飛機(jī)座椅的奧秘

詹東新 方沐

普通旅客對于起落架、機(jī)翼和發(fā)動機(jī)等部件是無法直接感知的，但是對于座椅卻有實(shí)實(shí)在在的親身體驗(yàn)。旅客對某架飛機(jī)印象的好壞，很大程度上取決于對飛機(jī)客艙及其設(shè)施的感覺。如果旅客對座椅不滿意，就很有可能影響其對整架飛機(jī)的印象。因此，飛機(jī)制造商和航空公司在飛機(jī)座椅上下了很大功夫。

良好的防護(hù)功能

作為飛機(jī)客艙的重要部件之一，座椅既要舒適，又要具備一定的保護(hù)功能，兩者缺一不可。

大家都知道，飛機(jī)在急速減速和降落時(shí)，由于飛行加速度發(fā)生變化，乘客身體會受到極大的沖擊力。沖擊力如果超過人體承受極限，就會對人體造成傷害。此時(shí)，如果能將人體所受到的沖擊力轉(zhuǎn)移到其他物體上，那么就既能保護(hù)乘客，又不影響飛行。于是，工程師設(shè)計(jì)出吸能式座椅，來充分保護(hù)乘客的安全。在吸能式座椅的椅腿結(jié)構(gòu)中，有一個(gè)能拉伸的吸能器。當(dāng)吸能器被拉伸時(shí)，可以吸收由座椅傳向地板的部分過載，保護(hù)座椅上的乘客。

一項(xiàng)研究顯示，客機(jī)起飛和著陸期間出現(xiàn)的事故占總事故發(fā)生率的70.4%，而死傷人數(shù)中的60%是因墜機(jī)后座椅損壞導(dǎo)致旅客受碰撞造成的，這就對飛機(jī)座椅在出現(xiàn)意外情況時(shí)保持完好的性能提出了非常高的要求。

1981年，美國聯(lián)邦航空局（FAA）專門成立了一個(gè)飛機(jī)座椅動能測試機(jī)構(gòu)，進(jìn)行了大量的座椅過載實(shí)驗(yàn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，F(xiàn)AA要求飛機(jī)上必須安裝動載為16g（g是指重力加速度）的座椅。到2009年9月，世界上所有的民航客機(jī)才全部裝上了16g座椅。

嚴(yán)格的動載試驗(yàn)

和其他部件一樣，飛機(jī)座椅也要經(jīng)過嚴(yán)格的動載試驗(yàn)。這項(xiàng)試驗(yàn)的場景可以參照我們比較熟悉的汽車碰撞試驗(yàn)，使用仿真假人模擬各種情況，然后觀測試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

飛機(jī)座椅的動載試驗(yàn)分為垂直沖擊試驗(yàn)和水平?jīng)_擊試驗(yàn)兩種。垂直沖擊試驗(yàn)?zāi)M高下沉率著陸狀態(tài)，用來分析沿旅客脊柱的沖擊載荷作用時(shí)，座椅提供給旅客的保護(hù)作用。試驗(yàn)時(shí)，要求速度變化不小于10.3米/秒，撞擊后0.08秒內(nèi)，出現(xiàn)在地板處的最大負(fù)加速度不小于14g。

水平?jīng)_擊試驗(yàn)?zāi)M飛機(jī)著陸時(shí)與地面障礙物碰撞的狀態(tài)，用來分析當(dāng)座椅和旅客受到沿飛機(jī)縱軸的沖擊載荷作用時(shí)，座椅提供給旅客的保護(hù)作用。此時(shí)，旅客頭部與飛機(jī)內(nèi)部設(shè)備或前排座椅碰撞的可能性很大。試驗(yàn)時(shí)，要求速度變化率不小于10.3米/秒，撞擊后0.08秒內(nèi)，出現(xiàn)在地板處的最大負(fù)加速度不小于14g。在試驗(yàn)中，試驗(yàn)人員在仿真假人身上裝上傳感器，穿上合適的衣服，在頭部或臉上涂上粉筆灰，以觀察仿真假人受碰撞的情況。

試驗(yàn)結(jié)果直接影響飛機(jī)座椅能否被批準(zhǔn)使用。2016年4月，F(xiàn)AA發(fā)布通知要求航空公司移除1萬多個(gè)卓達(dá)宇航公司生產(chǎn)的飛機(jī)座椅，因?yàn)檫@些座椅存在設(shè)計(jì)缺陷，在發(fā)生高沖擊力事故時(shí)，乘客可能會受傷。FAA宣稱，一般而言，在座椅認(rèn)證測試中乘客的頭部會首先接觸椅背，之后貼著椅背滑落，但存在缺陷的座椅系統(tǒng)會造成其他傷害，比如乘客的下巴會磕到座椅上，造成頸部彎曲高負(fù)荷并使負(fù)荷集中壓到脖子上。在出現(xiàn)向前的沖擊力時(shí)，這種頭部和椅背的碰撞會導(dǎo)致乘客嚴(yán)重受傷。

良好的阻燃性能

飛機(jī)座椅的安全性還體現(xiàn)在阻燃性上。為了防止在飛機(jī)出現(xiàn)事故時(shí)座椅起火危害乘客安全情況的出現(xiàn)，飛機(jī)制造商將阻燃性能列為座椅評判的重要指標(biāo)之一。

早期的飛機(jī)座椅墊用的材料是聚氨酷塊狀泡沫，并不阻燃。后來，改進(jìn)為熱熟化聚氨醋泡沫和冷熟化高回彈聚氨酷軟泡沫。此類材質(zhì)具有質(zhì)輕、柔軟、透氣、回彈性好、耐老化、隔音、保溫等許多優(yōu)良特性，但也存在易燃燒并產(chǎn)生大量毒氣的缺點(diǎn)。不過受制于當(dāng)時(shí)的科技水平，也只能如此。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，工程師研究出具有抑煙性能的聚氨酷軟泡沫，這一材料的阻燃性比較強(qiáng)，可以滿足飛機(jī)座椅的阻燃要求。

“苗條款”經(jīng)濟(jì)艙座椅

旅客乘坐飛機(jī)，短則個(gè)把小時(shí)，長途飛行則要十幾個(gè)小時(shí)，因此如何能盡量緩解旅客的疲勞感、提升座椅的舒適度始終是工程師們關(guān)心的問題。為此，飛機(jī)座椅的靠背在設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮了人體的坐姿和人體曲線，讓其更契合脊椎的生理曲線。

為了增加舒適度，工程師還將飛機(jī)座椅設(shè)計(jì)成可調(diào)一定的角度。經(jīng)濟(jì)艙座椅因?yàn)榭臻g有限，可調(diào)角度比較小，而商務(wù)艙和頭等艙的座椅則更加舒適。自1995年英國航空公司在一些長途航班的頭等艙推出能夠完全平躺的座位后，越來越多的航空公司都在頭等艙和商務(wù)艙推出了此類座椅，以吸引高價(jià)值旅客。隨著空中巨無霸空客A380的推出，阿聯(lián)酋航空等航空公司在飛機(jī)上推出了空中套房服務(wù)，將頭等艙座椅改造成一個(gè)私密空間，拓展了飛機(jī)座椅的概念，極大地提高了飛行的舒適性。當(dāng)然，如此豪華的空中臥室，價(jià)格也不菲，從阿布扎比到倫敦的單程雙人票售價(jià)高達(dá)2萬美元。

為了既滿足航空公司多放置座椅以增加收益的要求，又滿足旅客乘坐舒適性的要求，各制造廠商仍在不斷地研發(fā)新型飛機(jī)座椅。比如，英國的一家飛機(jī)座椅設(shè)計(jì)公司就推出了一種“苗條款”的新型經(jīng)濟(jì)艙座椅。這種座椅采用了輕質(zhì)復(fù)合材料，使椅背更貼合乘客的身形，讓乘客感到更舒適。此外，復(fù)合材料還能減輕座椅的重量，減少燃油消耗，降低航空公司的成本。