跳伞着陆生物力学

在战场有生力量的快速投送、飞行员逃生和救援救灾等活动中，跳伞有不可替代的作用。但是，跳伞又具有高度危险性，跳伞者的损伤概率比其他人高20倍。绝大部分的跳伞损伤发生在着陆阶段，因此对跳伞着陆的研究对军事、民用和娱乐性跳伞都非常重要。正确的跳伞着陆姿势对减少着陆损伤非常必要。各国都强调着陆姿势的重要性，但各国的姿势规定并不一致。在早期跳伞中，美国和德国都采用前滚翻式着陆姿势。后来英国采用了侧滚翻式着陆姿势，据称这种着陆姿势可以显著降低着陆损伤，美军在1943年6月也开始采用这种姿势。这种姿势要求跳伞者着陆时双臂抬起，前臂在面部抱紧，下颌内收，足与地面接触时，膝关节微屈，并向侧向旋转，小腿、大腿、臀部和躯干依次触地并完成翻滚，通过身体各关节的运动将强大的身体动能吸收，并延长缓冲时间和增大身体冲击面积。目前，大多数国家军事跳伞都采用侧滚翻式着陆姿势。

但是，与大多数国家不同，我国和原苏联一些国家采用的是半蹲式跳伞着陆姿势[8]。半蹲式跳伞着陆姿势要求在未着陆时下肢成半蹲姿势，做到“三紧一平”，即两腿弯曲，并将膝、踝关节、前脚掌内侧靠齐夹紧，脚掌与地面平行。其主要特点在于在初始接触后主动地大幅度弯曲下肢关节，通过延长缓冲时间和增加缓冲距离来减小冲击过载和预防潜在损伤。其中的“三紧”是为了保证双腿可以同时承受冲击，避免单独承载而造成损伤，“一平”是为了保证自始至终人体与地面接触都有最大的接触面积。

20世纪80年代后期，第四军医大学使用高速摄像和仪器分析方法，研究了男性伞兵用平台训练模拟跳伞着陆时，用半蹲式和侧滚翻式两种姿势条件下人体质心、足部和人体各节段承受的冲击力。但是，作为30多年前的研究，他们的研究存在测量和分析方法相对落后、实验样本过小使得结果无统计意义等局限性。在目前条件下，从关节运动学、动力学和肌电图等角度更科学地认识这种半蹲式跳伞着陆姿势，以期更好地进行防护和降低损伤率，是生物力学研究者的责任。

自2009年以来，北京航空航天大学生物与医学工程学院开展了跳伞着陆的生物力学研究，将运动人体科学、临床生物力学中的新思想和新技术应用到这一传统课题中去，重新激活了这一研究领域。2009年4月2日，中国空军首批16名战斗机女飞行员被授予空军中尉军衔，获得象征飞行员身份的飞行员证书和飞行等级证章。在当年的国庆阅兵中，这批飞行员以优异的表现得到全国人民的赞誉。但是，大量事实数据表明，女性在执行跳伞任务时比男性更加容易发生损伤，但是对其原因从来没人研究过。

2010年，牛文鑫等人[22]关于在半蹲式跳伞着陆过程中两性生物力学差异的研究发表在《航空航天与环境医学》（Aviation，Space，and Environmental Medicine）。该杂志是美国航天医学联合会的会刊，已有80余年的发行历史，是航空航天医学领域唯一的SCI杂志，2015年后更名为《航天医学与人类的行为》（Aerospace Medicineand Human Performance）。该论文发表的重要意义在于，中国人第一次在国际期刊上发表了关于跳伞着陆生物力学的研究，英语世界的研究者第一次知道在滚翻式跳伞着陆姿势以外，还有一种姿势叫半蹲式跳伞着陆姿势。在审稿过程中，审稿专家提出质疑：“你们为什么不使用正规的跳伞着陆姿势？”“世界上到底有多少人会用这种不标准的姿势跳伞？”面对这种质疑，作者在不违背保密条例的前提下，利用公开发表的中文论文进行了回应，最终让审稿专家明白，世界上有一种标准的、正规的半蹲式跳伞着陆姿势，与他们意识中唯一的滚翻式跳伞着陆姿势共存了几十年。该论文的发表，展现了中国科学家在该领域更加开放和自信的心态。将半蹲式跳伞着陆的生物力学研究放在国际背景下，更加有利于我们发现不足，提高我们的科研水平，对半蹲式跳伞着陆有更加科学的认识。

在发表了半蹲式跳伞着陆两性生物力学差异研究结果后，北京航空航天大学又连续在该杂志发表了两篇论文，分别为《在半蹲式跳伞着陆踝关节防护装备的设计中考虑性别差异》[23]，以及《地面硬度对跳伞着陆生物力学的影响》[24]，其中后者为同济大学与北京航空航天大学共同完成。这两篇论文的发表，进一步确认了半蹲式跳伞着陆姿势在国际学术界的位置。此外，北京航空航天大学还有大量关于跳伞着陆的研究成果，以其他方式公开发表或总结成报告。