伍楊， 覃彬， 王舒， 熊漫漫， 安碩， 盧海濤， 張先鋒

(1.南京理工大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院， 江蘇 南京 210094； 2.中國(guó)兵器工業(yè)第208研究所 瞬態(tài)沖擊技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京 102202)

0 引言

爆炸沖擊波致腦損傷是近年國(guó)外戰(zhàn)爭(zhēng)和局部沖突中士兵罹患的一種較為多發(fā)的創(chuàng)傷。尤其是爆炸越來越成為現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)的主要傷害來源，越來越多的士兵遭受沖擊波性腦損傷，從而引發(fā)嚴(yán)重的后遺癥。雖然以高強(qiáng)纖維復(fù)合材料為代表的輕型防彈裝備廣泛應(yīng)用有效降低了槍彈破片對(duì)士兵的傷害，但防彈裝備并不能完全避免或大幅度減輕爆炸沖擊波對(duì)人體的傷害。美軍在伊拉克和阿富汗戰(zhàn)爭(zhēng)中投入了數(shù)十萬軍隊(duì)，經(jīng)常遭遇近距離炸彈襲擊，在傷亡案例中爆炸沖擊傷已占總傷亡比例的66%～72%，其中由爆炸沖擊波造成的創(chuàng)傷性腦損傷占傷亡的60%。除了爆炸沖擊波，一些長(zhǎng)期接觸大口徑火炮的作戰(zhàn)人員也顯露出腦損傷相關(guān)的病癥，火炮發(fā)射的炮口沖擊波也是導(dǎo)致創(chuàng)傷性腦損傷(TBI)的重要因素，需要在平時(shí)訓(xùn)練中注重防護(hù)與損傷防治。在一系列靶場(chǎng)人員健康調(diào)查中也發(fā)現(xiàn)，長(zhǎng)期從事射擊訓(xùn)練及測(cè)試的射手曾出現(xiàn)腦損傷相關(guān)癥狀表現(xiàn)的概率近乎100%，在聽力、精神反應(yīng)等方面退化趨勢(shì)較常人更為明顯。因此在士兵日常訓(xùn)練中，也需要更加注意對(duì)操作人員的保護(hù)。

針對(duì)爆炸沖擊波顱腦防護(hù)，學(xué)者們做了大量研究工作。研究發(fā)現(xiàn)，爆炸沖擊波超壓可在極短的時(shí)間內(nèi)作用于頭部，從而引起顱內(nèi)高壓，甚至器官損傷。國(guó)外方面，Li等開展了遠(yuǎn)場(chǎng)爆炸沖擊波作用下的頭盔防護(hù)機(jī)制研究，分析了有無頭盔保護(hù)的頭部模型超壓分布，結(jié)果表明，在正面沖擊波作用過程中，帶有頭盔的頭部模型頂部區(qū)域超壓峰值減小，但在后部區(qū)域增加。通過數(shù)值模擬分析，頭部模型后部區(qū)域超壓的增強(qiáng)主要是由于沖擊波的疊加匯聚。Rodriguez等通過Abaqus/Explicit有限元軟件分析了全盔系統(tǒng)(頭盔、護(hù)目鏡和下頜防護(hù)裝置)對(duì)TNT爆炸沖擊波防護(hù)效果，研究結(jié)果表明，全盔系統(tǒng)可將顱內(nèi)壓力降低5倍以上。Sarvghad等模擬了爆炸沖擊波的傳播過程，并對(duì)無防護(hù)、有頭盔防護(hù)和防彈面罩防護(hù)的有限元頭部模型進(jìn)行數(shù)值分析，獲取不同來向沖擊波的顱內(nèi)生物力學(xué)參數(shù)。Shyam等從生物醫(yī)學(xué)角度和頭盔防護(hù)裝備設(shè)計(jì)角度闡述了增加頭盔的覆蓋面積和密閉性的必要性。Valverde等通過數(shù)值模擬分析了排爆頭盔在不同爆炸載荷下的力學(xué)響應(yīng)，該頭盔可大幅度降低爆炸沖擊波超壓，對(duì)人員進(jìn)行有效防護(hù)。Grujicic等對(duì)涂有聚脲的ACH頭盔開展基于爆炸沖擊波防護(hù)性能研究，采用有限元方法分析顱內(nèi)壓力和加速度等，發(fā)現(xiàn)含有聚脲涂層的頭盔能有效提高防沖擊波特性。Jenson等開展基于爆炸沖擊波下的高性能碳納米管復(fù)合材料頭盔多尺度計(jì)算模型研究，分析了有/無防護(hù)下頭部以及納米復(fù)合材料頭盔內(nèi)從爆炸到顱腦的能量傳遞的數(shù)值結(jié)果。Bloodworth-Race等通過激波管試驗(yàn)驗(yàn)證了不同厚度的頭盔內(nèi)開孔聚氨酯泡沫材料的吸能效果。Annette等研究分析了水下局部爆炸的壓力- 時(shí)間關(guān)系，通過火箭筒、榴彈炮以及水下爆炸試驗(yàn)驗(yàn)證麻醉豬腦的壓力變化規(guī)律和傷情特征，研究結(jié)果表明，低頻波容易從空氣或水中進(jìn)入豬大腦，但高頻波則被身體過濾，豬腦內(nèi)所測(cè)得峰值超壓為腹部的3%。Long等通過激波管模擬沖擊波效應(yīng)，研究了頭盔材料凱夫拉纖維對(duì)小鼠創(chuàng)傷性腦損傷的防護(hù)效果，結(jié)果表明，126～147 kPa的空氣超壓易造成小鼠神經(jīng)病理改變，引起TBI，顯著影響急性心血管穩(wěn)態(tài)機(jī)制和神經(jīng)行為功能；凱夫拉背心包裹了小鼠胸部和部分腹部，大大降低了死亡率，可有效防護(hù)沖擊波超壓。Long等利用頭盔模型在有限元程序中模擬爆炸沖擊波場(chǎng)并進(jìn)行分析，研究結(jié)果表明，顱骨能夠傳遞爆炸沖擊波，引起顱內(nèi)高壓，正面爆炸的壓力波可通過頭盔兩側(cè)進(jìn)入并環(huán)繞頭部，導(dǎo)致后方二次沖擊；對(duì)于不戴頭盔的情況，連續(xù)的正面爆炸沖擊將引起更高的顱內(nèi)壓力，超過了造成腦損傷的 235 kPa 超壓閾值。Moss等通過數(shù)值模擬發(fā)現(xiàn)非致命爆炸可以導(dǎo)致顱骨彎曲，從而在大腦中產(chǎn)生潛在的破壞性載荷，這種機(jī)制可有助于TBI的損傷診斷和頭盔設(shè)計(jì)。

國(guó)內(nèi)方面，蔡志華等對(duì)爆炸波的產(chǎn)生、造成的顱腦損傷類型及其病理特征、研究方法、致傷機(jī)制、損傷閾值和防護(hù)方法進(jìn)行了綜述，簡(jiǎn)要敘述了防爆頭盔防護(hù)材料對(duì)沖擊波的衰減作用及防護(hù)機(jī)制。柳占立等提出了基于顱腦爆炸傷致傷機(jī)制和評(píng)價(jià)指標(biāo)的防護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括新型防沖擊波材料的頭盔系統(tǒng)改進(jìn)、頭盔緩沖系統(tǒng)設(shè)計(jì)、增加頭部保護(hù)系統(tǒng)的封閉性等。張文超等通過開展50 g TNT距有/無頭盔防護(hù)下頭部模型1 m處爆炸的數(shù)值模擬，分析不同工況下沖擊波流場(chǎng)壓力變化規(guī)律，得出典型戰(zhàn)斗頭盔可使前額空氣超壓衰減為無防護(hù)的54.5%，但是會(huì)使顱后空氣超壓增強(qiáng)為無防護(hù)的2.19倍。康越等基于激波管試驗(yàn)條件，對(duì)裸頭模及佩戴一體結(jié)構(gòu)頭盔和分體結(jié)構(gòu)頭盔的頭部模型進(jìn)行沖擊波防護(hù)性能評(píng)價(jià)測(cè)試，結(jié)果表明，人體眼部和耳部自身結(jié)構(gòu)的特殊性使其極易成為沖擊波攻擊的重要靶向器官，防護(hù)裝備結(jié)構(gòu)密閉性可有效阻止沖擊波進(jìn)入顱腦內(nèi)，減小疊加匯聚效應(yīng)，提高士兵頭面部裝備防護(hù)性能。韓勇等研究了在沖擊載荷下內(nèi)襯泡沫的能量吸收能力對(duì)摩托車頭盔防護(hù)性能的影響，建立了有限元數(shù)值分析頭盔模型，并開展了跌落仿真實(shí)驗(yàn)，研究表明，在頭盔的前部、冠部和后部測(cè)試點(diǎn)區(qū)泡沫密度由40 kg/m增加到80 kg/m時(shí)，泡沫的能量吸收能力逐漸增大，頭部沖擊能量衰減更快。

綜上所述，頭盔對(duì)沖擊波腦損傷具有一定防護(hù)效果，但均都缺乏有效的試驗(yàn)驗(yàn)證，同時(shí)對(duì)于爆炸沖擊波在頭盔內(nèi)的傳播衰減規(guī)律尚不清晰。本文通過靜爆試驗(yàn)研究頭盔沖擊波防護(hù)性能，結(jié)合壁面壓力傳感器和顱腦模擬靶標(biāo)，形成不同頭盔結(jié)構(gòu)和頭盔內(nèi)不同位置的沖擊波防護(hù)測(cè)試方法，并獲取模擬靶標(biāo)前額、顱頂和顱后的壓力- 時(shí)間變化曲線，探索爆炸沖擊波在有/無防護(hù)條件下的顱腦表面?zhèn)鞑ヒ?guī)律。

1 顱腦靶標(biāo)

為真實(shí)模擬和評(píng)估爆炸沖擊波對(duì)顱腦表面的作用規(guī)律，匹配不同結(jié)構(gòu)頭盔佩戴合理性等，依據(jù)國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)GJB5477—2006男軍人頭面型三維尺寸中選用符合人體結(jié)構(gòu)尺寸的顱腦靶標(biāo)。本文主要定性分析顱腦皮膚表面、頭盔內(nèi)和頭盔外沖擊波傳播規(guī)律，顱腦內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)不影響測(cè)試結(jié)果，故該顱腦靶標(biāo)沒有考慮顱骨及腦組織，顱腦靶標(biāo)內(nèi)部填充聚氨酯泡沫。選用硅膠材料用于模擬頭部皮膚，厚度約10 mm，其力學(xué)性能和生物皮膚較為相似。靶標(biāo)重心位于鼻梁至顱后的中心處，符合人體頭部重心位置，在顱腦靶標(biāo)的前額、顱頂和顱后3個(gè)位置預(yù)留孔位，用于放置PCB自由場(chǎng)壓力傳感器，傳感器測(cè)試面外置于模擬皮膚表面，如圖1所示。

圖1 顱腦模擬靶標(biāo)Fig.1 Head surrogate for experiment

本文選用4種方案開展試驗(yàn)研究，分別為QGF-03式頭盔、FAST頭盔、FAST頭盔+面罩和全盔，如圖2所示。QGF-03式頭盔是國(guó)內(nèi)主要現(xiàn)役頭盔之一，大量列裝于全軍和武警部隊(duì)，由芳綸纖維制備而成。FAST頭盔是一種綜合承載型頭盔，盔體匹配攜行導(dǎo)軌和魔術(shù)貼，可搭載防護(hù)面罩等模塊，廣泛應(yīng)用于特種部隊(duì)和特警部門，可以滿足不同作戰(zhàn)環(huán)境，其采用超高分子量聚乙烯纖維制備而成。全盔由頭盔、護(hù)目鏡和護(hù)頜等模塊一體化構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)對(duì)頭面部、口鼻、耳部等器官的防護(hù)，本文擬用摩托車頭盔作為全盔樣機(jī)，所用材料為聚碳酸酯。試驗(yàn)方案如表1所示。

圖2 試驗(yàn)用盔Fig.2 Helmets for experiment

表1 不同頭盔類型試驗(yàn)方案Table 1 Different helmets for experiment

2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)采用TNT炸藥，裝藥質(zhì)量為50 g，模擬戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下爆炸沖擊波。TNT為壓實(shí)藥柱，采用電雷管起爆。藥柱水平吊置于兩個(gè)支架之間，離地面1.7 m，參照真實(shí)人體身高。以藥柱中心位置為爆心，分別在藥柱兩側(cè)放置顱腦靶標(biāo)，根據(jù)爆炸沖擊波在空氣中傳播規(guī)律的經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算，將靶標(biāo)距爆心擬定為1 m，模擬顱腦靶標(biāo)遭受100 kPa的沖擊波超壓峰值，如圖3所示。顱腦靶標(biāo)同樣采用支架固定，與藥柱等高，數(shù)據(jù)采集設(shè)備采用瑞士Elsys公司生產(chǎn)的TraNET 408S瞬態(tài)記錄儀。試驗(yàn)過程中1號(hào)壓力傳感器置于顱腦靶標(biāo)1的前額,測(cè)得超壓峰值為，2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)傳感器分別置于顱腦靶標(biāo)2的前額、顱頂和顱后，測(cè)得超壓峰值分別為、、。顱腦靶標(biāo)均正臉面對(duì)爆心，試驗(yàn)場(chǎng)地布置如圖4～圖6所示。

圖3 沖擊波自由場(chǎng)壓力- 時(shí)間曲線Fig.3 The pressure-time curve of the free-field shock wave

圖4 頭盔防護(hù)沖擊波試驗(yàn)示意圖Fig.4 Experiment arrangement

圖5 試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)布置圖Fig.5 Photograph of the arrangement of experiment

圖6 顱腦靶標(biāo)佩戴頭盔效果Fig.6 The head surrogate covered with different helmet in the experiment

3 爆炸沖擊波傳播規(guī)律分析

爆炸試驗(yàn)所測(cè)得的壓力- 時(shí)間曲線如圖7所示。由圖7可見，兩個(gè)顱腦靶標(biāo)前額處超壓為典型近場(chǎng)沖擊波時(shí)程曲線，具有明顯超壓峰值，峰值過后壓力值逐漸下降。試驗(yàn)測(cè)得無防護(hù)條件下顱腦靶標(biāo)的前額處在距爆心1 m處的正面超壓為254.17～360.81 kPa之間，顱頂處為83.10 kPa和91.10 kPa，后腦處為56.10 kPa和57.76 kPa，如表2所示。分析可知由于沖擊波的反射疊加作用，沖擊波在前額部位的空氣超壓峰值大于相同位置的自由場(chǎng)壓力峰值。

表2 有/無防護(hù)條件下沖擊波壓力 峰值測(cè)試結(jié)果Table 2 Results of experiments for overpressure of shock waves with/without helmet

圖7 無防護(hù)條件下測(cè)試結(jié)果Fig.7 Results of pressure-time curves without helmet

對(duì)于顱腦靶標(biāo)2，在無防護(hù)條件下沖擊波自由場(chǎng)先正面作用于前額，在0.4 ms后波峰抵達(dá)顱頂，壓力峰值為91.10 kPa，隨后呈現(xiàn)緩慢衰減；在0.8 ms后波峰抵達(dá)后腦處，壓力峰值為56.10 kPa，隨后呈現(xiàn)振蕩衰減趨勢(shì)，如圖7(a)所示。分析可知由于頭部的阻擋作用，沖擊波呈包裹狀向后腦傳播，同時(shí)會(huì)圍繞頭部進(jìn)行透射、折射和反射，最后沖擊波會(huì)在后腦部位重新匯聚，匯聚部位會(huì)對(duì)頭部造成多次沖擊，但是相比于前額和顱頂，再次沖擊壓力峰值顯著降低，呈振蕩衰減趨勢(shì)。

戴上QGF-03式頭盔后，由于頭盔的阻擋作用，避免了沖擊波對(duì)前額的直接作用，前額部位空氣壓力峰值較無防護(hù)時(shí)顯著降低，超壓峰值為151.31 kPa和176.06 kPa，如圖8所示。由圖8可見：在0.4 ms后波峰抵達(dá)盔內(nèi)顱頂處，曲線呈緩慢上升趨勢(shì)，超壓峰值為62.13 kPa和64.80 kPa；0.8 ms后波峰抵達(dá)盔內(nèi)后腦處，超壓峰值為106.88 kPa和114.12 kPa，曲線振蕩明顯。分析可知，沖擊波進(jìn)入頭盔內(nèi)引起壓力波效應(yīng)，出現(xiàn)壓力脈沖，考慮由沖擊波的不同傳播路徑、頭盔內(nèi)表面反射等原因造成。從結(jié)果可知，在戴有QGF-03式頭盔后顱腦靶標(biāo)2內(nèi)壓力峰值中，>>，后腦處超壓峰值顯著增強(qiáng)。

圖8 穿戴QGF-03式頭盔后測(cè)試結(jié)果Fig.8 Results of pressure-time curves with QGF-03 helmet

定義頭盔對(duì)沖擊波的衰減率為=(-)，其中為無防護(hù)條件下超壓峰值，為有防護(hù)條件下超壓峰值。與無防護(hù)對(duì)比，戴上QGF-03式頭盔后的前額和顱頂處超壓能有效削弱58%和30%；后腦處超壓明顯增強(qiáng)50%以上?；谏鲜霈F(xiàn)象，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果和仿真結(jié)果，分析在沖擊波自由場(chǎng)中，沖擊波超壓在頭盔內(nèi)傳播可能滯后于頭盔外部，傳至盔外耳后或頸脖處的沖擊波會(huì)快速?gòu)暮竽X與盔體間隙處流入，與從前方傳入的沖擊波匯聚從而產(chǎn)生高壓，致使顱后超壓峰值顯著升高，圖8后腦處(4號(hào)測(cè)點(diǎn))壓力- 時(shí)間曲線振蕩明顯，表明沖擊波反復(fù)作用于該區(qū)域。同時(shí)由于頭盔的阻擋，高壓氣體不能快速擴(kuò)散，致使盔內(nèi)顱頂壓力作用時(shí)間顯著增長(zhǎng)，顱頂處的正壓時(shí)間從無防護(hù)的0.8 ms增長(zhǎng)至有頭盔的1.2 ms。

戴上FAST頭盔后，靶標(biāo)2前額傳感器安裝位置裸露在頭盔外，再加上帽檐處反射疊加，導(dǎo)致超壓峰值高于無防護(hù)狀態(tài)，在364.84～405.02 kPa之間；在0.5 ms后顱頂處正壓緩慢增加，在1.2 ms后到達(dá)峰值，為37.36 kPa和38.86 kPa，整個(gè)正壓時(shí)間持續(xù)1.5 ms(見圖9)。超壓峰值先作用于后腦處，為54.37 kPa和69.49 kPa，明顯高于顱頂峰值，但超壓沖量小于顱頂位置。與無防護(hù)對(duì)比，戴上FAST頭盔后的顱頂超壓能有效削弱56%，后腦處超壓則增強(qiáng)9%。

圖9 穿戴FAST頭盔后測(cè)試結(jié)果Fig.9 Results of pressure-time curves with FAST helmet

與QGF-03式頭盔相比，F(xiàn)AST頭盔內(nèi)設(shè)泡沫襯墊和風(fēng)帽調(diào)節(jié)器，與顱腦靶標(biāo)更加緊密貼合。泡沫襯墊在一定程度上具有吸波耗能作用，可有效抑制沖擊波超壓峰值，但緊密貼合形成的封閉性易增加盔內(nèi)顱頂處正壓作用時(shí)間。FAST頭盔顱后的壓力匯聚效應(yīng)依然存在，但明顯小于QGF-03式頭盔。

戴上防護(hù)面罩后，靶標(biāo)2前額處超壓峰值顯著降低，為75.41 kPa和77.05 kPa；0.7 ms顱頂處正壓緩慢上升，1.2 ms后達(dá)到峰值，為34.07 kPa和34.29 kPa，正壓持續(xù)時(shí)間同樣在1.5 ms之內(nèi)，結(jié)果表明，防護(hù)面罩可有效阻擋沖擊波作用。由圖10(a)可知，戴上防護(hù)面罩后，超壓峰值先作用于后腦處(4號(hào)測(cè)點(diǎn))，在40.66～53.26 kPa之間，且高于顱頂峰值，故存在沖擊波是先從頭盔外部(耳后、后頸脖)流入后腦，與迎面而來從前額- 顱頂- 后腦傳來的沖擊波形成了反射疊加。與無防護(hù)對(duì)比，戴上帶有防護(hù)面罩的FAST頭盔后，前額、顱頂和后腦超壓分別削弱75%、60%和17%。防護(hù)面罩能增強(qiáng)頭盔的沖擊波防護(hù)能力，有效削弱沖擊波超壓在顱腦表面作用。

圖10 穿戴帶有防護(hù)面罩的FAST頭盔測(cè)試結(jié)果Fig.10 Results of pressure-time curves wearing FAST helmet with mask

穿戴全盔后，前額處超壓峰值為10.79 kPa和11.36 kPa，1 ms后超壓峰值先后作用于顱后和顱頂，顱頂處超壓峰值為11.60 kPa和11.75 kPa，顱后處超壓峰值為10.09 kPa和11.80 kPa。顱內(nèi)三處測(cè)壓點(diǎn)壓力峰值顯著降低，如圖11所示。分析可知，全盔結(jié)構(gòu)包含護(hù)目鏡、護(hù)頜和護(hù)頸等模塊，頭部防護(hù)面積大，沖擊波只能通過模塊間微小間隙繞射流入頭盔內(nèi)并與顱腦靶標(biāo)發(fā)生作用。由圖11可見，三處壓力曲線走向相似，前額和顱頂處呈振蕩型上升曲線，在爆炸過程中，大部分能量通過沖擊波在氣- 固兩相介質(zhì)交界面形成反射而散失，剩余小部分能量在頭盔材料界面?zhèn)鬟f方式發(fā)生改變，沖擊波能量轉(zhuǎn)化成材料彈性能、材料內(nèi)部孔隙內(nèi)能以及材料整體動(dòng)能。同時(shí)，全盔內(nèi)正負(fù)壓持續(xù)時(shí)間為7 ms，顯著高于其他頭盔。分析可知，在沖擊波自由場(chǎng)中，頭盔外部空氣快速流動(dòng)導(dǎo)致壓力降低，頭盔內(nèi)部空氣無法迅速排出，頭盔內(nèi)外形成壓力差，造成顱腦表面出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)，持續(xù)時(shí)間4～6 ms。顱后處呈現(xiàn)兩次負(fù)壓均表明沖擊波超壓沒有在顱后形成壓力匯聚效應(yīng)，傳播規(guī)律與QGF-03式頭盔、FAST頭盔結(jié)果不同。與無防護(hù)對(duì)比，戴上全盔后的前額、顱頂和后腦超壓分別削弱90%、87%和80%，與QGF-03式頭盔和帶有防護(hù)面罩的FAST頭盔相比，全盔具有更好的沖擊波防護(hù)效果。

圖11 穿戴全盔測(cè)試結(jié)果Fig.11 Results of pressure-time curves with full-face helmet

4 結(jié)論

本文通過靜爆試驗(yàn)研究頭盔沖擊波防護(hù)性能，結(jié)合壁面壓力傳感器和顱腦模擬靶標(biāo)，形成了不同頭盔結(jié)構(gòu)和頭盔內(nèi)不同位置的沖擊波防護(hù)測(cè)試方法，獲得了模擬靶標(biāo)前額、顱頂和顱后的壓力- 時(shí)間變化曲線，分析了爆炸沖擊波在有/無防護(hù)條件下的顱腦表面?zhèn)鞑ヒ?guī)律。得到主要結(jié)論如下：

1)頭盔均能有效削弱沖擊波超壓，戴上QGF-03式頭盔的前額超壓可從無防護(hù)的352.57 kPa削弱至151.31 kPa；戴上全盔后，則可削弱至11.36 kPa；全盔防護(hù)效果最好，能在前額、顱頂和顱后超壓分別削弱90%、87%、80%，密閉性對(duì)沖擊波防護(hù)具有積極作用。

2)防護(hù)面罩可以大幅削弱爆炸沖擊波對(duì)頭部的傷害；在半封閉的情況下，對(duì)前額和面部沖擊波超壓的削弱可達(dá)75%；同時(shí)，對(duì)顱頂和顱后的沖擊波也具有較好防護(hù)效果。

3)沖擊波在有防護(hù)的顱腦靶標(biāo)傳播過程中，易發(fā)生繞射和匯聚疊加。繞射至頭盔后部的沖擊波會(huì)從后腦與盔體間隙處流入，與盔內(nèi)的沖擊波匯聚疊加從而產(chǎn)生高壓，致使顱后超壓峰值顯著升高；與無防護(hù)對(duì)比，QGF-03式頭盔內(nèi)顱后超壓提高了50%～100%，F(xiàn)AST頭盔內(nèi)顱后超壓提高了9%。

4)在沖擊波自由場(chǎng)中，頭盔外部空氣快速流動(dòng)導(dǎo)致壓強(qiáng)降低，頭盔內(nèi)部高壓氣體又無法迅速排出，致使盔內(nèi)壓力作用時(shí)間顯著增長(zhǎng)；同時(shí)頭盔內(nèi)外形成壓力差易造成顱腦表面出現(xiàn)負(fù)壓區(qū)。