CN105352724B - 一种航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及飞机部件强度动态适航试验技术领域，特别是涉及一种航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法。试验装置包括：冲击试验台，用于对试验设备施加预定的冲击载荷，以进行预定的冲击试验；刚性座椅，可替代坐垫固定设置在刚性座椅上；试验夹具，用于将刚性座椅按照预定安装方式固定安装在冲击试验台上；假人，固定在可替代坐垫上；载荷传感器，设置在假人的内部；光测设备，用于试验时监控设置在冲击试验台上的试验设备的运动姿态和变形。本发明的航空可替代坐垫动态适航试验装置及方法，利用刚性座椅模拟实际的弹性座椅，简化了试验条件，可极大地降低航空座椅坐垫的验证成本，也降低了航空公司采购坐垫的成本。

Description

一种航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及飞机部件强度动态适航试验技术领域，特别是涉及一种航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法。

背景技术

根据中国民用航空总局技术标准TSO127A(旋翼机、运输类飞机、正常和运动类飞机座椅系统)的规定，需要通过动力试验验证座椅系统保护乘员的能力，试验中用假人模拟乘员，分为两个试验科目：

试验科目1：单排座椅测试，主要冲击分量沿脊椎方向，但与纵向冲击联合作用，试验主要用于评估在垂向/纵向载荷联合作用下座椅结构的合理性，临界腰椎/大腿压缩力以及结构永久变形；

试验科目2：单排座椅测试，主要冲击分量沿飞机纵向，但与垂向冲击联合作用，试验主要用于评估座椅结构的合理性和结构永久变形。同时评估腹部安全带的性能和载荷，如果适用，还包括肩部安全带的性能和载荷。

在以上两个试验科目中，要求试验后结构至少保持一条完整的传力路径，以及各方向的变形不超过限定值。以及要求假人保持约束，同时假人的各种响应不超过限定值。

试验科目1中，腰椎压缩载荷是关键合格判定指标，根据中国民用航空航空总局运输类飞机适航标准(CCAR 25)第25.562(c)(2)条的规定，要求在拟人模型(即假人)骨盆和腰部脊柱之间测得的最大压缩载荷不超过6672牛。

坐垫是垂向冲击条件下保护乘员的腰椎的关键部件，坐垫主要由织物套、高回弹聚氨酯发泡体组成，有些坐垫也会增加漂浮块，在水上迫降过程中可起到漂浮物的作用。经过长期而频繁的使用，坐垫的力学性能会发生退化，性能退化后的坐垫在冲击环境下保护乘员腰椎的能力会显著下降，一般来说坐垫的使用寿命约为3-5年，寿命到期后要求更换。

对于座椅系统，适航管理规定要求如果主传力路径上的结构件进行了重新设计或工艺调整，必须重新开展动力试验验证座椅系统的动态性能。坐垫属于座椅的关键部件，因此要求坐垫的更换必须通过动力试验验证，且需要使用原来安装坐垫的新座椅，除非更换用的坐垫为原厂、原工艺的产品。

但是，我国航空公司使用的绝大部分座椅均为进口产品，基本上无法满足以上要求。因此大部分时候只能成批重新更换国外坐垫或座椅，经济成本极高。而航空坐垫制造技术国内早已成熟，国内有大量厂家从事该类产品研制，无法将产品大量推广的原因在于缺乏一种可行的验证方法，以证明国内配套生产的坐垫(即“可替代坐垫”)满足适航条例的要求。

发明内容

本发明的目的是提供了一种航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法，用于对坐垫是否满足适航条例的要求进行验证。

本发明的技术方案是：

一种航空可替代坐垫动态适航试验装置，可替代坐垫用于替代原航空座椅上的原坐垫，包括：

冲击试验台，用于对设置在其上的试验设备施加预定的冲击载荷，以进行预定的冲击试验；

刚性座椅，用于模拟所述原航空座椅，所述可替代坐垫固定设置在所述刚性座椅上；

试验夹具，用于将所述刚性座椅按照预定安装方式固定安装在所述冲击试验台上；

假人，固定在所述可替代坐垫上；

载荷传感器，设置在所述假人的内部，用于检测所述假人在受到所述冲击载荷时的腰椎载荷及头部HIC；

光测设备，设置在所述冲击试验台侧面，用于试验时监控设置在所述冲击试验台上的试验设备的运动姿态和变形。

优选的，所述假人通过安全带固定在所述刚性座椅的可替代坐垫上。

优选的，所述可替代坐垫通过尼龙搭扣安装到刚性座椅上。

优选的，所述刚性座椅采用钢材制成，且所述刚性座椅的结构应力低于10Mpa。

优选的，所述光测设备为高速摄像机。

优选的，所述预定的冲击试验包括：

所述冲击试验台以14g冲击载荷对试验设备进行向下垂直冲击，另外，所述冲击试验台上的所述刚性座椅俯仰角为60°，偏航角为0°。

优选的，所述预定的冲击试验包括：

所述冲击试验台以16g冲击载荷对试验设备进行水平冲击，另外，所述冲击试验台上的所述刚性座椅俯仰角为0°，偏航角为10°。

本发明还提供一种航空可替代坐垫动态适航试验装置的试验方法，包括如下步骤：

步骤一、将假人在温度范围为19℃～25℃、相对湿度为10％～70％的条件下保存至少4小时，并将假人的所有关节摩擦力调节到1g；

步骤二、将可替代坐垫通过尼龙搭扣安装到刚性座椅上，再将所述刚性座椅通过试验夹具按照预定安装方式固定安装在所述冲击试验台上；

步骤三、通过安全带将所述假人安装在所述刚性座椅的可替代坐垫上；

步骤四、在所述刚性座椅两侧预定位置处各布置一台光测设备；

步骤五、通过所述冲击试验台对试验设备施加预定的冲击载荷，以进行预定的冲击试验。

优选的，所述光测设备为高速摄像机，布置在所述刚性座椅两侧距离7米的位置处，且调整高速摄像机的镜头使主光轴垂直所述冲击试验台的滑轨。

本发明的优点在于：

本发明的航空可替代坐垫动态适航试验装置及方法，利用刚性座椅模拟实际的弹性座椅，简化了试验条件，可极大地降低航空座椅坐垫的验证成本，也降低了航空公司采购坐垫的成本。

附图说明

图1是本发明航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法一个优选实施例的结构示意图；

图2是本发明航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法另一优选实施例的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

下面结合附图1和图2对本发明航空可替代坐垫动态适航试验装置及试验方法做进一步详细说明。

本发明提供了一种航空可替代坐垫动态适航试验装置，其中，可替代坐垫3用于替代原航空座椅上的原坐垫，包括冲击试验台1以及设置在冲击试验台1上的试验设备，试验设备又可以包括刚性座椅2、试验夹具5、假人6以及载荷传感器等。

冲击试验台1可以采用已知的多种适合的试验台1，用于对设置在其上的试验设备施加预定的冲击载荷，以进行预定的冲击试验；冲击载荷的施加可以是通过例如气缸、电机等，本实施例中，是通过控制气缸来驱动冲击试验台1，以进行冲击试验，且通过控制气缸发射压力来调节冲击载荷的大小。需要说明的是，本发明的试验加载设备和试验台必须满足FAA咨询通告AC25-562-1B的要求，而试验中的试验台加载加速度波形必须满足FAA咨询通告AC25-562-1B的要求。

刚性座椅2用于模拟原航空座椅，可替代坐垫3固定设置在刚性座椅2上；本实施例中优选可替代坐垫3通过尼龙搭扣安装到刚性座椅2上；刚性座椅2可以参考一般的双人位飞机旅客座椅尺寸进行设计，需要刚性座椅2具有足够大的结构强度和刚度，保证在要求的冲击试验条件下结构应力水平低于10Mpa。

试验夹具5用于将刚性座椅2按照预定安装方式固定安装在冲击试验台1上；其中，预定安装方式是可以根据试验需要保证刚性座椅2的俯仰角和偏航角。

假人6为常规的试验仿真人，优选通过安全带4固定在可替代坐垫3上；在所述假人6的内部设置有载荷传感器，用于检测假人6在受到冲击载荷时的腰椎载荷及头部HIC(头部损伤指标)。

光测设备7设置在冲击试验台1侧面，用于试验时监控设置在冲击试验台1上的试验设备的运动姿态和变形。光测设备7可以根据需要进行适合的选择，本实施例中，光测设备7为高速摄像机。

本发明的航空可替代坐垫动态适航试验装置及方法，利用刚性座椅模拟实际的弹性座椅，简化了试验条件，可极大地降低航空座椅坐垫的验证成本，也降低了航空公司采购坐垫的成本，有利于促进国内航空坐垫行业的发展。

本发明的冲击试验台1的预定冲击载荷、预定冲击试验以及刚性座椅2的预定安装方式(统称为冲击试验条件)均可以根据需要进行适合的选择；具体地，本实施例中，可以包括如下两种：

1)、参照图1所示，冲击试验台1以14g冲击载荷对试验设备进行向下垂直冲击，另外，冲击试验台1上的刚性座椅2俯仰角为60°，偏航角为0°。

2)、参照图2所示，冲击试验台1以16g冲击载荷对试验设备进行水平冲击，另外，冲击试验台1上的刚性座椅2俯仰角为0°，偏航角为10°。

在上述要求的冲击试验条件下开展冲击试验，更具体的冲击试验条件见下表1所示：

表1

本发明还提供了一种航空可替代坐垫动态适航试验装置的试验方法，包括如下步骤：

步骤一、将假人6在温度范围为19℃～25℃、相对湿度为10％～70％的条件下保存至少4小时，并将假人的所有关节摩擦力调节到1g，即肢体连接点的摩擦力调节到肢体水平伸出时。

步骤二、可替代坐垫3状态检查，检查可替代坐垫3的制造符合性，确认可替代坐垫3满足试验要求，将可替代坐垫3通过尼龙搭扣安装到刚性座椅2上，再将刚性座椅2通过试验夹具5按照预定安装方式固定安装在冲击试验台1上。其中，预定安装方式包括刚性座椅2俯仰角为60°、偏航角为0°，或者刚性座椅2俯仰角为0°、偏航角为10°。

步骤三、通过安全带4将假人6安装在刚性座椅2的可替代坐垫3上。

步骤四、电测系统调试，系统通电联调，检查电测系统触发可靠性，系统调零；另外，在刚性座椅2两侧预定位置处各布置一台光测设备7；其中，光测设备7为高速摄像机，布置在刚性座椅2两侧距离7米的位置处，且调整高速摄像机的镜头使主光轴垂直冲击试验台1的滑轨，其中，冲击试验台1的滑动方向参照图1和图2中的A箭头所指方向。

步骤五、将气源压力充到超过预计的气缸发射压力5兆帕或0.5倍，待充气完毕后按下发射按钮进行发射，从而通过冲击试验台1对试验设备施加预定的冲击载荷，以进行预定的冲击试验，试验后检查及记录。

本发明的试验合格判据为：

1)、试验加载设备和试验台必须满足FAA咨询通告AC25-562-1B的要求；

2)、试验中的试验台加载加速度波形必须满足FAA咨询通告AC25-562-1B的要求。

本发明的可替代坐垫需要验证坐垫的合格判据为：

1)、刚性座椅2俯仰角为60°、偏航角为0°的试验中，测得的坐垫上安装的假人腰椎载荷均小于6672N；

2)、刚性座椅2俯仰角为0°、偏航角为10°的试验中，测得的坐垫上安装的假人头部HIC小于1000。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种航空可替代坐垫动态适航试验装置，可替代坐垫(3)用于替代原航空座椅上的原坐垫，其特征在于，包括：

冲击试验台(1)，用于对设置在其上的试验设备施加预定的冲击载荷，以进行预定的冲击试验；

刚性座椅(2)，用于模拟所述原航空座椅，所述可替代坐垫(3)固定设置在所述刚性座椅(2)上；

试验夹具(5)，用于将所述刚性座椅(2)按照预定安装方式固定安装在所述冲击试验台(1)上；

假人(6)，固定在所述可替代坐垫(3)上；

载荷传感器，设置在所述假人(6)的内部，用于检测所述假人(6)在受到所述冲击载荷时的腰椎载荷及头部HIC；

光测设备(7)，设置在所述冲击试验台(1)侧面，用于试验时监控设置在所述冲击试验台(1)上的试验设备的运动姿态和变形。

2.根据权利要求1所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置，其特征在于，所述假人(6)通过安全带(4)固定在所述刚性座椅(2)的可替代坐垫(3)上。

3.根据权利要求2所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置，其特征在于，所述可替代坐垫(3)通过尼龙搭扣安装到刚性座椅(2)上。

4.根据权利要求3所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置，其特征在于，所述刚性座椅(2)采用钢材制成，且所述刚性座椅(2)的结构应力低于10Mpa。

5.根据权利要求1所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置，其特征在于，所述光测设备(7)为高速摄像机。

6.根据权利要求1所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置，其特征在于，所述预定的冲击试验包括：

所述冲击试验台(1)以14g冲击载荷对试验设备进行向下垂直冲击，另外，所述冲击试验台(1)上的所述刚性座椅(2)俯仰角为60°，偏航角为0°。

7.根据权利要求1所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置，其特征在于，所述预定的冲击试验包括：

所述冲击试验台(1)以16g冲击载荷对试验设备进行水平冲击，另外，所述冲击试验台(1)上的所述刚性座椅(2)俯仰角为0°，偏航角为10°。

8.根据权利要求1-7任一项所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置的试验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一、将假人(6)在温度范围为19℃～25℃、相对湿度为10％～70％的条件下保存至少4小时，并将假人的所有关节摩擦力调节到1g；

步骤二、将可替代坐垫(3)通过尼龙搭扣安装到刚性座椅(2)上，再将所述刚性座椅(2)通过试验夹具(5)按照预定安装方式固定安装在所述冲击试验台(1)上；

步骤三、通过安全带(4)将所述假人(6)安装在所述刚性座椅(2)的可替代坐垫(3)上；

步骤四、在所述刚性座椅(2)两侧预定位置处各布置一台光测设备(7)；

步骤五、通过所述冲击试验台(1)对试验设备施加预定的冲击载荷，以进行预定的冲击试验。

9.根据权利要求8所述的航空可替代坐垫动态适航试验装置的试验方法，其特征在于，所述光测设备(7)为高速摄像机，布置在所述刚性座椅(2)两侧距离7米的位置处，且调整高速摄像机的镜头使主光轴垂直所述冲击试验台(1)的滑轨。