航空后向座椅16 g水平冲击结构试验研究.pdf

航空后向座椅 16 g 水平冲击结构试验研究林策，黄志伟，张凯宁（湖北航宇嘉泰飞机设备有限公司航空座椅开发部，湖北 襄阳441000）摘要院 针对安装于某型号公务机的前向和后向座椅袁依据美国联邦航空管理局渊FAA袁Federal Aviation Administra鄄tion冤AC 25.562-1B 标准袁开展了满足中国民用航空规章渊CCAR袁Chinese civil aviation regulations冤第 25 部适航要求的 16 g水平冲击结构试验遥 通过与前向座椅的试验传力路径尧试验工况尧测试指标尧试验过程以及试验结果对比袁研究了后向座椅在 16 g水平冲击结构试验中的差异特性遥 试验结果表明院相对于前向座椅假人通过约束系统传递载荷至靠背袁后向座椅假人惯性载荷直接作用在靠背上曰后向座椅的试验受载严酷度小于前向座椅袁椅腿最大合成接口载荷相比前向座椅小 1.9%21.9%袁水平方向最大变形相比前向座椅小29.1%40.7%曰相对于前向座椅假人向前运动袁由于安全带初始向上约束效果差袁后向座椅假人会在惯性载荷下沿靠背发生明显的向上滑动曰由于后向座椅假人头部与头靠距离很近袁且头靠泡沫具有一定的吸能效果袁依据头部损伤判断标准渊HIC袁head injury criterion冤袁假人头部碰撞头靠的损伤风险较小遥关键词院 前向座椅曰后向座椅曰接口载荷曰冲击试验曰试验假人曰适航中图分类号院 V216文献标志码院 A文章编号院 1674原5590渊圆园23冤04原园园08原园8Research on 16 g longitudinal impact structure test of aviation rear facing seatLIN Ce,HUANG Zhiwei,ZHANG Kaining(Seat Development Department,Hubei Jiatai Aircraft Equipment Co.,Ltd.,Xiangyang 441000 Hubei,China)Abstract：According to the AC 25.562-1B standard of the Federal Aviation Administration(FAA),the 16 glongitudinal im鄄pact structure tests of the forward facing and rear facing seats installed in a certain type of business aircraft werecarried out to meet the airworthiness requirements of Part 25 of the Chinese civil aviation regulations(CAAR).By comparing with the test force transmission path,test condition,test index,test process and test results of theforward facing seat,the differential characteristics of the rear facing seat in the 16 g longitudinal impact structuretest were researched.The results showed that the inertial load of the rear facing seat dummy directly acted on thebackrest,compared with the load of the forward facing seat dummy transferred to the backrest by the restraintsystem.The test load severity of the rear facing seat was less than that of the forward facing seat,the seat legsmaximum resultant interface load was 1.9%-21.9%smaller than that of the forward facing seat,and the longitu鄄dinal maximum deformation is 29.1%-40.7%smaller than that of the forward facing seat.Compared to the for鄄ward motion of the forward facing seat dummy,the rear facing seat dummy slided upward along the backrest ob鄄viously under the inertial load due to the poor initial upward restraint effect of the safety belt.Since the distancebetween the head and the headrest of the rear facing seat dummy was very close and the headrest foam had a cer鄄tain energy absorption effect,the injury risk of dummy head hitting the headrest was relatively low according tothe head injury criterion(HIC).Key words：forward facing seat;rear facing seat;interface load;impact test;test dummy;airworthiness收稿日期院 2022-11-13；修回日期院 2023-02-16作者简介院 林策（1987），男，湖北襄阳人，工程师，硕士，研究方向为民航座椅强度性能设计及适航验证.飞机应急着陆过程中会产生很高的加速度。根据适航规章要求，航空座椅应在考虑乘员乘坐、地板变形以及飞机偏航等条件下满足 16 g 水平冲击结构试验1（简称 16 g 结构试验）的要求，对于有肩带约束的座椅，还应在该试验中评估肩带最严酷受拉载荷以及肩带对乘员的保持符合性2。针对航空座椅 16 g 结构第 41 卷第 4 期圆园23 年 8 月中 国 民 航 大 学 学 报JOURNAL OF CIVIL AVIATION UNIVERSITY OF CHINAVol.41 No.4August2023第 41 卷 第 4 期试验的研究，多集中在前向座椅无地板变形条件下的冲击试验研究3-4以及评估乘员头部损伤、乘员头部轨迹和对头部损伤影响参数的仿真及试验研究5-9，对于考虑地板变形的前向座椅 16 g 结构试验研究较少，仅有少数针对仿真建模方法的研究10以及部件验证试验的研究11。对于后向座椅的研究，仅在汽车前向座椅受到后排乘员碰撞时，有少数针对前排乘员头部和颈部损伤防护的研究12-13，针对飞机后向座椅的 16 g 结构试验研究十分少见，仅文献14通过仿真方法研究了后向座椅的 16 g 结构试验过程；文献15简单分析了在冲击载荷下后向座椅由于椅背传力面积和效率更大，而较前向座椅对乘员的损伤（头部、颈部和腰部等）程度更小。本文基于安装于某型公务机的前向和后向各一对双联座椅的试验取证要求，开展了前向和后向座椅16 g 结构试验，重点研究了后向座椅相对前向座椅在试验中的差异特性，为后向座椅的适航取证试验和座椅强度设计提供参考。116 g 结构试验根据 CCAR-25-R41适航规章要求，座椅和约束系统必须设计成使其在飞机应急着陆时具有保护乘员安全的能力。16 g 结构试验是验证座椅满足上述要求的动力试验之一。对于该试验，需符合下列要求：（1）采用中国民用航空局认可的碰撞试验假人（ATD，anthropmorphic test device）模拟乘员，其重量为77 kg，正常向上乘坐；（2）向前纵向速率变化 驻V 不小于 13.40 m/s，与飞机纵轴向右或向左偏摆 10毅；最大负加速度必须在撞击后半波时刻 tr=0.09 s 内出现，且不低于 16 g 的冲击波形；（3）若使用地板导轨安装座椅，一侧导轨相对于相邻导轨必须俯仰 10毅并且滚转 10毅；（4）试验中，座椅的主传力结构应完整，安全带在试验中必须保持在乘员肩上。2座椅介绍如图 1 所示，文中前/后向双座座椅主要由头靠、靠背、转盘、扶手、椅盆、坐垫、椅腿（椅腿组件前后结构对称）、椅腿锁和腿靠等构成。图 1 中两个座位相对独立，可前、后、左和右侧滑动，且均可通过转盘组件转动 180毅，故可根据装机布局和座椅调节实现沿飞机航向前向和后向安装。当座椅后向安装时，其主结构整体与前向安装时沿航向对称，且椅腿部分完全相同，如图 2 所示。为便于分析座椅安装布局，对坐标系进行统一规定，沿飞机逆航向为+X，以航向视角走廊侧朝舱壁侧方向为+Y，按右手法则，垂直向上为+Z；将前向和后向座椅的椅腿进行编号：前向座椅走廊侧前椅腿和后向座椅走廊侧后椅腿编号为 1#；前向座椅走廊侧后椅腿和后向座椅走廊侧前椅腿编号为 2#；前向座椅舱壁侧后椅腿和后向座椅舱壁侧前椅腿编号为 3#；前向座椅舱壁侧前椅腿和后向座椅舱壁侧后椅腿编号为 4#。3试验工况对比3.1传力路径在 16 g 结构试验中，乘员由于惯性载荷作用会向前运动，对座椅产生向前冲击载荷。对于前向双座座椅，乘员和座椅惯性载荷沿航向传递，其中乘员惯性载荷通过安全带将载荷传递给座椅，座椅主传力路径如下：图 1双联座椅Fig.1Double seat图 2前向和后向座椅安装布局Fig.2Installation layout of forward facing and rear facing seat头靠靠背转盘椅盆/坐垫扶手腿靠椅腿/椅腿锁衣柜航向后向座椅走廊侧前向座椅舱壁侧飞机导航茶几4#+Y+X4#3#3#1#2#1#2#林策，黄志伟，张凯宁：航空后向座椅 16 g水平冲击结构试验研究9-2023 年 8 月中 国 民 航 大 学 学 报路径 1腰带寅椅盆组件寅转盘组件寅椅管寅椅腿寅椅腿锁；路径 2肩带寅靠背组件寅椅盆组件寅转盘组件寅椅管寅椅腿寅椅腿锁。对于后向双座座椅，乘员和座椅惯性载荷沿航向传递，其中乘员惯性载荷通过靠背直接传递给座椅，座椅主传力路径如下：路径 1靠背和头靠组件寅椅盆组件寅转盘组件寅椅管寅椅腿寅椅腿锁。对比可知，后向座椅主传力路径与前向座椅存在显著差异。3.2试验条件对比根据适航规章要求，座椅进行 16 g 结构试验，应筛选出最严酷的试验状态。首先依据座椅结构计算出静态向前 9 g 工况下具有最大合成接口载荷的椅腿，再通过俯仰、滚转和偏航的条件综合筛选出具有最大合成接口载荷的椅腿。根据座椅结构特点，对于前向座椅，筛选出具有最大合成接口载荷的后椅腿；对于后向座椅，筛选出具有最大合成接口载荷的前椅腿。接口载荷可通过力学理论或借助有限元分析软件进行计算。本文利用力学理论公式计算了前向和后向座椅椅腿在静态向前9 g 工况下的最大合成接口载荷，如表 1 所示。由表 1 可知，在同系数工况下，前向和后向座椅中具有最大合成接口载荷的椅腿均为 2#椅腿。对于俯仰、滚转和偏航的条件需要通过结构最严苛受载和接口载荷最严苛受载指标共同筛选。3.2.1前向座椅试验条件筛选1）俯仰条件筛选将座椅简化为框架结构，俯视平面图下前向座椅椅腿位置关系如图 3 所示，其中，L 表示 2#与 4#椅腿的距离。左偏航或右偏航时，对 4#椅腿施加载荷时，由于相对 2#椅腿力臂最大，则在 2#椅腿产生最大的支反力。在 4#椅腿施加载荷时，会以 1#椅腿和 3#椅腿的连线形成转轴，故在 4#椅腿施加向下载荷时，2#椅腿将受到弯曲拉伸载荷（Ma1或 M忆a1）；在 4#椅腿施加向上载荷时，2#椅腿将受到弯曲压缩载荷（图中未展示）。在 16 g 结构试验中，座椅及乘员的惯性载荷沿航向（-X）传递，会使得 2#椅腿受到弯曲拉伸载荷。因此，根据上述分析，在 4#椅腿施加向下载荷时，2#椅腿同时受到施加载荷和惯性载荷，此时载荷最严酷。故对于前向座椅，选择 4#椅腿下俯 10毅作为试验条件。2）偏航条件筛选如图 4 所示，假设乘员惯性载荷为 Fa，左偏航时，分解载荷 Fa为 Fa1和 Fa2；右偏航时，分解载荷 Fa为 F忆a1和 F忆a2。参照俯仰条件筛选过程，Fa1和 F忆a1对 2#椅腿产生弯曲拉伸载荷 Mb1和 M忆b1。根据几何关系可知，左偏航时，Fa1F忆a1，故 Mb1 M忆b1。因此，选择左偏航时，结合下俯条件，2#椅腿会产生更大的弯曲拉伸载荷（Ma1+Mb1），故对于前向座椅，选择左偏航 10毅作为试验条件。3）滚转条件筛选如图 5 所示，对走廊侧椅腿施加沿航向逆时针（或顺时针）滚转力矩时，椅腿会产生反作用力矩 Mc1（或 M忆c1）。根据已筛选出的俯仰和偏航条件可知，Mc1与 Ma1和 Mb1在沿 2#和 4#椅腿连线方向叠加对 2#椅腿产生最为严酷的接口载荷，故对于前向座椅，选择走廊侧椅腿逆时针（沿航向）滚转 10毅作为试验条件。1#14 66721 6602#23 47521 8723#22 84920 0524#11 86720 155前向后向座椅接口载荷表 1前向和后向座椅椅腿最大合成接口载荷对比Tab.1Comparison of maximum resultant interface loads betweenforward facing and rear facing seat legs图 3前向座椅俯仰试验条件筛选Fig.3Selection of forward facing seat pitch test condition（a）左偏航-X前后1#1#2#3#2#3#4#4#-XLL10毅10毅Ma1M忆a1-Y-Y图 4前向座椅偏航试验条件筛选Fig.4Selection of forward facing seat yaw test condition-X前后1#1#2#3#2#3#4#4#-XFa110毅10毅Mb1M忆b1+Y+YFa2FaFaF忆a2F忆a1（b）右偏航（a）左偏航（b）右偏航N10-第 41 卷 第 4 期图 5前向座椅滚转试验条件筛选Fig.5Selection of forward facing seat roll test condition（a）逆时针滚转（沿航向）（b）顺时针滚转（沿航向）-X前后1#1#2#3#2#3#4#4#-X10毅10毅Mc1M忆c1+Y+Y3.2.2后向座椅试验条件筛选对于后向座椅，俯仰、滚转和偏航条件的筛选方法与前向座椅相同。1）俯仰条件筛选将座椅简化为框架结构，后向座椅俯视平面图下座椅椅腿位置关系如图 6 所示。对于左偏航或右偏航，对 4#椅腿施加载荷时，由于相对 2#椅腿力臂最大，则在 2#椅腿产生最大的支反力。在 4#椅腿施加载荷时，会以 1#椅腿和 3#椅腿的连线形成转轴，故在 4#椅腿施加向下载荷时，2#椅腿将受到弯曲拉伸载荷（Ma2或 M忆a2）；在 4#椅腿施加向上载荷时，2#椅腿将受到弯曲压缩载荷（图中未展示）。在 16 g 结构试验中，座椅及乘员的惯性载荷沿航向（-X）传递，会使得2#椅腿受到弯曲拉伸载荷。因此，根据上述分析，在4#椅腿施加向下载荷时，2#椅腿同时受到施加载荷和惯性载荷，此时载荷最严酷。故对于后向座椅，选择4#椅腿下俯 10毅作为试验条件。2）偏航条件筛选如图 7 所示，假设乘员惯性载荷为 Fb，左偏航时，分解载荷 Fb为 Fb1和 Fb2；右偏航时，分解载荷 Fb为 F忆b1和 F忆b2。参照俯仰条件筛选过程，Fb1和 F忆b1对 2#椅腿产生弯曲拉伸载荷 Mb2和 M忆b2。根据几何关系可知，左偏航时，Fb1 F忆b1，故 Mb2 M忆b2。因此，选择左偏航时，结合下俯条件，2#椅腿会产生更大的弯曲拉伸载荷（Ma2+Mb2），故对于后向座椅，选择左偏航 10毅作为试验条件。3）滚转条件筛选如图 8 所示，对走廊侧椅腿施加沿航向顺时针（或逆时针）滚转扭矩时，椅腿会产生反作用力矩 Mc2（或 M忆c2）。根据已筛选出的俯仰和偏航条件可知，M忆c2与 Ma2和 Mb2在沿 2#和 4#椅腿连线方向叠加对 2#椅腿产生最为严酷的接口载荷。故对于后向座椅，选择走廊侧椅腿逆时针（沿航向）滚转 10毅作为试验条件。经过筛选，前向座椅和后向座椅俯仰、滚转和偏航条件对比如表 2 所示。表 2 中，偏航条件均以沿航向俯视视角定义，滚转条件均以沿航向从后向前视角定义。由表 2 可知，后向座椅的偏航和滚转条件与前向座椅相同，但俯仰条件存在差异。3.3肩带受载验证依据 AC 25.562-1B 标准2要求，对于具有上躯干图 6后向座椅俯仰试验条件筛选Fig.6Selection of rear facing seat pitch test condition+X前后1#1#2#3#2#3#4#4#+XLL10毅10毅Ma2M忆a2-Y-Y（a）左偏航（b）右偏航图 8后向座椅滚转条件筛选Fig.8Selection of rear facing seat roll test condition+X前后1#1#2#3#2#3#4#4#+X10毅10毅Mc2M忆c2-Y-Y表 216 g 试验条件对比Tab.2Comparison of 16 g test condition座椅类型滚转前向座椅走廊侧椅腿逆时针后向座椅走廊侧椅腿逆时针俯仰舱壁侧前椅腿下俯舱壁侧后椅腿下俯偏航左偏航左偏航（a）顺时针滚转（沿航向）（b）逆时针滚转（沿航向）林策，黄志伟，张凯宁：航空后向座椅 16 g水平冲击结构试验研究图 7后向座椅偏航条件筛选Fig.7Selection of rear facing seat yaw test condition+X前后1#2#3#4#4#+X10毅-Y-YFb1Fb2Fb1#2#3#10毅M忆b2Mb2FbF忆b2F忆b1（a）左偏航（b）右偏航11-2023 年 8 月中 国 民 航 大 学 学 报约束系统的前向座椅，应通过选择合适的偏航方向使得约束系统承受最大的拉伸载荷，且需要通过最严酷的偏航方向验证约束系统对乘员的约束保护（肩带不得脱离肩膀）。为满足上述要求，需要对两种不同偏航状态的工况进行试验。对于具有上躯干约束系统的后向座椅，由于在应急着陆惯性冲击下，乘员惯性载荷作用在靠背上，传力路径不经过安全带，故可不考虑肩带的受载和约束验证。本文论述的前向和后向座椅的肩带均为右侧肩带。图 9 所示为标准中示出的前向座椅右侧肩带对乘员约束验证的偏航状态2。图 10 所示为前向座椅右侧肩带受载最严酷的偏航状态。本文主要研究座椅的 16 g 结构试验，对于肩带对乘员的约束试验验证不进行阐述。结合对前向座椅的偏航状态筛选可知，前向座椅在左偏航条件下进行 16 g结构试验，可同时验证右肩带的最严酷拉伸载荷。尽管后向座椅具有肩带，但在 16 g 结构试验中，通过主传力路径可知，肩带不受载荷，故不需要考虑肩带的保持和受载验证，本文不进行对比分析。3.4头部损伤验证根据 CCAR-25-R41适航规章要求，在飞机应急着陆情况下，乘员头部可能触及座椅或其他构件，座椅和约束系统必须提供保护措施以使头部损伤判断标准（HIC，head injury criterion）不超过 1 0001。对于后向座椅，试验中乘员头部由于惯性会与头靠发生碰撞，故需在后向座椅 16 g 结构试验中搜集HIC 值以评估乘员头部损伤；对于本文中的前向座椅，由于试验中乘员头部向前运动，不会与头靠发生碰撞，故不需要进行头部损伤评估。4试验及过程对比试验实施参照 AC 25.562-1B2进行。试验采用加速式冲击滑台系统进行，试验假人采用 FAA Hybrid 芋型 50 百分位男性假人。试验座椅安装如图 11 所示。试验工装根据工况筛选的偏航状态安装在冲击滑台上，假人通过安全带约束在座椅上，座椅通过导轨和六分量传感器安装在试验工装上。对于前向座椅，肩带在假人右肩膀处安装有肩带传感器；对于后向座椅，在假人头部安装有三向加速度传感器。座椅的左侧和右侧均粘贴右靶标进行座椅永久变形的测量。通过数据采集系统采集台车、座椅及假人的传感器数据。为了采集试验中假人和座椅的运动姿态，在台车的左、右、上方和台车上共安装有 4 台高速摄像机。对于俯仰和滚转过程，前向和后向座椅均遵循先俯仰，后滚转，再冲击的过程。由于俯仰和滚转过程是一个静态过程，而冲击是动态过程，在俯仰过程之前，需先对 6 分量载荷传感器进行清零以搜集俯仰和滚转过程中的接口载荷；在俯仰和滚转过程之后，需再图 9肩带保持示意图Fig.9Schematic of shoulder strap restraint图 10肩带受载示意图Fig.10Schematic of shoulder strap loading（a）前向座椅图 11试验座椅安装Fig.11Installation of test seats假人座椅工装冲击方向惯性载荷惯性载荷假人座椅工装冲击方向（b）后向座椅12-第 41 卷 第 4 期次对六分量载荷传感器进行清零以搜集动态冲击过程中的动态接口载荷数据。5试验结果分析为了研究后向座椅在 16 g 结构试验中的特性，筛选接口载荷、永久变形、乘员姿态与前向座椅进行对比，并分析了后向座椅 16 g 结构试验中的头部损伤情况。5.1接口载荷对比5.1.1俯仰和滚转过程表 3 列出了前向座椅和后向座椅在俯仰和滚转过程结束后，4 个椅腿的最大接口载荷比较情况。其中，Fx、Fy、Fz和 Fn分别代表椅腿和导轨连接件在+X、+Y、+Z 向的载荷分量以及合成载荷。由于本文中后向座椅与前向座椅在转盘组件以下椅腿组件相同，而俯仰滚转主要考核椅腿组件的变形能力，故表 3 中前向和后向座椅各椅腿的合成载荷 Fn较为接近，后向座椅相对前向座椅椅腿合成载荷最大差异约 3.3%。5.1.2冲击过程冲击过程中，前向和后向座椅各椅腿合成接口载荷对比如图 12 所示，其中，1#和 4#椅腿受压，2#和3#椅腿受拉。表 4 列出了前向和后向座椅椅腿最大合成接口载荷对比情况。由图 12 和表 4 可知，后向座椅各椅腿最大合成接口载荷均小于前向座椅，同比小 1.9%21.9%。经分析认为：前向座椅由于惯性载荷与座椅朝向相同，座椅骨架绕椅腿向前向上翻转，重心比初始位置更高，且乘员通过肩带和腰带将载荷传递给座椅，作用点高，对底部结构形成更大的力矩，且安全带对冲击载荷有一定的放大作用16。而对于后向座椅，由于惯性载荷与座椅朝向相反，座椅骨架绕椅腿向后向下翻转，重心比初始位置更低，且乘员通过靠背直接传递载荷，载荷作用点较肩带作用点低，故后向座椅椅腿最大合成接口载荷更小。（c）3#椅腿35 00030 00025 00020 00015 00010 0005 0000-5 0000.3000.050.100.150.200.25时间/s前向座椅 3#后向座椅 3#图 12椅腿合成接口载荷对比Fig.12Comparison of seat legs resultant interface loads50 00040 00030 00020 00010 00000.3000.050.100.150.200.25时间/s前向座椅 4#后向座椅 4#（d）4#椅腿（a）1#椅腿30 00025 00020 00015 00010 0005 00000.3000.050.100.150.200.25时间/s前向座椅 1#后向座椅 1#（b）2#椅腿40 00035 00030 00025 00020 00015 00010 0005 0000-5 0000.3000.050.100.150.200.25时间/s前向座椅 2#后向座椅 2#林策，黄志伟，张凯宁：航空后向座椅 16 g水平冲击结构试验研究表 3俯仰和滚转过程后椅腿最大接口载荷对比Tab.3Comparison of seat legs maximum interface loads afterpitch and roll椅腿座椅FxFyFzFn1#前向-1 9350-780-3 7884 324后向-2 137-1 020-3 6604 3592#前向-1 691-4 482-2 1065 233后向-1 605-4 525-2 0775 2313#前向-751-0771-3 4823 644后向-1 111-1 084-3 1643 5244#前向-2 671-5 339-3 8377 097后向-2 509-5 388-3 7707 039N13-2023 年 8 月中 国 民 航 大 学 学 报椅腿前向座椅1#29 8772#36 968后向座椅29 31736 272椅腿前向座椅后向座椅3#33 53732 7014#45 54135 587表 5座椅+X 向永久变形对比Tab.5Comparison of seat+X orinted permanent deformation靶标座椅类别+X 向/mm走廊侧靠背前向-114.5后向0-70.7舱壁侧靠背前向-126.3后向0-89.5走廊侧头靠前向-137.8后向0-81.7舱壁侧头靠前向-143.6后向-100.4表 6前向和后向座椅假人运动姿态对比Tab.6Comparison of postures of dummy between forward and rearfacing seat时刻/ms左侧（前向）右侧（前向）左侧（后向）000120160200右侧（后向）5.2最大永久变形对比试验中，为了测量座椅永久变形，在座椅两侧扶手的 4 个角点、靠背上部和头靠上均粘贴有靶标点。由于座椅底部固定，冲击过程中，座椅上部结构变形会更大，且+X 向（飞机逆航向，参照图 3 中坐标系）变形最能代表座椅纵向变形，故选择靠背点和头靠点进行最大+X 向永久变形对比。表 5 为前向座椅和后向座椅的+X 向永久变形对比情况。对比表 5 中数据可知，后向座椅+X 向最大变形均小于前向座椅，同比小 29.1%40.7%。综合比较试验中座椅接口载荷和变形量，可得出：16g结构试验中，后向座椅的承载严酷度小于前向座椅。5.3乘员姿态对比尽管后向座椅相对前向座椅在主结构上沿航向前后对称，但在 16 g 结构试验中，由于俯仰、滚转试验条件以及主传力路径不同，乘员在试验过程中的运动姿态也不相同。表 6 展示了试验中前向座椅和后向座椅假人运动姿态的对比情况。5.3.1初始姿态对比由表 6 可知，后向座椅相对前向座椅初始姿态主要差异体现在俯仰侧假人。由于椅腿下俯，导致前向座椅俯仰侧假人初始向前和向下倾斜，与靠背有一定间隙；后向座椅俯仰侧假人向后和向下倾斜，且紧贴靠背。5.3.2运动姿态对比由表 6 可知，前向座椅假人在冲击惯性载荷下相N表 4冲击过程中椅腿最大合成接口载荷对比Tab.4Comparison of seat legs忆 maximum resultant interfaceloads during the impact14-第 41 卷 第 4 期对座椅向前运动，并在安全带约束下带动座椅向前和向上翻转变形；而后向座椅假人在冲击惯性载荷下相对座椅向后运动，并通过靠背带动座椅向后和向下翻转变形。后向座椅假人在冲击过程中挤压靠背向后变形，且由于前期安全带对乘员向上运动并没有明显约束效果，乘员在惯性载荷下沿靠背发生明显的向上滑动。5.4头部损伤判据对于后向座椅，测试的乘员头部损伤如图 13 所示。其中，左假人为俯仰侧假人，右假人为滚转侧假人。两侧假人头部碰撞头靠加速度均较小，HIC 值远小于 1 000。参照表 6 中假人姿态，由于后向座椅假人头部与头靠距离较近，且头靠泡沫具有较好的吸能效果，使得假人头部与头靠骨架碰撞时碰撞加速度较小。6结语本文通过试验研究了某型号公务机后向座椅相对前向座椅在 16 g 结构试验中的差异特性，分析了试验传力路径、试验工况条件、试验测试项、试验过程、试验后接口载荷、最大变形和座椅-假人运动姿态的差异，并给出了后向座椅成员头部损伤结果，主要得到以下结论。（1）传力路径不同。前向座椅假人通过肩带和腰带传递至靠背，再传递至座椅骨架；而后向座椅假人惯性载荷则直接作用在靠背/头靠上，再传递至座椅骨架。（2）后向座椅受载严酷度小于前向座椅。后向座椅椅腿最大合成接口载荷比前向座椅小 1.9%21.9%；靠背/头靠同位置最大水平方向永久变形较前向座椅小 29.1%40.7%。（3）假人运动姿态不同。前向座椅的假人在惯性载荷下远离座椅运动；而对于后向座椅，由于安全带对假人初始向上运动约束效果差，假人在惯性载荷下沿靠背发生明显的向上滑动，因此，在后向座椅肩带设计中应考虑偏航角度下假人在 16 g 结构试验中向上脱出的风险。（4）16 g 结构试验中，由于后向座椅假人头部与头靠距离较近，且头靠泡沫具有一定吸能效果，使得假人头部与头靠骨架碰撞时头部损伤小，HIC 值远小于规章要求的 1 000（HIC 1 000）的指标，因此，对于后向座椅，在动态试验中假人头部碰撞靠背/头靠的HIC 风险较小，但应注意在后向座椅设计时考虑头靠泡沫的吸能设计。上述结论以及本文中关于试验工况（俯仰、滚转和偏航）条件筛选方法对于飞机后向座椅的强度设计和适航验证具有很好的参考意义。参考文献：1中国民用航空局.中国民用航空规章第 25 部运输类飞机适航标准:CCAR-25-R4S.北京:中国民用航空局,2016.2FAA.Dynamic evaluation of seat restraint systems and occupant protec原tion on transport airplanes:AC25.562-1BS.Washington 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