CN102303704A - 带环形阻尼器的抗坠毁吸能航空座椅 - Google Patents

Abstract

一种带环形阻尼器的抗坠毁吸能航空座椅，属于航空座椅技术领域。包括椅板（4）、椅背（8）、前椅腿、后椅腿，其中前椅腿和后椅腿结构相似，为缓冲结构；前椅腿垂直于地面、且下端与地面固定，上端通过导轨滑槽结构与椅板（4）连接；后椅腿为向前上方倾斜方式布置，其下端与地面铰接，其上端与椅板（4）铰链；上述椅板（4）分成前后两部分，前后两部分通过环形阻尼器（5）铰连；上述椅背（8）分成上下两部分，上下两部分通过环形阻尼器（5）铰连；上述椅板（4）和椅背（8）也通过环形阻尼器（5）铰连。本发明能在飞机坠地后缓冲吸能，并能产生理想结构变形的航空座椅。其能减小乘客所受冲击力，尽可能地保护乘客安全。

Description

带环形阻尼器的抗坠毁吸能航空座椅

技术领域

本发明涉及带环形阻尼器的抗坠毁吸能航空座椅，属于航空座椅技术领域。

技术背景

民机非正常着陆撞击地面时，其航向、垂向速度骤减，乘员受惯性作用，对座椅产生垂向和航向冲击力，该冲击力反作用于人体，会对人体脊椎及颈部等构成危险，给人体造成致命伤害。减小该冲击力的唯一方法是设计专门的航空座椅。60年代初美国航空安全工程和研究部开始调查飞机坠毁引起乘员损伤的原因，调查结果提出：在坠机时，航空座椅必须能充分可靠地约束乘员，同时与飞机结构保持连接；对坠机时产生的平行于脊柱并施加于乘员的载荷应作有效地限制。座椅对乘员的约束可通过座椅强度及座椅与机体连接强度设计得到满足。针对垂向载荷要求，发展出现了吸能座椅技术，并提出了众多吸能机理和方案。1960年-1970年期间提出的并经过试验的吸能器方案有可压碎的圆柱体、可旋转的圆环、切割或劈裂装置、可变形的链节等，其特点是通过结构的变形和破碎吸收能量。它们都能起到缓冲作用，但仅仅通过支柱吸收垂向动能，对航向动能不起作用。此外，当前的航空座椅还有其他不足：没有对冲击变形后的形态做特殊设计，使座椅朝着有利于保护乘员的方式变形；座椅受冲击后，仅椅腿压缩或压溃，乘员双腿有受冲击力的危险；乘员受航向惯性力作用，会产生前倾动作，其头部会击中前排座椅，造成损伤。

发明内容

本发明目的在于针对民机座椅对抗坠毁的要求，本发明提出了一种能在飞机坠地后缓冲吸能，并能产生理想结构变形的航空座椅。其能减小乘客所受冲击力，尽可能地保护乘客安全。

发明技术方案

 一种带环形阻尼器的抗坠毁航空吸能座椅，包括椅板、椅背、前椅腿、后椅腿，其特征在于：

上述前椅腿为缓冲结构具体包括前椅腿上椅管和前椅腿下椅杆，其中前椅腿下椅杆上端伸入前椅腿上椅管中，且前椅腿下椅杆上端具有与前椅腿上椅管横截面匹配的平台；前椅腿上椅管顶部与该平台之间依次设置有垫块、垫片、缓冲材料层；上述平台侧面设置有凹槽、凹槽内安装有弹簧和楔形块，楔形块的最外端卡于前椅腿上椅管的初始位置凹槽内；

上述前椅腿垂直于地面、且下端与地面固定；上述椅板侧面固定有滑块，前椅腿上椅管上通过销轴和销钉安装有滑槽；滑槽可绕销轴自由转动；该滑块与滑槽构成导轨滑槽结构；导轨滑槽结构的滑动方向平行椅板；上述滑块与滑槽之间安装有用于初始位置时限制滑块与滑槽间的相对滑动，而受力后可被冲开的限位块；

上述后椅腿为向前上方倾斜方式布置，其下端与地面铰接，其上端与椅板铰链；后椅腿结构与前椅腿结构基本一致，不同点在于后椅腿上椅管长度和前椅腿上椅管长度不同，后椅腿下椅杆长度与前椅腿下椅杆长度不同；

上述椅板分成前后两部分，前后两部分通过环形阻尼器铰连；

上述椅背分成上下两部分，上下两部分通过环形阻尼器铰连；

上述椅板和椅背也通过环形阻尼器铰连；

上述环形阻尼器由内环、外环以及填充于内环与外环之间的粘弹阻尼材料组成，内环与外环分别嵌入被连接件A和被连接件B内，并通过转轴串接；

椅背上还安装有安全带。

本发明的效果: （1）正常状态下，环形阻尼器中填充粘弹材料，阻尼器内外环不会相对转动，并且初始座椅结构不变形；（2）座椅受撞击时，前、后椅腿中缓冲材料层受压变形吸收垂向载荷；（3）受撞击时人体前冲，作用在安全带的力拉动椅背绕椅板后端逆时针转动，同时随着椅板的前移使得椅板绕前椅腿的销轴顺时针转动，座椅结构变形后对乘员产生保护作用；（4）环形阻尼器会在座椅结构变形过程中吸收动能，减小座椅对人体的冲击力；（5）椅板在滑槽中滑动过程中，会吸收航向动能，减小座椅对人体航向冲击力。

上述椅背上还可以安装有头垫。

上述椅板和滑块可以为一体化结构。

上述缓冲材料层具体可为铝蜂窝材料。铝蜂窝吸能材料，结构轻，吸能性能好，在航天缓冲器中得到广泛的应用，但航空结构中铝蜂窝作为缓冲材料的应用还没有广泛展开。

附图说明

附图1   带环形阻尼器的抗坠毁吸能航空座椅结构示意图；

附图2   滑槽结构示意图；

附图3   前椅腿结构示意图及局部放大图；

附图4   环形阻尼器安装结构示意图。其中图4-2为图4-1局部放大图；

附图5   环形阻尼器轴测图。

图中标号名称： 1. 前椅腿下椅杆，2. 前椅腿上椅管，3.滑槽，4.椅板，5. 环形阻尼器，6. 后椅腿下椅杆，7. 后椅腿上椅管，8. 椅背，9. 头垫，10.销轴，11.销钉， 12. 楔形块， 13. 缓冲材料层，14.垫片，15.垫块，16. 弹簧，17.被连接件A，18.被连接件B，19.转轴，20.粘弹阻尼材料，21.阻尼器内环，22.阻尼器外环，23.安全带，24.限位块，25.滑块。

具体实施方式

带环形阻尼器的抗坠毁吸能航空座椅如附图1-图5所示。这里将说明该座椅的安装方式和实施方式。

（1）安装方式

前椅腿安装：前椅腿上椅管2中先后装入垫块15、垫片14、缓冲材料层13。前椅腿下椅杆1上端平台设置凹槽并装入弹簧16和楔形块12后，装入前椅腿上椅管2中，卡在图3所示位置。椅子正常受力状态下，楔形块12能卡住前椅腿上椅管2，不会对铝蜂窝产生压力。

后椅腿安装：后椅腿下椅杆6装入后椅腿上椅管7中，其内部安装结构基本和前椅腿一致。

椅腿、椅板、椅背安装：销轴10穿过前椅腿上椅管2及滑槽3，铰接前椅腿上椅管2和滑槽3。滑槽3中穿过椅板4侧边的滑块25，并在滑槽3前端布置限位块24，防止初始状态下椅板4的滑动，椅板4下端布置限位点，限制椅板4在滑槽3中的滑动距离。椅板4分为前后两段，两段间安装环形阻尼器5，后段下方铰接后椅腿上椅管7。椅背8分为不等长的两段，两段之间通过环形阻尼器5铰接，最上端采用螺栓连接头垫9。椅板4和椅背8之间也通过环形阻尼器5铰接。安全带23的两个连接点分别布置在椅背8两段的偏下位置。

环形阻尼器安装：环形阻尼器内环21中填充粘弹阻尼材料20后，将其沿花键放进被连接件A 17。将环形阻尼器外环22沿花键放进被连接件B 18，销轴19穿过被连接件A及被连接件B，在销轴顶端拧上螺栓，固定。

椅子与飞机地板结构连接：前椅腿下方采用固支形式与飞机结构连接，后椅腿通过铰链与地板结构连接。

（2）实施方式

正常受力状态：环形阻尼器不会偏转；前、后椅腿卡在前椅管中，不会对铝蜂窝结构施加压力。整个座椅结构保持非变形状态，其示意图如图1所示。

冲击受力状态：乘员乘坐于椅板上，系上胯部安全带，安全带通过连接点固定于椅背上下两段。当飞机非正常着陆时，因惯性作用，乘员会施加给椅板垂向冲击力，同时乘员身体前趋，因安全带连接，会对椅背施加航向拉力。首先，受垂向冲击载荷作用，前椅腿下椅杆中的楔形块滑进前椅腿上椅管中，前椅腿下椅杆沿前椅腿上椅管内壁滑动，冲击铝蜂窝结构，铝蜂窝的变形吸收垂向冲击动能，后椅腿也是如此。同时，椅板因受航向冲击力作用开始打开滑槽前端的限位块并向前滑动，滑动过程中的摩擦力吸收航向动能，当椅板下方的限位点达到滑槽位置时，会卡住椅板，阻止其进一步滑动。而乘客前移带来的安全带航向拉力会拉动椅背打开环形阻尼器，使得椅背绕椅板后端逆时针转动，同时随着椅板滑动使得其开始绕前椅腿的销轴顺时针转动，最终座椅结构变形后对乘员产生保护作用，这其中铰接椅板和椅背的环形阻尼器和前、后椅管上端的铰接点起到了主要作用。其次，安全带施加载荷于椅背，使得椅背和椅板上的其它环形阻尼器受力矩偏转，吸收坠撞能量，最终椅背和椅板呈小折线变形，只要环形阻尼器粘弹物质填充量合理，座椅变形模式就会比较符合人体在坠撞过程中的姿态，保护乘客免受伤害。

Claims (4)

1.一种带环形阻尼器的航空吸能座椅，包括椅板（4）、椅背（8）、前椅腿、后椅腿，其特征在于：

上述前椅腿为缓冲结构具体包括前椅腿上椅管（2）和前椅腿下椅杆（1），其中前椅腿下椅杆（1）上端伸入前椅腿上椅管（2）中，且前椅腿下椅杆（1）上端具有与前椅腿上椅管（2）横截面匹配的平台；前椅腿上椅管（2）顶部与该平台之间依次设置有垫块（15）、垫片（14）、缓冲材料层（13）；上述平台侧面设置有凹槽、凹槽内安装有弹簧（16）和楔形块（12），楔形块（12）的最外端卡于前椅腿上椅管（2）的初始位置凹槽内；

上述前椅腿垂直于地面、且下端与地面固定；上述椅板（4）侧面固定有滑块（25），前椅腿上椅管（2）上通过销轴（10）和销钉（11）安装有滑槽（3）；滑槽可绕销轴（10）自由转动；该滑块（25）与滑槽（3）构成导轨滑槽结构；导轨滑槽结构的滑动方向平行椅板（4）；上述滑块（25）与滑槽（3）之间安装有用于初始位置时限制滑块(25)与滑槽（3）间的相对滑动，而受力后可被冲开的限位块(24)；

上述后椅腿为向前上方倾斜方式布置，其下端与地面铰接，其上端与椅板（4）铰链；后椅腿结构与前椅腿结构基本一致，不同点在于后椅腿上椅管（7）长度和前椅腿上椅管（2）长度不同，后椅腿下椅杆（6）长度与前椅腿下椅杆（1）长度不同；

上述椅板（4）分成前后两部分，前后两部分通过环形阻尼器（5）铰连；

上述椅背（8）分成上下两部分，上下两部分通过环形阻尼器（5）铰连；

上述椅板（4）和椅背（8）也通过环形阻尼器（5）铰连；

上述环形阻尼器（5）由内环（21）、外环（22）以及填充于内环（21）与外环（22）之间的粘弹阻尼材料（20）组成，内环（21）与外环（22）分别嵌入被连接件A（17）和被连接件B（18）内，并通过转轴（19）串接；

椅背（8）上还安装有安全带（23）。

2.根据权利要求1所述的带环形阻尼器的航空吸能座椅，其特征在于：上述椅背（8）上还安装有头垫（9）。

3.根据权利要求1所述的带环形阻尼器的航空吸能座椅，其特征在于：上述椅板（4）和滑块（25）为一体化结构。

4.根据权利要求1所述的带环形阻尼器的航空吸能座椅，其特征在于：上述缓冲材料层（13）具体为铝蜂窝材料。

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