Page 20 - 《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

曲线。由图 2 可见，各工况下超压时程曲线的波形 75
101 kPa
特征与演化过程整体一致，表明在不同环境气压 60 90 kPa
下冲击波生成与传播过程具有良好的稳定性。 45 70 kPa
54 kPa
表 1 汇总了各实验工况下驱动段压力（ p d ）、
p e ）的实测结 Overpressure/kPa 30
自由场峰值超压（ p f ）及环境气压（
果。由表 1 可见，在组别 1 ～4 中，驱动段压力基本一致， 15
变异系数为 3.97%，这一结果表明实验结果具有 0
较高的重复性。随着环境气压的降低，实验段实
−15
测压力总体呈现逐渐降低的趋势，该规律与已有 9.5 10.0 10.5 11.0
结论 [12,24-25,37] 一致，进一步验证了环境气压对冲击波 Time/ms
超压峰值的影响。当环境气压从 101 kPa 降至 图 2 不同环境气压条件下实验段出口超压时程曲线
55 kPa 时，实验段自由场峰值超压降约 16.03%， Fig. 2 Shock wave overpressure time-history curves
表明该激波管能够较好地实现低气压条件下的 at the experimental section exit under different
atmospheric pressure conditions
冲击波测试。同时，当环境压力为 89 kPa 时，与本文

表 1 初始实验条件
设定的 90 kPa 气压环境存在差异，在实际实验过程
Table 1 Initial experimental conditions
中，受真空泵系统的控制精度以及环境因素微小
组别 p d /kPa p f /kPa p e /kPa
波动的影响，实测环境气压值无法与理论值完全
1 461 60.5 101
一致，存在±1 kPa 的微小波动，在后续假人模型
2 431 58.1 89
测试中，均在此 4 种气压工况下重复开展实验。
3 431 55.6 70
表 2 统计了 60 kPa 冲击波工况下 4 种环境气
4 421 50.8 55
压条件中各 3 次模型实验时所测得的激波管实验
段出口压力（p），当环境气压从 101 kPa 降至 54 kPa 时，实验段出口峰值超压降约 20.6%，与自由场峰值超压
t
的降幅相近，进一步验证了冲击波测试环境的可靠性。由表 2 可知，当环境气压为 90 kPa 时，实验段出口
压力的平均值高于 101 kPa 环境气压下的对应值。该现象主要归因于膜片工艺差异所带来的系统误差。

表 2 60 kPa 冲击波工况下不同环境气压下激波管实验段出口压力
Table 2 Pressures at the outlet of the experimental section of the shock tube under different atmospheric pressures
in 60 kPa shock wave case
p t /kPa
p e /kPa
第1次 第2次 第3次
101 64.6 56.9 54.3
90 62.9 62.1 57.2
70 50.1 49.4 47.7
54 46.8 46.6 46.1

2.2 不同气压环境下致伤指标的变化
2.2.1 头部表面超压峰值随时间的变化
图 3 展示了不同气压环境下模型头部各测点的超压时程曲线。由图 3 可见，当模型正面朝向冲击
波来波方向时，不同气压环境下，同一测点的超压时程曲线波形特征与演化过程一致，说明环境气压变
化对模型头部表面超压时程曲线影响有限，但峰值超压随着环境气压降低呈下降趋势。
图 4 展示了 4 种不同环境气压条件下，模型头部各测点峰值超压的统计结果。不同气压环境条件
下，头部表面峰值超压分布规律保持一致，即眼部测点峰值超压最高，冲击波沿模型头部表面“前部-前
额-头顶-枕部”传播路径呈逐步降低趋势 [38-40] 。当环境气压由 101 kPa 降至 54 kPa 时，各测点峰值超压

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