大飛機客艙內(nèi)飾優(yōu)化設計尺寸數(shù)據(jù)研究

劉家冀 蔡寒松 黃念一

關鍵詞：CR929 大數(shù)據(jù) 數(shù)據(jù)分析 內(nèi)飾設計 人機工程學

引言

近年來，隨著航空工業(yè)的不斷發(fā)展，人民收入水平的提高，人們更愿意選擇乘坐飛機出行，快捷便利，民航客運業(yè)高速發(fā)展。

民用飛機客艙的主體功能是完成乘客的運輸，同時也是乘客在飛行中的主要活動區(qū)域，乘客乘坐舒適在民用飛機客艙內(nèi)飾設計中占有著重要的因素。由于民機客艙內(nèi)部環(huán)境和空間是有限的，因此無法像其他出行方式一樣，可以自由走動來抵消旅途的疲乏，也無法途中停下來休息。所以，采用什么樣的方法與設計來讓長時間久坐的乘客在乘坐過程中不感到疲倦與勞累將作為考察飛機客艙內(nèi)飾設計好壞與否的重要標準。

根據(jù)擁有自主知識產(chǎn)權的CR929大飛機客艙內(nèi)飾設計的用戶研究數(shù)據(jù)，充分發(fā)揮大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，針對經(jīng)濟艙及商務艙的座椅靠背，座面尺寸，扶手與頭枕，座椅背部組件進行優(yōu)化。貫徹以人為中心的設計理念，從人的物理尺寸、生理特點、心理需求出發(fā)，對客艙內(nèi)飾整體造型尺寸進行更為人性化的優(yōu)化設計。對客艙內(nèi)飾設計時，結(jié)合學術界和產(chǎn)業(yè)界的經(jīng)驗，總結(jié)出飛機經(jīng)濟艙和商務艙設計的優(yōu)化設計尺寸，期望可以為設計師開展飛機客艙設計提供一些參考。

一、調(diào)查數(shù)據(jù)研究

（一）用戶大數(shù)據(jù)與民機內(nèi)飾造型設計相結(jié)合

民航客機產(chǎn)業(yè)作為當下衡量一個國家制造業(yè)水平的重要參考，通過用戶乘機行為采集大數(shù)據(jù)，根據(jù)大數(shù)據(jù)分析用戶畫像，從而為客艙的內(nèi)飾設計優(yōu)化提供依據(jù)。

大數(shù)據(jù)時代下，工業(yè)設計日趨服務化和個性化，產(chǎn)品會由單純的產(chǎn)品設計往智能服務設計進行轉(zhuǎn)變。工業(yè)設計服務化主要是立足于非物質(zhì)的服務設計，把服務設計的概念融入到整個產(chǎn)品研發(fā)的過程中，從而更能更有效地改善企業(yè)的服務質(zhì)量，提高用戶的使用體驗感。[4]

大數(shù)據(jù)技術需要通過交互設計來實現(xiàn)可視化的數(shù)據(jù)展現(xiàn)和更便捷的使用方式，可以再也不用通過隨機抽樣調(diào)查等原始的方式來獲取用戶的信息，分析出不太可靠的結(jié)論，從而使產(chǎn)品定位和實際有所偏差。以CR929為代表的新一代新機型較傳統(tǒng)舊飛機在飛行性能和內(nèi)飾設計上已經(jīng)有了很大的改觀，結(jié)合新技術與新的設計方法對新一代大飛機的客艙內(nèi)飾進行重新設計成為航空業(yè)和學術界的研究方向。

（二）乘客意愿調(diào)查分析

設計的本質(zhì)是在當前的科技背景下，尋求最佳的途徑去滿足人的需求，設計不僅要關注當前的科技成果，更要明晰人的需求[1]。將用戶大數(shù)據(jù)與民機內(nèi)飾造型設計結(jié)合，通過提前設計調(diào)查問卷及查閱相關資料，收集了各類人群的喜好意愿，調(diào)查人群的年齡分布圖如圖1所示，并對相關結(jié)果進行數(shù)據(jù)分析及可視化處理。

在短則幾十分鐘長則幾十個小時的飛行過程中，飛機機艙內(nèi)飾是乘客對機艙最為直觀的第一感受，也是影響乘客飛行體驗最直接的因素。將外部因素輸入乘客，同時乘客所具有的主觀感知輸出成舒適或不適的體驗，由此乘客選擇長途航班考慮因素多邊形統(tǒng)計圖如圖2所示[12]，通過了解乘客對飛機客艙各方面優(yōu)化設計的意愿，為客艙優(yōu)化設計提供方向。研究結(jié)果表明在影響乘客舒適度的重要外部因素中占比最高的前三位分別是座椅，腿部空間以及娛樂系統(tǒng)。根據(jù)調(diào)查意愿結(jié)果，重點針對經(jīng)濟艙的座椅靠背，扶手與頭枕，座椅背部組件以及商務艙的外框進行優(yōu)化。如何通過客艙內(nèi)飾的整體規(guī)劃和部分重要細節(jié)的把握，降低乘客在密閉空間中的緊張感，從而讓乘客愛上飛行。本項目經(jīng)過調(diào)查數(shù)據(jù)研究進行了具體優(yōu)化設計研究。

二、經(jīng)濟艙人機分析及設計

（一）座椅優(yōu)化設計

客艙內(nèi)飾設計最重要的是舒適性，影響乘客舒適度的重要外部因素中占比最高的是座椅。研究表明，座椅舒適與否與座椅是否可依據(jù)坐姿改變，是否能夠在座椅上舒適地進行活動、是否適合不同身型、是否具有理想的體壓分布、椅面不應具有剪切力、便于調(diào)節(jié)以及是否符合人體工學曲線這些要素來決定。

運用人機工程學原理在研究人、機、環(huán)境三個基本要素上，不單純著眼于單個要素的優(yōu)良與否，而是將其作為一個系統(tǒng)進行研究。因此，對座椅的人機分析，把人的坐姿與座椅的式樣和尺寸聯(lián)系起來，使之適宜于就坐著的人體尺寸以及人的生理特征，確定座椅的相關關鍵尺寸，為乘客提供舒適的環(huán)境。CR929作為大型寬體客機在設計時要追求其在空間上的寬敞舒適感，過道寬度應滿足在乘務員推小推車經(jīng)過的情景下還能使一人側(cè)身通過。

如圖3呈現(xiàn)的是用戶在座椅上承受的壓力感受[13]，可以直觀地看到用戶在乘坐飛機時最不舒服的部位是背部、肩頸部，腿部及其他次之。

如圖4表明多數(shù)用戶對于航空座椅的評價中規(guī)中矩，甚至會感到不舒適，極少人會覺得很舒適，可見座椅的舒適性是客艙內(nèi)飾設計的設計痛點。

根據(jù)前期調(diào)研大數(shù)據(jù)得出一行座位排布為3-3-3，并在滿足國家標準數(shù)據(jù)的情況下，單組座椅的總寬設置為1560mm，三組座椅的總寬設置為5610mm，過道寬設置為465mm，滿足亞洲女性95百分位至亞洲男性95百分位尺寸要求。如圖5所示為座椅排布的優(yōu)化設計草圖及造型設計草圖。

1.座椅靠背

座椅靠背的設計好壞與否直接關系到乘客的乘坐的出行舒適度，因此有必要針對座椅靠背進行設計優(yōu)化。根據(jù)坐姿生理學，在坐姿狀態(tài)下，支撐人體的主要結(jié)構(gòu)是脊柱、骨盆、腿和腳等。在設計座椅的過程中要充分考慮到人體的腰椎和骶骨承擔了大部分負荷，這兩部分至關重要。

根據(jù)國家標準GB10000-88《中國成年人人體尺寸》，以及通過對現(xiàn)有的飛機座椅靠背設計研究，推薦靠背形狀采用貼合人的脊柱形狀，兩側(cè)采取翼狀合圍式，并為乘客提供腰部靠墊，使乘客更具有舒適感。靠背最高點距座面高度為670mm。向后傾斜一定角度，腰部貼合點距座面高度為230mm，為人的背部和腰部提供了很好的支撐。座椅在設計時還應該考慮到為使腰曲弧線處于正常狀態(tài)，保障乘客出行舒適度，應增加靠背弧度曲線。根據(jù)對靠背生理學分析，可以確定靠背的一些關鍵尺寸。靠背寬度推薦值為470mm，靠背傾角推薦值為108°～120°，滿足亞洲女性95百分位至亞洲男性95百分位尺寸要求，具體尺寸設計說明及效果圖如圖6所示。

2.座面尺寸

座面是飛機座椅設計最關鍵的兩個要素之一。椅面大小、厚度、距地板高度應該貼合人體尺，滿足大多數(shù)乘客的需要。椅面的形狀和材質(zhì)符合人機工學，保證坐姿狀態(tài)的舒適度，降低疲勞感。從坐姿生物力學的角度分析，座面應該盡量水平或者有輕微的傾角。座椅前緣應該略低于座面，座面采用具有一定剛性的織物。在座面尺寸設計上，座面的關鍵尺寸包含座面寬度，座面高度、座面深度以及座面傾角。

常用的單人座椅座面寬度在370-420mm之間，推薦座面寬度為420mm。常用的座面高度385mm-430mm，推薦值為400mm。常用座深尺寸范圍在360-390mm之間，推薦值為380mm。此外座面通常有一定的后傾角，以減緩腿部受力，緩解乘客的出行疲勞。座面傾角通常為2°-5°之間，推薦值為4°。座墊設計根據(jù)人體臀部曲線以及臀部受力方式分析得出，符合人體生理學相關研究。厚度采用國際通用值10mm，長寬均為420mm，提高乘客的舒適感。滿足亞洲女性95百分位至亞洲男性95百分位尺寸要求。具體尺寸設計說明及效果圖如圖6所示。

3.座椅背側(cè)相關設計

與座椅其他部分不同，隨著人們對于出行體驗的要求提高，座椅背側(cè)的設計也直接關乎到乘客的精神需求和視覺體驗。通過對這些設備的人機交互設計可以提高乘客操作的便捷性，增加座椅的功能性和美觀性，還能體現(xiàn)不同航空公司的設計風格，展示其別有的特色。座椅背側(cè)的相關設計主要包括小桌板、顯示屏、腳蹬以及置物袋。具體尺寸設計說明及效果圖如圖6所示。

顯示屏左下方分別為耳機、麥孔，以及兩個USB接口，設置總寬為130mm，直接與顯示屏相連，可用于投屏、傳輸數(shù)據(jù)或充電。手機可放置在下方的手機袋中，設置高度為190mm。下方的六邊形方孔滿足大部分水杯形狀，可用于放置水杯，將方孔第一層翻開可放置并固定垃圾袋，實現(xiàn)一孔多用，設置高度為110mm。小桌板位于座椅后方，采用創(chuàng)新性設計，通過向上按壓小桌板上的按鈕可順勢直接實現(xiàn)小桌板收放，符合人體生理學。置物袋位于小桌板下方，上小下大，可以放置體積較大的物體，置物袋的開合采用記憶彈簧，拉開后即可自動彈回，增加了乘客存放物品的安全性。

（二）經(jīng)濟艙人機尺寸優(yōu)化設計匯總

綜合以上大飛機客艙內(nèi)飾優(yōu)化設計，進行經(jīng)濟艙優(yōu)化后的尺寸

三、商務艙人機分析與設計

（一）商務艙座椅優(yōu)化設計

商務艙與經(jīng)濟艙最大的不同在于目標受眾，商務艙對標于高端精英人士，對于舒適度和高級感的設計需要著重考慮。重點針對商務艙的外框，包括多功能區(qū)以及座椅背側(cè)相關組件進行優(yōu)化分析及設計。

座椅外周采用全包圍設計，通過推拉門的開合實現(xiàn)進出，走廊寬度為465mm，在保證了正常的座椅寬度的情況下最大程度地保證了正常的過道寬度。

座椅的寬度是乘客乘坐飛機時的最大保障，足夠的寬度能夠給予乘客足夠的活動空間，并降低乘客處于封閉空間內(nèi)的壓迫感。飛機總體寬度為5610mm，單個座椅的寬度為1070mm，單個座椅的長度為1400mm。飛機座椅布局采用1-2-1設計，中間相鄰兩座位之間使用隔板相隔開，隔板上有把手可以進行上下調(diào)節(jié)，方便乘客在結(jié)對出行時的交流溝通，提高了座椅之間的交流，具體尺寸設計說明及效果圖如圖7所示。

商務艙的座椅設計要求與經(jīng)濟艙有所不同，我們將座椅靠背設置成平靠背，不做任何的突起，是為了給予乘客在躺臥時的舒適體驗。靠背最高點距座面高度為900mm。向后傾斜一定角度，腰部貼合點距座面高度為230mm，為人的背部和腰部提供了很好的支撐。靠背寬度為550mm，靠背高度為690mm，靠背傾角推薦值為108°～120°，優(yōu)化設計后的座面長度和寬度均為550mm，常用座深尺寸范圍在360-390mm之間，推薦值為380mm。座墊設計根據(jù)人體臀部曲線以及臀部受力方式分析得出，符合人體生理學相關研究。厚度采用國際通用值10mm，長寬均為550mm，提高乘客的舒適感。頭枕寬度為460mm，靠背最高點至座椅最高點間距為210mm，頭枕上下調(diào)節(jié)高度范圍為±70mm。乘客可以通過扶手側(cè)方的按鈕實現(xiàn)座椅的躺臥和升起，躺下時可以通過拆卸頭枕使躺臥姿勢更加舒適，喜歡高枕的乘客也可以裝上可拆卸頭枕來調(diào)節(jié)自己的舒適度。

置腿板是乘客處于躺臥姿勢時對座椅的延伸，是商務艙座椅的重要組成部分，也是商務艙跟經(jīng)濟艙座椅的一個重要區(qū)別。用于放置乘客的雙腿，盡可能的模仿床的感覺，以防止乘客躺臥時雙腳觸地而影響乘坐體驗。置腿板與椅背采用一體化設計，置腿板自身采用兩級設計。置腿板寬度為390mm，乘客可以根據(jù)自身的舒適程度調(diào)節(jié)置腿板的角度以及末節(jié)置腿板的長度。在置腿板調(diào)節(jié)水平后與前方座椅下的置腿臺恰好高度一致，減少因高度的銜接高度不一致影響旅客的出行體驗。如果不需要置腿板還可以將置腿板折疊，收納到座椅下方當作腿靠使用，增加乘坐的舒適度。具體尺寸設計說明及效果圖如圖7所示。滿足亞洲女性95百分位至亞洲男性95百分位尺寸要求。

（二）商務艙外框優(yōu)化設計

1.多功能區(qū)

商務艙與經(jīng)濟艙最大的不同就在于商務艙擁有多功能區(qū)域，幾乎占據(jù)了商務艙座椅一半的空間，各大航空公司也會在此區(qū)域進行各種天馬行空的設計。座椅采用了全包裹的設計，各個座位之間完全分離，給乘客足夠的私人空間，注重私密性。

功能區(qū)寬度為520mm，功能區(qū)長度為720mm。在物品架區(qū)域設置有自由調(diào)節(jié)亮度的閱讀燈，大容積的雜物架，耳機掛鉤，功能整合的調(diào)整面板。在功能區(qū)的前部有大空間置物臺，并在前側(cè)配有雜志架、USB接口、耳機接口、充電口和無線充電裝置，并且保證不間斷供電。閱讀燈采用球形關節(jié)燈泡，可以進行360°無死角的靈活調(diào)節(jié)，并且將調(diào)節(jié)按鈕放置在燈罩上，在節(jié)約空間的同時方便乘客調(diào)節(jié)燈光明暗。在閱讀燈側(cè)置有一個自由折疊伸縮的圓鏡，乘客可自主調(diào)節(jié)角度與位置。在置物臺的下方的抽屜內(nèi)部置有毛巾毛毯放置處，可以用于放置乘客使用的毛巾，并且會有機務人員定期更換。具體尺寸設計說明及效果圖如圖7所示。

2.座椅背側(cè)相關設計

座椅的后框是許多功能設置所在。由于商務艙的乘客活動空間遠大于經(jīng)濟艙，因此背側(cè)的顯示屏尺寸設計為15英寸超大全面屏座椅，背后采用支撐軟管進行支撐，在支撐牢固的前提下可以讓乘客自由的調(diào)節(jié)屏幕角度，保證了最舒適的觀看體驗。在靠椅側(cè)放置一個掛鉤，抬手即可掛置，乘客可以掛一些私人物品。

在屏幕的下方放置折疊桌板，桌板平時被收納在前方座椅內(nèi)，上置有把手，需要時乘客可以自行拉出，桌板支撐支架可以旋轉(zhuǎn)，乘客可以自由調(diào)節(jié)，小桌板的桌邊略有突起，防止桌上物品在飛行過程中因為抖動而掉落。

在小桌板下留有置腿空間，該空間高640mm，給予腿部充分的活動空間。此外在該置腿空間中設置有高350mm的置腿臺，乘客在將座椅角度調(diào)至水平時，置腿板恰好與置腿臺相接。置腿臺采取中空結(jié)構(gòu)，在減輕飛機重量的同時，乘客也可將鞋子放置于其中，并且該置腿臺采用真皮材質(zhì)。整體設計充滿人性化，符合人機工程學，也符合人對舒適的認知，保證乘客使用時的舒適體驗。如圖8所示為商務艙座椅背側(cè)尺寸設計說明及效果圖。

（三）商務艙人機尺寸優(yōu)化設計匯總

綜合以上大飛機客艙內(nèi)飾優(yōu)化設計，進行商務艙優(yōu)化后的尺寸數(shù)據(jù)匯總，如表2所示，供設計師參考。

四、飛機客艙優(yōu)化設計總結(jié)

梭羅說過，“人類已經(jīng)成為他們工具的工具了”。作為設計師，應該從歷史中汲取營養(yǎng)，并立足于當下，大膽展望未來，以具有前瞻性的眼光讓最新的科技成果以合理的方式真正的服務于人[2]。在客艙內(nèi)飾設計分析研究過程中，我們發(fā)現(xiàn)乘客乘坐過程中對個人隱私空間需求比較重視，所以飛機經(jīng)濟艙座椅之間的間距在空間允許情況下應盡量選擇寬敞的尺寸，并盡量減小不必要的設計空間。其次，客艙座椅是乘客飛行體驗與交互最多的地方，座椅的舒適與否大幅度影響著乘客的飛行體驗，所以要特別重視座椅的用戶體驗數(shù)據(jù)，可以進行進一步的設計評價實驗，取得更準確的優(yōu)化設計數(shù)據(jù)。另外，客艙CMF設計與人機交互設計極大程度地影響著乘客對于座艙環(huán)境的生理、心理體驗，這也是設計師特別需要重視的地方。

最后，用戶體驗數(shù)據(jù)分析及人機數(shù)據(jù)的應用極大地提高了客艙內(nèi)飾設計給人的心理體驗和生理需要整體的舒適度，是設計師進行客艙內(nèi)飾設計的利器。以上設計研究探索成果希望可以給予設計師有所參考。