航空座椅安全带对乘员冲击响应的影响

 航空座椅安全带对乘员冲击响应的影响

王宁1  安达年2  崔坚1

陕西飞机工业有限责任公司，陕西省汉中市，723000

1. 空装驻汉中地区军事代表室，，陕西省汉中市，723000

摘要：本文通过对航空座椅和机上乘员在事故冲击中的响应进行分析研究，探讨了安全带在减轻冲击力、保护乘员安全方面的作用。研究结果表明，正确使用安全带可以显著减少乘员在事故冲击中的位移和受力，并有效降低乘员受伤的风险。因此，安全带在航空安全中具有重要的作用，必须得到充分重视和广泛应用。

关键词：安全带；航空座椅；乘员冲击响应；事故安全；乘员保护

一、引言

航空事故中的乘员保护一直是航空安全领域的重要课题。在飞机起飞、降落、遇到空中气流颠簸或发生其它空中应急事件引起的航空事故中，乘员因为惯性向前冲或向上被抛起，突发的冲击力可能对乘员和座椅造成严重影响，导致人员受伤甚至生命危险。因此，研究如何有效减轻冲击力、保护乘员安全是航空座椅和个人安全防护领域的关注焦点。

二、航空座椅及乘员冲击响应研究概述

航空事故中的冲击响应研究是航空安全领域的重要研究方向之一。在事故发生时，飞机受到的巨大撞击能量会直接传递至座椅和乘员，可能导致严重的身体伤害，甚至是生命危险。因此，了解航空座椅和乘员在冲击中的响应特性对于座椅设计和乘员保护装备具有重要意义。

事故冲击力的大小和方向对座椅和乘员造成的影响是复杂而多样的，取决于飞机的速度、角度以及座椅和乘员的特性。通过深入研究和分析事故冲击力的特点，可以更好地理解座椅和乘员在事故中的响应机制。

座椅作为乘员的支撑和保护装置，在事故冲击中承受着巨大的力量，座椅在冲击中的位移、变形和受力情况对于评估座椅的安全性能至关重要。通过研究座椅的结构特点、材料特性以及设计参数对冲击响应的影响，我们可以优化座椅的设计，提高乘员的安全性。

乘员的身体特征、姿势以及乘坐位置等因素会直接影响他们在冲击中所受到的冲击力和位移。通过了解乘员在冲击中的身体受力分布、位移情况以及可能遭受的伤害类型，研究冲击过程中人体力学特征和生理响应，我们可以更好地理解乘员在事故中的安全需求，并采取相应的措施来提高他们的保护水平，有助于改进乘员保护装备的设计和性能。

深入了解和研究座椅和乘员的冲击响应特性对于提高航空安全性具有重要意义。通过合理设计和优化座椅结构，提供有效的乘员保护装备，我们可以减少事故中乘员的伤害风险，提高人乘员的生存率。

三、安全带的设计与功能

安全带的设计是保证乘员在事故中得到有效保护的基础。安全带的结构设计应考虑到乘员的人体工程学特征，以确保舒适性和合适度。它通常由多个带子组成，包括腰带、肩带和胸带等，以提供全面的保护和支撑。此外，安全带的连接件和调节装置应具有牢固可靠的特性，确保在事故中不会松脱或解开。

安全带的材料选择对其性能和功能至关重要。常见的安全带材料包括高强度纤维材料，如尼龙、聚酯纤维和芳纶纤维等。这些材料具有出色的拉伸强度和抗磨损性能，能够承受事故中的冲击力和拉力。此外，安全带的材料应具有耐热、耐寒和阻燃等特性，以适应不同环境条件下的使用需求。

安全带的功能主要包括减轻冲击力、限制乘员位移和分散冲击能量。安全带通过将乘员与座椅紧密连接，能够减轻事故中的冲击力传递。它通过约束乘员的身体，防止其在事故中自由移动，减少了身体受到的冲击力。安全带限制了乘员的位移，防止其在事故中被抛出座位或碰撞到周围的结构物。这有助于减少乘员受伤和避免进一步的危险。

四、安全带对航空座椅冲击响应的影响

4.1  安全带对座椅受力的影响

在航空事故中，座椅承受着巨大的受力，而安全带起到了分散和减轻座椅受力的作用。通过座椅上设置的多个固定点，安全带可以将乘员可靠约束在座椅上，通过多点分布式设置固定点将冲击力均匀分散到座椅结构上，减少了局部受力点的压力。这有助于减轻座椅的负荷，降低座椅结构的破坏风险。

安全带的设计和材料选择对座椅受力的影响也非常重要。适当的安全带设计可以确保冲击力得到有效分散，避免集中在座椅的某一部分，减少其受力集中和破坏的可能性。另外，安全带的材料应具有足够的强度和韧性，能够承受事故中的拉力和冲击力，保持安全带的完整性，进一步减轻座椅的受力。

4.2 安全带对座椅结构的影响

安全带的使用对座椅结构设计和强度要求提出了一定的挑战。座椅结构需要能够与安全带良好地配合，确保安全带的有效固定和支撑。座椅的结构材料和连接件的选择需要考虑到与安全带的兼容性，以保证座椅在事故中的稳定性和完整性。

安全带还对座椅的重量和体积产生影响。为了满足安全带的固定要求和乘员的舒适性需求，座椅可能需要增加额外的结构支撑和调整装置，从而增加了座椅的重量和体积。因此，在座椅设计过程中需要综合考虑安全带的需求与座椅性能之间的平衡，以确保座椅有足够的安全性，并能兼顾乘员的舒适性。

五、安全带对乘员冲击响应的影响

5.1 安全带对乘员位移的影响

安全带作为座椅的关键部件，约束限制了乘员的自由位移，当事故发生时，安全带转移了人体受到的部分冲击力至座椅，并保持乘员在相对固定的位置上，减少碰撞和撞击其他结构物的风险，采用多点固定的安全带系统可以提供更好的支持和稳定性，减少人员腿部、躯干等主要身体部位的摆动和位移。

5.2 安全带对乘员受力的影响

安全带在航空事故中起到了分散和减轻乘员受力的作用，适当的安全带位置设计可以确保冲击力得到有效分散，避免在乘员身体的特定部位集中。当事故发生时，安全带通过将冲击力分散到乘员的身体上，减少了局部受力点的压力，这有助于减轻乘员承受的冲击力，降低受伤的风险。

安全带的设计和材料对乘员受力的影响非常重要。安全带的材料应具有足够的强度和韧性，能够承受事故中产生的拉力和冲击力，保持安全带的完整性，进一步减轻乘员的受力。

5.3 安全带对乘员伤害的影响

安全带在航空事故中对乘员伤害的影响是双重的。一方面，安全带通过限制乘员的位移和分散受力，可以减少乘员受伤的可能性。然而，不正确使用或调整不当的安全带也可能对乘员造成伤害。例如，过紧的安全带可能会对乘员身体造成压迫和不适，甚至导致创伤。过松的安全带则无法有效限制乘员的位移和分散受力，降低了保护效果。此外，安全带的连接件和调节装置如果设计不合理或质量不过关，可能导致安全带在事故中松脱或解开，从而无法提供有效的保护。

六、结论

安全带在航空事故中对乘员的冲击响应起着重要作用。它通过限制乘员位移、分散受力和提供保护，减少了乘员受伤的风险。通过合理布置安全带可以较大程度的将航空事故中动态冲击力进行分散，最大限度地减少人体受到的冲击力，此外，乘员必须正确使用和调整安全带，以确保安全带的约束有效性，并避免对乘员造成额外的伤害。制造商应对座椅安全带的设计进行充分验证并持续改进，以进一步提高乘坐的安全性和舒适性。

参考文献：

[1].刘旭. 航空座椅乘员头部HIC影响因素数值分析[D].中国民航大学,2021.

[2].冯振宇,刘旭,林岚辉等.安全带对航空座椅及乘员冲击响应的影响[J].航空学报,2022,43(01):365-380.

[3].贺永龙. 动态冲击下航空假人/座椅约束系统的响应分析[D].中国民航大学,2019.