Development of a new testing methodology for civil aircraft seat cushion certification

At the present moment, in order to replace a used cushion, the available solutions are: to find an identical item, not always possible due to age, price and materials availability, or to validate a new one with a dynamic test of the full seat. The goal of this study is to develop a new methodology for the certification of seat cushions specifically on the replacement of already certified seat without recurring to a full dynamic test. The main focus of this study is lumbar load injury criteria under Test 1 of the Emergency landing dynamic conditions, regulated by the EASA CS 25.562 and Federal Aviation Regulation title 14 chapter I 25.562. The chosen path is a static compression test followed by a low-speed test at 0.8 m/s and some investigation on higher velocity impact of the seat foam alone. After recovering the force vs displacement curves and the damping coefficient for the cushion, they are inserted in a simplified 3-degree-of-freedom model, in order to predict the maximum lumbar load. If the numerical model will be proven to be reliable it will be possible to reduce the amount of experimental testing, certification costs and consequently product development cycles.

Attualmente la sostituzione dei cuscini aeronautici, dovuta principalmente ad usura o riammodernamento degli interni del velivolo, comporta la ricerca di modelli che siano stati certificati con la tipologia di sedile installato. Questi modelli non sempre sono disponibili, limitando, di fatto, sia il numero dei possibili fornitori sia la possibilità di scelta sulle caratteristiche fisiche del cuscino. L'obiettivo di questa tesi è lo sviluppo di una metodologia alternativa al test dinamico, prescritto dalla normativa, per la certificazione dei cuscini aeronautici. Nella normativa europea EASA CS25.562 e in quella americana FAA titolo 14 capitolo I 25.562 sono prescritti due test. In questo studio verrà posta l'attenzione sul primo, ossia quello che regola il carico lombare massimo trasmissibile al passeggero. Per sviluppare il modello numerico 8 campioni di schiuma, con caratteristiche differenti, sono stati testati tramite prove di compressione statica e compressione quasi-statica a 0.8 m/s con l'ausilio di una pressa idraulica. Ulteriori prove sono state effettuate in torre di caduta per ottenere velocità di impatto superiori. Dalle prove sperimentali sono state ricavate le curve di forza in funzione dello spostamento ed il coefficiente di smorzamento per ciascun materiale. Si è costruito un modello semplificato a tre gradi di libertà per simulare il carico lombare del test dinamico utilizzando i parametri ricavati dalle prove precedenti. Se il modello numerico verrà convalidato sarà possibile ridurre il numero di esperimenti necessari per la certificazione, riducendo di conseguenza i tempi e costi necessari per lo sviluppo di nuovi prodotti.