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航空座椅水平冲击下结构响应特性分析及结构优化

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航空座椅水平冲击下结构响应特性分析及结构优化

作者：周松霖中国民航大学

学位级别：硕士

在飞机坠撞事故中,飞机地板变形对航空座椅以及乘员都会造成较大的损伤,为了研究地板变形对乘员安全的影响,本文选取某典型三联座航空座椅进行研究,建立仿真模型,通过与滑台冲击试验数据进行对比,验证模型有效性;开展航空座椅主承力结... 详细信息

在飞机坠撞事故中,飞机地板变形对航空座椅以及乘员都会造成较大的损伤,为了研究地板变形对乘员安全的影响,本文选取某典型三联座航空座椅进行研究,建立仿真模型,通过与滑台冲击试验数据进行对比,验证模型有效性;开展航空座椅主承力结构对航空座椅结构响应影响规律研究,同时研究不同偏航角度、不同体态假人对航空座椅结构相应规律和乘员损伤分析,为航空座椅的设计研发提供参考依据。首先,建立了基于地板变形的航空座椅/乘员约束系统有限元模型,并根据已经开展的滑台冲击试验进行模型验证,对比仿真和试验中航空座椅椅腿支反力,结果表明二者具备较好的一致性,仿真分析结果能够在一定程度上反映航空座椅结构响应规律;随后使用同一航空座椅建立了基于地板不变形的航空座椅/乘员约束系统模型,并对比了假人头部轨迹,模型结果和实验结果几乎一致。建立了基于静强度仿真分析的航空座椅有限元模型。研究了航空座椅变形规律,得到航空座椅结构的应力分布规律。研究发现,水平冲击载荷下航空座椅主承力结构为支板、椅管和椅腿;在规定的静力载荷下没有出现结构损坏,符合座椅适航取证中的静强度要求。随后,研究了航空座椅椅管、腹板、支板和椅腿不同厚度变化对于航空座椅结构响应规律。椅管壁厚对于航空座椅结构变形的影响大于腹板结构;椅管壁厚越大,航空座椅X向和Y向变形量越小;对于支板和椅腿腹板而言,其X向变形量与其厚度成正比;在Y向上,支板腹板表现为,厚度越大,变形量越大,而椅腿腹板厚度增大或减小都会增加其Y向变形量;通过应力云图对椅腿和支板区域划分,然后进行响应面优化设计,得到最大等效应力与不同区域厚度的关系,开展了基于水平冲击工况下的航空座椅轻量化的优化设计。最后,研究了俯仰滚转角度和偏航角度对航空座椅结构相应规律。俯仰滚转角度对于前椅腿Z向支反力的影响较大:舱壁侧前椅腿Z向支反力随下俯角度的增大而增大;过道侧前椅腿Z向支反力随下俯角度增加而减小。偏航工况相较于无偏航的工况,航空座椅的Y向变形量会大大增加。

关键词：航空座椅有限元模型俯仰滚转最大等效应力

支持向量机回归模型在航空座椅造型眼动评价中的应用

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机械科学与技术 2018年第11期37卷 1768-1775页

作者：李文华余隋怀于明玖田保珍西北工业大学陕西省工业设计工程实验室西安710072

为解决造型评价中主观评价方法缺少定量数据支持的问题,提出一种基于眼动参数的造型评价方法。以航空座椅为研究对象,利用SMI公司的RED遥测型桌面式眼动追踪系统,采集了14名被试在对8种航空座椅造型进行评价时的眼动数据,并获取了被试... 详细信息

为解决造型评价中主观评价方法缺少定量数据支持的问题,提出一种基于眼动参数的造型评价方法。以航空座椅为研究对象,利用SMI公司的RED遥测型桌面式眼动追踪系统,采集了14名被试在对8种航空座椅造型进行评价时的眼动数据,并获取了被试对航空座椅外观造型的主观评价值,建立了以多项眼动参数为输入的基于支持向量机回归的航空座椅外观造型评价模型,对模型进行了验证,并与其它方法进行了对比。结果表明,支持向量机回归模型的评价结果优于人工神经网络模型,具有较高的准确性。研究结果有助于航空座椅设计企业提高座椅造型评价的效率,降低成本并缩短开发时间,同时,也有助于航空公司的座椅选型工作。本文利用眼动参数建立的造型评价模型结准确率较高,适合进一步推广应用,为产品的造型评价提供了一种更为高效的评价方法。

关键词：航空座椅外观造型眼动评价方法支持向量机回归

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航空座椅锁扣缸体冷挤压工艺及模具设计

锻压技术 2004年第1期29卷 4-6页

作者：王家宣张翔熊洪淼孙卫和张跃荣郑小民张如华南昌航空工业学院 330034 江西省机械科研所南昌大学

通过研究航空座椅锁扣缸体的形状特点、零件的制造难度 ,确定了冷挤压成形零件的工艺方案 ,设计并制造冷挤压模具一套 ,生产出合格零件。演示并分析了零件的冷挤压变形过程 ;记录了冷挤压过程中与不同变形程度相对应的挤压力 ,绘制了冷... 详细信息

通过研究航空座椅锁扣缸体的形状特点、零件的制造难度 ,确定了冷挤压成形零件的工艺方案 ,设计并制造冷挤压模具一套 ,生产出合格零件。演示并分析了零件的冷挤压变形过程 ;记录了冷挤压过程中与不同变形程度相对应的挤压力 ,绘制了冷挤压过程的连续挤压力曲线 ;对零件挤压方向的剖面进行了金属纤维组织观察 ,对零件流线分布进行了分析。

关键词：航空座椅锁扣缸体冷挤压挤压模具设计

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航空座椅乘员头部HIC影响因素数值分析

航空座椅乘员头部HIC影响因素数值分析

作者：刘旭中国民航大学

学位级别：硕士

在航空座椅的取证、装机过程中,乘员头部损伤的相关符合性验证主要是通过全尺寸滑台试验来实现,但这种试验具有经济性差、对人员要求较高及可重复性低等缺点,会大大增加座椅设计研发成本及取证周期。本文以某型航空座椅为对象,采用数值... 详细信息

在航空座椅的取证、装机过程中,乘员头部损伤的相关符合性验证主要是通过全尺寸滑台试验来实现,但这种试验具有经济性差、对人员要求较高及可重复性低等缺点,会大大增加座椅设计研发成本及取证周期。本文以某型航空座椅为对象,采用数值分析方法,建立可支持或部分替代全尺寸滑台试验的数值模型,为航空座椅的设计研发、取证装机提供一定支持。同时利用该模型进行乘员损伤影响因素分析,为坠撞条件下的乘员保护提供建议、参考。首先,建立双排座椅及乘员水平冲击模型,并根据适航要求CCAR 25.562开展双排座椅全尺寸滑台试验以验证模型的准确性,参照FAA AC20-146A关于航空座椅模型的验证要求,将试验与仿真的假人头部重心加速度、HIC、股骨轴向载荷等进行对比,表明了模型的精确性。其次,基于经验证的数值模型,通过对安全带参数进行变参分析,研究了不同安全带参数对乘员损伤的影响显著度及规律。研究发现,大刚度安全带约束的假人股骨轴向载荷、颈部Z向压缩载荷与小刚度安全带相比显著降低;安全带锚点位置会引起安全带约束角度的变化,假人头部重心加速度峰值及HIC值与安全带角度正相关;Y型安全带与两点式安全带相比,在水平方向的约束效果较好,但在竖直方向的约束效果略差,它能够有效降低假人颈部轴向载荷及头部HIC值,但会使假人颈部载荷有所增加。随后,研究了不同冲击工况对乘员损伤的影响。偏航状态与无偏航相比假人股骨载荷减小,但颈部Z向压缩载荷、头部HIC也更高;假人颈部Z向压缩载荷、HIC随着排距的增加呈减小趋势;5百分位女性假人的股骨轴向峰值载荷和颈部Z向压缩峰值载荷皆小于男性假人,但头部HIC远大于两个男性假人,说明在同样的冲击条件下,5百分位的女性乘员损伤更加严重。头顶式与手顶式坐姿会增加假人股骨轴向载荷和颈部Z向压缩载荷,但仍远低于规章25.562的要求,同时这两种坐姿能够大大降低假人头部伤害,其中头顶式坐姿保护效果最为显著。

关键词：航空座椅安全带数值分析冲击损伤乘员保护

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小腿摆放位置对航空座椅乘员损伤的影响研究

科学技术与工程 2022年第24期22卷 10776-10786页

作者：尹海群解江石霄鹏冯振宇中国民航大学安全科学与工程学院天津300300

在飞机坠撞事故中,乘员采取合理的坐姿能有效降低冲击伤害。为了分析水平16g(g为加速度)动态冲击下小腿摆放位置对乘员损伤的影响,以某型三联航空旅客座椅为研究对象,建立双排航空座椅/乘员约束系统有限元模型,并开展全尺寸滑台试验以... 详细信息

在飞机坠撞事故中,乘员采取合理的坐姿能有效降低冲击伤害。为了分析水平16g(g为加速度)动态冲击下小腿摆放位置对乘员损伤的影响,以某型三联航空旅客座椅为研究对象,建立双排航空座椅/乘员约束系统有限元模型,并开展全尺寸滑台试验以验证模型准确性。结果表明:在相同工况下,50百分位假人采用小腿后曲的坐姿与小腿直立坐姿相比,降低了股骨损伤和颈部损伤,但增加了头部损伤;95百分位假人采用小腿直立的坐姿与小腿前伸坐姿相比,降低了股骨损伤,但头部损伤和颈部损伤增加。研究结果可为不同体型乘员采用相对更安全的坐姿提供参考。

关键词：航空座椅有限元模型乘员损伤动态冲击

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两节筒航空座椅弹射机构的内弹道模型

弹道学报 1993年第4期 28-33+44页

作者：成运社 312厂沈阳110013

航空座椅救生弹射弹是飞行员应急离机的理想装置.该文在枪炮内弹道的基础上,结合航空座椅弹射机构的特点,对两节筒弹射机构的内弹道模型进行了探讨,并对向上弹射和向下弹射均作了考虑,经对几种制式弹的计算,结果都十分理想.

关键词：航空座椅弹射机构内弹道模型

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航空座椅抗坠毁环境模拟技术分析

直升机技术 2017年第4期 23-28页

作者：邓先来王翔中国直升机设计研究所江西景德镇333001

针对不同规格及可生存坠毁概率条件下航空座椅所承受坠毁瞬间的冲击载荷各不相同这一状况,对座椅抗坠毁环境模拟装置液压缓冲吸能系统建立了物理学模型,应用数值仿真分析得出不同参数变量及试验工况对冲击环境波形的影响,最后应用优化算... 详细信息

针对不同规格及可生存坠毁概率条件下航空座椅所承受坠毁瞬间的冲击载荷各不相同这一状况,对座椅抗坠毁环境模拟装置液压缓冲吸能系统建立了物理学模型,应用数值仿真分析得出不同参数变量及试验工况对冲击环境波形的影响,最后应用优化算法,通过改变投放质量及开孔面积得到符合试验要求的冲击波形。

关键词：航空座椅环境模拟缓冲吸能

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航空座椅约束系统替换试验方法研究

中文科技期刊数据库（全文版）工程技术 2022年第10期 7-10页

作者：王亚锋苗娟曹乐刘军莹中国飞机强度研究所十五室陕西西安710065

基于加速型台车建立了一种航空座椅约束系统替换试验方法,该方法利用刚性座椅模拟实际的弹性座椅,简化试验条件,配合提出的试验判据,可满足中国民用航空航空总局运输类飞机适航标准(CCAR25)第25.562(b)条所规定的动态条件下的座椅及其... 详细信息

基于加速型台车建立了一种航空座椅约束系统替换试验方法,该方法利用刚性座椅模拟实际的弹性座椅,简化试验条件,配合提出的试验判据,可满足中国民用航空航空总局运输类飞机适航标准(CCAR25)第25.562(b)条所规定的动态条件下的座椅及其约束系统性能。开展了某型航空座椅约束系统替换试验,介绍了试验整个过程,包括试验项目、试验安装、试验测量、试验程序,并对试验结果进行了分析和评估。结果表明,这种方法可降低产品研发过程中的试验费用,缩短设计周期,具有很重要的工程意义。

关键词：加速型台车航空座椅约束系统替换试验

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航空座椅动态冲击试验最严酷工况选择研究

中国民航大学学报 2023年第3期41卷 47-52页

作者：王亚锋刘继军中国飞机强度研究所强度与结构完整性全国重点实验室西安710065

为了确定航空座椅动态冲击试验的最严酷工况,本文在研究中国民用航空规章(CCAR,Chinese civil aviation regulations)第25.562条,美国联邦航空管理局(FAA,Federal Aviation Administration)AC 25.562-1B和美国汽车工程师学会(SAE,Society of Automotive Engineers)AS8049B等相关适航规章和技术标准的基础上,针对某型航空座椅选取位移加载和冲击加载两个阶段开展了危险工况选择的分析和计算,评估了适航试验时各种地板预变形下动态冲击的最严酷工况,并依据此结论完成了适航取证试验。该方法可应用于各种类型航空座椅动态冲击试验前的严酷工况选择。

关键词：航空座椅动态冲击试验最严酷工况适航