CN105460221A - 一种能够抗冲击的航空座椅保护系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

一种能够抗冲击的航空座椅保护系统及控制方法。系统包括普通航空座椅、座椅升降装置、柔性可展背囊、电动卷扬机和控制装置；座椅升降装置设置在普通航空座椅下部；柔性可展背囊设置在普通航空座椅的椅背后部，由柔性拉索、多根橡胶杆、多个多层螺栓球节点、双层密闭膜、发气药剂、充气指示灯、充气拉手和电子锁组成，控制装置为设置在飞行驾驶室内的计算机。本发明提供的航空座椅抗冲击保护装置及控制方法能在航空硬着陆时自动张开将乘客覆盖在双层密闭膜所形成的充气球形展开空间内，从而降低硬着陆对乘客的伤害，具有成本低、安全性好的特点。

Description

一种能够抗冲击的航空座椅保护系统及控制方法

技术领域

本发明属于机场工程技术领域，特别是涉及一种能够抗冲击的航空座椅保护系统及控制方法。

背景技术

随着航空业的发展，越来越多的乘客选择飞机作为旅行工具。虽然民用航空器的安全水平不断提高，可是偶然发生的安全事故却易造成严重的死亡事故，因而社会广泛关注民航安全。同时，近几年发生的飞机坠毁事故都造成了大量乘客死亡。

飞机在硬着陆过程中发生的撞击和火灾引起的窒息是造成死亡率过高的重要因素之一。因此，如果减少硬着陆过程中对乘客身体造成的撞击伤害和飞机坠毁后的燃烧事故，将会大大提高乘机人员的生存率，从而进一步提高民用航空器的安全水平。

在结构工程领域的本科生教学中，常提出的一个经典问题是：如何设计一种结构，将生鸡蛋放入后从2m高扔下，鸡蛋不碎。此类问题的提出和解决，给民用航空器乘客保护问题提供了有益的技术思路。

因此，如果能将建筑工程中的荷载缓和技术应用到民用航空器乘客保护中，将会大大促进民航事业的发展，具有一定的应用价值。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种能够抗冲击的航空座椅保护系统及控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统包括：普通航空座椅、座椅升降装置、柔性可展背囊、电动卷扬机和控制装置；其中普通航空座椅设置在航空器内部；座椅升降装置为设置在普通航空座椅下部的液压升降杆，用于调节普通航空座椅的高度；柔性可展背囊设置在普通航空座椅的椅背后部，由柔性拉索、多根橡胶杆、多个多层螺栓球节点、双层密闭膜、发气药剂、充气指示灯、充气拉手和电子锁组成，其中双层密闭膜是由内层膜和外层膜构成的密闭结构；多个多层螺栓球节点相隔距离设置在内层膜和外层膜的内表面上；每根橡胶杆的两端分别连接在内层膜和外层膜上相近的两个多层螺栓球节点上；柔性拉索的中部穿过所有位于内层膜和外层膜边缘部位的多层螺栓球节点，一端固定在某一螺栓球节点上，另一端穿过外层膜后与电动卷扬机相连；发气药剂设置在双层密闭膜内，并能够利用连接在双层密闭膜的内层膜上的充气拉手触发；电子锁安装在外层膜的外表面上，用于将双层密闭膜及其内的部件锁定在折叠状态；充气指示灯设置在双层密闭膜的外层膜外部；控制装置为设置在飞行驾驶室内的计算机，其与座椅升降装置、电动卷扬机、充气指示灯和电子锁电连接。

所述的多层螺栓球节点包括内部螺栓球、多个外部螺栓半球、多个连接螺栓和多个滚动轴承；其中内部螺栓球的外圆周面上设有一个圆弧形的凹槽16，凹槽内相隔距离设有多个滚动轴承；外部螺栓半球为壳状结构，每个外部螺栓半球上设有一个与内部螺栓球上凹槽位置相对应的拉索孔；内部螺栓球的外部至少包覆一层由两个外部螺栓半球构成的外层；多个连接螺栓贯穿外部螺栓半球的边缘而插入到内部螺栓球上，由此将外部螺栓半球和内部螺栓球连接成整体。

所述的外部螺栓半球的数量为2的整数倍。

当内部螺栓球外部包覆的外层数量大于等于3时，中间设置的多个外部螺栓半球外圆周面上还设置一个安装有滚动轴承的凹槽，最外层的两个外部螺栓半球外圆周面上不设置凹槽，并且相邻外层中的两个外部螺栓半球设置位置相同且拉索孔相对应。

如图6所示，本发明提供的航空座椅抗冲击保护装置的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段：在此阶段中，控制装置启动，并检测座椅升降装置、电动卷扬机、充气指示灯和电子锁是否连接正常；

2)系统空闲的S2阶段：在此阶段中系统空闲等待控制人员指令；

3)判断是否启动航空座椅抗冲击保护装置的S3阶段：在此阶段中，控制装置将判断是否接收到控制人员发出的指令，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回S2阶段；

4)抬升普通航空座椅的S4阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，启动座椅升降装置，以将普通航空座椅顶升至指定高度，然后进入S5阶段；

5)展开柔性可展背囊的S5阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，打开电子锁以解除对双层密闭膜的约束，这时双层密闭膜将在橡胶杆的作用下展开，然后启动电动卷扬机，由此牵引柔性拉索的中部沿多个与柔性拉索相连的多层螺栓球节点上的滚动轴承滑动，逐渐使柔性拉索的长度缩短，结果使双层密闭膜的外端口收紧，在此过程中，柔性拉索受拉，橡胶杆受压，直至双层密闭膜形成球形展开结构而将座椅升降装置包裹在其内部，然后进入S6阶段；

6)手动充气的S6阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，充气指示灯亮起，提示乘客拉动充气拉手，乘客拉动充气拉手后将触发发气药剂混合并释放出充气气体，从而将双层密闭膜内的空间充气至设计压强而形成充气球形展开结构；

7)系统断电的S7阶段：在此阶段中，飞机硬着陆后充气球形展开结构将为乘客提供缓冲力，同时若飞机出现解体，双层密闭膜上的外层膜将先破裂，由此释放出属于不燃气体的充气气体，以阻止飞机解体后的燃烧；飞机发动机断电后，电动卷扬机退出工作，乘客可推开充气球形展开结构逃生，系统结束。

本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统及控制方法具有如下优点：1)安装方便。抗冲击保护装置设置在普通航空座椅背后，无需过多改造工艺。2)使用便捷。抗冲击保护装置能够自行展开，使用方便。3)增强飞机安全性。为最严重的解体事故提供安全储备，提高乘客存活率。4)防止飞机解体后的火灾。双层密闭膜破坏时会释放出大量不燃气体，可阻止飞机电路起火燃烧，从而能够避免次生灾难发生。

附图说明

图1为本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统初始安装状态示意图。

图2为本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统打开状态示意图。

图3为本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统上多层螺栓球节点的内部螺栓球结构示意图。

图4为本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统上多层螺栓球节点的外部螺栓半球剖视图。

图5为本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统上多层螺栓球节点结构示意图。

图6为本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统的控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统及控制方法进行详细说明。

如图1—图5所示，本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统包括：普通航空座椅1、座椅升降装置2、柔性可展背囊3、电动卷扬机9和控制装置；其中普通航空座椅1设置在航空器内部；座椅升降装置2为设置在普通航空座椅1下部的液压升降杆，用于调节普通航空座椅1的高度；柔性可展背囊3设置在普通航空座椅1的椅背后部，由柔性拉索6、多根橡胶杆7、多个多层螺栓球节点8、双层密闭膜10、发气药剂、充气指示灯12、充气拉手13和电子锁组成，其中双层密闭膜10是由内层膜和外层膜构成的密闭结构；多个多层螺栓球节点8相隔距离设置在内层膜和外层膜的内表面上；每根橡胶杆7的两端分别连接在内层膜和外层膜上相近的两个多层螺栓球节点8上；柔性拉索6的中部穿过所有位于内层膜和外层膜边缘部位的多层螺栓球节点8，一端固定在某一螺栓球节点8上，另一端穿过外层膜后与电动卷扬机9相连；发气药剂设置在双层密闭膜10内，并能够利用连接在双层密闭膜10的内层膜上的充气拉手13触发；电子锁安装在外层膜的外表面上，用于将双层密闭膜10及其内的部件锁定在折叠状态；充气指示灯12设置在双层密闭膜10的外层膜外部；控制装置为设置在飞行驾驶室内的计算机，其与座椅升降装置2、电动卷扬机9、充气指示灯12和电子锁电连接。

所述的多层螺栓球节点包括内部螺栓球13、多个外部螺栓半球14、多个连接螺栓15和多个滚动轴承17；其中内部螺栓球13的外圆周面上设有一个圆弧形的凹槽16，凹槽16内相隔距离设有多个滚动轴承17；外部螺栓半球14为壳状结构，每个外部螺栓半球14上设有一个与内部螺栓球13上凹槽16位置相对应的拉索孔18；内部螺栓球13的外部至少包覆一层由两个外部螺栓半球14构成的外层；多个连接螺栓15贯穿外部螺栓半球14的边缘而插入到内部螺栓球13上，由此将外部螺栓半球14和内部螺栓球13连接成整体。

所述的外部螺栓半球14的数量为2的整数倍。

当内部螺栓球13外部包覆的外层数量大于等于3时，中间设置的多个外部螺栓半球14外圆周面上还设置一个安装有滚动轴承17的凹槽16，最外层的两个外部螺栓半球14外圆周面上不设置凹槽，并且相邻外层中的两个外部螺栓半球14设置位置相同且拉索孔18相对应。

如图6所示，本发明提供的航空座椅抗冲击保护装置的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段：在此阶段中，控制装置启动，并检测座椅升降装置2、电动卷扬机9、充气指示灯12和电子锁是否连接正常；

2)系统空闲的S2阶段：在此阶段中系统空闲等待控制人员指令；

3)判断是否启动航空座椅抗冲击保护装置的S3阶段：在此阶段中，控制装置将判断是否接收到控制人员发出的指令，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回S2阶段；

4)抬升普通航空座椅的S4阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，启动座椅升降装置2，以将普通航空座椅1顶升至指定高度，然后进入S5阶段；

5)展开柔性可展背囊的S5阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，打开电子锁以解除对双层密闭膜10的约束，这时双层密闭膜10将在橡胶杆7的作用下展开，然后启动电动卷扬机9，由此牵引柔性拉索6的中部沿多个与柔性拉索6相连的多层螺栓球节点8上的滚动轴承17滑动，逐渐使柔性拉索6的长度缩短，结果使双层密闭膜10的外端口收紧，在此过程中，柔性拉索6受拉，橡胶杆7受压，直至双层密闭膜10形成球形展开结构而将座椅升降装置2包裹在其内部，然后进入S6阶段；

6)手动充气的S6阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，充气指示灯12亮起，提示乘客拉动充气拉手13，乘客拉动充气拉手13后将触发发气药剂混合并释放出充气气体，从而将双层密闭膜10内的空间充气至设计压强而形成充气球形展开结构；

7)系统断电的S7阶段：在此阶段中，飞机硬着陆后充气球形展开结构将为乘客提供缓冲力，同时若飞机出现解体，双层密闭膜10上的外层膜将先破裂，由此释放出属于不燃气体的充气气体，以阻止飞机解体后的燃烧；飞机发动机断电后，电动卷扬机9退出工作，乘客可推开充气球形展开结构逃生，系统结束。

现将本发明提供的能够抗冲击的航空座椅保护系统工作原理阐述如下：

在正常情况下，双层密闭膜10及其内外部的柔性拉索6、橡胶杆7、多层螺栓球节点8、发气药剂、充气指示灯12和充气拉手13将被压缩成折叠状态，并由电子锁锁定而置于普通航空座椅1的椅背后部。当飞行员判断硬着陆不可避免时，立即启动控制装置，通过控制装置控制座椅升降装置2抬升普通航空座椅1，然后展开柔性可展背囊3以形成球形展开结构，由此将乘客及普通航空座椅1包裹在内，随后乘客自行拉动充气拉手13向双层密闭膜10内充气，形成充气球形展开结构，此结构在硬着陆过程中将为乘客缓冲冲击荷载。如发生飞机解体，充气球形展开结构的双层密闭膜10将破坏，在通过破坏吸收冲击能量的同时，释放出不燃气体以熄灭飞机上的起火点，从而降低火灾发生的概率。

另外，多层螺栓球节点8的安装方法如下：

如果需要在某一多层螺栓球节点8上只穿入一次柔性拉索6时，只需要在内部螺栓球13外设置一层外层，在此情况下，首先将柔性拉索6中部嵌入在内部螺栓球13上的圆弧形凹槽16内，此时柔性拉索6将与滚动轴承17相接触，然后将柔性拉索6的两端以从内向外的方式分别从两个外部螺栓半球14上的拉索孔18引出，或将柔性拉索6的一端以从外向内的方式从一个外部螺栓半球14上的拉索孔18穿入，然后将柔性拉索6中部嵌入在内部螺栓球13上的圆弧形凹槽16内，之后将该端以从内向外的方式从另一个外部螺栓半球14上的拉索孔18引出，之后将该两个外部螺栓半球14包覆在内部螺栓球13的外表面上，在此过程中应使拉索孔18的位置与凹槽16的外端口相对齐。如果需要在某一多层螺栓球节点8上两次穿入柔性拉索6，需要在内部螺栓球13的外部设置两层外层，这时将柔性拉索6的一端以从外向内的方式从位于同一侧的两个外部螺栓半球14上的拉索孔18一次穿入，然后将柔性拉索6中部嵌入在内部螺栓球13上的圆弧形凹槽16内，之后将该端以从内向外的方式从位于另一侧的两个外部螺栓半球14上的拉索孔18引出，然后以同样方式连接在其它多层螺栓球节点8上，之后将该柔性拉索6的一端以从外向内的方式从最外层的上述已穿入柔性拉索6的外部螺栓半球14上的拉索孔18穿入，然后将柔性拉索6中部嵌入在靠近内部螺栓球13的外部螺栓半球14上的圆弧形凹槽16内，之后将该端以从内向外的方式从从最外层的上述已引出柔性拉索6的外部螺栓半球14上的拉索孔18引出，然后将构成第二层外层的两个外部螺栓半球14包覆在构成第一层外层的两个外部螺栓半球14的外表面上，设置多层外层的情况以此类推，直至构成最外层的两个外部螺栓半球14设置完毕。然后将多个连接螺栓15贯穿各层外部螺栓半球14的边缘而插入到内部螺栓球13上，由此将外部螺栓半球14和内部螺栓球13连接成整体。

Claims (5)

1.一种能够抗冲击的航空座椅保护系统，其特征在于：所述的能够抗冲击的航空座椅保护系统包括普通航空座椅(1)、座椅升降装置(2)、柔性可展背囊(3)、电动卷扬机(9)和控制装置；其中普通航空座椅(1)设置在航空器内部；座椅升降装置(2)为设置在普通航空座椅(1)下部的液压升降杆，用于调节普通航空座椅(1)的高度；柔性可展背囊(3)设置在普通航空座椅(1)的椅背后部，由柔性拉索(6)、多根橡胶杆(7)、多个多层螺栓球节点(8)、双层密闭膜(10)、发气药剂、充气指示灯(12)、充气拉手(13)和电子锁组成，其中双层密闭膜(10)是由内层膜和外层膜构成的密闭结构；多个多层螺栓球节点(8)相隔距离设置在内层膜和外层膜的内表面上；每根橡胶杆(7)的两端分别连接在内层膜和外层膜上相近的两个多层螺栓球节点(8)上；柔性拉索(6)的中部穿过所有位于内层膜和外层膜边缘部位的多层螺栓球节点(8)，一端固定在某一螺栓球节点(8)上，另一端穿过外层膜后与电动卷扬机(9)相连；发气药剂设置在双层密闭膜(10)内，并能够利用连接在双层密闭膜(10)的内层膜上的充气拉手(13)触发；电子锁安装在外层膜的外表面上，用于将双层密闭膜(10)及其内的部件锁定在折叠状态；充气指示灯(12)设置在双层密闭膜(10)的外层膜外部；控制装置为设置在飞行驾驶室内的计算机，其与座椅升降装置(2)、电动卷扬机(9)、充气指示灯(12)和电子锁电连接。

2.根据权利要求1所述的能够抗冲击的航空座椅保护系统，其特征在于：所述的多层螺栓球节点包括内部螺栓球(13)、多个外部螺栓半球(14)、多个连接螺栓(15)和多个滚动轴承(17)；其中内部螺栓球(13)的外圆周面上设有一个圆弧形的凹槽(16)，凹槽(16)内相隔距离设有多个滚动轴承(17)；外部螺栓半球(14)为壳状结构，每个外部螺栓半球(14)上设有一个与内部螺栓球(13)上凹槽(16)位置相对应的拉索孔(18)；内部螺栓球(13)的外部至少包覆一层由两个外部螺栓半球(14)构成的外层；多个连接螺栓(15)贯穿外部螺栓半球(14)的边缘而插入到内部螺栓球(13)上，由此将外部螺栓半球(14)和内部螺栓球(13)连接成整体。

3.根据权利要求2所述的能够抗冲击的航空座椅保护系统，其特征在于：所述的外部螺栓半球(14)的数量为2的整数倍。

4.根据权利要求2所述的能够抗冲击的航空座椅保护系统，其特征在于：当内部螺栓球(13)外部包覆的外层数量大于等于3时，中间设置的多个外部螺栓半球(14)外圆周面上还设置一个安装有滚动轴承(17)的凹槽(16)，最外层的两个外部螺栓半球(14)外圆周面上不设置凹槽，并且相邻外层中的两个外部螺栓半球(14)设置位置相同且拉索孔(18)相对应。

5.一种如权利要求1所述的能够抗冲击的航空座椅保护系统的控制方法，其特征在于：所述的控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

1)系统上电自检的S1阶段：在此阶段中，控制装置启动，并检测座椅升降装置(2)、电动卷扬机(9)、充气指示灯(12)和电子锁是否连接正常；

2)系统空闲的S2阶段：在此阶段中系统空闲等待控制人员指令；

3)判断是否启动航空座椅抗冲击保护装置的S3阶段：在此阶段中，控制装置将判断是否接收到控制人员发出的指令，如果判断结果为“是”，则进入S4阶段；否则返回S2阶段；

4)抬升普通航空座椅的S4阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，启动座椅升降装置(2)，以将普通航空座椅(1)顶升至指定高度，然后进入S5阶段；

5)展开柔性可展背囊的S5阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，打开电子锁以解除对双层密闭膜(10)的约束，这时双层密闭膜(10)将在橡胶杆(7)的作用下展开，然后启动电动卷扬机(9)，由此牵引柔性拉索(6)的中部沿多个与柔性拉索(6)相连的多层螺栓球节点(8)上的滚动轴承(17)滑动，逐渐使柔性拉索(6)的长度缩短，结果使双层密闭膜(10)的外端口收紧，在此过程中，柔性拉索(6)受拉，橡胶杆(7)受压，直至双层密闭膜(10)形成球形展开结构而将座椅升降装置(2)包裹在其内部，然后进入S6阶段；

6)手动充气的S6阶段：在此阶段中，在控制装置的控制下，充气指示灯(12)亮起，提示乘客拉动充气拉手(13)，乘客拉动充气拉手(13)后将触发发气药剂混合并释放出充气气体，从而将双层密闭膜(10)内的空间充气至设计压强而形成充气球形展开结构；

7)系统断电的S7阶段：在此阶段中，飞机硬着陆后充气球形展开结构将为乘客提供缓冲力，同时若飞机出现解体，双层密闭膜(10)上的外层膜将先破裂，由此释放出属于不燃气体的充气气体，以阻止飞机解体后的燃烧；飞机发动机断电后，电动卷扬机(9)退出工作，乘客可推开充气球形展开结构逃生，系统结束。