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航空座椅動態強度認證試驗
  • 發布年度:2013
  • 主要類別:安全防護
  • 次要類別:電子報
  • 車子在路上跑,難免會發生碰撞事故,此時車上的座椅、安全帶、氣囊等被動安全系統就得發揮功能,才能保護乘員生命安全。然而在天上飛的飛機呢?飛機也常會遇到天候不良或是機件故障的狀況,如遭遇亂流、遇緊急狀況迫降等,此時能夠保護乘員的裝置,其實和車子大同小異,除了機體結構外,就是與乘員直接相關的安全帶和座椅,只是保護的機制和受力狀況不同而已。

    座椅在飛機上扮演重要角色,除了提供乘坐的舒適性,更關鍵的是在緊急時刻能提供必要的保護。飛機座椅與汽車座椅最大的不同在於,飛機遭遇垂直向的衝擊頻率較高,如在空中急遽升降或迫降著陸,因此需更講求垂直向的結構強度與能量吸收;此外,飛機的零組件更追求輕量化,必須在輕量與強度中取得平衡。

    由於座椅是最接近乘員的裝置,如果發生衝擊的過程中無法吸收能量甚至是破裂損毀,都將會增加乘員傷亡的風險;早期國際上民航主管機關即要求了機艙座椅必須通過靜態強度測試(FAR 25.561)以及防火耐燃測試(FAR 25.853),靜態強度測試之執行方式為以標準治具安裝於座椅上,讓該治具對座椅之各方向施以固定之負荷,其中向前的推力為一般成人體重(77 kg)的9倍,所以符合靜態測試的座椅於業界慣稱為9g航空座椅,若是不合格的座椅就可能會在受力過程中產生有銳角之破裂件角或無法支持乘員而造成傷害;另,防火耐燃測試主要在確保飛行中或緊急降落後的火苗,是否會因不合格的座椅材質,加速火勢漫延或產生過多有毒氣體,因此包含座椅表布以及內裏泡綿等材料單體,皆需通過燃燒測試,整組座椅墊則需要通過油槍測試,以確保燃燒後所生成的毒性氣體及煙濃都能符合要求。

    由於緊急迫降發生時,座椅受到衝擊的影響僅由靜態強度測試是不足的,於是1988年美國聯邦航空管理局(FAA)又提出了動態強度測試的要求(FAR 25.562),為確保座椅於緊急狀況時,應具備以下功能:
    1.保護乘員,減緩腿部、腰椎之傷害。
    2.確保機身附加物之強度。
    3.當使用上軀幹束縛系統時,可保護機組人員避免嚴重胸部傷害。
    4.確保乘員不致被過度變形的座椅所困。

    航空座椅的動態測試其實與汽車座椅的動態測試相當類似,主要使用模擬碰撞台車設備,利用台車在滑軌上的加速運動重現碰撞發生時的狀況,乘員運輸客機座椅的動態測試包含了最大加速度14g的向下衝擊,和最大加速度16g的向前衝擊(如下表1所示),通過本規範之座椅,在業界慣稱為16g航空座椅。

    動態測試執行時除了需將整椅依規定角度安置於測試平台上,還需放置符合規範之人偶(例如Hybrid-Ⅱ或FAA H-Ⅲ),人偶及安全帶皆需裝置加速規或荷重元等感測器,量測衝擊過程中的物理量變化(如圖1、圖2所示)。測試後感測器各項數據需進行分析計算,做為符合需求之判定依據,例如:
    1.人偶頭部傷害指數(HIC)值需小於1,000;
    2.腰部受力需小於6.67 kN﹙千牛頓;1 kΝ等於 101.97162 公斤物體的重量﹚;
    3.大腿受力需小於10.0 kN;
    4.織帶張力需小於7.78 kN。

    圖1 航太座椅14g向下衝擊測試
    圖2 航太座椅16g向前衝擊測試

    大多數乘員運輸客機使用之座椅原始設計在1988年以前,僅需符合9g座椅規範,不需進行16g座椅測試,但是新設計的客機,例如Boeing 777,即需符合16g動態測試,FAA於 2005年底進而要求2009年底後生產之運輸類飛機亦需符合動態測試,當16g航空座椅愈來愈普及,安全性能要求也會愈來愈高。

    由前述性能要求可以知道,座椅必須在向前或向下的衝擊中,承受人體產生的力量,並能適當吸收能量,使人體受到的衝擊力降低,避免乘員產生嚴重或致命的傷害,同時又可以提供足夠的結構強度,不致影響事故後的救援活動。從汽車與航空座椅的性能要求來看,座椅的確提供了良好的支撐、束縛和保護,但座椅能提供的安全保護常常被一般人所忽略,不重視座椅的保養維護,甚至私自改裝等,都是增加傷害風險的做法。
    因此,我們不論是在自己的汽車或飛機上,都要能依照使用說明,並依照服務人員指示正確使用,才能獲得最大的安全保障。

    相關技術資訊,歡迎您洽詢車輛中心實車碰撞實驗室主管柯慶彰先生 047-811222 ext.2125
     

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