments of Test 1

圖3 第1發(fā)試驗三軸向力矩曲線及吹脫時刻Fig.3 Triaxial torque curves and blow-off moments of Test 1

用同樣方法得到第2、5、7和9發(fā)試驗中力和力矩峰值時刻與夜視鏡吹脫時刻，結果如表2所示。

由表2可知，在夜視鏡吹脫的5發(fā)試驗中，均存在T+t1大于tmax的關系，據(jù)此判斷夜視鏡吹脫時頸部受到的力和力矩均已達到峰值，頸部受力數(shù)據(jù)有效。因此，全部10發(fā)試驗均為有效試驗。

表2 力和力矩的峰值時刻與夜視鏡吹脫時刻Table 2 Moment of force and torque peak and blow-off of night vision goggles s

2.3 夜視鏡吹脫軌跡

根據(jù)高速攝像機記錄的夜視鏡吹脫的軌跡，計算了吹脫后100 ms以內(nèi)的軌跡數(shù)據(jù)，向上為垂直位移，順風向為水平位移，如圖4所示。

圖4 夜視鏡吹脫軌跡Fig.4 Blow-off trajectory of night vision goggles

3 討論

3.1 頭盔加裝與不加裝夜視鏡的對比分析

飛行員頭盔、夜視鏡是各自具有獨立功能的裝備，組合形成了一種成本低、構造簡單、靈巧高效的飛行員夜視裝備，其作用意義是明確的。但頭盔加裝夜視鏡后的氣流吹襲性能研究，目前國內(nèi)和國外研究報道均較少。

本次試驗設計只進行頭盔佩戴夜視鏡的吹襲試驗，未進行同一吹襲速度下不戴夜視鏡的吹襲試驗。但在此前（2016—2019年）的產(chǎn)品研制中，有4發(fā)頭盔未加裝夜視鏡的吹襲試驗（頭盔護目鏡下位），所用頭盔、供氧面罩、試驗假人規(guī)格型號及彈射座椅等試驗條件均與本次試驗相同，吹襲速度為1 100 km/h，僅記錄氣動升力和阻力作為考核標準。將此4發(fā)試驗中所記錄的氣動升力和阻力的統(tǒng)計結果（平均值、標準差）與本次試驗中所得到的數(shù)據(jù)（區(qū)分夜視鏡上位和下位2個狀態(tài)）進行對比，比較結果如圖5所示。

圖5 頭盔加裝夜視鏡與未加裝夜視鏡氣動升力與氣動阻力對比Fig.5 Comparison of aerodynamic lift and drag between helmets with and without night vision goggles

本文所用頭盔技術說明書中給出了“所用頭盔與供氧面罩、彈射座椅等配套使用，保證在1 100 km/h以下速度彈射離機安全”的性能包線。因此，與吹襲速度1 100 km/h時頭盔不戴夜視鏡的試驗結果進行比較，可以分析頭盔加裝夜視鏡之后的氣動升力和阻力的變化。

從圖5可以看出，頭盔加裝夜視鏡后，吹襲速度在700 km/h時，試驗假人頸椎的升力和阻力值已接近或達到1 100 km/h時，未加裝夜視鏡時的數(shù)值。吹襲速度在800 km/h以上時，升力和阻力均達到或超過1 100 km/h吹襲時試驗假人頸椎的升力和阻力。據(jù)此判斷頭盔加裝夜視鏡后，降低了彈射救生包線。即對比此前頭盔未加裝夜視鏡進行的1 100 km/h吹襲試驗，所測試驗假人頸部升力峰值，與本次試驗中700 km/h吹襲速度的峰值相當。由此可見，加裝夜視鏡后頭盔夜視鏡系統(tǒng)氣流吹襲性能下降。由于之前未將作用在頸椎上力矩作為頭盔吹襲性能評定標準，無有效數(shù)據(jù)可對比。

3.2 頭盔夜視鏡系統(tǒng)氣流吹襲性能分析

夜視鏡與頭盔的連接，是通過連接裝置上的機械接口實現(xiàn)的，可完成夜視鏡的插、拔及旋轉操作。夜視鏡有2種佩戴狀態(tài)：①處于眼前觀察位置，稱為下位或工作位；②向上翻轉離開眼睛觀察位置，稱為上位或非工作位。本次10發(fā)吹襲試驗，夜視鏡處于上位4發(fā)，下位6發(fā)。上位4發(fā)均吹脫；下位1發(fā)吹脫，5發(fā)完好但頭盔前緣相對假人眼睛均有不同程度上仰移動。

夜視鏡上位時更容易飛脫，是因為此時夜視鏡翻轉上仰，鏡身面對氣流，迎風面積增大，自身受到較大的氣動升力；而下位時，鏡身順向氣流，迎風面積較小，受到氣動升力也小。

無論夜視鏡上位與下位，也無論吹脫與否，依據(jù)試驗合格判據(jù)，綜合表1的10發(fā)試驗結果，盡管各次的升力、阻力、側力都滿足要求，但吹襲速度800 km/h、850 km/h時，3發(fā)試驗俯仰力矩峰值均超出試驗合格判據(jù)的要求，即大于190 N·m，認為對頸椎造成損傷，是不安全的。700 km/h為臨界點，4發(fā)試驗中，有1發(fā)俯仰力矩峰值超出試驗合格判據(jù)（但超出量不大，僅有5.9%），其他3發(fā)未超出試驗合格判據(jù)，認為對頸椎可能造成損傷，處于安全的臨界狀態(tài)。600 km/h的3發(fā)試驗均滿足試驗合格判據(jù)的要求，認為是安全的。綜合頭盔加裝與不加裝夜視鏡的對比分析結果，因此，建議將頭盔夜視鏡系統(tǒng)的氣流吹襲性能包線限制在600 km/h以內(nèi)，或根據(jù)具體機種的戰(zhàn)術使用要求，適當進行放寬。

3.3 夜視鏡吹脫

從本次試驗結果看，夜視鏡吹脫之前，頸部受到的力和力矩均已達到峰值。也就是說，夜視鏡吹脫，并未影響到頸椎受到的作用力。但就整個彈射救生過程而言，對夜視鏡吹脫的利弊還要作進一步的分析研究。

1）夜視鏡吹脫有利于減輕頭頸部的受力。彈射過程，從啟動彈射座椅開始，經(jīng)歷出艙、射出座椅穩(wěn)定傘和救生傘、人椅分離，到乘救生傘降落。在此期間，受到彈射過載、氣流吹襲、開傘沖擊等外力的作用。從原理上說，夜視鏡吹脫，減輕了頭盔質(zhì)量，無論何種外力下頸部受力都將減小，進而降低損傷風險。

2）夜視鏡吹脫對彈射過程是否造成影響。在彈射座椅救生系統(tǒng)中，救生傘裝在座椅頭靠內(nèi)，也有將座椅穩(wěn)定傘和救生傘都裝在座椅頭靠內(nèi)。夜視鏡吹脫，從座椅頭靠上方飛過，是否影響開傘程序，需要進一步分析研究?？筛鶕?jù)本文獲得的夜視鏡吹脫軌跡數(shù)據(jù)，結合彈射時座椅的運動軌跡和開傘程序進行分析，或開展專項研究，確定吹脫的夜視鏡對彈射過程是否造成影響，以確保整個救生系統(tǒng)安全有效工作。

3.4 試驗方法分析

開展彈射救生試驗，主要有地面彈射試驗（零高度、零速度）、火箭滑軌試驗（零高度、速度可控）和高速氣流吹襲試驗（零高度、速度可控）［1-2，8，10，15-16］。本文針對高速氣流吹襲對頭盔夜視鏡的影響開展研究，未考慮彈射過程。模擬彈射過程可能會影響到對夜視鏡吹襲的觀察分析，且試驗難度和成本增加。頭盔夜視鏡系統(tǒng)在整個彈射過程中的安全性，應開展專項研究。

3.5 夜視鏡的使用和需要開展的相關研究

關于夜視鏡的使用，包括戰(zhàn)術應用和使用操作2個方面。戰(zhàn)術應用是指通過夜視鏡的視覺增強能力在訓練作戰(zhàn)中的應用，如編隊飛行中對其他飛機的觀察協(xié)同、對地目標的觀察識別等。使用操作是指對夜視鏡的調(diào)校和摘除方式。夜視鏡的調(diào)校是通過對夜視鏡的眼距、瞳距、焦距、視度的調(diào)節(jié)獲得最佳的視場和分辨力，摘除方式則是指應急情況下（如彈射離機）是手動摘除還是自動摘除。在非應急情況下，包括具有自動摘除功能的夜視鏡，均使用手動摘除方式。應急情況下采用自動摘除方式，減少了飛行員的操作程序，爭取寶貴的逃生時間，但自動拋放裝置結構復雜，增加了頭盔的質(zhì)量。手動摘除方式，頭盔與夜視鏡之間的交聯(lián)結構簡單，增加質(zhì)量較少，但手動摘除方式增加了飛行員的操作動作，可能延誤逃生時機。這2種摘除方式各有利弊，都有產(chǎn)品應用。但目前比較傾向于手動摘除方式，主要原因是彈射離機等應急情況發(fā)生概率很小，而減輕頭盔質(zhì)量對增強頭盔舒適性、減輕頸肌疲勞意義更大，尤其是長航時飛行更需要輕量舒適的頭戴裝備。為了盡可能爭取逃生時間，克服手動摘除帶來的時間延誤，要求飛行員進行使用操作練習，熟練掌握夜視鏡的安裝使用方法［11-13，23］。

關于夜視鏡的使用，除上述情況外，還有一種情況同時涉及戰(zhàn)術應用和使用操作2個方面，夜間著陸，是戴夜視鏡飛行著陸還是摘下夜視鏡。非戰(zhàn)爭時期，機場跑道燈光為飛機著陸提供了條件。此時，飛行員不需要借助夜視鏡著陸，為減輕著陸沖擊帶來頭頸部載荷，飛行員應在著陸前摘下夜視鏡。而戰(zhàn)爭時期，可能出現(xiàn)燈火管制的情況。此時，飛行員是否需要借助夜視鏡著陸，目前還在研究實踐中。可以肯定的是，若飛行員借助夜視鏡著陸，則要求飛行員付出更多的訓練，以掌握著陸的技巧和方法。

若飛行員借助夜視鏡著陸，著陸沖擊載荷與頭戴裝備的耦合作用，將會增加頭頸部的受力［19，24］。著陸沖擊的載荷特點、頭盔夜視鏡對頭頸部受力的影響等，這方面的工作需要進一步開展研究，包括部隊調(diào)研，聽取飛行員的意見。

總之，本次開展的飛行員頭盔夜視鏡系統(tǒng)氣流吹襲性能研究，理清了高速氣流作用下頭盔夜視鏡的響應特性，獲得了頭盔夜視鏡系統(tǒng)氣流吹襲的性能包線及夜視鏡吹脫的時機和軌跡，為彈射救生安全性研究提供了第一手資料，為飛行員頭盔夜視鏡系統(tǒng)的設計和使用提供了依據(jù)。

4 結束語

本文通過開展地面模擬高空飛行狀態(tài)下高速氣流吹襲試驗，研究飛行員頭盔夜視鏡系統(tǒng)的氣動特性，評價其對彈射救生安全性的影響。通過模擬600 km/h、700 km/h、800 km/h、850 km/h的吹襲速度，分析提取了夜視鏡在不同工位狀態(tài)下，獲得了試驗假人頸椎的受力曲線及夜視鏡吹脫的時刻和軌跡，并依據(jù)相關的國家軍用標準和理論研究，得到了如下結論：頭盔加裝夜視鏡后，氣流吹襲性能下降，吹襲速度800 km/h以上頸椎力矩超標，700 km/h為臨界點，600 km/h合格。建議將頭盔夜視鏡系統(tǒng)的氣流吹襲性能包線限制在600 km/h以內(nèi)。

致謝 感謝中國電子科技集團公司第五十五研究所和云南北方光學電子集團有限公司給予本文的大力支持。