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民用飞机座椅的前世今生
- 2018-09-06 -

      


       随着全球化进程的深入发展,人们对旅行时间和速度的要求不断提升,空中飞行己经成为人类首选的交通方式。最近的一项调查显示,空中乘坐飞机的旅客对航空旅行体验中,满意度最低不是航班延误,糟糕的餐食或者是空姐的服务,而是长途飞行过程中拥挤难受的座椅。几乎所有参与调查的旅客都对飞机上尤其是经济舱的座椅牢骚满腹,他们认为飞机座椅布局周围密度太大,高度不适,飞机座椅椅背前后调整角度小,乘坐起来非常不舒服,旅客的活动空间越来越小。旅客的抱怨,航空公司不可能不知道,但为什么民用飞机的座椅在近期50年都没有大的改观,民航旅客座椅是具有高技术含量的特殊适航产品。它为飞机乘员提供工作、生活的保障和免受损伤的保护。所以飞机上座椅的发展一定是和安全的需要相辅相成的。让我们回顾下航空座椅的前世今生,从安全舒适经济的角度和大家一起探讨下将来航空座椅的发展趋势。


  1、飞机旅客座椅的起源


  旅客座椅的发展,与民用航空客机的发展是分不开的。飞机是人类高科技文明和智慧的结晶,上个世纪30年代开始,飞机开始商业运营,成为普遍意义的交通工具,飞机的高速性和强烈的气流颠簸要求飞机上的座椅必须固定,所以飞机上的座椅开始由螺丝螺帽和钢筋固定在飞机的地板上,民用科技的第一代航空座椅也由此诞生。


 

  这是1935年,当时的商业客机宽度很狭窄,仅能容纳两列座椅。空姐随身携带扳手和螺丝刀,将乘客的柳条椅固定在机舱的地板上,一旦航班延误或者取消了,她们还得用这两样工具调节滑轨,根据飞机的时刻和乘客的多少调整飞机的座椅。第二次世界大战以后,随着科学技术迅速的运用到民用科技上,民用科技的载人飞行迎来第一次高速发展期。随着民用航空客机飞行速度的进步,客舱日益变大,各层次旅客日益增多,旅客座椅为了适应各方面需要,得到不断的改进,并开始考虑到了人身安全要求。飞机的客舱座椅也由木质座椅向更结实的金属座椅过度,飞机的座椅也开始安装固定乘客的安全带和相对应的金属锁扣。


  上个世纪五十年代前的飞机座椅只是脚部由螺丝螺帽固定在飞机地板上,几次飞行事故中,没有统一安全标准的飞机座椅的安全性能不好,都导致旅客身体受到伤害。因此飞机制造厂商开始要求座椅在强度上必须能耐受住巨大的冲击力,并在飞机座椅上加装的安全带。最早的航空座椅安全带是由布料做成的,而且并不能拉伸,在危险的情况下也不能轻易打开。经过不断的发展,现在飞机座椅上已经统一配备了标准宽度51毫米,由涤纶丙纶和尼龙等阻燃材料组成的航空座椅安全带。安全带长度可调,并有一个易于操作的快速释放装置让旅客在紧急情况下很容易用一只手打开。


  安全带和座椅相连,是航空座椅的安全系统的一个巨大进步。飞机上安全带可以根据旅客不同需求调整长短,并用卡扣加以固定。当飞机起飞、降落或遇到空中气流颠簸时,旅客都被要求系好安全带,结实的座椅和安全带对飞机上的旅客起到了很好的保护作用。


  2、航空座椅对人体过载的耐限的研究


  在第二次世界大战时,为了研制军用飞机弹射座椅,各个国家开始了对人体经受碰撞的研究。这些研究在战后也开始用于评估民航客机座椅和约束系统的性能。在随后的几十年的时间,各国科学家补充完善了评估方法,从大量的实验中找到了各种情况下人体对过载的耐限,为飞机及座椅的设计提供了可靠的依据。


  正常飞行时,飞机起飞落地,飞机的座椅都能很好的保护旅客,但飞机紧急着陆或者坠毁的时候,飞机上的座椅上承受的过载是否能够承受,是否能保护好旅客呢?据统计数据表明,飞机在飞行或紧急情况下所发生的事故中,座舱完整无损,而坐在里面的人却会受到致命的损伤。这一切迫使航空工程师研制能保证人耐受各种过载的装备。


  飞机的金属机身承受的过载,比人能承受的过载要大得多。人体是由骨骼、肌肉和内脏器官等组成的,人的心理和生理状态,人在承受过载时的姿势,对耐受过载是不同的。上个世纪五十年代,当时的科学家和飞机行业制造者经过研究认为,人体在极限条件下,能承受9个G的过载,飞机上的座椅必须能承受9个G的过载。


  1952年,民用客机的第一次过载实验在美国展开。科学家在座椅上绑定了一块木块,并开始用钢索向各个方向拉伸,要求测试的航空座椅静态过载必须承受9个G(重力加速度),美国联邦航空局(FAA)开始要求所有的客机上的座椅都要承受9个G的过载。但随后的连续发生空难调查都发现航空座椅的安全标准是有问题的,静态测试时缓慢的,而突发的空难是非常迅速的外力过载,9G的座椅设计延续了将近三十年,开始面临淘汰的危险。


  3、空难调查帮助现代航空座椅的诞生


  上个世纪七十年代,随着新技术革命和科技的发展,大量合金材料开始用于飞机的座椅。飞机座椅的重量越来越轻,但飞机座椅承受的过载一直延续1952年代要求的的9个G的过载。从1980年以后,大型喷气式客机正常着陆速度可达280千米/小时,而坠机时作用于人体的制动过载可达25G,飞机上依然是按照以前标准安装的承受静载9G的座椅。


  1990年1月25日,哥伦比亚航空的052航班,一架安装老式座椅的波音707因为燃油耗尽,坠毁在纽约机场附近的长岛的山上,飞机在猛烈的撞击下,摔成两截,飞机上的旅客85人幸存,73人死亡。NTSB美国空难调查人员在调查中发现一个事实,以1953年设计标准能承受9个G过载的座椅,在飞机坠毁过程中,并没有起到很好的保护旅客的作用,他们在大于15个G的飞机撞地过程中,飞机座椅的支撑脚断裂,导致旅客在被安全带固定的坐骑上飞起,撞到前面的旅客身上。飞机的机体和地板还是完整的,飞机的安全带也没有断裂,但飞机的座椅脱落了,所以用安全带绑在座椅上的旅客,因为飞机座椅的安全完整性被破坏,失去了保护旅客的作用。



  强大的外力下,9G的客舱座椅根部断裂


  这并不是飞机座椅第一次发生严重问题。四年前,华盛顿机场也发生了一次类似空难。佛罗里达90航班,一架737飞机因为飞行员没有按照要求除冰,飞机起飞后失速,飞机尾部撞在机场边的波托马克河的桥上,然后重重摔在结实的波托马克河的冰面上,沉入水中,调查人员在事后的调查中发现,大部分罹难旅客的死亡并不是尾部脱落后强烈的撞击,也不是沉入水中的溺亡,而是飞机摔在冰面后飞机大部分座椅的脱落。航空座椅的革命已经迫在眉睫。


  科学家和认真的飞机制造者经过对这两次民用航空事故进行长期调查分析发现,客机起飞和着陆的事故发生率分别为25.1%和45.3%,占总事故发生率的70.4%,而死伤人数中60%是因坠机后旅客座椅损坏导致旅客受碰撞造成的。




  科学家在模拟飞行座椅的过载实验


  其实,关于飞机座椅安全性的测试,美国航空工程师早在1970年代就开始了。1981年,美国FAA专门在郎立市成立一个飞机座椅动能测试机构,研究飞机座椅。科学家把飞机的座椅固定在高速移动的滑轨上进行测试,,他们发现,飞机座椅的椅脚由易碎的钢铸成,他们在巨大的过载下,无法吸收外来的动能,非常容易断裂。而改进的方法似乎只有一个办法,增加飞机座椅的重量,加固飞机座椅。


  吸能式座椅,前支撑腿在外力下压缩变形,但没有断裂


  随后,航空座椅的研发取得突破性进展。科学家经过多次模拟实验,把飞机座椅的支撑部分做了改变,让飞机座椅在强烈制动大过载下,前部的金属支撑腿受力压缩,而不至于断裂,这样的座椅就能承受15个G以上的过载。这就是现在我们飞机上普遍开始应用的吸能式座椅,当座椅受到较高的过载时,其整体结构或某些金属部件弯曲、起皱变形,吸收部分过载,而使座椅和旅客产生一个非常规的运动。吸能座椅的出现,为紧急着陆情况下旅客的人身安全起到了保护作用。


  座椅吸能主要参数有两个,一个是结构变形的起动载荷,另一个是结构变形的几何行程,都会受到飞机地板的许用载荷、制动过载的能量变化、人椅组合重心的变化等影响。科学家开始模拟飞机座椅过载实验,安装在模拟飞机上的座椅和模拟人必须通过两项动载试验。一项是水平冲击试验,制动过载的峰值最小为16G;另一项是垂直冲击试验,制动过载的峰值最小为14G。这两项试验均须达到规定要求的人体生理指标。


  于是美国联邦航空局要求飞机制造厂商新生产的飞机必须安装动载为16G座椅的要求,以缓解空难中座椅对人的伤害。飞机的航空座椅的安全性又进了一步。但由于更换16G座椅的高昂费用,一直到2009年9月,全球运行的民用客机才全部装上了16G座椅。


  民用航空旅客座椅缓解了高过载对人体的冲击作用,随着科技的发展,飞机的座椅设计的越来越坚固也越来越轻便。座椅靠背都变成网状金属结构,而在飞机座椅椅腿结构中,都装有一个X型椅腿和N型椅腿能拉伸的吸能器,其优点是碰撞瞬间可承受双向载荷,且座椅变形后的水平位移量较小,仅比初始位置向前移动了50~80毫米。这样在有限的排距内,可增加旅客在冲击后应急撤离的快速性。


  这是777飞机坚固的飞机座椅金属支撑。


  2014年,在美国旧金山一架波音777发生了和当年的华盛顿波托马克河空难几乎一模一样的空难,飞机在复飞过程中,飞机尾部撞到机场边的防波提上,飞机尾部撞掉,机身摔在跑道上坠毁,但结实的飞机座椅起到了非常好的保护旅客作用,飞机的安全带在强大的外力下变形,但飞机座椅没有飞脱,所有系着安全带的旅客全部安然无恙。


  航空座椅气囊的测试


  航空座椅会变得越来越安全,现在科学技和工程师已经着手研究航空座椅安全气囊的可能性。


  4、飞机座椅材料阻燃技术的要求


  航空座椅的寿命一般较长,如果不涉及到维修的问题,航空座椅几乎都不更换。但航空座椅的座椅垫则需要一般3到4年就要更换一次。飞机的座椅不但承受强大的过载,还要求旅客在座椅坐垫上乘坐舒服,并且在外力过程中,能保护旅客的身体,并在水上撤离时,可以当做漂浮物,更要求飞机在迫降起火过程中,飞机的座椅具有良好的阻燃性能。


  最早的飞机座椅垫的材料是皮质和布,并包裹在木头上。乘坐起来既不舒服也不安全。二次世纪大战后,塑料材质的软质泡沫,聚氨酷块状泡沫开始变成航空座椅坐垫的主要材料,它们重量很轻但极易燃烧,并产生大量的毒气,这显然不满足座椅垫在突发灾难火灾下的阻燃性要求。


  20世纪80年代之后,国外飞机座椅制造商开始使用热熟化聚氨酯泡沫作为飞机座椅垫材料,并沿用至今。进入新世纪,国内外的科学工作者对飞机座椅坐垫做了大量的研究,并验证采用具有抑烟性能的复合阻燃剂阻燃聚氨酷软泡沫,并逐步安装在现在飞机上。空客和波音公司都有对飞机座椅坐垫强制的烟雾与毒性的测试要求。一家日本公司开发了一种新的聚酯纤维坐垫,各项机械性能可与聚氨酯软泡相媲美,而且比聚氨酯材料轻30%无毒且可回收。


  旅客长时间坐在高弹性的泡沫坐垫上会导致疲劳,这是人身体重量产生的压力分布不均造成的。针对高回弹泡沫这一缺陷美国开始在战斗机飞行员座椅上使用慢回弹聚氨酯软泡,这项技术也许不久将会在客机上使用。但飞机旅客座椅的舒适性单单不是一个座椅坐垫的问题,更多人认为飞机的座椅密度太大,靠背太直,影响了乘坐的舒适性。


  5、飞机的舒适性


  航空座椅由于航空运输的特殊性,旅客活动区间狭小,需要在长时间的固定的坐姿下,不会感到很疲劳。按照人机工程学原理,人类的最佳坐姿是135度的坐姿,以能保持其脊椎形状,减轻脊椎压力。


  旅客在乘坐飞机的过程中大部分活动都是在座椅上完成的,可以说飞机客舱不单单只是安排上足够数量的座椅就行了,座椅的舒适和科学的设计很大程度上会影响到旅客对于航班印象的好坏。航空公司一方面为了让更多人能坐得起飞机,降低运输成本增加经济效益,采用压缩旅客腿部空间的方法以放置更多座椅,另一方面更多要考虑一旦飞机出现紧急情况的话,要保证乘客有足够的空间来迅速撤离。国际民航组织规定:大型客机在一分半钟必须把所有旅客全部撤离。如果座位间的距离太小,就不能达到上述要求。为此就规定:座位间距离不能小于73.7厘米(29英寸)。而座椅靠背的角度也有严格要求。


  随着飞机性能的大幅度提升,长时间的洲际飞行成为可能。研究表明,搭乘飞机的经济舱乘客或者商务舱的乘客都开始注重长途航班飞行中的健康舒适问题,期待拥有更多的活动和伸腿空间,飞机上的座椅能不能躺下睡觉呢?于是航空座椅向床的过度成为可能。


  6、新型座椅层出不穷


  20世纪90年代初,飞机上最好的座位仅仅是普通的座椅,顶多能往后斜倚一点。1995年,英国航空公司在一些长途航班的头等舱推出了能够完全平躺的座位后,平躺的座椅成为许多航空公司优质服务的口号,声称他们的公务舱座椅可以完全放平,能够达到180度。


  豪华的头等舱新式座椅


  而飞机上的座椅也已经不仅仅是座椅的功能,它为旅客提供了一个最好的私人空间。在现在飞机的头等舱,旅客座椅变成是高靠背沙发和床的组合体。扶手是活动的,可以掀起和放下。扶手内侧边沿上方,有靠背触摸调节按扭。座椅伸展后变成全躺式软椅,旅客在需要时从椅子下面拉出一个长方形软凳子,可以将腿部平斜托放在上边,再将靠背向后调至较低的位置,就如同睡在一张松软的卧床上。


  旅客座椅的扶手上,有各种小装置,能给旅客提供各种服务。扶手的顶端上是烟灰缸,从一边向下一按就打开了。扶手内侧靠里的上部是头灯开关,右上方阅读灯,下边是呼唤空中小姐的按钮,座椅上有三个音响的小装置,最下面是耳机塞孔,中间是选择频道键,上面是控制音量旋钮。不同机种有不同的设置和布局。


  380飞机上的“套间”


  在豪华的A380飞机上,坐头等舱的夫妇可以将两个“套房”拼成了一个封闭的私人房间,包括一张双人床和一个推拉门。很多飞机的头等舱乘客有私人冰箱,落地前还能沐浴更衣。


  宽敞并带娱乐设施的飞机经济舱


  不光是头等舱,经济舱的座椅也面临着翻天覆地的变化。经济舱的座椅本身的尺寸和座椅之间的间距也越来越大,变得更宽敞,更舒服,座椅扶手足够宽,并能伸缩,小型触摸屏安装在座位扶手上,通过前方的显示屏看电影或者娱乐,座椅前脚踏应该可以倾斜至任何角度,并且不发出噪音。


  曲折没有并排的飞机座椅设计


  不断创新的新座椅开始用于飞行中。美国达美航空设计了一种新型经济舱座椅一曲折的航空座椅,它的最大特点在于引入了之字形的曲折排列,因此每个乘客都可以获得更为独立的空间,而且当你想要小憩一会儿的时候,还可以直接把头靠在侧面。而且这种新型的座椅也提供有更为宽敞的腿部空间,从而最大限度的为旅客提供更为舒适的空间。


  飞机的座椅更轻薄


  飞机的座椅更纤薄,新型的纤薄座椅采用轻型复合材料的框架,填充物也越来越少,使得航空公司能够在飞机上安装更多的座位,也为旅客提供了更为宽敞的座位空间。一些航空公司将座椅背部口袋挪到托盘桌上部,借此增加了旅客的腿部空间,汉莎航空和捷蓝航空便采取了此项改进措施。美国航空则采用了一种新型座椅设计,即当前排旅客座椅放倒的角度更小,从而使后排旅客的空间不至于太狭窄。


  一些鱼骨形的客舱座椅应用于新西兰航空公司(AirNewZealand)和一些英国航空公司(BritishAirways)的航班,它将私人空间最大化,并且能让乘客更方便地利用过道。作为下一代超薄型飞机座椅,该座椅的靠背采用类似高级办公座椅的结实网状材料,取代了较厚的泡沫衬垫。不仅为客舱节省了空间,还因其符合人体工程学的结构设计为旅客争取到了更大的腿部空间。


  7、中国的飞机座椅制造


  777飞机头等舱改造安装的国产飞机座椅。我国民用飞机座椅制造起步较晚,技术相对先进国家还比较落后。但发展速度还是很快的。民航局和我国航空产业系统与民用航空系统制订了《航空器座椅和卧展技术标准规定》、《航空器座椅和卧展最低性能要求》、《运输类飞机座椅约束系统与乘员保护的动态评估》等规章。这些规章明确了对乘坐飞机的人的过载及碰撞的保护措施与要求,对地面动态水平冲击模拟试验、试验用假人、评估的方法与标准作了具体规定,也为我们中国国产航空座椅的快速发展制定了良好的职业标准。


  919飞机上的国产座椅


  C-919的横空出世,让一些外国媒体对一直由西方所垄断的民用航空市场多了几分担忧。中国国产大飞机C919机舱设计将人性化摆在了第一位。除了分别加宽座椅外,还有一个特点,同一排三个座椅中间的那一个要比左右的椅子宽大约0.5英寸,约1.25厘米。这一微弱的改变,会让180厘米高的人入座后,依然感觉腿部空间宽敞。


  根据波音、空客和中国权威机构预测,未来20年中国民航将新增1200架-1588架飞机,民用飞机座椅成为巨大的商机市场。但自2006年,世界着名民用飞机制造商开始落户中国,中国研制的民用飞机座椅面向了全球,我们也有理由坚信,随着会有越来越多的民航客机上的航空座椅,会有“MADEINCHINA”的标签。



转自:民航资源网   作者 :姚永强   沈阳蓝海物流整理发布,本文不代表我司观点,侵权必删