飛機涂裝設計影響因素探討

遼寧通用航空研究院 遼寧 沈陽 110136

20世紀初由萊特兄弟發明的“飛行者”1號載人飛機試飛成功,從此開啟了人類翱翔藍天的新征程。飛機發展至今已有百年歷史,其設計與制造技術水平取得巨大進步。作為飛機設計的重要環節之一,飛機涂裝設計越來越受到人們關注。飛機涂裝是指在飛機表面實施的漆裝及涂飾[1],它如同飛機的“外衣”一樣,抵御外界對飛機的腐蝕,改善飛機機能,保障飛機生存力,確保飛機能夠達到預期服役年限。另外,飛機涂裝還起到視覺美化、文化展現、精神傳承等作用。隨著社會日新月異地變化,人們對飛機設計要求向復雜化、多元化、縱深化發展,飛機涂裝設計也需要及時響應時代變遷,做到與時俱進。作為飛機涂裝設計人員,了解飛機涂裝設計各方面的影響因素,在實際設計過程中作出合理應對,將對于增強飛機性能,提升飛機涂裝效果與質量具有十分重要的意義。

影響飛機涂裝的因素有很多,大致可以歸納為飛機自身因素、環境因素、人文因素、涂裝材料與工藝因素這四個方面。

1 飛機自身因素

飛機自身功能結構以及飛機的用途是飛機涂裝設計首先要考慮的問題。畢竟能夠安全使用是飛機設計的第一要務。

眾所周知,飛機氣動性能要求很高,飛機涂裝不能改變氣動結構,否則會降低飛機飛行性能。例如機翼,它是用來產生升力的重要部件,是飛機氣動要求很高的部分之一,因此對機翼表面處理的要求也很高。一般情況下,機翼在出廠前一般都會做特殊化學處理,使其表面平整光滑,降低了空氣阻力。機翼上下面一般只簡單噴涂飛機國籍登記號、企業名稱或標識,并且噴涂位置需要盡量避讓翼的前緣、后緣、襟翼和副翼。飛機機載雷達天線部位需要良好的透波性能,因此雷達天線罩需要選用透波性良好的涂料進行涂裝,盡量降低雷達波實現損耗。對于高空飛行的飛機,機身和機翼表面還要進行防止高空結冰的處理。因此再美麗的外表裝飾都要以實現飛機功能為根本目標,根據飛機實際功能和結構特點來設計。

飛機的用途也是影響飛機涂裝的重要因素。飛機按照用途分類可分為軍用飛機和民用飛機。在作戰中,軍用飛機需要隱蔽與偽裝來提高戰斗力和生存力。因此軍用飛機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,裝點點狀色塊、條狀色塊或不規則圖形色塊,來打破打破飛機目視外形輪廓。在作戰飛行時,飛機上表面迎光變得光亮,而下表面因背光而暗淡,因此涂裝時會在上表面涂裝與地面顏色相近的暗色,下表面則會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飛機的涂裝設計就是一個非常典型的案例。該飛機采用三種不同深淺度的灰色進行混搭,采用淺灰色涂裝飛機下部、尾翼的外側及機翼下外掛設備;中灰色涂裝飛機前機身、腹鰭及垂尾;深灰色涂裝機翼、后機身及平尾;這樣的涂裝成功的打破了飛機目視外形輪廓,很好的融合于天空飛行背景,隱蔽效果非常好。而民用飛機的涂裝需求卻與此恰恰相反,它在執行任務時往往需要被地面工作人員清楚觀察。民用運輸機常常以白色、銀色或其他高可視性的顏色為主色;應急救援類飛機則多采用白色和橙色搭配;表演類飛機通常會采用光波長,穿透力強色彩;教練機普遍將飛機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起飛、著陸以及飛機在空中的飛行姿態,以便及時發現和處理飛機飛行過程中出現的問題。

2 影響飛機涂裝的環境因素

身處環境之中,必然會受到環境因素的影響,飛機涂裝設計的環境因素可以分為作業環境因素和停機環境因素兩個方面。

顧名思義,作業環境是指飛機執行飛行任務時所處的環境,例如軍用飛機在多植被的森林上空作戰,飛機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。海上飛行任務時,軍用飛機常被涂裝成上部深灰色,下部淺灰白的,以降低飛機與天、海顏色的色差。荒原與沙漠地區地表色彩呈現土黃色,所以在該區域使用的軍機常用土黃或土灰色來進行涂裝。在有光污染的地區進行夜間軍事飛行,應采用可視度較低的深灰色涂裝,能使飛機更好的隱身于暗夜之中。另外,在執行一些特殊任務時,例如執行投放核彈的飛機,核彈投放后飛機所處環境輻射強,因此需要在機身進行增強反射的涂裝,色彩多采用銀白色。

停機環境是指飛機保存停放的環境。如果沒有機棚,在炎熱的夏季,太陽輻射強,地表溫度高,飛機在暴曬下機體溫度也會增高。因此多采用高反射,低吸熱的白色作為飛機的涂裝色將有效抑制飛機溫度快速提升,有利于飛機維護與保養。需要長期停放在海邊或是航母上的飛機,所處停機環境多溫熱潮濕、紫外線強、腐蝕性物質含量較高,所以應該采用抗紫外線、耐鹽霧、耐腐蝕性較好的涂裝材料。軍用飛機要與停機環境視覺上色彩相近或一致才能達到隱蔽和偽裝的目的。

3 影響飛機涂裝的人文因素

飛機最終是要被人們使用的,因此人類的行為和思想總會影響著飛機的涂裝的導向。

首先飛機的涂裝需要考慮到飛行員的駕駛感受,長時間飛行會使飛行員產生視覺疲勞,因此要選擇光照度適宜的色彩進行涂裝,在飛機座艙蓋前端的飛行員主視區要采用反射率的無光黑色或深灰色涂裝,以保護飛行員的眼睛。飛機座艙內涂裝色彩搭配與材質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,同時材質的選擇上應更加舒適宜人。

飛機的涂裝發展到現在已經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。一些軍用飛機上會出現一些特殊的圖形或標記,例如著名的虎鯊涂裝,就很好的將戰斗精神融入到涂裝中,既彰顯了國威、軍威,還鼓舞了戰斗士氣。民用飛機則是更多體現國家文化與企業文化,因此各國國旗和企業標識的圖案與色彩往往是民用飛機的重要的涂裝設計參考要素。例如美國“雷鳥”飛行表演隊,在美國國旗顏色的基礎上繪制了標志性的圖案,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涂裝方案多采用與其企業標識顏色一致的紅色作為飛機的點綴涂裝,簡潔大方,同時具有明顯的中國特色。另外飛機涂裝還會受到一些特殊人文需求因素影響。例如具有紀念意義的需求,可能是某個歷史事件,可能是某個航空企業成立或發展,也可能是某個特殊機型研制成功等;還有表達特定企業的合作關系,表明聯盟身份的需求;大型活動宣傳,旅游宣傳等需求。這類特殊飛機更要重視涂裝的美化,使飛機特征鮮明一望便知,圖案與色彩設計更要吸人眼球,深入人心。

當然飛機涂裝中有一部分是被規定下來強制執行。關于軍用飛機各國都有一套飛機技術標準其中對軍用飛機涂裝顏色、徽章、編號、字體等都進行了規定。民用航空也有屬于行業的規范,例如飛機國籍登記號、危險區域警示標記、應急設備及緊急逃生標志等。在涂裝設計時應遵照行業標準執行。雖然在各種規章和技術限制之下展開飛機涂裝設計難度很大,但仍然具有很大的創作空間。

當然涂裝還要遵循一定的美學法則,設計時合理的運用和諧與對比,統一與變化,對稱與均衡,把握好比例與尺度,節奏與韻律等,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。飛機涂裝用油漆分為底漆和面漆,底漆是附著在蒙皮表面的內表面噴涂材料,可以起到防銹作用。面漆是噴涂在飛機最外層表面的材料,主要起防腐和裝飾作用。在選用油漆時除了油漆的色彩搭配,還要注意油漆與飛機材質能否良好結合,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。飛機涂裝輔助材料也要盡可能選用性能優良、環境友好的材料,避免或減少材料中含有對人體、環境有害的成分。

飛機涂裝設計并非是拍腦袋就能決定的結果,一個優秀飛機涂裝一定是在飛機自身因素基礎上,綜合考慮環境、人文、材料與工藝等各種影響涂裝的因素,賦予設計師的創作靈感,并在實踐中不斷嘗試與修正而形成。飛機涂裝設計是飛機設計的一部分,越來越受到人們的重視。進行飛機涂裝設計理論研究,對提升飛機涂裝美感、增強涂裝設計科學化、構建飛機涂裝設計系統具有重要意義。