Page 18 - 《爆炸与冲击》2026年第11期

第 46 卷 王俊龙，等： 不同气压环境下冲击波对人体头颈致伤力学指标的影响规律 第 11 期

是，低气压是改变冲击波传播特性（如峰值超压、冲量、波阵面速度等）的直接物理原因，而高原环境主
要影响机体代谢与组织耐受性，属于生物学响应范畴 [28-29] 。本研究以高仿真物理假人为对象，仅关注致
伤力学指标，不涉及生理性损伤评价。基于此，拟采用单因素控制思路，主要针对不同低压环境这一关
键变量在峰值超压为 60、135 和 200 kPa 的强冲击波环境中开展人体头颈损伤评价。通过对高仿真物理
假人模型头部表面峰值超压、头部质心运动学响应（加速度、角速度）及颈部运动学响应（力、扭矩）进行
对比分析，揭示强冲击波载荷下不同气压环境对人体头颈致伤指标的影响规律，以期为高原（低气压）环
境下爆炸冲击伤研究及损伤准则的适用性提供力学参考。

1 实 验

1.1 装置
1.1.1 高仿真物理假人模型
实验中采用高仿真物理假人模型（以下简称“模型”，见图 1 [6,30] ），该模型基于 50 百分位 Hybrid Ⅲ
型男性假人制作 [31-33] 。结合爆炸冲击波对人体头部的短时致伤效应，在模型头部表面 6 个特定部位（眼
部、前部、前额、头顶、枕部、耳部）各布设一枚超压传感器，传感器通过螺纹工装与金属颅骨连接，感应
面与模型皮肤齐平；针对冲击波对人体引发的惯性损伤（长时致伤效应），在模型头部质心安装三轴加速
度传感器与三轴角速度传感器，在上颈部布设六轴载荷传感器。实验所用模型的生物逼真度、具体结构
参数及传感器规格等信息，可参考文献 [6,30]，为避免重复，此处不再赘述。头部表面超压信号通过
SFSC-08 型数据采集仪采集，采样频率设定为 1 MHz；加速度、角速度、力及扭矩信号采用 SFSC-34 型数
据采集仪采集，采样频率为 100 kHz。

(a) Wave elimination section
60, 135, 200 kPa Shock tube Pressure sensor Ambient pressure
blast wave 101 kPa
90 kPa
70 kPa
Driver section 54 kPa
Diaphragm section Driven section Expansion section
Test section
(b)
Front
Forehead Top
Top
Pressure sensor Occipital Forehead H1
Front Ear Occipital
Eye Eye
Ear H2
Accelerometer H1

Angular rate sensors H1

Six-axial load cell H2

图 1 (a) 激波管示意图及模型布置图 [6,30] ，(b) 高仿真物理假人模型及传感器安装位置 [6,30]
Fig. 1 (a) Schematic diagram and model layout of the shock tube [6,30] , (b) realistic physical manikin
model and sensor installation position [6,30]

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