極寒條件下航空機務服數字化設計應用研究

馬瑜，李翠翠，李珩

極寒條件下航空機務服數字化設計應用研究

馬瑜1,2，李翠翠2，李珩3

（1.江南大學，江蘇 無錫 214100；2.西安工程大學，西安 710048；3.航宇救生裝備有限公司，湖北 襄陽 441100）

研究服裝數字化技術在航空機務服設計中的應用。運用文獻研究法、案例分析法及實驗法，對航空機務服數字化設計應用研究的相關情況進行概述，研究服裝數字化技術在航空機務服設計中應用的可行性及其優勢。以航空機務服設計過程為例，證實服裝數字化技術適用于工作服的定制化設計生產，將在研究航空機務服設計各環節的基礎上，進行設計模塊的數字化技術研究。隨著人們對服裝設計生產制造過程的數字化、自動化、智能化的需求不斷增長，服裝二維及三維的相關數字化技術也漸趨成熟。服裝數字化技術在工作服定制化服務中具有良好的發展前景，通過服裝數字化技術設計的極寒條件下的工作服能夠滿足航空機務員的需求，保障了航空機務員戶外工作的順利開展，進而維護了航空的飛行安全。

航空機務服；數字化；極寒條件

隨著中國民航的國際地位不斷提升，民航在安全、規模、效率、服務等方面成效顯著。對民航運輸企業而言，離不開航空機務員這樣的專業技術型人才的支撐。一套合體舒適的機務服能夠確保航空機務員在極寒環境中開展工作時的安全性，也可以讓航空機務人員在保證工作效率的前提下，全身心地投入到工作中去。根據前期調研顯示，機務人員的工作服存在著崗位分類混亂、結構設計不合理、舒適性較差、功能性缺失等問題。在設計中介入數字化技術能夠更好地解決機務維修工作服的問題，并且能夠提高服裝設計制作的效率。由于傳統的機務服設計制作過程比較繁雜，需要設計師、打版師、樣衣師等人制作樣衣，在試穿樣衣后還要進行反復修改。而落實在工作服制作上，還需要航空機務人員反復對定制的工作服進行試穿修正。這種需要大量返工的工作服設計制作流程無疑是煩瑣辛苦的。三維虛擬服裝技術對服裝真實的物理屬性、外觀屬性的模擬，使服裝設計不再局限于藝術化的平面設計圖，逐漸演變為能較準確反映真實服裝著裝效果的3D模型。服裝設計生產制作方式隨著數字化服裝技術的發展變得更加智能化，服裝設計制作在不斷簡化制版流程，擺脫對傳統制版的依賴，逐漸從二維設計圖紙向三維多方位可視化展示轉變[1]。因此，本文以極寒條件下航空機務服設計作為研究切入點，利用服裝數字化技術，針對極寒條件下工作服的特性，拓寬極寒條件下工作服的設計方法，提升工作服的舒適性、合體性，提高工作服設計制作的效率，以補充服裝數字化技術在極寒條件下航空機務服領域研究的不足。

1 概念闡述

1.1 極寒條件

我國國土遼闊，氣候差異巨大，尤其是冬季時間更長、氣溫更低的北方極寒地區，極端環境嚴重影響航空機務員的健康水平。我國寒冷地區主要包括東北、華北和西北地區，這些地區自然地理情況復雜、氣候多變[2]。根據氣象專業定義的“寒冷程度等級表”，見表1，將寒冷分為八級，極寒為“寒冷程度等級表”中最寒冷的一級。以我國最北地區來說，寒冷期為7個月，最低氣溫達到–40℃，屬于等級表里的一級，因此在進入極寒季節后，機務員在這種條件下開展工作，面臨著巨大的挑戰，見圖1。

表1 寒冷程度等級表

Tab.1 Cold degree scale

圖1 極寒條件下正在作業的航空機務工作人員

1.2 航空機務服

航空機務員是保障飛機飛行安全的技術型人員。極寒條件下航空機務服就是機務維修人員在工作上班時間穿著的工作服，其主要的目的在于保證機務維修人員能夠在嘈雜、極寒的工作環境下順利完成工作任務，根河市敖魯古雅機場的機務人員服飾，主要以厚外套和工裝褲為主，見圖2—3。航空機務服是集功能性與企業文化于一體的服飾，不僅是一個企業文化的集中展示，更是一個企業管理水平和文化程度的體現。一套具有保暖功能性以及舒適性的工作服能夠使機務維修人員在極寒條件下保護自身安全，全身心地投入工作，保證工作效率和飛行員的飛行安全。

圖2 根河市敖魯古雅機場機務員

圖3 中國軍用機務服

1.3 服裝數字化設計技術

1.3.1 服裝二維數字化技術

服裝數字化技術以二維數字化技術以及三維虛擬仿真技術為主。服裝二維數字化技術主要是指服裝CAD系統。目前這個系統是服裝行業應用最為廣泛、技術最為成熟的二維服裝數字化應用系統[3]。服裝CAD系統主要功能有款式設計、制版、推板、排料、裁剪、工藝單設計、款型管理、電子商務與管理系統等。除此之外，隨著現代科學技術的發展，服裝CAD制版系統也朝著智能化方向發展，還具有參數化設計、自動放碼、聯動修改、自動打板等智能化功能。

1.3.2 服裝三維虛擬仿真技術

三維虛擬仿真技術如三維人體建模技術、三維虛擬試衣及展示技術等，可用于人體與服裝的三維仿真動靜態穿著效果的展示，同時，借助自定義素材庫還可以完成服裝的數字化設計與呈現，傳統的設計制作過程非常耗時，需要專業的時裝設計知識。為了開發一種合身的衣服以滿足客戶的個人需求，設計師必須依靠“試錯”程序，直到客戶滿意為止，三維服裝技術能夠改變這一現狀[4]。CLO3D是一款被廣泛應用于服裝設計的數字化服裝平臺。該平臺能夠創建目標人群的3D人體模型，能夠在線查看和調整服裝效果圖和款式圖，同時具有強大的人體模型虛擬縫制裁片功能以及仿真面料質感、垂感功能，通過3D試穿對服裝的適合度進行檢測和分析，最終渲染出服裝展示的動態或靜態效果。CLO3D服裝虛擬設計平臺，能夠幫助服裝設計師快速實現設計構思。

1.4 數字化技術在極寒條件下航空機務服設計中的作用

相較于溫度適宜地區的航空機務服，極寒地區的航空機務服對工作服的功能性要求更高，在設計中介入服裝數字化技術，有利于工作服設計方法的擴展，使工作服功能性結構能夠被順利實現，讓航空機務人員能夠在極寒天氣中順利開展工作，在極寒條件下，服裝數字化技術有利于工作服舒適性與合體性的提升，服裝數字化技術能夠準確模擬測量與調整工作服的貼合度，同時有利于提高工作服設計生產的效率，避免了傳統的服裝設計流程以及在極寒環境中反復對版的環節，見圖4。

1.4.1 機務服設計方法的拓展

服裝數字化技術拓寬了工作服的面料、版型、展示方式等設計因素的邊界，真正實現從平面二維設計轉向三維設計。從面料層面來看，軟件中自帶的面料素材可以滿足基本的工作服樣衣的制作，面料屬性的自由調節功能保障了工作服的真實性，從而減少了制作樣衣面輔料的使用，節約了成本。從版型層面來看，由于設計制作的各環節均會對同一款服裝有不同的解讀或設計師設計的服裝合理性不足，導致設計師與版師的溝通十分困難，設計的理念無法傳達到位。軟件的參數化打版功能提高了版型的精度，能夠很直觀地傳達出設計師的想法，從而解決了溝通困難的問題，使一些功能性結構的設計想法能夠順利被實現。從效果圖展示層面來看，設計師可以借助三維軟件對服裝進行建模，設計出與現實服裝幾乎完全相同的服裝模型，并且能呈現服裝的多個角度，打破了傳統的設計思維，提高了服裝設計的創造力。

圖4 作用邏輯圖

1.4.2 機務服舒適性和合體性的提升

機務服是航空機務人員在極寒條件下工作時穿著的服飾，因此服裝穿著的舒適性和合體性是保證航空機務人員工作效率的關鍵，也是檢驗服裝品質的重要標準。服裝數字化技術可以通過輸入虛擬試戴測量的數字服裝壓力來快速自動預測服裝的貼合度[5]，并根據評估結果對工作服的合體度進行調整，使在虛擬環境中模擬的虛擬服裝的合身性和舒適性與現實制作出來的服裝貼合度完全契合[6]，通過服裝數字化技術，能夠提升服裝的合體度和舒適度。

1.4.3 服裝設計生產效率的提升

由于傳統的工作服設計過程較為復雜，而且耗時耗力耗材，所以在設計和制作服裝的效率上都會受到影響。通過服裝數字化技術，設計師能夠實時對極寒條件下工作服的版型、面料、顏色進行修改以及調整服裝的合體性，建模功能還能夠創造出真實樣衣穿著的效果，從而減少物料的使用，降低制作樣衣的試錯成本，促進服裝設計生產效率的提高。

2 關于航空機務工作服的調研

2.1 航空機務工作服案例分析

日本航空（JAL）2019年7月23日發布了第11代制服，其中涵蓋了乘務員、飛行員、地面服務人員、機務人員以及機坪勤務人員，見圖5。維修員和貨站員工的工作服由日本迪桑特設計，雨具和防寒用具由Mont-bell設計，11代制服在外觀以及內層設計上均提升了工作服的功能性和舒適性。日本的大型航空公司都熱衷于廢舊工作服的再利用，注重機務維修工作服的可持續發展。全日空航空公司啟動了一項新舉措，由于維修師的工作服需要承受高強度的操作，因而由此制作的手袋質地結實耐用，所以將飛機維修師的廢舊工作服加工成托特包或單肩包進行出售。根據報道，該商品在當地非常受歡迎，見圖6。

圖5 日本航空第11代制服

圖6 廢棄工作服制作的產品

中國東方航空股份有限公司在2008年發布了全新的機務工作服，見圖7。新的東航機務工作服與舊款相比有了較大的提升：一是款式更加新穎大方，有利于展示機務人奮發向上的精神風貌；二是全棉牛津紡面料的采用，同時兼具透氣性和舒適性；三是款式更加豐富，共有三種款式，春秋裝、夏裝和冬裝。新制服設計了多功能口袋，在外套上設計了反光背心，實現了一衣多穿的功能性。

圖7 中國東方航空股份有限公司機務工作服

通過案例分析可知，在極端的工作環境中，通常會使用防風防雨防寒的特殊面料，功能性和舒適性是設計師在設計過程中首要考慮的因素，其次才是美觀性。

2.2 極寒條件對航空機務員的影響

在外界溫度常低于–40 ℃的北方極寒地區，如果航空機務人員長時間在如此惡劣的環境下工作，將存在極大的安全隱患。當人體長時間處于低溫環境中，就會產生不舒適的癥狀，比如呼吸急促、心率加快、頭痛、身體麻木等生理反應，還會出現感覺遲鈍、注意力不集中以及心情不佳等心理反應[7]。對極寒條件下的航空機務員來說，由于受到極寒、風沙、日光輻射等各項因素的作用，在工作中容易出現錯誤的同時，身體健康也受到了威脅，所以航空機務人員在從事戶外作業時，開發設計一種在低溫環境下能保證人身安全、提高工作效率的工作服是非常必要的。

3 航空機務服數字化設計實踐

3.1 機務服設計原則

機務服，顧名思義就是工作時所穿著的服裝，是企業統一為員工定制的衣服，它代表著企業的形象及文化，因此在設計上需要遵循一定的原則。在設計上需要根據航空機務員的工作特性、工作環境、工作行為習慣等因素進行考慮，并考慮極寒、狂風、雨雪等極端氣候條件的影響，在極寒條件下的工作服一般由外層、中間層以及內層縫合而成，外層面料需要具有防水、防風、防油、耐磨等特點，而中間層是保暖的關鍵，需要填充一定的絮狀物進行保暖，內層則需要具有柔軟帖服的特點[8]。航空機務服既要穿著舒適，又要便于活動、伸展自如，還需要兼顧造型的時尚性。

3.1.1 保暖功能性

服裝的保暖功能性是指當環境溫度較低時，工作服能夠對人體進行保溫，通過工作服產熱和吸熱的方式來阻止人體內熱量的流失，從而提升保暖效果[9]。工作服蓄熱保暖性能的好壞與多種因素有關，如紡織品的纖維成分、面料的組織結構、厚度、緊密度，以及制作工藝等。傳統的接縫工藝包括：過鎖和平鎖以及粘合膜，粘合膜產生的接縫厚度會比其他方法薄得多，而平鎖接縫由于縫合密集，會影響服裝的舒適性與保暖性[10]。服裝面料是保證工作服保暖性的主體，因此在工作服設計過程中，可以適當增加防寒服絮填料的填充量來提升工作服的保暖性，并且選擇較厚實的面料。

3.1.2 安全舒適性

人體在寒冷的環境中，熱量會隨著時間的推移慢慢流失，從而導致人體的舒適度逐漸下降[11]，生物研究表明，人的工作效率通常在舒適的情況下較高，因此工作服的舒適性對提高工作效率極為重要。服裝的合體性以及服裝壓力等因素都會影響工作服的舒適性。由于航空機務員工作的特性，經常會有運動幅度較大的動作，應在關節曲線幅度較大的地方設置合理的松量，比如背部、腋下、襠部、膝蓋等處，使工作服更加舒適。此外，服裝太重會對航空機務員的工作產生影響，通過在人體曲率變化較大的部位設計合理的服裝結構，可以減小服裝對人體產生的壓力。

3.1.3 時尚美觀性

航空機務服的美觀性是極寒條件下工作服設計的次要要素，在滿足工作服功能性、舒適性和規范性的條件下，應滿足航空機務員的審美需求，使工作服兼具審美性與實用性。

3.2 航空機務服設計要素

3.2.1 面料選擇

在極寒條件下航空機務服的面料選擇包括外層面料、中間層面料和內層面料三部分。防寒工作服在極寒環境下對材料的要求是非常嚴格的，大風會增加人體熱量的流失，進而降低衣物在極寒環境下的保溫效果。工作服的外層面料，為了達到更好的防風性能，通常會選擇組織緊密、手感厚實的面料，同時還要具備防油、防污、防水的功能。由于極寒地區對工作服防風性能要求較高，為了提升面料的防風性，其外層面料通常會進行特殊的涂料工藝處理。另外，對于具有防水透濕功能面料的需求也較多，防水透濕的面料能夠及時排除人體因出汗產生的濕氣，并且還能防止雪水以及大雨侵入人體，以此提高服裝的舒適感[12]。然而，外層面料經過涂料工藝處理之后，會使面料的透氣性下降，人體活動過后的汗液就不能被及時排出，人體會產生悶濕感，進而導致航空機務員的舒適性下降。當人體內部在產熱和散熱達到相對平衡狀態時，才會感覺舒適[13]。

服裝的中間層要解決外層面料由于涂料工藝所導致的透氣性差的問題。由于極寒條件下航空機務人員的工作負荷都比較重，因此服裝中間層面料的性能要求為舒適、輕便和保暖。在保證工作服保暖性的同時，應盡可能降低服裝的重量。在目前的填充絮料市場，羽絨是防寒服的主要填充絮料[14]。然而，羽絨填絮物的吸濕性較差，并不適用于極寒地區的航空機務服。而羊毛纖維具備較好的吸濕與保溫效果，并且羊毛屬于天然纖維，具有輕薄、保暖、易護理的特性[15]，能夠滿足工作服舒適、輕便且保暖的要求。中國最大的羊毛防寒服生產基地榆林，有著“中國羊毛防寒服名城”之稱[15-16]，并且多次在冬博會上展現了“榆林羊絨”的匠心制造，見圖8。榆林羊毛絮片的防風保暖性能夠最大化地增加航空機務服的舒適性。羊毛絮片是影響工作服保暖性的重要因素。不同的羊毛材質及填充工藝，都會影響工作服的保暖性。絎縫工藝能夠保證絮片的保暖性，羊毛絮片的填充密度越大，保暖性就越好。

在極寒條件下工作服的內層材料與人體接觸最為密切，因此內層面料在功能上主要強調親膚、舒適、散熱等特性，在保證貼膚舒適的同時，能夠及時排出人體活動后產生的熱氣。

在極寒條件下，服裝外層、中間層以及內層的面料都要滿足防風、保暖、舒適的特性，具體可以根據各層的需求來選擇相對應的面料，見表2。

表2 面料需求表

Tab.2 Fabric requirements

3.2.2 款式設計

服裝款式是根據航空機務人員對工作服的結構需求進行設計的，其設計必須符合工作服的設計原則，工作服的款式需滿足航空機務員在停機坪戶外作業時的穿著需求。根據航空機務人員的極寒工作環境、工作需求習慣對工作服的款式結構進行設計，設計出極寒條件下航空機務服的設計草圖，見圖9。

在連體服設計上，極寒條件下連體服的服裝覆蓋率能夠滿足機務人員對保暖的需求，使行動更加便利，還可以防止皮膚凍傷。連體服不同于上下裝分離的套裝，在極寒環境下，能夠維持人體的體溫平衡[17]，保護腹部和腰部不被凍傷，增加穿著的實用性，滿足機務人員的穿著需求。

在上衣設計上，以翻領夾克為主，航空機務人員工作時裝備較多，因此極寒條件下工作服的口袋設計需滿足航空機務員放置隨身物品的需求。外層設計了多功能口袋，方便取物放物。門襟結構為全拉鏈雙門襟，全拉鏈雙門襟可方便服裝穿脫，拉鏈內防風門襟可避免拉鏈與人體接觸產生冷感，從而起到保暖和防風的效果，在內層結構設計上，為了增加保暖性與舒適性，在內里設計了針織彈性功能性的防風護腰。

圖9 航空機務服設計草圖

在工裝褲設計上，通過對人體出汗圖譜的需求分析可知，小腿供熱功能最弱，是人體最需要保暖的部位，因此，在褲子的內里設計了羊毛絮片的絎縫，褲子的松緊綁帶可以在內里的腰頭進行調節，從而增強防風性。在外層設計了多功能口袋，褲腳采用了防風針織腳口，富有彈性，穿著時襪子能夠包住腳口，保證了褲口的保暖性。

在連體服、上衣外套、褲子的內膽設計上，均使用了陜西省榆林地區的羊毛絮片，并采用了內里絎縫工藝，由于羊毛纖維具有縮絨特性，導致裝有羊毛絮片的工作服不便于清洗，反復清洗會導致工作服變形，所以在內膽設計上，在保證工作服保暖性與舒適性的前提下，通過增加拉鏈來實現可拆卸式的內膽，從而增加實用性。

3.2.3 色彩搭配

色彩在工作服上的應用主要體現在服裝的美觀性、防護性和等級性三方面。航空機務服用于特定環境，其色彩的防護性應高于色彩的美觀性和等級性。根據蒙賽爾色彩體系（見圖10），航空機務服在色彩上應采用具有耐臟能力的深藍色和灰色，并搭配視覺效果較強且具有防護警惕性的銀色反光條，增強航空機務員的安全性，從而實現工作服功能性與時尚性的統一，見圖11。

圖10 蒙賽爾色彩體系

圖11 色彩搭配

3.3 數字化設計方案說明

通過對極寒條件下機務人員工作服面料、款式和色彩三個方面的需求分析，為極寒條件下航空機務服的設計研究與實踐驗證提供了理論基礎。在此基礎上，極寒條件下機務服的設計必須要滿足功能性、舒適性和美觀性，最終設計出滿足航空機務人員保暖、透氣和運動舒適需要的工作服，效果圖展示見圖12。

圖12 航空機務服設計效果圖

4 結語

本次設計以極寒地區航空機務人員為研究對象，研究設計航空機務服，將功能性、舒適性、美觀性的設計理念融入設計中，最終的目的是通過設計，盡可能解決航空機務人員在極寒條件下進行戶外作業遇到的實際問題，給他們的工作帶來便捷。在設計的過程中，借助服裝數字化技術，研究虛擬服裝技術在工作服設計領域的應用，擴展工作服設計的思路與方法，提高工作服設計生產的效率以及工作服制作的精度，促進服裝數字化技術在工作服設計領域的發展，為極寒地區的機務服設計提供了新的設計思路。

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Application of Digital Design of Aviation Mechanics Clothing under Extremely Cold Conditions

MA Yu1,2, LI Cui-cui2, LI Heng3

(1.Jiangnan University, Jiangsu Wuxi 214100, China; 2.Xi'an Polytechnic University, Xi'an 710048, China; 3.Aerospace Life-Support Industries Co., Ltd., Hubei Xiangyang 441100, China)

The work aims to study the application of clothing digital technology in the design of aviation mechanics clothing. Literature research method, case analysis method and experimental method were used to summarize the situation related to the application research on the digital design of aviation mechanics clothing to study the feasibility and advantages of the application of clothing digital technology in the design of aviation mechanics clothing. With the design process of aviation mechanics clothing as an example, it was confirmed that the clothing digital technology was applicable to the customized design and production of mechanics clothing, and the digital technology of the design module was studied based on the research of each link of aviation mechanics clothing design. With the growing demand for digitalization, automation and intelligentization of the clothing design and production process, the digital technology related to two-dimensional and three-dimensional clothing is also becoming mature. The clothing digital technology has a good prospect of development in the customized service of mechanics clothing. The mechanics clothing designed by the clothing digital technology under extremely cold conditions can meet the needs of aircraft maintenance staff and guarantee the smooth development of the outdoor work by aircraft maintenance staff, thus maintaining the flight safety of aviation.

aviation mechanics clothing; digital; extremely cold conditions

TB472

A

1001-3563(2023)04-0043-07

10.19554/j.cnki.1001-3563.2023.04.006

2022–10–20

陜西省哲學社會科學重大理論與現實問題研究（一般項目）（2022ND0134）；陜西省教育廳2022年度科研計劃項目（一般專項）（22JK0090，2022HZ1174）

馬瑜（1985—），女，博士生，副教授，主要研究方向為藝術設計。

李翠翠（1995—），女，碩士生，主攻藝術設計。

責任編輯：馬夢遙