邱小育 戴庭風(fēng) 熊欽祺 周奕璋 張加承 上海工程技術(shù)大學(xué)航空運(yùn)輸學(xué)院

1 引言

在航空業(yè)蓬勃發(fā)展的當(dāng)下，飛機(jī)出行對(duì)大眾而言已經(jīng)十分普遍，而許多航空公司為了節(jié)省空間，獲得更大的經(jīng)濟(jì)利益，將經(jīng)濟(jì)艙座椅間距壓縮，這使得旅客的腿部活動(dòng)空間減小，而且靠背向后傾斜會(huì)侵占后排旅客的空間，同時(shí)會(huì)增加旅客就空間問(wèn)題發(fā)生沖突的概率。所以，有必要在座椅的設(shè)計(jì)上幫助旅客減輕不適感。

2 座椅空間設(shè)計(jì)

現(xiàn)在飛機(jī)經(jīng)濟(jì)艙的座椅都只具有一個(gè)自由度，即座椅靠背可以向后傾斜，而且傾斜的角度都小于30度，大角度的靠背傾斜甚至平躺是不可能的。若將旅客的舒適度作為優(yōu)先考慮，即每位旅客的座椅都可以實(shí)現(xiàn)平躺。假設(shè)座椅靠背長(zhǎng)度為a，座椅凳面長(zhǎng)度為b，腿部支撐板長(zhǎng)度為c；且前后共面放置，則前后相鄰兩座椅的間距至少為（a+b+c）。（如圖 1）

簡(jiǎn)化模型為：座椅間距=座椅凳面長(zhǎng)度+前排座椅靠背轉(zhuǎn)軸至后排座位腿部支撐板運(yùn)動(dòng)軸的水平距離，而對(duì)于固定的座椅，凳面長(zhǎng)度為定值，但是前排座位靠背轉(zhuǎn)軸至后排座位腿部支撐板運(yùn)動(dòng)軸的水平距離可以隨座椅高度差而改變，而且當(dāng)座椅靠背大角度傾斜時(shí)，座椅上方的空間是增大的，但是并沒(méi)有被利用到。

飛機(jī)在飛行關(guān)鍵階段時(shí)，要求旅客調(diào)直座椅靠背，一個(gè)座椅所占空間的水平尺度較小，豎直尺度較大，而當(dāng)飛機(jī)平飛巡航時(shí)，座椅靠背傾斜角度增大，座椅所占空間的水平尺度逐漸增大，豎直尺度

較大，而當(dāng)飛機(jī)平飛巡航時(shí)，座椅靠背傾斜角度增大，座椅所占空間的水平尺度逐漸增大，豎直尺度逐漸減?。ㄈ鐖D2），當(dāng)所有的座椅都處在同一水平面上時(shí)，為了滿足水平尺度的需求，空間利用率就會(huì)急劇降低，所占空間形狀的改變需要空間的重新分配來(lái)使得空間利用率得到提升。

基于此，設(shè)計(jì)出一種在座椅靠背和腿部支撐板改變與水平面夾角的同時(shí)改變座椅高度的方式，使得旅客實(shí)現(xiàn)擁有大角度靠背傾斜角，甚至是平躺的同時(shí)，擁有更大的腿部活動(dòng)空間。

從空間利用率與結(jié)構(gòu)承載方面考慮，現(xiàn)提出以下三種設(shè)計(jì)方案進(jìn)行對(duì)比：

方案一：前排座椅可以在豎直方向上線性運(yùn)動(dòng)，后排座椅可以在水平方向上做線性運(yùn)動(dòng)，座椅靠背傾斜角增大時(shí)，前排座椅上升，后排座椅略向前移。

該方案座椅運(yùn)動(dòng)較為簡(jiǎn)潔，讓前排座椅去利用靠背后傾時(shí)增加的座椅上部空間，后排座椅水平移動(dòng)，用前排座椅騰出的空間來(lái)補(bǔ)償自身因?yàn)榭勘澈髢A時(shí)多占據(jù)的水平距離，同時(shí)為下一組的前排座椅腿部支撐板的抬升騰出空間。因?yàn)樵摲桨傅倪\(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)潔，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)可以不采用本文圖中的連接件，直接將前排座椅的椅腳設(shè)計(jì)為可升降的，將后排座椅的椅腳置于可移動(dòng)軌道上，這更符合現(xiàn)有的飛機(jī)旅客座椅，也就是說(shuō)只要加以較小的改造，就可以實(shí)現(xiàn)該方案。

圖 1 方案一效果圖

方案二：前排座椅和后排座椅在豎直平面內(nèi)的運(yùn)動(dòng)軌跡為一個(gè)圓，靠背角度增大時(shí)兩座椅在豎直平面內(nèi)按順時(shí)針運(yùn)動(dòng)，座椅相對(duì)距離不變。

該方案座椅運(yùn)動(dòng)較為復(fù)雜，但是空間利用率更高。方案一的后排座椅只能水平運(yùn)動(dòng)，所以在座椅完全平躺時(shí)，座椅平躺面和地板面還有一個(gè)腿部支撐板的長(zhǎng)度距離（約40厘米左右）。而方案二可以充分利用這塊空間，讓后排座椅前移時(shí)能夠向下移動(dòng)，讓旅客平躺時(shí)活動(dòng)空間更大。當(dāng)然，座椅在豎直平面中的運(yùn)動(dòng)軌跡也不一定是圓形，可以采用其他的二維圖形，然后采用本文方案一圖中的連接件，在座椅一側(cè)的豎直面內(nèi)設(shè)計(jì)軌道，實(shí)現(xiàn)座椅運(yùn)動(dòng)。但是該方案與現(xiàn)有的飛機(jī)旅客座椅設(shè)計(jì)差別較大，改造工程量巨大。

圖2 方案二效果圖

方案三：前后座椅的運(yùn)動(dòng)路徑分別為不同的兩條圓弧，隨著座椅靠背角度增大，前排座椅順時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)，后排座椅逆時(shí)針?lè)较蜻\(yùn)動(dòng)。

圖3 方案三效果圖

該方案空間利用率較第二種方案略低，因?yàn)榍昂笈抛芜\(yùn)動(dòng)的圓弧是同向的，所以運(yùn)動(dòng)至靠背角度后傾45度左右時(shí)，后排座椅的活動(dòng)空間相對(duì)較小，但是該方案座椅運(yùn)動(dòng)不需要聯(lián)動(dòng)，每個(gè)座椅有自身的運(yùn)動(dòng)，相對(duì)較為自由，前后旅客可以就自己的意愿來(lái)選擇靠背角度和座椅運(yùn)動(dòng)位置。而且在空間利用率上，該方案也利用到了方案一無(wú)法利用到的閑置空間。但是該方案的座椅支撐部件承載力較大，在后排座椅下降時(shí)，座椅重力的力臂增大，力矩也會(huì)增大，連接桿的應(yīng)力便會(huì)增加，所以對(duì)于材料的要求更高。

3 結(jié)束語(yǔ)

在民航業(yè)蓬勃發(fā)展的今天，航空公司也越來(lái)越注重旅客的感受，航空內(nèi)飾應(yīng)該在保證安全、經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)上最大程度地提升旅客的旅途舒適性。而本文設(shè)計(jì)的航空座椅就合理利用了飛機(jī)客艙空間，使旅客有更大的活動(dòng)空間甚至實(shí)現(xiàn)平躺。在大空間實(shí)現(xiàn)的方案中，方案一較為簡(jiǎn)潔，利于在現(xiàn)有座椅上改造，方案三較為自由，但從空間利用率和零部件承載角度來(lái)說(shuō)，方案二具有極大的優(yōu)勢(shì)。