一種飛機旅客座椅的設計

邱小育 戴庭風 熊欽祺 周奕璋 張加承 上海工程技術大學航空運輸學院

1 引言

在航空業蓬勃發展的當下，飛機出行對大眾而言已經十分普遍，而許多航空公司為了節省空間，獲得更大的經濟利益，將經濟艙座椅間距壓縮，這使得旅客的腿部活動空間減小，而且靠背向后傾斜會侵占后排旅客的空間，同時會增加旅客就空間問題發生沖突的概率。所以，有必要在座椅的設計上幫助旅客減輕不適感。

2 座椅空間設計

現在飛機經濟艙的座椅都只具有一個自由度，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先考慮，即每位旅客的座椅都可以實現平躺。假設座椅靠背長度為a，座椅凳面長度為b，腿部支撐板長度為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）

簡化模型為：座椅間距=座椅凳面長度+前排座椅靠背轉軸至后排座位腿部支撐板運動軸的水平距離，而對于固定的座椅，凳面長度為定值，但是前排座位靠背轉軸至后排座位腿部支撐板運動軸的水平距離可以隨座椅高度差而改變，而且當座椅靠背大角度傾斜時，座椅上方的空間是增大的，但是并沒有被利用到。

飛機在飛行關鍵階段時，要求旅客調直座椅靠背，一個座椅所占空間的水平尺度較小，豎直尺度較大，而當飛機平飛巡航時，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，而當飛機平飛巡航時，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，豎直尺度逐漸減小（如圖2），當所有的座椅都處在同一水平面上時，為了滿足水平尺度的需求，空間利用率就會急劇降低，所占空間形狀的改變需要空間的重新分配來使得空間利用率得到提升。

基于此，設計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改變座椅高度的方式，使得旅客實現擁有大角度靠背傾斜角，甚至是平躺的同時，擁有更大的腿部活動空間。

從空間利用率與結構承載方面考慮，現提出以下三種設計方案進行對比：

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

該方案座椅運動較為簡潔，讓前排座椅去利用靠背后傾時增加的座椅上部空間，后排座椅水平移動，用前排座椅騰出的空間來補償自身因為靠背后傾時多占據的水平距離，同時為下一組的前排座椅腿部支撐板的抬升騰出空間。因為該方案的運動簡潔，結構設計時可以不采用本文圖中的連接件，直接將前排座椅的椅腳設計為可升降的，將后排座椅的椅腳置于可移動軌道上，這更符合現有的飛機旅客座椅，也就是說只要加以較小的改造，就可以實現該方案。

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的運動軌跡為一個圓，靠背角度增大時兩座椅在豎直平面內按順時針運動，座椅相對距離不變。

該方案座椅運動較為復雜，但是空間利用率更高。方案一的后排座椅只能水平運動，所以在座椅完全平躺時，座椅平躺面和地板面還有一個腿部支撐板的長度距離（約40厘米左右）。而方案二可以充分利用這塊空間，讓后排座椅前移時能夠向下移動，讓旅客平躺時活動空間更大。當然，座椅在豎直平面中的運動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，在座椅一側的豎直面內設計軌道，實現座椅運動。但是該方案與現有的飛機旅客座椅設計差別較大，改造工程量巨大。

圖2 方案二效果圖

方案三：前后座椅的運動路徑分別為不同的兩條圓弧，隨著座椅靠背角度增大，前排座椅順時針方向運動，后排座椅逆時針方向運動。

圖3 方案三效果圖

該方案空間利用率較第二種方案略低，因為前后排座椅運動的圓弧是同向的，所以運動至靠背角度后傾45度左右時，后排座椅的活動空間相對較小，但是該方案座椅運動不需要聯動，每個座椅有自身的運動，相對較為自由，前后旅客可以就自己的意愿來選擇靠背角度和座椅運動位置。而且在空間利用率上，該方案也利用到了方案一無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，座椅重力的力臂增大，力矩也會增大，連接桿的應力便會增加，所以對于材料的要求更高。

3 結束語

在民航業蓬勃發展的今天，航空公司也越來越注重旅客的感受，航空內飾應該在保證安全、經濟的基礎上最大程度地提升旅客的旅途舒適性。而本文設計的航空座椅就合理利用了飛機客艙空間，使旅客有更大的活動空間甚至實現平躺。在大空間實現的方案中，方案一較為簡潔，利于在現有座椅上改造，方案三較為自由，但從空間利用率和零部件承載角度來說，方案二具有極大的優勢。