[发明专利]一种失重飞机测试系统

说明书

本发明公开了一种失重飞机测试系统，该系统包括人体操作运动特性测试支架及设备平台、跑台、视觉感知特性测试系统和生物节律影响测试平台；本发明可获取失重飞行状态下人进行推、拉、双臂旋转操作时的绩效数据，支撑失重环境下生物力学模型验证；测量获取跑台受试者肩腰部的力分配数据，为跑台束缚系统的改进和完善提供依据，通过对比地面和失重飞机上的跑步运动姿态的差异，进一步分析太空跑台在设计上存在的问题；验证视觉感知特性测试系统在变重力环境下获取绩效数据的有效性；探讨失重飞机模拟的短暂、多次失重对于模式生物重力应激基因表达以及生物节律的影响，揭示重力变化影响生物钟的分子机制。

技术领域

本发明涉及航天航空技术领域，特别是涉及一种失重飞机测试系统。

背景技术

失重飞机是利用普通飞机改装后的、具有特殊用途的飞机，它是航天计划中的一个重要的大型实验室。

失重是航天飞行过程中始终存在的一种特殊的环境因素，国内外许多研究资料表明，太空失重环境下人体的一些生理学功能发生了改变，长期飞行会使航天员产生心血管失调、骨丢失、下肢肌肉萎缩等失重生理效应，随着航天航空技术的不断发展，对于这方面的研究也变得更加迫切。

跑台锻炼是航天员训练和航天飞行中主要的对抗防护措施，目前我国已将跑台锻炼列入未来长期航天飞行对抗措施计划中。但由于相关人体试验中受试者的因素难于控制，目前国外对多大强度的跑台锻炼效果最佳仍无定论。

因此测试获取失重状态下人体操作运动特性、视觉感知特性、跑台束缚特性，以进一步分析太空跑台在设计上存在的问题并完善跑台设计；研究失重状态下模式生物重力应激基因表达以及生物节律的影响，揭示重力变化影响生物钟的分子机制；将对我国航空航天技术发展起到重要作用。

发明内容

本发明提供了一种失重飞机测试系统，该系统可获取失重飞行状态下人进行推、拉、双臂旋转操作时的绩效数据，支撑失重环境下生物力学模型验证；测量获取跑台受试者肩腰部的力分配数据，为跑台束缚系统的改进和完善提供依据；通过对比地面和失重飞机上的跑步运动姿态的差异，进一步分析太空跑台在设计上存在的问题；验证微重力条件下、跑步过程中束缚装置的适体性、舒适性，人体对纵向负荷的适应性；验证视觉感知特性测试系统在变重力环境下获取绩效数据的有效性；探讨失重飞机模拟的短暂、多次失重对于模式生物重力应激基因表达以及生物节律的影响，揭示重力变化影响生物钟的分子机制。

该系统包括人体操作运动特性测试支架及设备平台、跑台、视觉感知特性测试系统和生物节律影响测试平台。

所述人体操作运动特性测试支架及设备平台包括操作力测试系统、体力负荷测评系统和人体运动采集记录系统；

所述操作力测试系统由笔记本电脑、测试支架、操作力采集器、2个推拉力测量扶手、2个旋转力测量扶手和4个脚限制器组成，其中测试支架固定在飞机舱体壁上，2个推拉力测量扶手和2个旋转力测量扶手分别安装在测试支架上，4个脚限制器分别固定飞机舱体地板上，2个推拉力测量扶手、2个旋转力测量扶手和4个脚限制器分别连接到操作力采集器上，操作力电压信号通过操作力采集器分析并转换为数据信号，操作力采集器用数据线和笔记本电脑连接，将操作力数据实时显示并存贮以备后续分析；

所述体力负荷测评系统包括肌电采集装置和心率检测装置，其中肌电采集装置为(Noraxon Telemyo)，采集16个表面肌电信号，采集部位如下：上肢肌群包括：肱三头肌、肱二头肌、肱桡肌、桡侧腕伸肌、尺侧腕伸肌、三角肌、胸大肌、斜方肌等8块肌肉；下肢肌群包括：股四头肌(股外侧肌、股直肌、股内侧肌)、腓肠肌(内侧、外侧头)、胫骨前肌、股二头肌、半腱肌等8块肌肉；心率检测装置为Actiheart心率自动检测仪及背带，Actiheart心率检测仪包括可充电电源和记忆卡装置在内总重量小于10g，可连续记录心率数据达21天，无需电源，内置记忆卡，因此不须数据线，不会干扰机内电子通信；