典型机身框段垂向坠撞响应及乘员腰椎伤害分析

为分析垂向坠撞试验中大飞机机身框段的坠撞响应、结构吸能及乘员伤害情况,首先,建立大飞机典型机身框段-座椅-乘员有限元模型;其次,对比分析了该有限元模型与试验件机身框段的失效模式和乘员响应等;最后,对机身框段不同部件进行了坠撞吸能分析,并从腰椎压缩载荷和骨盆加速度两方面分析了乘员损伤情况。仿真结果表明,机身框段-座椅-乘员有限元模型能够有效模拟机身框段失效模式、货舱地板下部结构中间支撑件区域的1处塑性铰以及两侧客舱地板支撑立柱与机身隔框连接处的2处塑性铰,乘员响应得到有效验证;从吸能情况来看,6.02 m/s垂直坠撞速度下,机身隔框、蒙皮及其连接角片都是主要吸能部件;从乘员伤害情况来看,仿真获得的乘员腰椎压缩载荷小于6672 N,骨盆加速度在人体损伤可接受区域内;由地板加速度所得的动态响应指数(DRI,dynamic response index)值相比由骨盆加速度所得的DRI值更低;某机型在6.02 m/s坠撞速度下,机身框段客舱区域生存空间得到保持,乘员腰椎压缩载荷及骨盆加速度伤害风险较小。本文研究结论可为大型民机机身结构设计提供参考。

坠撞环境下乘员伤害分析及飞机适坠性评估

为了分析坠撞环境下的机身框段和客舱乘员的动态响应以及乘员伤害情况,开展了大型飞机典型机身框段(含2套三联座椅及4名乘员假人)在6.02 m/s速度下的垂向坠撞试验,获得了机身框段结构坠撞及乘员坠撞响应数据,进行了机身框段结构坠撞破坏及乘员伤害分析,并通过可生存空间、系留强度、乘员损伤、应急撤离4个方面对飞机适坠性进行评估。坠撞试验结果表明,客舱地板下部结构发生较大变形与破坏,在货舱地板下部结构中间支撑件区域和两侧客舱地板支撑立柱与机身框连接处产生3处塑性铰;客舱区域基本保持完整,可生存空间得到保持;座椅与客舱地板导轨的连接保持完好,且乘员安全带保持在原位;乘员假人头部伤害判据最大值为31.47,腰椎压缩载荷最大峰值为3997.2 N;乘员假人向过道倾斜,过道仍保持通畅。通过飞机适坠性评估,在6.02 m/s的垂向坠撞速度下,乘员伤害风险较小。