【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 施加在乘員身體上的載荷，另一方面要減小機(jī)艙內(nèi)部結(jié)構(gòu)和附件所受到的沖擊載荷，而且，在整個(gè)過(guò)程中，座椅本身的完整性不應(yīng)破壞，為了達(dá)到這個(gè)目的，應(yīng)該為座椅裝備一套完整的減速度裝置或限載裝置。(6)除了上述提到的各種基本設(shè)計(jì)思想外，座椅的舒適性也是很重要的設(shè)計(jì)因素。雖然，座椅舒適性與飛機(jī)結(jié)構(gòu)的耐撞性沒(méi)有直接的聯(lián)系，但是座椅的舒適性可以直接影響飛行員的飛行狀態(tài)。如果忽略了座椅的舒適性，飛行員有可能在短時(shí)間的飛行任務(wù)重感到疲勞，從而增加飛機(jī)事故發(fā)生的可能性。在以往的飛機(jī)設(shè)計(jì)中，一般要求材料具有最佳的比強(qiáng)度。然而，根據(jù)飛機(jī)結(jié)構(gòu)適航思想可以進(jìn)一步提出，最好應(yīng)當(dāng)選擇那些既滿足強(qiáng)度要求，又具有足夠的韌性的材料。選擇這類型材料一方面可以滿足靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)要求，另一方面可以使得制造的結(jié)構(gòu)具有好的耐撞性能。用彈性分析作為選擇材料的標(biāo)準(zhǔn)方法，對(duì)于產(chǎn)品使用壽命大多數(shù)情況是適當(dāng)?shù)模?，作為耐墜毀設(shè)計(jì)，可預(yù)料載荷僅一次施加，因此，屈服點(diǎn)以外的材料特性通常是很重要的。座椅主要結(jié)構(gòu)件所要求的延伸性在很大程度上取決于座椅結(jié)構(gòu)是否設(shè)計(jì)成能通過(guò)使用分段的“限載”裝置來(lái)吸收能量。一般規(guī)定，10%的材料延伸率是韌性材料與非韌性材料的大致分界線。10%是建議用于所有無(wú)限載裝置座椅主要結(jié)構(gòu)件的最小值。由于對(duì)峰值載荷脈沖形狀、系統(tǒng)的動(dòng)力響應(yīng)及速度變化等因素難以精確預(yù)測(cè)，對(duì)于有限載裝置的座椅，主要結(jié)構(gòu)元件主要守在方向上，建議采用7%的延伸率的材料，這是因?yàn)槠漭d荷和應(yīng)力能預(yù)測(cè)。在飛機(jī)墜毀中有兩種類型的地板變形會(huì)引起座椅結(jié)構(gòu)或固定連接件破壞，第一種類型，在座椅腿固定連接件之間的地面發(fā)生“凸起”或“凹陷”的變形。這使座椅腿產(chǎn)生相對(duì)于地版面的轉(zhuǎn)動(dòng)，如果超過(guò)接頭變形極限就會(huì)導(dǎo)致連接件破壞。第二種類型，地板表面發(fā)生扭曲或翹曲，這使座椅結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變形載荷。由于座椅上施加了附加載荷，會(huì)使座椅連接件破壞。座椅設(shè)計(jì)者必須估計(jì)到地板可能出現(xiàn)的凸起或凹陷，并在座椅結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中考慮一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)值以降低不利影響。為解決座椅腿由于地板凸起而產(chǎn)生相對(duì)于地板表面的轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)題，可以考慮幾種設(shè)計(jì)方案，下面提出兩種：(a) 在固定連接件的設(shè)計(jì)中加進(jìn)一個(gè)用有足夠韌性的材料特制的“塑性鉸”。對(duì)塑性鉸所要求的容許屈服，甚至在座椅腿的轉(zhuǎn)角超過(guò)由地板凸起所引起的最大預(yù)期變形值時(shí)都不破壞。還要要求它能承受壓縮、拉伸和剪切的組合載荷，以便在彎曲屈服時(shí)固定座椅。(b) 采用類似窩關(guān)節(jié)這樣的摩擦接頭，以便通過(guò)接觸地面之間的滑動(dòng)允許座椅腿轉(zhuǎn)動(dòng)。為防止座椅連接由于地板變形而破壞，結(jié)構(gòu)接頭應(yīng)能在各方向有較大的角位移時(shí)不破壞，一個(gè)能適應(yīng)結(jié)構(gòu)上整體載荷極限的座椅也能較好的適應(yīng)墜毀狀態(tài)下地板的彎曲和翹曲。所以我們可以根據(jù)可生存事故中座椅結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形。 飛機(jī)墜毀時(shí)保證座椅牢固性所允許的地板翹曲要求簡(jiǎn)圖 嚴(yán)重墜毀時(shí)保證座椅牢固性所允許的彎曲或“凹陷”變形圖一個(gè)實(shí)例可以說(shuō)明因座椅腿與地板之間不能產(chǎn)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)而引發(fā)的嚴(yán)重后果。在早期美國(guó)軍用直升機(jī)樣機(jī)上。在發(fā)生事故時(shí)，這個(gè)鑄件由于應(yīng)力集中區(qū)的軸向和彎曲組合應(yīng)力的作用而一再破壞。而當(dāng)后腿與滑軌接頭之間的連接點(diǎn)處不承受彎曲載荷時(shí)，座椅能經(jīng)受大約兩倍的減速力。，通過(guò)切掉部分鑄件以減小彎矩，這樣僅保留一個(gè)中心螺釘，因而連接形式由固定連接改為鉸接。后來(lái)的試驗(yàn)證明這樣更改能提高承載能力。 座椅后腿鑄件接頭的更改乘員的體格特征是座椅設(shè)計(jì)的基本數(shù)據(jù)，F(xiàn)AA認(rèn)為，在設(shè)計(jì)空勤座椅時(shí)應(yīng)以第95百分位和第5百分位飛行員為基礎(chǔ)來(lái)考慮乘員重量上下限，設(shè)計(jì)重量應(yīng)以執(zhí)行戰(zhàn)斗任務(wù)和非戰(zhàn)斗任務(wù)的座椅飛行員的典型重量為基礎(chǔ)。（單位：kg）體型95百分位50百分位5百分位細(xì)目男性女性男性女性男性女性飛行員衣物頭盔皮靴總量垂向有效質(zhì)量 兵員和炮手質(zhì)量（單位kg）體型95百分位50百分位5百分位細(xì)目男性女性男性女性男性女性飛行員衣物頭盔皮靴總量110穿著垂向有效質(zhì)量裝備垂向有效質(zhì)量，但據(jù)過(guò)去20年內(nèi)軍用飛行記錄的大多數(shù)飛行小時(shí)是非戰(zhàn)斗機(jī)飛行小時(shí)。因而空勤人員輕裝的可能性極大，包括行程長(zhǎng)度，控制方法和座椅裝甲等方面對(duì)空勤座椅的限制約束了設(shè)計(jì)選擇的靈活性，如果設(shè)計(jì)空勤座椅用以保護(hù)從第5百分位到95百分位全部重量范圍內(nèi)的乘員，則應(yīng)有乘員重量傳感裝置或速度傳感系統(tǒng)，以便對(duì)較輕機(jī)組乘員提供保護(hù)。變載系統(tǒng)要求更高，當(dāng)進(jìn)行充分研究后應(yīng)在座椅設(shè)計(jì)中考慮。設(shè)計(jì)限載座椅的目的是考慮座椅和成員與飛機(jī)結(jié)構(gòu)的相對(duì)位移使空間得到最好的利用，而作用在乘員身體上的在和必須與所用束帶系統(tǒng)的類型及乘員對(duì)載荷的耐受能力相符。座椅乘員系統(tǒng)垂直方向的響應(yīng)，特別是座椅運(yùn)動(dòng)特性對(duì)乘員減速度水平的影響是一個(gè)尚未得到充分研究和還未完全解決的問(wèn)題，影響限載系統(tǒng)設(shè)計(jì)因素有：輸入脈沖、乘員的有效重量、椅墊特性及可用沖程距離。由于一部分下肢支撐在地板上，因此，座椅上的乘員在垂直方向的有效重量大約是乘員重量的80%，乘員有效重量可由以下幾個(gè)部分來(lái)確定：a．80%乘員體重；b．80%乘員著裝重量（靴子除外）；c．膝蓋以上身體攜帶的全部設(shè)備的100%重量。（GL）確定。這一結(jié)果是阻止座椅垂直運(yùn)動(dòng)的全部力，其中包括摩擦、緊固等作用力。對(duì)于滑動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，滿足這個(gè)要求是困難的，因?yàn)槟Σ亮﹄S接觸力而變化，接觸力又隨沖擊載荷的矢量方向而變。建議采用無(wú)摩擦的滾動(dòng)機(jī)構(gòu)或折疊機(jī)構(gòu)。，使減速載荷在超過(guò)人體耐受時(shí)間小宇23的過(guò)載系數(shù)。MILSTD 1807里對(duì)各種座椅零部件的靜態(tài)極限載荷因子做出了詳細(xì)的規(guī)定。 C17座椅及其約束系統(tǒng)要求強(qiáng)度要求極限載荷方向（相對(duì)于機(jī)體坐標(biāo)系）MILS25073A（座椅）類型I和類型Ⅱ頭枕（頭墊）890N朝后座椅扶手1335N朝下445N側(cè)向椅墊、前沿1780N朝下類型Ⅰ（直升機(jī)）座椅底部13350N朝下座椅靠背8900N朝后安全帶裝置6408N均布4005N肩帶安全腰帶裝置6675N均布類型Ⅱ（貨機(jī)、運(yùn)輸機(jī)以及多發(fā)教練機(jī)）座椅底部17800N朝下座椅靠背6675N朝后安全帶裝置12816N（腰帶）均布8010N肩帶MILS26688（座椅，乘客，后向，運(yùn)輸機(jī)）座椅靠背17800N座椅底部17800N座椅扶手890N側(cè)向擱腳板1113N安全帶配件4450N每個(gè)配件MILS7852(座椅、機(jī)組乘員、可調(diào)節(jié)旋軸、E1型)座椅底部17800N座椅靠背17800N頭枕（頭墊）890N朝后座椅扶手1335N朝下445N側(cè)向安全帶配件12816N均布8010N肩帶第四章 飛機(jī)座椅有限元建模及分析座椅是飛機(jī)的重要構(gòu)件，其必須安裝安全帶和肩帶以保證在規(guī)定的飛行狀態(tài)和應(yīng)急著陸狀態(tài)慣性載荷作用時(shí)，駕駛員身體不受到嚴(yán)重?fù)p傷。座椅關(guān)系到對(duì)飛機(jī)駕駛員和乘員的保護(hù)，因此適航當(dāng)局對(duì)其十分重視，，飛機(jī)結(jié)構(gòu)必須具有對(duì)成員的保護(hù)功能，這就給座椅、安全帶及其連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和試驗(yàn)驗(yàn)證工作帶來(lái)了一定難度。適航條例除了提出在規(guī)定的沖擊速率作用下，座椅和約束系統(tǒng)的最大變形（包括塑性變形及破壞）等指標(biāo)方面的要求以外，還對(duì)肩帶載荷，乘員腰椎力乘員骨盆加速度，乘員頭部加速度和HIC值等做出了硬性規(guī)定。為滿足以上條款，F(xiàn)AA適航當(dāng)局提出對(duì)于小型農(nóng)用飛機(jī)駕駛員座椅和緊束裝置可以經(jīng)過(guò)5000磅的靜態(tài)試驗(yàn)，其中2000磅的作用力分配給肩帶裝置，3000磅的作用力分配給腰帶裝置，加載狀態(tài)按美國(guó)聯(lián)邦航空局咨詢通報(bào)ACNO：234的規(guī)定的試驗(yàn)狀態(tài)進(jìn)行。按照美國(guó)FAA適航條款要求和咨詢通報(bào)對(duì)飛機(jī)靜強(qiáng)度驗(yàn)證，由于模型、安全帶和肩帶在計(jì)算分析中均為面接觸，不易模擬準(zhǔn)確，故采用各部件相互作用的受力分析，得