基于Ansys 的载人登月跳跃式返回过程中人体胸部骨骼系统损伤分析

包佳仪，周前祥，姚永杰，郭 攀，程 杨

(1. 北京航空航天大学生物与医学工程学院， 北京100191； 2. 北京航空航天大学生物医学工程高精尖创新中心， 北京100191； 3. 海军特色医学中心， 上海210000； 4. 郑州大学力学与安全工程学院， 郑州450001)

1 引言

探月飞船返回地球时，飞船进入大气层前具有第二宇宙速度，传统弹道式返回产生的过载可达到17g。 为了降低过载、热流以及动压峰值，防止过载超过航天员的承受极限而对生命造成威胁，飞船以较小的再入角进入大气层，依靠升力跳出大气层，此时航天器已经降到了第一宇宙速度之下，做一段弹道式飞行后再次进入大气层，这种返回方式称为跳跃式返回。 对比传统弹道式返回，跳跃式返回会出现多个峰值，但过载峰值相对较小，有效地提高了安全性。 第二宇宙速度跳跃式返回是中国探月工程需突破和掌握的关键技术。

探月飞船的加速度对人体的影响一直受到美、俄等国的关注，NASA 公布的重返月球计划也对飞船返回着陆进行了系统研究。 跳跃式返回过程中，航天员会受到较大的持续性向前加速度(胸-背向)作用，由于座椅与舱底平面有一定夹角，航天员在头盆向还受到分力作用。 国内外学者对于高过载加速度对人体的影响均做过大量的实验，包括动物实验、志愿者离心机实验以及志愿者火箭滑车实验等。 Little 等研究表明，当施加胸背向5g、7g 以及9g 加速度载荷时，志愿者会出现运动能力下降，胸廓直径缩小，心率升高，但是身体基本无碍；……