直升機(jī)座椅系統(tǒng)應(yīng)急著陸動(dòng)態(tài)情況適航驗(yàn)證方法研究

喬鴿，徐新

（中國直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，江西 景德鎮(zhèn) 333001）

座椅系統(tǒng)由椅盆、椅墊、導(dǎo)軌、安全帶、肩帶等結(jié)構(gòu)組成，是直升機(jī)的重要零部件，直升機(jī)座椅系統(tǒng)應(yīng)急著陸動(dòng)態(tài)情況驗(yàn)證方法研究，是保證乘員在直升機(jī)應(yīng)急著陸情況下生存率的關(guān)鍵技術(shù)。《運(yùn)輸類旋翼航空器適航規(guī)定》CCAR-29-R2.562“應(yīng)急著陸的動(dòng)態(tài)情況”是運(yùn)輸類直升機(jī)艙內(nèi)安全和結(jié)構(gòu)適墜性方面重要的適航條款之一，但目前CAAC沒有發(fā)布CCAR-29對(duì)應(yīng)的咨詢通告，在實(shí)際開展直升機(jī)座椅系統(tǒng)適航驗(yàn)證時(shí)缺乏指導(dǎo)。因此，以CCAR-29-R2.562條款為基礎(chǔ)，研究用于指導(dǎo)適航取證的直升機(jī)座椅應(yīng)急著陸的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)情況適航驗(yàn)證方法，有重要的工程意義。

1 CCAR-29-R2.562“應(yīng)急著陸的動(dòng)態(tài)情況”要求解析

CCAR-29-R2.562“應(yīng)急著陸的動(dòng)態(tài)情況”的內(nèi)容主要是針對(duì)直升機(jī)座椅系統(tǒng)提出了動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的要求。

29.562 （a）款作為總則性要求，規(guī)定了直升機(jī)座椅系統(tǒng)保護(hù)乘員的前提條件：乘員正確使用座椅、安全帶和肩帶，經(jīng)受的動(dòng)態(tài)載荷在本條款規(guī)定的范圍內(nèi)。

29.562 （b）款規(guī)定了兩項(xiàng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的要求：一是垂直和縱向載荷結(jié)合的試驗(yàn)狀態(tài)模擬高速垂直下沉之后的地面撞擊，確保座椅可以減緩乘員因垂向載荷導(dǎo)致的脊椎受傷；二是縱向載荷為主，模擬直升機(jī)與地面障礙物發(fā)生水平撞擊，評(píng)價(jià)乘員安全帶、肩帶和座椅結(jié)構(gòu)性能。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的具體要求可以用圖1來表示。

試驗(yàn)1確定的沖擊載荷為沿著乘員脊柱方向分量（垂直）和水平分量（縱向）的合力。本試驗(yàn)的重要目的是驗(yàn)證座椅吸收沖擊能量、保護(hù)乘員脊柱免受損傷的能力。

試驗(yàn)2確定的沖擊載荷是沿水平方向（縱向）和一個(gè)側(cè)向分量（向左或向右）的合力。本試驗(yàn)的重要目的是評(píng)估如果頭部有可能撞擊到旋翼航空器某些內(nèi)飾部分或前排座椅時(shí)頭部損傷判據(jù)（HIC）的值。這個(gè)試驗(yàn)還評(píng)估由于上軀干約束可能造成的胸部或脊柱損傷。

試驗(yàn)1和2同時(shí)考核座椅系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。

29.562 （c）款給出了座椅動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的合格判據(jù)要求，包括4個(gè)方面：

（1）動(dòng)態(tài)試驗(yàn)過程中和試驗(yàn)后，座椅的所有連接點(diǎn)必須始終連接在試驗(yàn)裝置上。同時(shí)，乘員安全帶、肩帶的所有連接點(diǎn)也必須始終連接在試驗(yàn)裝置上，從而保持完整的載荷傳遞路徑，確保乘員可以得到保護(hù)。

（2）在撞擊時(shí)，上部軀干系帶（肩帶）保持在乘員肩上，安全帶保持在乘員骨盆處。

（3）規(guī)定采用HIC判據(jù)來表明，在可能發(fā)生座椅或其它構(gòu)件觸及頭部的情況下，在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)中，座椅系統(tǒng)能夠保護(hù)每一乘員頭部免受嚴(yán)重傷害，HIC值不得超過1000。

（4）試驗(yàn)過程中上部軀干系帶所經(jīng)受載荷的允許上限和擬人骨盆和腰部脊柱之間允許的最大壓縮載荷需滿足條款規(guī)定。

圖1 直升機(jī)座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)要求

29.562 （d）款表明申請(qǐng)人可以采用等效方法表明符合性，但是在合理的基礎(chǔ)上加以證明等效方法的安全性水平有現(xiàn)有條款要求的安全性一致或更高。合理的基礎(chǔ)要以充分的試驗(yàn)數(shù)據(jù)和分析為依據(jù)。

2 直升機(jī)座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)情況適航驗(yàn)證思路

2.1 隨機(jī)取證適航驗(yàn)證思路

對(duì)于隨機(jī)取證的座椅系統(tǒng)：參照本文第2節(jié)內(nèi)容及圖1的要求設(shè)計(jì)合理的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)方案，開展座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)，動(dòng)態(tài)試驗(yàn)需要關(guān)注以下四項(xiàng)細(xì)節(jié)：

（1）乘員尺寸 動(dòng)態(tài)試驗(yàn)通過使用專用的、可接受的、標(biāo)準(zhǔn)的能夠代表第50百分位男性乘員的仿真試驗(yàn)用假人（ATD）來進(jìn)行。

（2）座椅安裝和位置試驗(yàn)應(yīng)充分體現(xiàn)出座椅系統(tǒng)的預(yù)期性能范圍。座椅，特別是可調(diào)整的飛行機(jī)組座椅，在動(dòng)態(tài)試驗(yàn)時(shí)應(yīng)考慮包括起飛和著陸所需的整個(gè)調(diào)整包線范圍內(nèi)的各種最臨界狀態(tài)。

（3）試驗(yàn)條件CCAR-29-R2.562（b）只給出了座椅系統(tǒng)按典型方式安裝時(shí)的動(dòng)態(tài)試驗(yàn)要求，對(duì)于座椅系統(tǒng)其它類型的安裝，驗(yàn)證其符合性可能有必要進(jìn)行補(bǔ)充試驗(yàn)。

（4）地板變形 試驗(yàn)程序要求評(píng)估某一側(cè)壁或地板變形的影響。即使不出現(xiàn)地板變形，座椅及其連接裝置系統(tǒng)也應(yīng)工作正常。

如果選擇與已完成適航驗(yàn)證的座椅系統(tǒng)相似型號(hào)的座椅，也可以在以往座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行合理分析以表明符合性，給出分析依據(jù)。

2.2 單獨(dú)取證適航驗(yàn)證思路

座椅系統(tǒng)作為一種重要的直升機(jī)零部件，也可以選擇單獨(dú)適航審定，取得相應(yīng)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定項(xiàng)目批準(zhǔn)書（CTSOA）。航空器座椅對(duì)應(yīng)的中國民用航空技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為CTSO-C127 b《旋翼航空器、運(yùn)輸類飛機(jī)和小飛機(jī)座椅系統(tǒng)》。

CTSO-127b中主要內(nèi)容引用美國機(jī)動(dòng)車工程師協(xié)會(huì)發(fā)布的航空航天標(biāo)準(zhǔn)SAE AS 8049B《民用旋翼航空器、運(yùn)輸類飛機(jī)和通用航空飛機(jī)座椅性能標(biāo)準(zhǔn)》，通過對(duì)比CCAR-29-R2.562條款和CTSO-127b，得出兩者對(duì)座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)的要求是一致的。因此，可以驗(yàn)證時(shí)也可以參考本文第2節(jié)、第3節(jié)的內(nèi)容。

座椅系統(tǒng)按照CTSO-C127b要求完成適航驗(yàn)證并取得CTSOA后，在裝機(jī)前需針對(duì)直升機(jī)的特點(diǎn)補(bǔ)充安裝符合性驗(yàn)證，包括但不限于：座椅系統(tǒng)與地板連接強(qiáng)度驗(yàn)證、考慮駕駛艙、座艙布局的頭部撞擊驗(yàn)證等。

3 工程應(yīng)用實(shí)例

AC313直升機(jī)：該直升機(jī)選用的駕駛員座椅和乘客座椅隨AC313直升機(jī)型號(hào)合格審定過程同步開展適航驗(yàn)證，根據(jù)座椅系統(tǒng)及與機(jī)身連接特點(diǎn)制定了座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)方案，按照適航規(guī)章完成了駕駛員座椅和乘客座椅的動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)驗(yàn)證。

AW139直升機(jī)：該直升機(jī)駕駛員座椅和乘客座椅均采用已取得ETSOA的成品，座椅系統(tǒng)按照ETSO-c127a要求開展了動(dòng)態(tài)沖擊試驗(yàn)。裝機(jī)后補(bǔ)充的驗(yàn)證包括：乘客座椅和駕駛員座椅進(jìn)行了應(yīng)急著陸狀態(tài)的動(dòng)態(tài)載荷以及與地板連接的強(qiáng)度試驗(yàn)，駕駛員座椅考慮了駕駛艙布局進(jìn)行了頭部撞擊試驗(yàn)，乘客座椅根據(jù)最小排距布局，進(jìn)行了頭部撞擊試驗(yàn)。

4 結(jié)語

本文研究了直升機(jī)座椅系統(tǒng)應(yīng)急著陸動(dòng)態(tài)情況適航驗(yàn)證方法，對(duì)CCAR-29-R2.562“應(yīng)急著陸的動(dòng)態(tài)情況”條款內(nèi)容進(jìn)行了解析，給出了直升機(jī)座椅系統(tǒng)動(dòng)態(tài)情況的適航符合性驗(yàn)證的兩種思路（隨機(jī)取證和單獨(dú)取證），并結(jié)合工程實(shí)際應(yīng)用，給出了座椅系統(tǒng)應(yīng)急著陸的動(dòng)態(tài)情況適航驗(yàn)證方法實(shí)例，為今后開展直升機(jī)座椅系統(tǒng)適航驗(yàn)證提供有效參考。