本技術(shù)涉及一種用于直升機(jī)或其它航空器的座椅技術(shù),尤其涉及一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng)。
背景技術(shù):
1、直升機(jī)尤其是武裝直升機(jī)由于其飛行高度低,非正常接地前飛行員選擇的操縱動(dòng)作的反應(yīng)時(shí)間短,易墜地受損,因此必須進(jìn)行抗墜毀設(shè)計(jì)。直升機(jī)抗墜毀主要通過(guò)對(duì)起落架、機(jī)身、座椅及其它部件的適墜設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn),如采用吸能起落架、適墜機(jī)頭及機(jī)身結(jié)構(gòu)、抗墜毀座椅、適墜油箱等??箟嫐ё沃饕ㄟ^(guò)吸能裝置來(lái)維持座椅結(jié)構(gòu)的完整性,并限制從機(jī)身傳到飛行員身上的載荷,從而減少飛行員在墜撞可生存事故下的傷亡。吸能裝置可分為固定載荷吸能裝置和可變載荷吸能裝置。固定載荷吸能裝置只能為第50百分位重量的飛行員提供最佳保護(hù);對(duì)于重量重的飛行員,吸能工作載荷設(shè)置過(guò)小并有潛在的座椅與機(jī)艙地板發(fā)生二次撞擊的危險(xiǎn);而重量輕的飛行員卻可能因?yàn)槲芄ぷ鬏d荷設(shè)置過(guò)大,受到較大過(guò)載沖擊而造成傷害。
2、現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一種反弓形吸能結(jié)構(gòu)直升機(jī)抗墜毀座椅,通過(guò)設(shè)置在座椅椅盆底部的反弓形結(jié)構(gòu)吸收墜毀能量。該結(jié)構(gòu)存在吸收墜毀能量不充分、座椅的座高不能調(diào)節(jié)無(wú)法滿足不同百分位飛行員的眼位要求及采用固定載荷吸能裝置無(wú)法根據(jù)飛行員重量調(diào)整吸能工作載荷的缺陷。
3、現(xiàn)有技術(shù)公開(kāi)了一種擴(kuò)徑管式固定載荷吸能裝置,通過(guò)擴(kuò)張薄壁管內(nèi)徑吸收墜毀能量。該結(jié)構(gòu)存在沖擊過(guò)載不平緩及該裝置無(wú)法根據(jù)飛行員重量調(diào)整吸能工作載荷的缺陷。
4、現(xiàn)有技術(shù)還公開(kāi)了一種氣囊式抗墜毀座椅,雖然氣囊實(shí)現(xiàn)吸能作用具有對(duì)人員全方位保護(hù)的特點(diǎn),但存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積大、重量大等缺陷。
5、綜上所述,目前使用的直升機(jī)抗墜毀座椅采用固定載荷吸能裝置不能根據(jù)飛行員重量調(diào)整吸能工作載荷的缺陷;不具備防彈能力的問(wèn)題;采用彈簧提供動(dòng)力,純機(jī)械升降調(diào)節(jié)及鎖定方式存在調(diào)節(jié)費(fèi)時(shí)費(fèi)力,不能無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)及鎖定,人機(jī)功效差,對(duì)直升機(jī)乘員面對(duì)復(fù)雜戰(zhàn)場(chǎng)環(huán)境下的保護(hù)不全面,未考慮變載吸能緩沖、防彈等救生需求。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本實(shí)用新型目的是:本實(shí)用新型提供了一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),可根據(jù)飛行員的體重調(diào)整其吸能工作載荷,可為各不同百分位重量的飛行員提供等效保護(hù),確保飛行員腰椎所承受的過(guò)載不超過(guò)人體耐受極限。
2、本實(shí)用新型技術(shù)方案是:一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),包括框架、防彈裝甲椅盆、電子控制器、調(diào)節(jié)鎖定機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌、電動(dòng)推桿和自動(dòng)變載吸能裝置,導(dǎo)軌固定在機(jī)艙地板上,框架安裝在導(dǎo)軌上,導(dǎo)軌上表面有圓孔,座椅系統(tǒng)可操縱前后滑動(dòng)及調(diào)節(jié)鎖定機(jī)構(gòu)在導(dǎo)軌上滑動(dòng)并在其圓孔處鎖定,防彈裝甲椅盆安裝在框架的活動(dòng)椅腿上并通過(guò)螺栓固定,自動(dòng)變載吸能裝置的上端通過(guò)螺栓與框架的吸能器連接接頭連接,其下端通過(guò)螺栓與安裝在防彈裝甲椅盆上的下接頭連接,電子控制器安裝在防彈裝甲椅盆上,其通過(guò)電纜與自動(dòng)變載吸能裝置連接并實(shí)現(xiàn)控制,電動(dòng)推桿安裝在框架的上橫桿和下橫桿之間,調(diào)節(jié)鎖定機(jī)構(gòu)上設(shè)置有使其前后滑動(dòng)手柄和鎖定機(jī)構(gòu),前后滑動(dòng)手柄安裝在防彈裝甲椅盆的下方,鎖定機(jī)構(gòu)安裝在框架的主椅腿底部。所述座椅系統(tǒng)包括至少一個(gè)電動(dòng)推桿,用以引導(dǎo)至少一個(gè)裝甲椅盆作升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)座高調(diào)節(jié),該電動(dòng)推桿為直桿式,伸縮可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),行程可自鎖。
3、上述方案中,該座椅系統(tǒng)還包括五點(diǎn)式安全帶,五點(diǎn)式安全帶包括慣性卷筒和控制手柄,其慣性卷筒安裝在防彈裝甲椅盆的背部,其控制手柄安裝在防彈裝甲椅盆的左前側(cè)位置。
4、上述方案中,該座椅系統(tǒng)還包括頭靠、背墊、電動(dòng)推桿腰墊和座墊,頭靠、背墊、電動(dòng)推桿腰墊和座墊設(shè)置固定在乘員乘座時(shí)的相應(yīng)位置,所述座墊采用聚氨酯泡沫和阻燃低回彈率聚乙烯泡沫的雙層材料制成的發(fā)泡件,頭靠(4)、背墊、電動(dòng)推桿腰墊采用聚氨酯泡沫材料制成的發(fā)泡件,背墊外形設(shè)計(jì)為肩、腰兩點(diǎn)支撐“s”形狀,坐墊上翹,給飛行員大腿合適的支撐,座面與水平面的夾角為7°,背墊靠背面與坐墊座面夾角為113°,保證飛行員乘坐舒適。
5、上述方案中,所述座椅系統(tǒng)包括至少一個(gè)框架,框架通過(guò)導(dǎo)軌固定在地板上以承載所述的裝甲椅盆。其中:所述框架中活動(dòng)椅腿可通過(guò)襯套與主椅腿發(fā)生相對(duì)升降運(yùn)動(dòng),用于調(diào)節(jié)座高;所述框架中上滑套組件及下滑套組件可在活動(dòng)椅腿上實(shí)現(xiàn)上下運(yùn)動(dòng),并預(yù)留有效的緩沖空間,用于吸能裝置工作時(shí)能攜帶裝甲椅盆及飛行員一起向下緩沖;所述框架發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置涂固體干膜潤(rùn)滑劑;所述導(dǎo)軌與地板連接,導(dǎo)軌為工字梁形式,上表面有圓孔;所述前后滑動(dòng)塊組件與導(dǎo)軌上表面接觸位置設(shè)有聚四氟乙烯長(zhǎng)墊片,具有良好的滑動(dòng)性能。
6、上述方案中,所述上滑套組件與活動(dòng)椅腿表面接觸位置分別設(shè)有聚四氟乙烯墊片及滾動(dòng)軸承,具有良好的滑動(dòng)性能。所述下滑套組件與活動(dòng)椅腿表面接觸位置設(shè)有滾動(dòng)軸承,具有良好的滑動(dòng)性能。所述主椅腿間距可能夠根據(jù)不同型號(hào)飛機(jī)地板接口要求進(jìn)行適配調(diào)整。
7、所述自動(dòng)變載吸能裝置至少有一個(gè),其首先通過(guò)重量傳感器測(cè)量乘坐在座椅上飛行員的有效重量信息并發(fā)出數(shù)據(jù),電子控制器接收到有效重量數(shù)據(jù)后經(jīng)過(guò)分析計(jì)算發(fā)出對(duì)應(yīng)該重量乘員的蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)需轉(zhuǎn)動(dòng)角度的位置信息到伺服電機(jī),伺服電機(jī)接收指令并驅(qū)動(dòng)蝸輪帶動(dòng)蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)。隨著蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)的旋轉(zhuǎn),鋼球要么向著滾壓管中心的方向移動(dòng),要么背離其方向移動(dòng),從而可調(diào)節(jié)鋼球在滾壓管球形凹槽中的凸出量。鋼球凸出量的大小決定吸能工作載荷的大小。調(diào)節(jié)工作過(guò)程中,旋轉(zhuǎn)變壓器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)角度位置信息,到達(dá)指定位置時(shí)伺服電機(jī)停止工作,進(jìn)而將吸能工作載荷調(diào)整到對(duì)應(yīng)飛行員有效重量的最佳工作狀態(tài)。一旦發(fā)生應(yīng)急著陸事故,吸能裝置內(nèi)的滾壓管和翻卷管發(fā)生塑性變形吸收能量,此時(shí)吸能裝置伸長(zhǎng)并保證人椅可動(dòng)部分以14.5g向下運(yùn)動(dòng),防止飛行員腰椎受到較大的過(guò)載而造成傷害。
8、所述的防彈裝甲椅盆及側(cè)裝甲均采用在碳纖維承力件的外側(cè)粘貼防彈陶瓷面板、內(nèi)側(cè)粘貼超高分子量聚乙烯板的防彈結(jié)構(gòu),止裂布包覆粘貼在防彈陶瓷面板的外側(cè),所有裝甲棱邊均包覆壓邊條,保護(hù)飛行員不會(huì)被陶瓷棱邊割傷。
9、上述方案中,所述座椅系統(tǒng)包括至少一個(gè)電動(dòng)推桿,用以引導(dǎo)至少一個(gè)裝甲椅盆作升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)座高調(diào)節(jié),該電動(dòng)推桿為直桿式,伸縮可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),行程可自鎖。
10、本實(shí)用新型具有的優(yōu)點(diǎn)和有益效果:本實(shí)用新型提供的座椅系統(tǒng)具有抗墜毀及吸能能力,當(dāng)直升機(jī)墜毀過(guò)載達(dá)到一定的閾值時(shí),吸能裝置的薄壁滾壓管及翻轉(zhuǎn)管就會(huì)發(fā)生塑性變形,以衰減沖擊能量。吸能器的工作載荷數(shù)值依據(jù)人體耐受極限設(shè)計(jì),通過(guò)電子控制的方式實(shí)現(xiàn)與飛行員重量自動(dòng)匹配而避免人為操作出錯(cuò)的可能性,可滿足保護(hù)各不同百分位飛行員的安全性要求。座椅系統(tǒng)具有防彈能力,可抵御12.7毫米穿甲燃燒彈的攻擊。座椅系統(tǒng)配備五點(diǎn)式安全帶,能在正常乘坐或墜地時(shí)為人員提供約束,避免人員上軀干與機(jī)艙內(nèi)設(shè)備發(fā)生碰撞。座椅系統(tǒng)配備泡沫墊,保證人員乘坐的舒適性。座椅系統(tǒng)可進(jìn)行座高電動(dòng)升降調(diào)節(jié),保證飛行員眼位要求;座椅系統(tǒng)可在固定在地板的導(dǎo)軌上前后滑動(dòng)調(diào)節(jié),保證不同身高和體型飛行員駕駛直升機(jī)時(shí)蹬舵位置始終保持在合適狀態(tài),且能方便操縱駕駛桿。
1.一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),包括框架(1)、防彈裝甲椅盆(2)、電子控制器(8)、調(diào)節(jié)鎖定機(jī)構(gòu)(9)、導(dǎo)軌(10)、電動(dòng)推桿(11)和自動(dòng)變載吸能裝置(12),導(dǎo)軌(10)固定在機(jī)艙地板上,框架(1)安裝在導(dǎo)軌(10)上,導(dǎo)軌(10)上表面有圓孔,座椅系統(tǒng)可操縱前后滑動(dòng)及調(diào)節(jié)鎖定機(jī)構(gòu)(9)在導(dǎo)軌(10)上滑動(dòng)并在其圓孔處鎖定,其特征在于,防彈裝甲椅盆(2)安裝在框架(1)的活動(dòng)椅腿上并通過(guò)螺栓固定,自動(dòng)變載吸能裝置(12)的上端通過(guò)螺栓與框架(1)的吸能器連接接頭連接,其下端通過(guò)螺栓與安裝在防彈裝甲椅盆(2)上的下接頭(13)連接,電子控制器(8)安裝在防彈裝甲椅盆(2)上,其通過(guò)電纜與自動(dòng)變載吸能裝置(12)連接并實(shí)現(xiàn)控制,電動(dòng)推桿(11)安裝在框架(1)的上橫桿和下橫桿之間,調(diào)節(jié)鎖定機(jī)構(gòu)(9)上設(shè)置有使其前后滑動(dòng)手柄和鎖定機(jī)構(gòu),前后滑動(dòng)手柄安裝在防彈裝甲椅盆(2)的下方,鎖定機(jī)構(gòu)安裝在框架(1)的主椅腿底部;所述座椅系統(tǒng)包括至少一個(gè)電動(dòng)推桿,用以引導(dǎo)至少一個(gè)裝甲椅盆作升降運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)座高調(diào)節(jié),該電動(dòng)推桿為直桿式,伸縮可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié),行程可自鎖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,該座椅系統(tǒng)還包括五點(diǎn)式安全帶(3),五點(diǎn)式安全帶(3)包括慣性卷筒和控制手柄,其慣性卷筒安裝在防彈裝甲椅盆(2)的背部,其控制手柄安裝在防彈裝甲椅盆(2)的左前側(cè)位置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,該座椅系統(tǒng)還包括頭靠(4)、背墊(5)、電動(dòng)推桿腰墊(6)和座墊(7),頭靠(4)、背墊(5)、電動(dòng)推桿腰墊(6)和座墊(7)設(shè)置固定在乘員乘座時(shí)的相應(yīng)位置,所述座墊(7)采用聚氨酯泡沫和阻燃低回彈率聚乙烯泡沫的雙層材料制成的發(fā)泡件,頭靠(4)、背墊(5)、電動(dòng)推桿腰墊(6)采用聚氨酯泡沫材料制成的發(fā)泡件,背墊(5)外形設(shè)計(jì)為肩、腰兩點(diǎn)支撐“s”形狀,座墊(7)上翹,支撐飛行員大腿,座面與水平面的夾角為7°,背墊(5)靠背面與坐墊座面夾角為113°,保證飛行員乘坐舒適。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,所述自動(dòng)變載吸能裝置(12)包括滾壓管(201)、翻轉(zhuǎn)管(202)、支撐管(203)、連接軸套(204)、單耳接頭(206)、支撐件(207)、拉桿(208)、拉頭(209)、鋼球固定外筒(211)、雙耳接頭(213)、限位螺釘(216)、旋轉(zhuǎn)變壓器(219)、底盤(pán)(220)、翻轉(zhuǎn)管(202)焊接在支撐管(203)內(nèi)部,拉頭(209)凹陷部位涂膠粘在翻轉(zhuǎn)管(202)上端,支撐管(203)的上端焊接在連接軸套(204)的內(nèi)部,滾壓管(201)的上端焊接在連接軸套(204)的外部,下端焊接支撐管(203)上,拉桿(208)穿過(guò)支撐件(207)通過(guò)螺紋與拉頭(209)連接,鋼球固定外筒(211)將滾壓管(201)封閉起來(lái);四個(gè)限位螺釘(216)分別穿過(guò)鋼球固定外筒(211)上的四個(gè)條形槽安裝在支撐管(203)上,確保鋼球固定外筒(211)不會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)阻礙鋼球固定外筒(211)向下直線運(yùn)動(dòng),蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)(214)將四個(gè)鋼球(205)封閉在鋼球固定外筒(211)突出鋼球固定外筒(211)內(nèi)表面的部分在滾壓管(201)上部的凹槽內(nèi);托架(210)及底盤(pán)(220)分別通過(guò)螺釘安裝在鋼球固定外筒(211)上,并將蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)(214)限制在托架(210)和底盤(pán)(220)之間,其中旋轉(zhuǎn)變壓器(219)與蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)(214)通過(guò)過(guò)盈配合連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,所述自動(dòng)變載吸能裝置(12)還包括鋼球(205)、托架(210)、接頭(212)、蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)(214)、蝸桿(215)、伺服電機(jī)(217)、重量傳感器(218)、傳動(dòng)軸(221),伺服電機(jī)(217)安裝在托架(210)上,傳動(dòng)軸(221)穿過(guò)托架(210)耳片上的孔,與蝸桿(215)及伺服電機(jī)(217)上的軸連接;重量傳感器(218)的上端與重量傳感器接頭(212)通過(guò)螺栓連接,重量傳感器(218)接頭穿過(guò)鋼球固定外筒(211)的孔與拉桿(208)螺紋連接;環(huán)繞著鋼球(205)的蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)(214)的內(nèi)部有一個(gè)弧形凹槽對(duì)應(yīng)每一個(gè)鋼球(205),蝸桿(215)與蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)(214)組成一套蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu);通過(guò)傳動(dòng)軸(221),驅(qū)動(dòng)蝸桿(215),進(jìn)而實(shí)現(xiàn)蝸輪調(diào)節(jié)環(huán)(214)的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,所述防彈裝甲椅盆包括左側(cè)裝甲、右側(cè)裝甲、裝甲椅盆、左弓形件、右弓形件和裝甲承力件,裝甲承力件與左弓形件、右弓形件分別通過(guò)螺栓和自鎖螺母連接緊固成一體,左側(cè)裝甲、右側(cè)裝甲與裝甲椅盆采用快卸形式連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,所述防彈裝甲椅盆采用在碳纖維承力件的外側(cè)粘貼防彈陶瓷面板、內(nèi)側(cè)粘貼超高分子量聚乙烯板的防彈結(jié)構(gòu),止裂布包覆粘貼在防彈陶瓷面板的外側(cè),所有裝甲棱邊均包覆保護(hù)飛行員不會(huì)被陶瓷棱邊割傷的壓邊條。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,所述框架包括主椅腿、活動(dòng)椅腿、襯套、上橫桿、下橫桿、吸能器連接接頭、推桿連接接頭、上滑套組件、下滑套組件、前后滑動(dòng)塊組件和長(zhǎng)墊片,所述框架發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)位置涂固體干膜潤(rùn)滑劑;所述導(dǎo)軌與地板連接,導(dǎo)軌為工字梁形式,上表面有圓孔;所述前后滑動(dòng)塊組件與導(dǎo)軌上表面接觸位置設(shè)有聚四氟乙烯長(zhǎng)墊片,所述下滑套組件與活動(dòng)椅腿表面接觸位置設(shè)有滾動(dòng)軸承,所述主椅腿間距根據(jù)不同型號(hào)飛機(jī)地板接口要求進(jìn)行適配調(diào)整。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,所述框架包括主椅腿、活動(dòng)椅腿、襯套、上橫桿、下橫桿、連接接頭、推桿連接接頭、上滑套組件、下滑套組件、前后滑動(dòng)塊組件和長(zhǎng)墊片,主椅腿、活動(dòng)椅腿、上橫桿、下橫桿連接在一起形成穩(wěn)定的矩形結(jié)構(gòu)框架,上滑套組件包括墊片、軸承箍套、軸承擋圈、軸承和上滑塊,軸承安裝在軸承箍套的內(nèi)部,并用軸承擋圈進(jìn)行固定,通過(guò)螺栓、螺母與上滑塊連接,墊片安裝在上滑塊的腔體底部,上滑套組件,套裝在活動(dòng)椅腿上,限位片通過(guò)螺栓、螺母一左一右的安裝在下滑塊的兩側(cè),并分別卡在活動(dòng)椅腿減重槽的邊緣,從而可以沿著此邊緣進(jìn)行上下滑動(dòng),所述上滑套組件、下滑套組件均成對(duì)安裝在裝甲椅盆背部,所述主椅腿、活動(dòng)椅腿上均有較長(zhǎng)的腰型槽,通過(guò)襯套相互連接后,活動(dòng)椅腿可在主椅腿上升降滑動(dòng),通過(guò)連接在上橫桿、下橫桿之間的電動(dòng)推桿作用實(shí)現(xiàn)座高調(diào)節(jié)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可自動(dòng)變載荷吸能的直升機(jī)座椅系統(tǒng),其特征在于,該直升機(jī)座椅系統(tǒng)還包括前后滑動(dòng)調(diào)節(jié)手柄,所述前后滑動(dòng)調(diào)節(jié)手柄包括安裝座、手柄轉(zhuǎn)動(dòng)連桿、鋼襯套、扭簧、手柄桿、手柄套、調(diào)節(jié)螺釘和鋼索組件,手柄套為注塑件,套在手柄桿上,手柄桿鉚接在手柄轉(zhuǎn)動(dòng)連桿上,安裝座、手柄轉(zhuǎn)動(dòng)連桿、鋼襯套、扭簧通過(guò)螺栓和螺母連接,鋼索組件通過(guò)螺栓和螺母連接在手柄轉(zhuǎn)動(dòng)連桿后端位置,調(diào)節(jié)螺釘安裝在手柄轉(zhuǎn)動(dòng)連桿上,安裝座通過(guò)螺釘安裝在裝甲椅盆底部,當(dāng)飛行員向上扳動(dòng)手柄時(shí),通過(guò)鋼索組件拉動(dòng)鎖定機(jī)構(gòu)解鎖,松開(kāi)手柄后,手柄在扭簧的作用下可回復(fù)到初始位置。