基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法

技术领域

本发明涉及飞机弹射救生爆炸切割脉冲噪声检测技术领域，具体涉及一种基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法。

背景技术

飞机弹射救生爆炸切割采用聚能爆炸切割技术，通过引爆舱预埋在座舱盖内的火工品(主要有导爆索、切割索、微爆索等)，产生高速金属射流预裂或切割座舱盖，并抛放以清理弹射通道，它是现代飞机弹射救生通道清理的重要方式之一，具有弹射延时短、损伤小，能够避免飞行中舱盖脱落，并兼顾舱盖隐身的优点，但需要解决外壳碎裂飞溅、爆炸冲击波和脉冲噪声的附带损伤问题。

目前基于GJB 2A-1996常规兵器发射或爆炸时脉冲噪声的安全限值，结合爆炸切割清理弹射通道技术的工程实践，通过确定飞行员弹射时对爆炸冲击的损伤安全极限，以及爆炸冲击的超压估算，进行飞机弹射救生爆炸切割的脉冲噪声和冲击波的防护。但爆炸冲击波和脉冲噪声超压对人的损伤不仅与超压有关，而且与检测场景中人体的姿势、位置等场景特征密切相关，爆炸冲击脉冲噪声精准检测需要考虑爆炸发生时的场景特征。由于飞机弹射救生爆炸切割脉冲噪声的作用参数多、变化速率快，空中检测困难、而且安全风险极高，现有地面实验检测多是对爆炸当量和距离进行的理论性实验，而没有完全仿真爆炸场景，飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测场景是飞行员弹射前的一个特殊时刻，与飞机、座椅弹射精巧设计有关。如果不考虑切割爆炸时的场景，那么实验仿真检测就不能达到精确。

发明内容

本发明提供一种基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法，可以仿真飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测场景并进行相应测试，得到精准有效的测试数据。

为此，本发明提供如下技术方案：

一种基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法，所述仿真平台包括：座椅模型、舱盖模型、仿真人模型；所述方法包括：

布局仿真平台各部件，并调整各项特征参数使其达到与火工品爆炸时检测场景的参数一致；

记录所述仿真平台的调整参量及对应数据；

根据脉冲噪声检测要求，设置检测点位，测量并记录测点爆心距；

进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据。

所述布局仿真平台各部件，并调整各项特征参数使其达到与火工品爆炸时检测场景的参数一致包括：

依次安装座椅模型、舱盖模型、仿真人模型，并进行调整使安装后的结构能够模可选地，仿飞行员触发弹射时的位置和状态；

在舱盖模型上放置并标记火工品布局，并确定火工品炸点位置。

可选地，所述依次安装座椅模型、舱盖模型、仿真人模型包括：将所述座椅模型、所述舱盖模型安装到所述仿真平台上，将所述仿真人模型固定到所述座椅模型上。

可选地，所述使安装后的结构能够模仿飞行员触发弹射时的位置和状态包括：

使所述座椅模型和仿真人模型的状态与飞机火工品爆炸瞬间座舱内部状态一致；

使所述舱盖模型的高度及倾角与飞机座舱高度及倾角一致。

可选地，所述舱盖模型由一次性消耗材料加工制作而成。

可选地，所述仿真平台的调整参量包括以下任意一种或多种：初始基准位、座椅高度、头位高度、座背切角、座椅调整角、舱盖高度、炸点盖心距、炸测点距、炸药质量。

可选地，所述火工品上设置有启爆开关；

所述进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据包括：

将冲击波压力测试系统放置到所述检测点位；

远程控制所述启爆开关，引爆所述火工品；

利用所述冲击波压力测试系统进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据。

可选地，所述冲击波压力测试系统包括以下任意一种或多种设备：声级计、传感器、信号放大器、动态信号测试分析设备、安装有数据处理软件的微型计算机。

可选地，所述方法还包括：根据所述测试数据及记录的数据，计算得到检测项目的各种听觉损伤评价结果和/或防护评价结果。

可选地，所述座椅为飞机弹射座椅1:1仿真模型，所述舱盖为飞机舱盖1:1仿真模型。

本发明提供的基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法，利用座椅模型、舱盖模型、仿真人模型搭建的仿真平台，布局仿真平台各部件，并调整各项特征参数使其达到与火工品爆炸时检测场景的参数一致。在调整各项特征参数后，记录仿真平台的调整参量及对应数据；根据脉冲噪声检测要求，设置检测点位，测量并记录测点爆心距；进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据。利用本发明方案，可以准确、有效地模拟真实的飞机救生爆炸切割脉冲噪声场景，从而得到精准的测试数据。

进一步地，根据测试数据及记录的仿真平台及其它静态数据，可以计算得到检测项目的各种听觉损伤评价结果和防护评价结果，为产品设计及评价提供数据支持。

附图说明

图1是本发明实施例中进行飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测所用的仿真平台的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法的流程图；

图3是利用仿真平台进行头盔内噪声测试的示意图；

图4是利用仿真平台进行头盔外超压测试的示意图；

图5是利用本发明方案及现有技术进行头盔内噪声测试和头盔外超压测试得到的测试结果示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明实施例的方案，下面结合附图和实施方式对本发明实施例作进一步的详细说明。

在飞机弹射救生爆炸切割中，由于爆炸冲击波和脉冲噪声超压会对人会造成一定的损伤，因此需要对爆炸冲击脉冲噪声进行精准检测，以保证机上人员安全，而现有地面实验检测由于没有考虑切割爆炸时的场景，因而使得实验仿真检测结果不准确，无法给出有效数据。针对这一问题，本发明提供一种基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法，利用座椅模型、舱盖模型、仿真人模型搭建的仿真平台，布局仿真平台各部件，并调整各项特征参数使其达到与火工品爆炸时检测场景的参数一致。在调整各项特征参数后，记录仿真平台的调整参量及对应数据；根据脉冲噪声检测要求，设置检测点位，测量并记录测点爆心距；进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据。利用本发明方案，可以准确、有效地模拟真实的飞机救生爆炸切割脉冲噪声场景，从而得到精准的测试数据。

如图1所示，是本发明实施例中进行飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测所用的仿真平台的结构示意图。

该仿真平台包括：座椅模型11、舱盖模型12、仿真人模型13。

需要说明的是，在具体应用中，所述座椅模型11可以采用飞机弹射座椅1:1仿真模型，并且能够前后、上倾调节。类似地，所述舱盖模型12同样可以采用飞机舱盖1:1仿真模型，所述舱盖模型12的材料、尺寸、结构可以与飞机座舱相同。另外，所述仿真人13具体可以是假人或人工头，对此本发明实施例不做限定。

另外，所述舱盖模型12可以由一次性消耗材料加工制作而成，而且根据实验测量次数，一次制作多个备用。

利用该仿真平台，本发明实施例提供的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法的流程如图2所示，包括以下步骤：

步骤201，布局仿真平台各部件，并调整各项特征参数使其达到与火工品爆炸时检测场景的参数一致。

具体地，参照图1所示，布局仿真平台各部件的过程如下：

首先，依次安装座椅模型11、舱盖模型12、仿真人模型13，参照图1所示，将所述座椅模型11、所述舱盖模型12安装到所述仿真平台上，将所述仿真人模型13固定到所述座椅模型11上。

上述各项安装完成后，根据飞行员触发弹射时的位置和状态对上述各部件进行调整，使安装后的结构能够模仿飞行员触发弹射时的位置和状态。

比如，调取飞机座椅静态参数、火工品爆炸瞬间座椅的空间参数，根据这些参数调整座椅模型11的姿态，使所述座椅模型和仿真人模型13的状态与飞机火工品爆炸瞬间座舱内部状态一致；调整舱盖模型12的高度，使所述舱盖模型12的高度及倾角与飞机座舱高度及倾角一致。

进一步地，如图1所示，为了方便调整座椅模型11的姿态，可以将座椅模型11固定在基座21上，将基座21设计为可调结构。这样，在需要调整座椅模型11的姿态时，只需调整基座21的位置及倾角即可。

进一步地，如图1所示，为了便于调整舱盖模型12的高度，可以将舱盖模型12安装在支撑件22上，将支撑件22设计为高度可调结构。相应地，只需调整支撑件22的高度，即可方便地实现对舱盖模型12高度的调整。

当然，根据实际飞机救生爆炸切割场景中飞机机舱内的真实状态，还可以有其它调整，对此本发明实施例不再一一举例说明。

其次，在布局仿真平台各部件并调整完毕后，在舱盖模型上放置并标记火工品布局，并确定火工品炸点位置。

需要说明的是，为了得到更好的仿真结果，火工品的布局、当量和发数应与飞机座舱相同。

步骤202，记录所述仿真平台的调整参量及对应数据。

所述仿真平台的调整参量包括但不限于以下任意一种或多种：初始基准位、座椅高度、头位高度、座背切角、座椅调整角、舱盖高度、炸点盖心距、炸测点距、炸药质量，各参量的定义及作用可参照下表1所示。

表1

步骤203，根据脉冲噪声检测要求，设置检测点位，测量并记录测点爆心距(即测点到爆炸中心的距离，也称为炸测距)。

步骤204，进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据。

在具体应用中，为了便于引爆火工品并保证测试人员安全，可以在所述火工品上设置启爆开关，通过触发该启爆开关来引爆火工品，模拟飞机救生爆炸场景。

所述启爆开关可以远程控制，这样可以使测试人员与仿真平台保持安全距离。

在一种非限制性实施例中，可以利用现有的冲击波压力测试系统进行爆炸切割脉冲噪声测试，所述冲击波压力测试系统可以包括但不限于以下任意一种或多种设备：声级计、传感器、信号放大器、动态信号测试分析设备、安装有数据处理软件的微型计算机等。

相应地，所述进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据可以按照以下过程进行：

(1)将冲击波压力测试系统放置到所述检测点位；

(2)远程控制所述启爆开关，引爆所述火工品；

(3)利用所述冲击波压力测试系统进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据。

需要说明的，根据实际所需测试数据的不同，上述测试过程可以重复多次，以分别测量不同参数数据，对此本发明实施例不做限定。

进一步地，在一种非限制性实施例中，还可包括以下步骤：根据所述测试数据及记录的数据，计算得到检测项目的各种听觉损伤评价结果和/或防护评价结果。比如，利用所述仿真平台进行头盔内噪声测试和头盔外超压测试，根据测试数据确定听觉损伤评价结果和防护评价结果。

图3是利用仿真平台进行头盔内噪声测试的示意图，图4是利用仿真平台进行头盔外超压测试的示意图。

上述仿真测试的一种示例如下：

调整平台为火工品爆炸时舱内场景特征参数，依照场景仿真设计流程进行实验检测。

比如，检测仪器采用声望人工头、DA-21数据记录仪采集噪声数据，AS-70波形处理软件、Cool Edit Pro2.0脉宽分析软件进行数据统计分析。

人工头加装飞行头盔，分别在头盔内、外人工头耳朵位置布置检测器，用以测试耳位处的噪声暴露和声压。

同时利用目前常用地面试验进行对比测试，两次测试得到图5所示测试曲线。

对实验数据进行计算处理，得到图5所示测试曲线。

其中，曲线51是目前常用地面试验测试所得到的头盔内噪声曲线，曲线52是利用本发明方案进行测试得到的头盔内噪声曲线。

其中，虚线60是两次测试的头盔声压转换后得到的头盔内噪声；虚线61是利用常用超压计算公式得到的头盔内噪声；虚线62是引入检测场景特征参数计算得到的头盔内噪声。虚线62略低于虚线61，说明引入考虑场景参数后，理论计算超压最大峰值比不引入小，这也与实测情况相符。

由图5中曲线可以看出，曲线52比曲线51脉冲峰值要滞后一些，而且其后衰减也快，衰减的也低，这说明本仿真考虑舱内场景测量值与飞机设计时冲击波脉冲噪声防护要求相符，本发明的仿真接近飞机座舱实际情况。曲线51、52的头盔外声压相同，说明检测标准一致。

另外，虚线62略低于虚线61，说明引入考虑场景参数后，理论计算超压最大峰值比不引入小，这也与实测情况相符。

由图5中的实验数据可知，利用本发明方案调整检测场景后的脉冲峰值要滞后一些，而且后面衰减的也快，衰减的也低，这也说明飞机设计时考虑爆炸冲击波和脉冲噪声影响，舱内场景有助于对抗冲击噪声损伤。另外，通过比较，也说明两种不同方法测试得到的头盔外声压相同，说明检测标准一致。

通过图5的测试结果，主要可以体现以下几点：

1)采用本发明方案的仿真检测，噪声曲线峰值滞后；

2)采用本发明方案的仿真检测，后面次级峰值衰减快；

3)采用本发明方案的仿真检测，后面次级峰值低；

4)飞机座舱设计、座椅弹射设计、弹射通道设计都已经考虑到弹射是爆炸冲击波、脉冲噪声的影响，因此其座椅、舱盖、弹射角度等的设计合理，并且符合实际情况；

5)现有其他地面仿真方法没有考虑舱内情况，仅仅是爆炸当量和炸测点距离，因此它的测量曲线肯定要比飞机弹射的实际值要高。之所以是高而不是低，是因为它没仿真座椅倾斜，炸测点距离比考虑倾斜的炸测点距小等因素，相当于离耳朵近，因此峰值较高。

6)本发明方案考虑到爆炸时舱内时空特征进行检测，更接近飞机、座舱、座椅、弹射、飞行员弹射状态，因此，利用本发明方案检测到的曲线峰值滞后、曲线衰减快、曲线低，说明精准性优于其他简单仿真检测，也与飞机座舱、座椅、舱盖、弹射等设计相符。

7)由于两者仿真下、头盔外数值一致，说明检测标准一样。由此更进一步证明：即在检测标准一致情况下，本发明方案的检测结果更接近实际情况，从而也佐证了上述第5)点的理论分析。

可见，本发明提供的基于仿真平台的飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测方法，利用座椅模型、舱盖模型、仿真人模型搭建的仿真平台，布局仿真平台各部件，并调整各项特征参数使其达到与火工品爆炸时检测场景的参数一致。在调整各项特征参数后，记录仿真平台的调整参量及对应数据；根据脉冲噪声检测要求，设置检测点位，测量并记录测点爆心距；进行爆炸切割脉冲噪声测试，得到测试数据。利用本发明方案，可以准确、有效地模拟真实的飞机救生爆炸切割脉冲噪声场景，从而得到精准的测试数据。

进一步地，根据测试数据及记录的仿真平台及其它静态数据，可以计算得到检测项目的各种听觉损伤评价结果和防护评价结果，为产品设计及评价提供数据支持。

本发明方案将飞机救生爆炸切割脉冲噪声检测仿真与实际场景结合紧密，所设计的仿真平台可以重复使用，实验检测场景统一，计算评价方法标准一致，可以得到准确的测试结果，可用于飞机爆炸切割脉冲噪声检测研究，为飞机爆炸切割弹射救生的噪声防护设计提高平台支撑。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。而且，以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的模块和单元可以是或者也可以不是物理上分开的，即可以位于一个网络单元上，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上对本发明实施例进行了详细介绍，本文中应用了具体实施方式对本发明进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及系统，其仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。