基于人體脊椎的航空經濟艙椅背的優化設計

徐揚歡 徐安楊 唐渝 閆德峰 劉俏

摘 要：目前有許多航空公司引入了新型的經濟艙座椅，旨在不顯著影響乘客舒適度的前提下增加人員限額，然而卻受到了很多乘客的反對。該文主要運用自適應多項式擬合、雙三次B樣條插值等數學模型得到人體脊椎曲線的定量函數關系，進而重新對該經濟艙座椅椅背曲線、曲面進行設計與研究。

關鍵詞：自適應多項式擬合 雙三次B樣條插值 人體脊椎曲線

中圖分類號：TH111 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0004-02

飛機已成為人們常用的交通工具之一，大部分普通民眾會首選擇經濟艙，因為其經濟、實惠，因此經濟艙座椅的舒適度十分重要。最近，一些航空公司引入了“線性”座椅，目的是為了在不顯著影響舒適度的前提下增加乘坐人數，減少燃油的使用，降低成本，增加乘坐空間，但是有許多乘客表示不滿，因此合理的優化該座椅椅背是迫切需要的。

1 航空座椅背部優化設計分析

航空經濟艙座椅的設計中，應根據人機工程學理論，要考慮到舒適、合理、振動等原則。人體在處于坐姿狀態下時，主要的支撐結構有脊柱，骨盆、腿和腳這四部分，其中脊柱有至關重要的作用，它可以左右彎曲、前俯后仰。人體在坐姿狀態下的體壓分布與人的坐姿以及座椅的結構有關，根據人機工程學理論，選取95%以上的人脊椎中線的坐標值和人體后背曲面的坐標值，建立相應曲線及曲面，由此得到人體脊椎曲線、曲面的定量關系進而改進經濟艙座椅的椅背結構。

2 自適應多項式擬合經濟艙椅背曲線優化設計

該文運用多次自適應最小二乘曲線擬合法，具體研究人體脊椎的曲線函數關系進而設計經濟艙座椅的椅背。首先對原始數據進行多次規整，然后對規整后的數據多次迭代自適應找到最佳的最小二乘擬合曲線，最后通過擬合的曲線得到相應的多項式方程。

2.1 多項式最小二乘擬合

根據人機工程學理論，選取95%以上的平均人體后背曲面的坐標值建立相應曲面。根據計算可以得出優化設計后航空經濟艙模擬座椅圖，如圖1所示。

4 結語

該文首先分析影響座椅舒適的主要因素，發現脊椎受力是其主要影響因素，其次利用自適應多項式擬合得到人體曲線的具體數學函數關系，利用雙三次B樣條曲面擬插值得到人體背部曲線，最有根據具體數學關系指導航空經濟艙座椅的設計，完成其優化研究。

參考文獻

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