基于人体力学特性分析的高空代偿服工效研究

admin · 发表于 2025-3-10 16:06:23

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高空代偿服是广泛应用于航空领域的个体防护装备，它在提供生命保障功能的同时，也影响飞行员的人体力学特性和飞行操作绩效。因此，高空代偿服的工效性能直接影响了飞行员的飞行绩效。随着飞机机动性能的提高，对航空个体防护装备的防护性功能要求也随之提高，由此带来的功能性和工效性之间的矛盾也日益突出。高空代偿服工效研究越来越成为国内外专家的研究重点。开展高空代偿服工效研究对于飞行绩效的提高、服装工效的改进以及飞机驾驶舱人机界面的工效学设计等都具有重要意义。本论文对着装飞行员的典型飞行操作任务进行了人体力学特性分析，结合防护服工效的最新研究进展，提出了主客观相结合的高空代偿服工效研究方法，并重点研究了高空代偿服工效指标体系的建立及优化。最后，结合航空加压供氧实例，对充压状态下的高空代偿服工效进行了研究。论文的主要研究内容如下：（1）提出了基于三维运动捕捉的高空代偿服人体力学特性研究方法，并运用此方法测试了着装人体的工效数据，定量说明了高空代偿服工效研究的必要性和可行性。在对高空代偿服的使用环境、结构及功能特点进行分析的基础上，根据国内外防护服工效研究成果，提出高空代偿服可能存在活动性、活动力学和操作绩效等方面的工效学题目。然后分析了三维运动捕捉系统的原理和方法，说明将其应用于高空代偿服工效研究中的可能性和优越性。最后根据提出的高空代偿服工效学题目和研究方法对着装人体进行试验研究，并对结果进行分析，定量地验证了高空代偿服工效研究的必要性和研究方法的可行性。（2）开展了高空代偿服工效指标研究。首先对战斗机飞行员的飞机驾驶任务进行汇总，获得飞机驾驶的几种典型操作任务类型，并根据人体力学和人体工效学等学科基础将任务分解成基本的操作活动；然后，对各个操作活动的运动动作进行提取和过滤，建立完成飞行操纵任务所需要的人体力学参数库；最后，依据人体力学参数库和人体解剖学，初步建立高空代偿服工效指标体系。（3）进行了着装高空代偿服人体工效的试验研究。运用主客观相结合的方法对某型高空代偿服工效性能进行了测试，获得了着装人体的客观工效学数据和主观调查结果，并对主客观结果进行了比较。另外，通过着装前后人体工效结果的对比分析，探讨了工效指标对高空代偿服的敏感性，同时也验证了高空代偿服工效指标的有效性和可行性。（4）探讨了工效指标间的相关性，对高空代偿服工效指标体系进行了优化。首先，由人体力学原理推测高空代偿服工效指标间应该存在某些直接或间接的联系。然后，根据试验数据散点图，提出采用回归分析和线性拟合的方法研究工效指标间的函数关系和预测模型。最后，根据工效指标间的相关性，建立了高空代偿服最优工效指标体系。（5）开展了高空代偿服充压状态下的工效性能研究。应用高空代偿服最优工效指标，对高空代偿服三种压力制度下着装人体的工效性能进行了试验研究，分析了服装充压后人体工效性能变化及最优工效指标对服装压力的敏感度，并进一步探讨了高空代偿服充压后工效指标间相关关系的变化。

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