CN107817084A - 一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于系统辨识领域，提出一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法，降低飞行员损伤，为改进飞行员的防护措施提供科学依据和指导。技术方案包括：在保护头盔的头盔瞄准具位置安装Gx向过载传感器，所述Gx向过载传感器安装方向与飞机纵轴方向一致；利用改装后的保护头盔测量飞机在特种条件下飞行员头部Gx向过载并采集试验样本；利用飞机特种条件下飞行试验样本，采用系统辨识中的“黑箱建模”方法，建立在特种条件下飞机Gx向过载与飞行员头部Gx向过载之间的对应关系。

Description

一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法

技术领域

本发明属于系统辨识领域。

背景技术

在特种条件下，飞机与飞行员在短时间内由高速运动急剧减速至零速度，飞行员将遭受到短时高强度胸背向过载冲击，由于头部缺乏约束，其会承受较大冲击性过载Gx，较大的冲击性过载Gx对人体头颈部会造成一定的损伤。目前国内对于飞机在特种条件下飞行员头部对碰撞加速度响应的研究尚处于起步阶段，随着我国航空工业的快速发展，有必要研究飞行员在特种条件下所受到的Gx向过载。飞行试验代价昂贵并且在特种条件下频繁进行飞行试验时会对飞行员头颈部造成一定程度上的损伤，因此急需寻求一种新的方法预测飞行员头部在特种条件下所受到的Gx过载，据此制定科学的评价准则和合理安排试飞计划、降低飞行员损伤，为改进飞行员的防护措施提供科学依据和指导，并为后期研究特种条件下人体对碰撞加速度的耐限提供一定的生理学依据。

发明内容

本发明的目的：提出一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法，降低飞行员损伤，为改进飞行员的防护措施提供科学依据和指导。

本发明的技术方案：

一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法，包括：

在保护头盔的头盔瞄准具位置安装Gx向过载传感器，所述Gx向过载传感器安装方向与飞机纵轴方向一致；

利用改装后的保护头盔测量飞机在特种条件下飞行员头部Gx向过载并采集试验样本；

利用飞机特种条件下飞行试验样本，采用系统辨识中的“黑箱建模”方法，建立在特种条件下飞机Gx向过载与飞行员头部Gx向过载之间的对应关系。

Gx向过载传感器通过传感器支座安装在头盔瞄准具位置处。

利用数据线将Gx向过载传感器与数据采集器相连接。

在利用改装后的保护头盔测量飞机在特种条件下飞行员头部Gx向过载并采集试验样本之前，还包括：飞行员穿戴改装后的保护头盔做地面过载试验。

本发明的优点：

本发明提供新的方法预测飞行员头部在特种条件下所受到的Gx过载，据此制定科学的评价准则和合理安排试飞计划、降低飞行员损伤，为改进飞行员的防护措施提供科学依据和指导，并为后期研究特种条件下人体对碰撞加速度的耐限提供一定的生理学依据。

附图说明：

图1是将传感器安装在头盔上的示意图，其中1：保护头盔，2：传感器支座，3：Gx向过载传感器，4：数据采集器，5：数据线。

具体实施方式：

下面结合图1，具体说明本发明，针对飞机在特种条件下的飞行试验，制定如下具体实施方式：

(1)测试改装

1)在保护头盔1上头盔瞄准具安装底座上安装用于Gx向过载传感器3安装的传感器支座2，安装传感器用支座2安装在头盔上时应与飞机的坐标轴方向一致，保证Gx向过载传感器3的安装方向准确。

2)Gx向过载传感器3安装方向与飞机纵轴(x轴)方向一致安装在传感器支座2上以避免其他方向上的过载对Gx向过载产生干扰。

3)利用数据线5将Gx向过载传感器3与数据采集器4相连接，数据采集器4和数据线5应放置在合适的位置以确保不会对飞行员的正常工作造成影响。

(2)地面试验

完成上述改装后，需要进行地面试验，在试验者穿戴保护头盔1进行动作的方向应与飞机纵轴(x轴)方向一致确保Gx向过载传感3器采集到的过载能够真实反映实际过载。

(3)特种条件下飞行试验

利用改装后的头盔测量飞机在特种条件下飞行员头部Gx向过载。

(4)系统辨识

利用飞机特种条件下飞行试验样本，采用系统辨识中的“黑箱建模”方法，建立在特种条件下飞机Gx向过载与飞行员头部Gx向过载之间的对应关系。

采用系统辨识中的“黑箱建模”方法对整个系统进行频谱分析和辨识以初步确定头颈部的传递函数，结合飞行试验样本数据与经典数据样本对模型进行修正以确定单一的传递函数，进而得到飞行员头部Gx向过载的通用化传递函数，在后期就可以直接将飞机所受过载代入所获得的通用化传递函数中，得到飞行员头部Gx向过载。例如，假如系统是一架飞机，它的输入可能是各个控制面的位置，如副翼和升降舵，系统的输出可能是飞机的方位、速度和位置，噪声可能是影响输出的湍流和骤风，输入和输出信号可以在时间域和频域内测量，对于这种机理过于复杂的系统，可以采用“黑箱建模”方法记录输入输出，根据所提供的方法确定系统模型结构和模型参数；在基于磁致伸缩的微位移的在线预测中，此系统是非线性系统，且对于同一个输入电流，可以有无穷多个输出，是明显的多值函数模型，根据所提供的方法确定输出值究竟是何值并且确定输入输出的通用化传递函数，在后面的测量中就可以将输入电流直接输入到通用化传递函数中以确定输出值。或者，建立在特种条件下飞机Gx向过载与飞行员头部Gx向过载之间的对应表格，通过查表可以获得需要的飞机Gx向过载下飞行员头部Gx向过载数据，该表格即为传递函数。

通过本方法，可以提前根据飞机在特种情况下所受到的过载预测飞行员头部Gx向过载，可以据此制定科学的评价准则和合理安排试飞计划、降低飞行员损伤，为改进飞行员的防护措施提供科学依据和指导，并为后期研究飞机特种条件下人体对碰撞加速度的耐限提供一定的生理学依据。

Claims (4)

1.一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法，其特征在于，包括：

在保护头盔的头盔瞄准具位置安装Gx向过载传感器，所述Gx向过载传感器安装方向与飞机纵轴方向一致；

利用改装后的保护头盔测量飞机在特种条件下飞行员头部Gx向过载并采集试验样本；

利用飞机特种条件下飞行试验样本，采用系统辨识中的“黑箱建模”方法，建立在特种条件下飞机Gx向过载与飞行员头部Gx向过载之间的对应关系。

2.如权利要求1所述的一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法，其特征在于，Gx向过载传感器通过传感器支座安装在头盔瞄准具位置处。

3.如权利要求1所述的一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法，其特征在于，利用数据线将Gx向过载传感器与数据采集器相连接。

4.如权利要求1所述的一种特种条件下飞行员头部Gx向过载预测方法，其特征在于，在利用改装后的保护头盔测量飞机在特种条件下飞行员头部Gx向过载并采集试验样本之前，还包括：飞行员穿戴改装后的保护头盔做地面过载试验。