飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)影響因素探討

遼寧通用航空研究院 遼寧 沈陽 110136

20世紀(jì)初由萊特兄弟發(fā)明的“飛行者”1號載人飛機(jī)試飛成功,從此開啟了人類翱翔藍(lán)天的新征程。飛機(jī)發(fā)展至今已有百年歷史,其設(shè)計(jì)與制造技術(shù)水平取得巨大進(jìn)步。作為飛機(jī)設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)之一,飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)越來越受到人們關(guān)注。飛機(jī)涂裝是指在飛機(jī)表面實(shí)施的漆裝及涂飾[1],它如同飛機(jī)的“外衣”一樣,抵御外界對飛機(jī)的腐蝕,改善飛機(jī)機(jī)能,保障飛機(jī)生存力,確保飛機(jī)能夠達(dá)到預(yù)期服役年限。另外,飛機(jī)涂裝還起到視覺美化、文化展現(xiàn)、精神傳承等作用。隨著社會(huì)日新月異地變化,人們對飛機(jī)設(shè)計(jì)要求向復(fù)雜化、多元化、縱深化發(fā)展,飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)也需要及時(shí)響應(yīng)時(shí)代變遷,做到與時(shí)俱進(jìn)。作為飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)人員,了解飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)各方面的影響因素,在實(shí)際設(shè)計(jì)過程中作出合理應(yīng)對,將對于增強(qiáng)飛機(jī)性能,提升飛機(jī)涂裝效果與質(zhì)量具有十分重要的意義。

影響飛機(jī)涂裝的因素有很多,大致可以歸納為飛機(jī)自身因素、環(huán)境因素、人文因素、涂裝材料與工藝因素這四個(gè)方面。

1 飛機(jī)自身因素

飛機(jī)自身功能結(jié)構(gòu)以及飛機(jī)的用途是飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)首先要考慮的問題。畢竟能夠安全使用是飛機(jī)設(shè)計(jì)的第一要?jiǎng)?wù)。

眾所周知,飛機(jī)氣動(dòng)性能要求很高,飛機(jī)涂裝不能改變氣動(dòng)結(jié)構(gòu),否則會(huì)降低飛機(jī)飛行性能。例如機(jī)翼,它是用來產(chǎn)生升力的重要部件,是飛機(jī)氣動(dòng)要求很高的部分之一,因此對機(jī)翼表面處理的要求也很高。一般情況下,機(jī)翼在出廠前一般都會(huì)做特殊化學(xué)處理,使其表面平整光滑,降低了空氣阻力。機(jī)翼上下面一般只簡單噴涂飛機(jī)國籍登記號、企業(yè)名稱或標(biāo)識,并且噴涂位置需要盡量避讓翼的前緣、后緣、襟翼和副翼。飛機(jī)機(jī)載雷達(dá)天線部位需要良好的透波性能,因此雷達(dá)天線罩需要選用透波性良好的涂料進(jìn)行涂裝,盡量降低雷達(dá)波實(shí)現(xiàn)損耗。對于高空飛行的飛機(jī),機(jī)身和機(jī)翼表面還要進(jìn)行防止高空結(jié)冰的處理。因此再美麗的外表裝飾都要以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)功能為根本目標(biāo),根據(jù)飛機(jī)實(shí)際功能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來設(shè)計(jì)。

飛機(jī)的用途也是影響飛機(jī)涂裝的重要因素。飛機(jī)按照用途分類可分為軍用飛機(jī)和民用飛機(jī)。在作戰(zhàn)中,軍用飛機(jī)需要隱蔽與偽裝來提高戰(zhàn)斗力和生存力。因此軍用飛機(jī)常常采用兩種以上的顏色搭配,并以自由曲線與折線形式交接,裝點(diǎn)點(diǎn)狀色塊、條狀色塊或不規(guī)則圖形色塊,來打破打破飛機(jī)目視外形輪廓。在作戰(zhàn)飛行時(shí),飛機(jī)上表面迎光變得光亮,而下表面因背光而暗淡,因此涂裝時(shí)會(huì)在上表面涂裝與地面顏色相近的暗色,下表面則會(huì)涂裝上與天空目視顏色相近的淺色來減少色差,降低對比度。美國F-16飛機(jī)的涂裝設(shè)計(jì)就是一個(gè)非常典型的案例。該飛機(jī)采用三種不同深淺度的灰色進(jìn)行混搭,采用淺灰色涂裝飛機(jī)下部、尾翼的外側(cè)及機(jī)翼下外掛設(shè)備;中灰色涂裝飛機(jī)前機(jī)身、腹鰭及垂尾;深灰色涂裝機(jī)翼、后機(jī)身及平尾;這樣的涂裝成功的打破了飛機(jī)目視外形輪廓,很好的融合于天空飛行背景,隱蔽效果非常好。而民用飛機(jī)的涂裝需求卻與此恰恰相反,它在執(zhí)行任務(wù)時(shí)往往需要被地面工作人員清楚觀察。民用運(yùn)輸機(jī)常常以白色、銀色或其他高可視性的顏色為主色;應(yīng)急救援類飛機(jī)則多采用白色和橙色搭配;表演類飛機(jī)通常會(huì)采用光波長,穿透力強(qiáng)色彩;教練機(jī)普遍將飛機(jī)下部和翼尖涂上紅色。這樣的涂裝是為了方便地面和塔臺人員觀察飛機(jī)起飛、著陸以及飛機(jī)在空中的飛行姿態(tài),以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理飛機(jī)飛行過程中出現(xiàn)的問題。

2 影響飛機(jī)涂裝的環(huán)境因素

身處環(huán)境之中,必然會(huì)受到環(huán)境因素的影響,飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)的環(huán)境因素可以分為作業(yè)環(huán)境因素和停機(jī)環(huán)境因素兩個(gè)方面。

顧名思義,作業(yè)環(huán)境是指飛機(jī)執(zhí)行飛行任務(wù)時(shí)所處的環(huán)境,例如軍用飛機(jī)在多植被的森林上空作戰(zhàn),飛機(jī)多采用與綠色植被顏色相近的迷彩涂裝,深淺不同的綠色色塊在植被的襯托下很難被辨識。海上飛行任務(wù)時(shí),軍用飛機(jī)常被涂裝成上部深灰色,下部淺灰白的,以降低飛機(jī)與天、海顏色的色差?；脑c沙漠地區(qū)地表色彩呈現(xiàn)土黃色,所以在該區(qū)域使用的軍機(jī)常用土黃或土灰色來進(jìn)行涂裝。在有光污染的地區(qū)進(jìn)行夜間軍事飛行,應(yīng)采用可視度較低的深灰色涂裝,能使飛機(jī)更好的隱身于暗夜之中。另外,在執(zhí)行一些特殊任務(wù)時(shí),例如執(zhí)行投放核彈的飛機(jī),核彈投放后飛機(jī)所處環(huán)境輻射強(qiáng),因此需要在機(jī)身進(jìn)行增強(qiáng)反射的涂裝,色彩多采用銀白色。

停機(jī)環(huán)境是指飛機(jī)保存停放的環(huán)境。如果沒有機(jī)棚,在炎熱的夏季,太陽輻射強(qiáng),地表溫度高,飛機(jī)在暴曬下機(jī)體溫度也會(huì)增高。因此多采用高反射,低吸熱的白色作為飛機(jī)的涂裝色將有效抑制飛機(jī)溫度快速提升,有利于飛機(jī)維護(hù)與保養(yǎng)。需要長期停放在海邊或是航母上的飛機(jī),所處停機(jī)環(huán)境多溫?zé)岢睗?、紫外線強(qiáng)、腐蝕性物質(zhì)含量較高,所以應(yīng)該采用抗紫外線、耐鹽霧、耐腐蝕性較好的涂裝材料。軍用飛機(jī)要與停機(jī)環(huán)境視覺上色彩相近或一致才能達(dá)到隱蔽和偽裝的目的。

3 影響飛機(jī)涂裝的人文因素

飛機(jī)最終是要被人們使用的,因此人類的行為和思想總會(huì)影響著飛機(jī)的涂裝的導(dǎo)向。

首先飛機(jī)的涂裝需要考慮到飛行員的駕駛感受,長時(shí)間飛行會(huì)使飛行員產(chǎn)生視覺疲勞,因此要選擇光照度適宜的色彩進(jìn)行涂裝,在飛機(jī)座艙蓋前端的飛行員主視區(qū)要采用反射率的無光黑色或深灰色涂裝,以保護(hù)飛行員的眼睛。飛機(jī)座艙內(nèi)涂裝色彩搭配與材質(zhì)還要選擇符合飛行員心里感受,避免引起焦躁情緒的色彩搭配出現(xiàn),同時(shí)材質(zhì)的選擇上應(yīng)更加舒適宜人。

飛機(jī)的涂裝發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)不單單是功能上的需求,它還成為了人們文化和審美展示的窗口。一些軍用飛機(jī)上會(huì)出現(xiàn)一些特殊的圖形或標(biāo)記,例如著名的虎鯊?fù)垦b,就很好的將戰(zhàn)斗精神融入到涂裝中,既彰顯了國威、軍威,還鼓舞了戰(zhàn)斗士氣。民用飛機(jī)則是更多體現(xiàn)國家文化與企業(yè)文化,因此各國國旗和企業(yè)標(biāo)識的圖案與色彩往往是民用飛機(jī)的重要的涂裝設(shè)計(jì)參考要素。例如美國“雷鳥”飛行表演隊(duì),在美國國旗顏色的基礎(chǔ)上繪制了標(biāo)志性的圖案,整體涂裝非常醒目、美觀、極具民族特色。中國國際航空公司的多款飛機(jī)涂裝方案多采用與其企業(yè)標(biāo)識顏色一致的紅色作為飛機(jī)的點(diǎn)綴涂裝,簡潔大方,同時(shí)具有明顯的中國特色。另外飛機(jī)涂裝還會(huì)受到一些特殊人文需求因素影響。例如具有紀(jì)念意義的需求,可能是某個(gè)歷史事件,可能是某個(gè)航空企業(yè)成立或發(fā)展,也可能是某個(gè)特殊機(jī)型研制成功等;還有表達(dá)特定企業(yè)的合作關(guān)系,表明聯(lián)盟身份的需求;大型活動(dòng)宣傳,旅游宣傳等需求。這類特殊飛機(jī)更要重視涂裝的美化,使飛機(jī)特征鮮明一望便知,圖案與色彩設(shè)計(jì)更要吸人眼球,深入人心。

當(dāng)然飛機(jī)涂裝中有一部分是被規(guī)定下來強(qiáng)制執(zhí)行。關(guān)于軍用飛機(jī)各國都有一套飛機(jī)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)其中對軍用飛機(jī)涂裝顏色、徽章、編號、字體等都進(jìn)行了規(guī)定。民用航空也有屬于行業(yè)的規(guī)范,例如飛機(jī)國籍登記號、危險(xiǎn)區(qū)域警示標(biāo)記、應(yīng)急設(shè)備及緊急逃生標(biāo)志等。在涂裝設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。雖然在各種規(guī)章和技術(shù)限制之下展開飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)難度很大,但仍然具有很大的創(chuàng)作空間。

當(dāng)然涂裝還要遵循一定的美學(xué)法則,設(shè)計(jì)時(shí)合理的運(yùn)用和諧與對比,統(tǒng)一與變化,對稱與均衡,把握好比例與尺度,節(jié)奏與韻律等,將有效的提升涂裝視覺效果。

4 涂裝材料與工藝因素

目前用于飛機(jī)涂裝的材料有很多,但仍然以油漆為主。因此油漆的選用直接影響著涂裝的效果。飛機(jī)涂裝用油漆分為底漆和面漆,底漆是附著在蒙皮表面的內(nèi)表面噴涂材料,可以起到防銹作用。面漆是噴涂在飛機(jī)最外層表面的材料,主要起防腐和裝飾作用。在選用油漆時(shí)除了油漆的色彩搭配,還要注意油漆與飛機(jī)材質(zhì)能否良好結(jié)合,是否能夠滿足耐腐蝕性、耐高低溫、柔韌性、耐沖擊性等理化性能。不同種類的油漆還要考慮到混合后的相容性和理化性能的變化,避免融合性不好影響涂裝效果。飛機(jī)涂裝輔助材料也要盡可能選用性能優(yōu)良、環(huán)境友好的材料,避免或減少材料中含有對人體、環(huán)境有害的成分。

飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)并非是拍腦袋就能決定的結(jié)果,一個(gè)優(yōu)秀飛機(jī)涂裝一定是在飛機(jī)自身因素基礎(chǔ)上,綜合考慮環(huán)境、人文、材料與工藝等各種影響涂裝的因素,賦予設(shè)計(jì)師的創(chuàng)作靈感,并在實(shí)踐中不斷嘗試與修正而形成。飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)是飛機(jī)設(shè)計(jì)的一部分,越來越受到人們的重視。進(jìn)行飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)理論研究,對提升飛機(jī)涂裝美感、增強(qiáng)涂裝設(shè)計(jì)科學(xué)化、構(gòu)建飛機(jī)涂裝設(shè)計(jì)系統(tǒng)具有重要意義。