民用飞机乘员伤害仿真分析研究

作     者：袁鹏 

作者单位：中国民航大学 

学位级别：硕士

导师姓名：冯振宇

授予年度：2014年

学科分类：08[工学] 

主      题：民用飞机 乘员伤害 仿真 

摘      要：随着民航业的快速发展,民用飞机的速度不断提高,载客量也在加大。除了飞机的速度、舒适度外,乘客更加关注飞机的安全性和可靠性,因此,飞机的抗坠毁性能已经成为了飞机设计的重要方面。飞机的抗坠毁性能不仅包括飞机结构的耐坠撞性,也包括飞机坠撞过程中为乘员提供保护、防止乘员伤害的能力,其最终目标是保证乘员的安全,使乘员在飞行事故中身体各部位的伤害达到最小。国内外研究机构对于乘员损伤及其保护进行了多年的研究,积累了大量的经验,并在此研究基础上,各国民航管理当局都制定了相应的民航规章和技术标准,保证了飞机坠撞情况下乘员的安全性。同时,随着计算机技术的快速发展,使得利用计算机进行乘员保护研究,开展一系列仿真模拟成为了一种可能。在民机适航审定工作中,与传统的试验相比较,基于仿真技术对乘员/座椅约束系统进行适航验证试验,成为了一种高效快捷、成本低廉的手段。因此,本文对乘员伤害模拟仿真技术及理论进行了介绍,采用MADYMO软件进行乘员伤害仿真模拟的关键问题进行了研究。本文得到的主要结论如下:（1）通过对人体生物力学和相关适航条款的研究,经过分析与综合得到了人体伤害评价标准,明确乘员安全运动包线,并就最新的研究成果,提出乘员伤害适航审定指标,完善了符合实际应用的乘员伤害评价体系。（2）应用仿真分析软件MADYMO建立乘员伤害多刚体有限元仿真分析模型,具备坠撞条件下乘员保护模拟仿真和评价预测的能力。（3）以前期建立的假人/座椅约束系统仿真模型为基础,掌握乘员伤害仿真模型的建模方法和关注点,开展一系列乘员伤害和保护的仿真研究,包括中国人体假人和Hybrid III假人的人体坠撞响应差异性研究和采用正交试验设计座椅优化方法研究。