Ergonomia dei sedili d'aereo

Introduzione

Il sedile dell’aereo dovrebbe avere come doti generali, la leggerezza, la robustezza e il comfort. Mentre nei riguardi dei due primi requisiti indubbiamente si sono raggiunti risultati apprezzabili, non altrettanto si può affermare per quanto attiene al comfort. La confortevolezza infatti dipende solo in minima parte dalla imbottitura, mentre riveste grande importanza la forma e la collocazione dello schienale rispetto al piano del sedile. Fin dalla loro comparsa, i sedili d’aereo - come del resto tutti i sedili convenzionali - vengono costruiti secondo principi ergonomici che, pur sottoposti frequentemente a revisione critica, non hanno prodotto ancora risultati soddisfacenti. Scopo di questo saggio è dunque quello di vedere se in tema di comfort si può fare oggi qualcosa di meglio che in passato. Vorrei sottolineare che, siccome è in discussione un requisito indispensabile a tutti i sedili - il comfort -, le conclusioni potranno essere applicate ai sedili sia del pilota che dei passeggeri.

Ergonomia

Sebbene il seggiolino sia sottoposto a forze dinamiche quando l’aereo è in volo, tuttavia esso è paragonabile ad un sedile convenzionale poiché, come è noto, quando l’aereo vira in maniera corretta la forza centrifuga diventa ininfluente perché è bilanciata dalla forza centripeta, le accelerazioni e le decelerazioni nel senso del moto vengono contrastate dallo schienale e dalla cintura di sicurezza ed infine la maggior parte del volo si svolge a velocità costante. Possiamo perciò assumere che il corpo del passeggero subisce l’influenza della sola forza di gravità e considerare quindi il sedile dell’aereo alla stregua di una sedia o una poltrona.

Lo schienale del sedile

Come vedremo fra poco, il comfort di un sedile dipende essenzialmente dalla forma e dal posizionamento dello schienale; è necessario perciò vedere sommariamente come è fatto. Schematicamente esso è costituito, in analogia al prototipo dei sedili - la sedia -, da due montanti laterali che sostengono una struttura di sostegno - di forma, grandezza e inclinazione variabili - chiamata tradizionalmente “spalliera”. Tale struttura dovrebbe invece esser chiamata “supporto lombo-dorsale” perché questo è il tratto della colonna vertebrale (c.v.) che, permettendo la flessione e l’estensione della c.v., deve esser sostenuto.

Comfort

Il sedile confortevole è quello che soddisfa la sensazione di comfort della persona che lo usa. Nel significato comune del termine si intende per comfort l’insieme di sensazioni piacevoli derivanti da stimoli esterni o interni al nostro corpo che ci fanno sentire a nostro agio in una determinata situazione: nel nostro caso, quando siamo seduti. Secondo questa definizione, il comfort sarebbe una condizione del tutto soggettiva e quindi non darebbe adito alla possibilità di giungere ad una soluzione razionale del problema. Dobbiamo allora trovare il modo di rendere questo concetto oggettivo e misurabile. Ciò diventa possibile se definiamo il comfort derivante dalla posizione seduta in termini di risparmio di energia muscolare; potremo allora affermare che un sedile è confortevole quando riscontriamo in esso i requisiti fondamentali - uno o più - capaci di ridurre il lavoro dei muscoli del dorso.

Se facciamo ricorso ai principi della statica, comprendiamo subito che il busto deve stare in posizione verticale. Infatti, secondo la formula del lavoro di una forza ( L= forza x spostamento = Fx P1P2 x cosen α (ove la direzione delle forza determina il valore di cosen α e quindi il valore del Lavoro della Forza), la posizione verticale della c.v. è quella che permette ai muscoli della schiena di spendere meno energia perché il coseno dell’angolo fra la c.v. in posizione verticale e il piano orizzontale (angolo a) è uguale a 0, per cui il lavoro della forza è nullo. Potremmo affermare dunque che se la c.v. fosse una matita, essa potrebbe stare dritta da sola.

Però, come è noto, la c.v. ha tre curvature che le permettono di effettuare movimenti complessi: inoltre, la c.v. deve sostenere la testa e le braccia ed è soggetta alla trazione dei visceri toracoaddominali. Perciò, la posizione verticale del tronco, detta ortostatica (fig.1), deve essere mantenuta volontariamente. Questo è il motivo per cui è necessario aggiungere lo schienale - dotato di un supporto lombo-dorsale (s.l-d) - al sedile e posizionarlo verticalmente, al fine di ridurre al massimo, sebbene non completamente, il lavoro dei muscoli del tronco.

Corollario

Da quanto detto consegue che:

Quando il busto è in posizione ortostatica, il sostegno può essere limitato al tratto della c.v. che va dalla vertebra L3 alla vertebra D8, tratto sufficiente ad impedire l’inclinazione all’indietro della schiena.
Quando il tronco è orizzontale è necessario ricorrere ad un sostegno esteso per tutta la sua altezza; infatti in questa posizione il cosen α è= 1 e pertanto il lavoro muscolare è massimo.
Le posizioni intermedie del tronco (e dello schienale) fra quella verticale e l’orizzontale aumentano il lavoro muscolare e pertanto sono sbagliate, a meno che il sedile non sia disegnato per uso speciale. (per es. auto da corsa, alianti).

E’ il s.l-d che deve andare a contatto della schiena quando il busto è in posizione ortostatica. Ciò significa che, contrariamente a quanto si osserva generalmente nei sedili attuali, lo schienale deve essere collocato in avanti ed entrare, in proiezione, all’interno del sedile (fig.2).
Che non possiamo variare la posizione dello schienale per ottenere il massimo comfort, mentre gli altri parametri che contribuiscono al comfort del sedile, come per esempio l’ imbottitura, possono esser modificati. - dovrebbe esser resa regolabile l’altezza del s.l-d dal piano del sedile, affinché possa esser collocato in corrispondenza del tratto lombo dorsale della c.v. la cui altezza varia da persona a persona.
dovrebbe essere resa regolabile l'altezza del S.LD dal piano del sedile, affinché possa essere collocato in corrispondenza del tratto lombo dorsale della c.v. la cui altezza varia da persona a persona.

Conseguenze dell’errato posizionamento ed inclinazione dello schienale

Nella maggior parte dei sedili moderni lo schienale si eleva dal bordo posteriore del sedile, inclinandosi di circa 12° gradi all'indietro.

La posizione reclinata dello schienale produce i seguenti inconvenienti:
Il busto, come qualsiasi oggetto su un piano inclinato, scivola verso il basso perdendo il sostegno lombare. Ciò provoca la flessione della lordosi lombare (L.L.) e presto compaiono spiacevoli conseguenze, come la tensione dei tendini e l’affaticamento dei muscoli dorsali. Gli spazi intervertebrali della L.L. si aprono all’indietro, favorendo così la comparsa dell’ernia discale (fig.3).

Proprio per evitare che il busto slitti in basso, il piano del sedile viene inclinato verso l’alto di pochi gradi in modo che il busto ed il bacino scivolino all’indietro, per gravità, contro lo schienale. Tale espediente, in un sedile convenzionale peggiora la situazione poiché obbliga il busto a mantenere la posizione reclinata che abbiamo detto essere la causa del disagio. Nell’aereo invece, una lieve inclinazione verso l’alto del piano del sedile è giustificata poiché favorisce la flessione delle gambe necessaria per azionare comodamente i pedali e ostacola lo slittamento delle cosce e del bacino in caso di improvvise variazioni della velocità.

Ulteriori conseguenze della posizione reclinata dello schienale sono:

Più il busto si inclina all’indietro, più il collo si flette in avanti per sostenere la testa. Presto compare l’affaticamento dei muscoli del collo.

Gli arti superiori rimangono estesi per tenere il volantino per cui i muscoli delle spalle ed i bicipiti si affaticano.

Il busto deve percorre un arco maggiore quando il pilota si siede o si alza (fig. 4). Tali azioni sono divengono difficili se lo schienale è molto reclinato, il sedile è basso ed il pilota è anziano o è in sovrappeso.

Infine, in caso di eiezione del pilota con seggiolino Martin Baker, se la c.v. è in flessione anche lieve nel momento dello "sparo", potrebbero verificarsi delle fratture della parte anteriore dei corpi vertebrali; la flessione della c.v. si verifica regolarmente quando lo schienale si eleva dal lato posteriore del sedile e il S.LD non è regolabile in altezza.

Vorrei anche sottolineare che il busto può essere obbligato a reclinare anche se lo schienale è dritto e di forma corretta ma si eleva dal bordo posteriore del piano del sedile; ciò si verifica specialmente se il piano è lungo. In tal caso la persona è indotta spontaneamente ad occupare la parte anteriore del sedile cosicché il dorso deve reclinare per raggiungere lo schienale (fig.5).

La soluzione di questo problema consiste nel limitare la lunghezza della seduta, nel mettere dritto lo schienale e di collocarlo in posizione avanzata in modo che il S.LD, di forma e inclinazione corretta, possa entrare in contatto con il busto in posizione ortostatica (fig.2).

Abbiamo visto al punto 3 del corollario, che in casi speciali si debba reclinare lo schienale all’indietro; ciò può esser necessario nei piccoli aerei dove, per motivi soprattutto aerodinamici, lo spazio all’interno della cabina è limitato e quindi questa soluzione è l’unica che permette di accogliere persone di statura elevata.

In genere questo scopo viene raggiunto disegnando lo schienale curvo e reclinato all’indietro di 10°-12° gradi. Purtroppo questa soluzione è quella che provoca il maggior affaticamento dei muscoli e dei legamenti della c.v.; in questo caso si può rimediare all’inconveniente corredando il sedile di supporto lombare e di poggiatesta.

I vantaggi per il pilota derivanti da un sedile corretto diventano evidenti quando il volo dura ore e/o si svolge in condizioni di cattiva visibilità e di turbolenza. Specialmente in questa ultima condizione il pilota è portato a sporgersi in avanti per vedere meglio, perdendo il contatto con lo schienale: questo atteggiamento favorisce non solo la tensione dei muscoli del tronco ma anche quella degli arti con conseguenze che potrebbero essere negative sul controllo dell’apparecchio.

Il segreto del comfort di un sedile risiede dunque nella capacità dello schienale di sostenere e mantenere il busto della persona - sia esso pilota o passeggero - nella posizione ortostatica che, oltre ad essere la posizione in cui i muscoli del tronco lavorano meno, è anche una posizione vigile. Da ultimo, altro vantaggio non trascurabile prodotto dall’avanzamento dello schienale è rappresentato dal risparmio di spazio nella cabina.

Riassumendo, il posizionamento corretto dello schienale produce i seguenti vantaggi:

Comfort durante il volo
Favorisce l’azione di sedersi e di alzarsi dal sedile
Migliora la visibilità esterna
Migliora la leggibilità degli strumenti poiché il pilota si avvicina al cruscotto
Aumenta la vigilanza
Ritarda la sonnolenza
Rende più agevole il controllo dei comandi
Riduce l’ingombro del sedile nella cabina ( fig.2).
Riduce la possibilità di lesioni della c.v. in caso di eiezione del pilota dall’aereo

Luigi Perali

Pubblicato su ALI MOTORI Maggio 1998