Troy, Michigan, juin 2019

Tous ceux qui prennent un vol long-courrier connaissent l’importance d’avoir un siège d’avion confortable. Avoir des sièges de qualité représente un véritable défi si l’on considère la diversité des tailles et de morphologie des passagers, ainsi que du respect des exigences des compagnies aériennes, telles que la sécurité, l’ergonomie, l’aménagement de la cabine, les facteurs de recyclage liés à l’éco-conception et la réduction de la consommation de carburant des avions.

Pour Safran (anciennement Zodiac France*), le confort des passagers est une préoccupation majeure. De plus, le marché des sièges d’avion étant très concurrentiel, il est impératif de commercialiser de nouveaux sièges le plus rapidement possible. Afin d’évaluer l’ergonomie d’un siège, les ingénieurs avaient besoin d’un outil leur permettant de simuler des sources d’inconfort pour les passagers assis. La simulation numérique est une bonne approche pour évaluer et optimiser la conception des sièges. En utilisant la suite Altair HyperWorksTM d’Altair, les concepteurs ont pu simuler divers facteurs biomécaniques liés à l’inconfort, tels que la pression de contact externe et la contrainte directe sur les tissus, afin de quantifier l’ergonomie et d’optimiser la conception et les matériaux des sièges dans un flux de travail rapide et efficace.

Pour mieux comprendre l’ergonomie, Altair HyperWorks a permis aux ingénieurs de créer un modèle général pour estimer la pression de contact, ainsi qu’un modèle paramétrique du corps humain contenant les os et la structure des tissus mous de la région pelvienne-cuisse, à partir des analyses statistiques des formes. Grâce à des mesures corporelles prises à partir de scans effectués sur 36 personnes, différentes anthropométries peuvent être simulées pour déterminer la pression de contact du siège.

En construisant un modèle détaillé contenant l’anatomie exacte de tous les tissus musculaires et adipeux, il est possible de définir approximativement la contrainte interne dans les différentes couches de tissu en donnant une estimation des charges appliquées aux tissus. Le modèle paramétrique a été validé en comparant la pression du siège avec la pression du siège mesurée expérimentalement sur 12 personnes différentes. Simulé avec le solveur Altair Radioss, le modèle a prédit la pression de contact avec une erreur moyenne de 16% de la pression maximale sur les 12 sujets. En comparant la déformation simulée des tissus mous avec celle mesurée par IRM, on a mesuré la déformation pour différents cas de charge et à plusieurs endroits. En position assise, les erreurs sont inférieures à 19%.

Avec un flux de travail établi qui permet aux ingénieurs de résoudre rapidement et efficacement les problèmes de développement, d’autres paramètres, tels que l’épaisseur de la mousse, les caractéristiques et le poids peuvent également être optimisés pour améliorer encore le confort des sièges passagers. Grâce au système breveté de licences Altair HyperWorks, les ingénieurs peuvent facilement accéder aux outils de simulation nécessaires à chaque étape du développement et ainsi aboutir à un nouveau produit optimisé avec des délais de commercialisation beaucoup plus courts.

* En 2018, Zodiac Aerospace a rejoint Safran, permettant ainsi au nouveau groupe de proposer une gamme complète d’équipements aéronautiques et de propulsion, tels que des moteurs, des cabines, des trains d’atterrissage, des sièges, des systèmes avionique électriques.

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