DISEÑO Y SIMULACIÓN NUMÉRICA DE ASIENTO DE AVIÓN

COMERCIALSUÁREZ, José P., HERNÁNDEZ, Víctor

Universidad de LAS PALMAS DE GRAN CANARIA,

Departamento de Cartográfia y Expresión Gráfica en la Ingeniería

OBJETIVOSOBJETIVOS

• Diseño de un asiento de pasajeros para la clase turista de vuelos de larga distancia (más de 4 horas), teniendo en cuenta las normas y reglamentos vigentes.

Aumentar el confort mejorando entre otros aspectos:

- Características físicas- Aspectos psicológicos

-Testear numéricamente el asiento en condiciones reales de carga y funcionamiento

OBJETIVOSOBJETIVOS

• Características físicas:

Dimensiones del asientoDistancia entre ellosFormas, materiales, etc

• Aspectos psicológicos:

ColoresEntorno del pasajero, distanciasHabitar del asiento

ESPACIO EXISTENTE ACTUALMENTE

Espacio insuficiente entre asientos (pitch), lo cual provoca problemas y lesiones a los pasajeros

ANTECEDENTESANTECEDENTES

Espacio piernas para el percentil 95 masculino europeo

La línea gruesa

indica el límite de espacio recomendado para que el pasajero pueda mover las piernas.

ANTECEDENTESANTECEDENTES

• Los actuales asientos no permiten adoptar la posición de emergencia

Percentil 95 de los pasajeros europeos masculinos Pitch (a) 762 mm, (b) 1041 mm

POSICIÓN DE EMERGENCIAPOSICIÓN DE EMERGENCIA

- Concepción del asiento como máquina para sentarse o tumbarse

- Aumento de elementos articulados del asiento

BÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓNBÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓN

- Concepción del asiento como máquina para sentarse o tumbarse

- Aumento de elementos articulados del asiento

- Posición recostada a partir de posición sedente

- Búsqueda de movimientos y mecanismos para alcanzar la posición deseada (ejes, correderas)

BÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓNBÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓN

BÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓNBÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓN

- Introducción de formas redondeadas en carcasas → Envuelven al pasajero

→ Evitan daños en caso de golpe

BÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓNBÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓN

Bocetos del asiento

BÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓNBÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓN

Bocetos del asiento

BÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓNBÚSQUEDA DE UNA SOLUCIÓN

(Imágenes de asiento final)

SOLUCIÓN ADOPTADASOLUCIÓN ADOPTADA

SOLUCIÓN ADOPTADASOLUCIÓN ADOPTADA

• Postura de los pasajeros, bandeja

SOLUCIÓN ADOPTADASOLUCIÓN ADOPTADA

• Distancia entre asientos

SOLUCIÓN ADOPTADASOLUCIÓN ADOPTADA

El asiento en su contexto dinámico

Animación 1

Animación 1

• Estructura y movimientos:

Las partes fijas del asiento son: patas, soporte del respaldo, carcasa del mismo y la corredera respaldo, el resto son móviles.

SOLUCIÓN ADOPTADASOLUCIÓN ADOPTADA

• Materiales:

- Estructura Aluminio 2024-O,

ISO AlCu4Mg1, Din AlCuMg2

- Cojines Confor Foam (CF-45)

- Carcasas Policarbonato (PC)

SOLUCIÓN ADOPTADASOLUCIÓN ADOPTADA

• Materiales:

- Tapicería (50% lana y 50% fibra de

celulosa), protección contra fuego

- Arco del respaldo Polímeros reforzados con fibra de vidrio (FRP)

SOLUCIÓN ADOPTADASOLUCIÓN ADOPTADA

- Coste del asiento:

Coste total piezas = 1216 Euros +

M.O: 21 Euros / hora por 1 hora = 21 Euros +

2% Medios Auxiliares

Total = 1216+21+23,9 = 1260,9 Euros

ESTUDIO ECONÓMICOESTUDIO ECONÓMICO

Simulación por Elementos Finitos

Simulación por Elementos Finitos

Historia del MEF

CATIA

Cosmos

Nastran

ANSYS

ABAQUS

ALGOR

FEMLAB

Aparecen los primeros códigos en entornos paralelos

Años 70-80 Años 90 Años 2000 ->

Inicio del Método de Elementos Finitos:

Babuska, Oden, Berger, Zienkiewicz,

Oden, Carey …

Primeras formulaciones

Primeros códigos en FORTRAN

Se amplia la formulación para una

gran gama de problemas

Expansión de códigos: C, Visual,

Matlab etc., pero no es realmente

SOFTWARE de aplicación

Condiciones de la Simulaciónsimulación: se ha supuesto que una persona de media de 80 Kg de peso se

encuentra sentada en el asiento, en estado libre de tensión. Las fuerzas aplicadas al dominio del asiento son de 800N en la dirección y, así como de

(1/3)800N, en la dirección x.

Resultados

Trabajo en CursoGeneración de mallas para un

modelo más ajustado Built 11054 tetrahedra; Number of nodes: 4954 Length ratios: (avg) 6.7;

(max) 862.8 Total used memory: 15.73 MB Elapsed time: 3 minutes 49

seconds

Conclusiones

• Diseño de un asiento para avión comercial, enfatizando el modelado de las formas, el cual le otorga unas cualidades ergonómicas adaptables al usuario

• Se proporciona un estudio numérico sencillo por Elementos Finitos que permite dar respuesta a detalles de fabricación y uso del asiento en condiciones reales.

• El estudio, aunque es de características estáticas, despeja dudas de los puntos de tensión máximo que soporta el asiento considerando pasajeros de peso medio.