楊莉，羅嘯宇

（上海飛機(jī)客戶服務(wù)有限公司工業(yè)設(shè)計(jì)所，上海200241）

0 引 言

我國(guó)商用飛機(jī)經(jīng)過(guò)艱難曲折的研制歷程，近年來(lái)取得了突破性進(jìn)展。ARJ21-700支線客機(jī)安全運(yùn)營(yíng)，載客數(shù)量、交付數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)；C919大型客機(jī)首飛成功，試飛驗(yàn)證工作進(jìn)展順利，即將交付首家航空公司；CR929寬體客機(jī)研制穩(wěn)步推進(jìn)。但國(guó)內(nèi)對(duì)商用飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)的研究較少，可參考的成功案例不多。就目前所查得的文獻(xiàn)資料顯示，陸崢［1］是國(guó)內(nèi)較早對(duì)客機(jī)座椅進(jìn)行造型和色彩研究的人員之一。此后，左恒峰等［2］、伍志湘［3］分別從造型、色彩、材質(zhì)等方面對(duì)客艙內(nèi)裝飾進(jìn)行了研究；許為等［4］、汪洋等［5］對(duì)客艙內(nèi)的人機(jī)因素進(jìn)行了分析；徐江華［6］和李虹等［7］分別對(duì)客艙設(shè)備的安全性進(jìn)行了研究；裴卉寧［8］、許松林等［9］、郭天鵬等［10］對(duì)客艙的舒適性進(jìn)行了研究。國(guó)產(chǎn)商用飛機(jī)進(jìn)入市場(chǎng)的時(shí)間不長(zhǎng)，尚未建立起完備的商用飛機(jī)工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。而國(guó)外飛機(jī)工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)已相當(dāng)成熟，波音、空客等都設(shè)有獨(dú)立的公司專門進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，形成了完備的工業(yè)設(shè)計(jì)技術(shù)體系和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范［11-13］。

本文在研究飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)涵和發(fā)展的基礎(chǔ)上，分析安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性與舒適性的平衡和CMF（Color，Material&Finishing）設(shè)計(jì)要素，結(jié)合多種設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)某寬體飛機(jī)客艙。

1 飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)的發(fā)展

1.1 工業(yè)設(shè)計(jì)的定義

工業(yè)設(shè)計(jì)起源于英國(guó)的工業(yè)革命，1919年德國(guó)魏瑪市成立的“公立包豪斯學(xué)?！保˙auhaus）標(biāo)志著世界第一所設(shè)計(jì)教育學(xué)校的誕生［14］。工業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)展迅速，其定義一直在迭代、演進(jìn)，2015年國(guó)際工業(yè)設(shè)計(jì)聯(lián)合會(huì)（The International Council of Soci‐eties of Industrial Design，簡(jiǎn)稱ICSID）更名為國(guó)際設(shè) 計(jì) 組 織（World Design Organization，簡(jiǎn) 稱WDO），第四次對(duì)工業(yè)設(shè)計(jì)定義進(jìn)行了更新。工業(yè)設(shè)計(jì)是一種戰(zhàn)略性解決問(wèn)題的過(guò)程，通過(guò)創(chuàng)新產(chǎn)品、系統(tǒng)、服務(wù)和體驗(yàn)來(lái)引領(lǐng)創(chuàng)新，促進(jìn)商業(yè)成功，并提供更高質(zhì)量的生活。此次定義與前幾次定義的不同之處在于，把追求創(chuàng)新與促進(jìn)商業(yè)成功明確為工業(yè)設(shè)計(jì)的本質(zhì)屬性。工業(yè)設(shè)計(jì)架起了需要與可實(shí)現(xiàn)之間的橋梁，把創(chuàng)新、技術(shù)、商業(yè)、研究及消費(fèi)者緊密聯(lián)系在一起，共同創(chuàng)造，共同解決問(wèn)題，旨在創(chuàng)造一個(gè)更美好的世界［15］。

1.2 飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)涵

飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)飛機(jī)客艙內(nèi)部空間和設(shè)施設(shè)備的結(jié)構(gòu)、形態(tài)、材料、色彩、表面處理等，從安全、功效、經(jīng)濟(jì)、藝術(shù)、環(huán)保的角度給予綜合處理，營(yíng)造美觀、時(shí)尚、舒適、溫馨的客艙環(huán)境，塑造飛機(jī)主制造商的品牌形象，增強(qiáng)飛機(jī)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。

1.3 發(fā)展歷程概述

波音公司開(kāi)創(chuàng)了飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)的先河。1956年，美國(guó)設(shè)計(jì)師沃爾特·提格根據(jù)人機(jī)工程學(xué)原理，模擬飛行中的座椅、廚房、燈光和色彩等，設(shè)計(jì)了B707的客艙，使之成為當(dāng)時(shí)最舒適的商用飛機(jī)［16］。20世紀(jì)60年代，美國(guó)著名的工業(yè)設(shè)計(jì)師羅維對(duì)總統(tǒng)專機(jī)B707“空軍一號(hào)”的客艙進(jìn)行改進(jìn)，深得肯尼迪夫婦喜愛(ài)。同期，波音通過(guò)對(duì)座椅、行李箱、天花板等相關(guān)設(shè)備的設(shè)計(jì)，使B737客艙變得美觀、時(shí)尚、舒適，緩解了乘客飛行途中的無(wú)聊與疲勞。B737短程客機(jī)成為經(jīng)濟(jì)性、舒適性的典型代表，已延續(xù)至今。

現(xiàn)在波音和空客的客艙工業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)非常成熟，B737、B777、B787、A 330、A 350、A 380等客艙深受乘客喜愛(ài)。工業(yè)設(shè)計(jì)使飛機(jī)客艙向個(gè)性化、定制化發(fā)展，除航線客機(jī)外，通過(guò)改裝飛機(jī)，出現(xiàn)了私人飛機(jī)、公務(wù)機(jī)、醫(yī)療救援機(jī)、體育運(yùn)動(dòng)機(jī)、空中攝影機(jī)等。

2 飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)的要素分析

2.1 安全性要素分析

安全性是客艙的首要屬性，旨在有效保護(hù)艙內(nèi)人員免受傷害，一旦發(fā)生飛行事故，增加逃生時(shí)間并幫助人員快速撤離飛機(jī)，減少人員傷亡［17-18］。造成客艙不安全的因素主要有物（飛機(jī)及機(jī)載設(shè)備）的狀態(tài)或結(jié)構(gòu)被破壞、物（艙內(nèi)設(shè)施）的設(shè)計(jì)不合理、人（塔臺(tái)人員、駕駛員、機(jī)組人員及乘客等）的不當(dāng)行為或失誤和不利的環(huán)境（天氣等）。通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)不安全的因素進(jìn)行提前預(yù)防，有效降低不安全事故的發(fā)生率。如設(shè)計(jì)合理的應(yīng)急通道數(shù)量與位置、座椅間距、通道寬度等，可視化的應(yīng)急設(shè)備（應(yīng)急門手柄等）、鮮明的標(biāo)識(shí)標(biāo)志（出口指示）等，以保障人在緊急情況下易于操作，節(jié)省逃生時(shí)間；同時(shí)又要預(yù)防這些設(shè)備被乘客誤操作。這就要求設(shè)計(jì)時(shí)要充分考慮操作的邏輯性、警示性，杜絕乘客誤操作行為的發(fā)生。還要避免因不恰當(dāng)?shù)脑煨蛯?duì)乘客造成傷害，如在人員活動(dòng)區(qū)域不應(yīng)出現(xiàn)硬質(zhì)突出或尖角物等，以免飛機(jī)加速、減速和顛簸過(guò)程中的慣性沖擊對(duì)人體造成撞傷等。

2.2 舒適度要素分析

客艙舒適度的感知因人而異，視覺(jué)、觸覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、嗅覺(jué)、文化、審美等多種因素影響著乘客對(duì)舒適度的評(píng)價(jià)［8-10，19-21］。客艙舒適度一般分為環(huán)境舒適度、設(shè)備舒適度和心理舒適度三種。環(huán)境舒適度是指客艙空間的大小、艙內(nèi)噪聲、照明、壓強(qiáng)、溫度、濕度、氣味及風(fēng)速風(fēng)量等給乘客的感知程度。設(shè)備舒適度是指艙內(nèi)設(shè)備功能如座椅、娛樂(lè)單元、公共吧臺(tái)、WIFI、電源插口、閱讀燈、舷窗、行李箱等給乘客的體驗(yàn)程度。心理舒適度是指客艙空間及設(shè)備的造型、色彩、色塊、圖案、紋理、亮度、材質(zhì)等給乘客的內(nèi)在感受。應(yīng)客觀地對(duì)舒適度進(jìn)行分析，獲取設(shè)計(jì)依據(jù)。

2.3 經(jīng)濟(jì)性與舒適性的平衡要素分析

客艙的經(jīng)濟(jì)性和舒適性是乘客、航空公司和飛機(jī)主制造商共同關(guān)注的焦點(diǎn)，如何滿足乘客和航空公司各自的需求，平衡好客艙的經(jīng)濟(jì)性和舒適性之間的關(guān)系［22］，是設(shè)計(jì)者必須重點(diǎn)考慮的問(wèn)題之一。

一是合理的客艙座位布局。座位布局應(yīng)主要考慮客艙擁擠度。乘客人均面積AS越大，客艙的擁擠度就越低，能享受的服務(wù)設(shè)施和服務(wù)水準(zhǔn)越高，其乘坐的舒適度評(píng)價(jià)CL就越好。某型飛機(jī)的三艙布局如圖1所示，頭等艙每排4座，商務(wù)艙每排6座，經(jīng)濟(jì)艙每排9座。

圖1 某型飛機(jī)的三艙布局Fig.1 The three-cabin layout of a certain aircraft

式中：AS為人均面積；CL為舒適度評(píng)價(jià)；TP為票價(jià)；NU為購(gòu)買人數(shù)。

二是考慮座椅空間。座椅排距D越大，座椅寬度W越大，座椅靠背可調(diào)節(jié)角度α越大，乘客在座位上的活動(dòng)空間就越大，乘坐的舒適度評(píng)價(jià)CL就越好。但是，座椅空間越大，同一艙位內(nèi)能容納的座位數(shù)就越少，對(duì)航空公司的盈利不利。

三是客艙設(shè)備配置程度。由于智能化、信息化技術(shù)的迅速發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)及其衍生產(chǎn)品的普及，人與機(jī)上智能產(chǎn)品、信息產(chǎn)品之間的關(guān)系已日趨緊密，尤其是客艙娛樂(lè)單元，深受年輕一代的喜愛(ài)。娛樂(lè)方式的多樣化、機(jī)上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)配置程度、設(shè)備智能程度等，可選的情景模式越多，定制化程度越高，舒適度的評(píng)價(jià)就越好，但相應(yīng)的設(shè)備制造成本、運(yùn)營(yíng)成本也就越高。

針對(duì)不同航空公司、不同航線的需求，對(duì)座椅布局、座椅空間、設(shè)備配置等進(jìn)行綜合考慮，找準(zhǔn)經(jīng)濟(jì)性與舒適性之間的平衡點(diǎn)，既保證航空公司的經(jīng)濟(jì)收益，又使乘客獲得較高的乘坐舒適度。

2.4 CMF設(shè)計(jì)要素分析

CMF是表面材質(zhì)設(shè)計(jì)的綜合體現(xiàn)，包括色彩、材料和表面處理三方面?？团搩?nèi)的色彩設(shè)計(jì)應(yīng)遵循如下基本原則：（1）客艙內(nèi)整體色調(diào)應(yīng)統(tǒng)一，色彩種類不應(yīng)太雜，宜以中性色調(diào)為主，以上淺下深為原則；（2）應(yīng)減少高飽和度或高對(duì)比度的色彩應(yīng)用，以免造成視覺(jué)壓迫；（3）應(yīng)避免相關(guān)國(guó)家、地區(qū)和民族所忌諱的色彩；（4）關(guān)注流行色的運(yùn)用，體現(xiàn)時(shí)尚性；（5）選用色卡時(shí)盡可能參考國(guó)際通用標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)通用標(biāo)準(zhǔn)，如潘通色卡（Pantone）、聯(lián)邦色卡（FED-STD）、勞爾色卡（RAL）等。

客艙內(nèi)所用材質(zhì)應(yīng)具備輕量性、阻燃性和低VOC揮發(fā)的特性，常用材質(zhì)主要有金屬、織物、皮革、聚碳酸酯、聚氟乙烯和油漆等。相同的材質(zhì)、造型和色彩，會(huì)因?yàn)椴煌谋砻嫣幚矸绞匠尸F(xiàn)出不同的裝飾效果。艙內(nèi)材質(zhì)常用的表面處理方式及適用范圍如表1所示。

表1 艙內(nèi)材質(zhì)表面處理方式及其適用范圍Table 1 Surface processing methods of interior material and their application scopes

3 客艙工業(yè)設(shè)計(jì)的方法

工業(yè)設(shè)計(jì)的方法很多，結(jié)合國(guó)產(chǎn)商用飛機(jī)的研制特點(diǎn)和現(xiàn)狀，介紹以下三種方法用于客艙工業(yè)設(shè)計(jì)。

3.1 借鑒設(shè)計(jì)法

他山之石，可以攻玉；他人之事，我事之師。借鑒某一產(chǎn)品或某一領(lǐng)域的原理、功能、結(jié)構(gòu)、造型、文化等運(yùn)用到另一產(chǎn)品或另一領(lǐng)域上進(jìn)行設(shè)計(jì)便是借鑒設(shè)計(jì)。借鑒并非簡(jiǎn)單的抄襲或模仿，而是將技術(shù)與原理進(jìn)行推廣和運(yùn)用。通過(guò)參考已有的設(shè)計(jì)，在另一產(chǎn)品或另一領(lǐng)域進(jìn)行創(chuàng)新再設(shè)計(jì)，獲得新的活力。

目前，波音與空客的客艙工業(yè)設(shè)計(jì)水平全球領(lǐng)先，而我國(guó)飛機(jī)客艙的工業(yè)設(shè)計(jì)剛剛起步，學(xué)習(xí)、借鑒波音與空客的客艙工業(yè)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，融入中國(guó)設(shè)計(jì)元素與創(chuàng)意，創(chuàng)新設(shè)計(jì)，將有助于快速提高國(guó)產(chǎn)商用飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)水平。部分寬體客機(jī)座椅的空間數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 部分寬體客機(jī)座椅的空間數(shù)據(jù)Table 2 Seat space data of some wide-body airliners

3.2 感性工學(xué)設(shè)計(jì)法

感性工學(xué)（Kansei Engineering）起源于日本，是一種將用戶的感受和意向轉(zhuǎn)化為設(shè)計(jì)要素的轉(zhuǎn)譯技術(shù)［23］。感性工學(xué)設(shè)計(jì)法將人的感受和意向與產(chǎn)品的本質(zhì)屬性相結(jié)合，以特定物的功能、造型、色彩、圖案、材質(zhì)等反映人的情感、興趣，詮釋以人為本的設(shè)計(jì)理念。

飛機(jī)客艙內(nèi)部空間狹小、人員密度高、坐姿時(shí)間長(zhǎng)、活動(dòng)限制多、相互干擾大。因此客艙工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)采用感性工學(xué)設(shè)計(jì)法，在保證客艙基本功能的基礎(chǔ)上，根據(jù)人的感官體驗(yàn)，分析坐姿習(xí)慣、活動(dòng)規(guī)律及興趣愛(ài)好等，逐層分析、研究、設(shè)計(jì)客艙設(shè)施造型、色彩、材質(zhì)等細(xì)節(jié)特征，使人的生理需求和精神追求得到滿足和尊重。對(duì)行李箱、座椅、儲(chǔ)物柜、盥洗室、廚房等的使用特性進(jìn)行工學(xué)分析，其中行李箱高度、入座高度、過(guò)道寬度、座椅寬度等以成年男性的P95（第95百分位數(shù)）尺寸作為參照標(biāo)準(zhǔn)，如圖2所示。采用成年男性的P50作為參照標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)高度與角度可調(diào)的多段位可變座椅頭靠等。同時(shí)注重色彩、氣味、干擾和隱私等特征，最大限度地滿足不同身高、不同體型及不同興趣的乘客的生理需求和心理需求，并獲得良好的舒適體驗(yàn)。

圖2 客艙感性工學(xué)分析示意圖Fig.2 The schematic diagram of kanseiengineering analysis in cabin

3.3 虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)法

虛擬現(xiàn)實(shí)（Virtual Reality，簡(jiǎn)稱VR）是一項(xiàng)全新的設(shè)計(jì)、展示方法，集計(jì)算機(jī)圖形學(xué)、數(shù)字圖像處理、傳感器技術(shù)、多媒體技術(shù)等多個(gè)信息技術(shù)于一體，通過(guò)計(jì)算機(jī)生成一種虛擬環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互，使人如臨其境［24］。

飛機(jī)客艙是乘客空中活動(dòng)和休息的全部區(qū)域。通過(guò)虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)法，首先將客艙的內(nèi)部空間和設(shè)施設(shè)備通過(guò)計(jì)算機(jī)生成逼真的集視、聽(tīng)、觸覺(jué)等于一體的特定范圍的虛擬環(huán)境，然后借助設(shè)備，人進(jìn)入這個(gè)環(huán)境，移情意境，與場(chǎng)景中的設(shè)備進(jìn)行互動(dòng)，感受客艙的每一個(gè)細(xì)節(jié)。如體驗(yàn)艙內(nèi)行徑路線、情景燈光、娛樂(lè)單元、行李的放取、座椅的躺放、盥洗室的使用、舷窗外的景色等。

虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)法具有直觀性、交互性和真實(shí)性的特點(diǎn)，把客艙空間的層次、造型、色彩、照明及設(shè)施設(shè)備的造型、功能、色彩、質(zhì)感、光影等真實(shí)地表達(dá)出來(lái)，最大限度地將客艙信息傳遞給航空公司和乘客，縮短客艙的設(shè)計(jì)周期并降低研制費(fèi)用。

4 設(shè)計(jì)案例

隨著中國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)高速發(fā)展和國(guó)際地位的提升，越來(lái)越多的人選擇越洋飛行，300座級(jí)的飛機(jī)需求日益增加。因此本文設(shè)計(jì)某雙通道寬體飛機(jī)，以300座級(jí)為基礎(chǔ)，采用借鑒設(shè)計(jì)法，充分考慮航空公司的經(jīng)濟(jì)性和不同層次的乘客需求，確定客艙的客座數(shù)及座位布局，如圖3所示。按照乘坐舒適度由高到低的順序，劃分為頭等艙、公務(wù)艙和經(jīng)濟(jì)艙三艙，共281座。各艙位的座位數(shù)、排列方式、座椅排距、寬度及椅背調(diào)節(jié)角度如表3所示。

圖3 某型飛機(jī)客艙布局Fig.3 The layout of an airliner cabin

表3 某型飛機(jī)座椅的相關(guān)數(shù)據(jù)Table 3 Seat data of an airliner cabin

布局確定后，以“簡(jiǎn)約、舒適、品質(zhì)、科技”為設(shè)計(jì)理念，以“自然、溫馨、現(xiàn)代”為設(shè)計(jì)風(fēng)格，以“平衡、和諧、硬朗、激昂”為設(shè)計(jì)語(yǔ)言，充分考慮安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性及市場(chǎng)流行趨勢(shì)，運(yùn)用感性工學(xué)設(shè)計(jì)法，對(duì)造型、色彩、材質(zhì)進(jìn)一步設(shè)計(jì)?？团摽臻g造型采用簡(jiǎn)潔、平衡、對(duì)稱的柔性線條，飽滿流暢的曲面作為主要造型元素，將天花板、行李箱和側(cè)壁板融為一體，引導(dǎo)乘客視線縱向延伸，弱化結(jié)合處產(chǎn)生的割裂感，提升客艙整體空間感。整體造型硬朗，柔中帶剛，富有層次感。同時(shí)融入主制造商文化，突出主制造商品牌。配色以冷色為主，白、灰搭配，對(duì)比鮮明，傳遞科技信息。對(duì)稱圓潤(rùn)的白色穹頂，隔熱、隔音、防紫外線的電子舷窗，深灰色的底部通風(fēng)口，耐臟易清理的深色地毯等，配以不同模式的情景燈光，營(yíng)造出優(yōu)雅、溫馨、靜謐、時(shí)尚的高品質(zhì)空間。

座椅是乘客在機(jī)上使用的主要設(shè)施，乘客空中的休息、娛樂(lè)與進(jìn)餐均在座椅上進(jìn)行。針對(duì)不同層次的乘客進(jìn)行不同的定位分析，設(shè)計(jì)高貴典雅的頭等艙座椅，睿智質(zhì)感的商務(wù)艙座椅和溫馨舒適的經(jīng)濟(jì)艙座椅。機(jī)上配備WIFI、USB接口、電源插口等，豐富旅途活動(dòng)。娛樂(lè)功能豐富多彩，界面采用扁平化設(shè)計(jì)，主界面采用水平分割形式，具有較強(qiáng)的視覺(jué)穩(wěn)定性，給人平靜安穩(wěn)的感覺(jué)。主推薦模塊利用橫向滑動(dòng)的卡片式設(shè)計(jì)，起到清晰明確的引導(dǎo)作用，語(yǔ)言切換界面國(guó)際化，布局清晰，富有邏輯，方便操作。

團(tuán)隊(duì)采用法國(guó)Lumiscaphe公司生產(chǎn)的Patch‐work 3D軟件主程序、Patchwork SD ACCEL VR模塊和VR頭盔，通過(guò)5G網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)師在云端與航空公司人員交流互動(dòng)并設(shè)計(jì)渲染，頭等艙、商務(wù)艙和經(jīng)濟(jì)艙的效果如圖4~圖6所示。

圖4 頭等艙效果圖Fig.4 The effect drawing of the first class

圖5 公務(wù)艙效果圖Fig.5 T he effect drawing of the business class

圖6 經(jīng)濟(jì)艙效果圖Fig.6 The effect drawing of the economy class

5 結(jié) 論

（1）安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性與舒適性的平衡和CMF設(shè)計(jì)要素既是進(jìn)行飛機(jī)客艙工業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)必須重點(diǎn)考慮的因素，也是評(píng)估客艙工業(yè)設(shè)計(jì)方案符合性指標(biāo)的重要組成部分。本文通過(guò)某型寬體飛機(jī)客艙的工業(yè)設(shè)計(jì)，驗(yàn)證了四個(gè)要素的合理性和必要性。

（2）本文采用的借鑒設(shè)計(jì)法、感性工學(xué)設(shè)計(jì)法和虛擬現(xiàn)實(shí)設(shè)計(jì)法是適用的、可行性的，已應(yīng)用于寬體客機(jī)、公務(wù)機(jī)和醫(yī)療機(jī)設(shè)計(jì)，可進(jìn)一步向其他機(jī)型推廣。