導(dǎo)語：駕駛艙造型設(shè)計(jì)論文一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1商用飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)概況

空客憑借歐洲的航空工業(yè)基礎(chǔ)，率先在大型客機(jī)上采用側(cè)桿代替沿用了幾十年的中央操縱桿，并用電傳操控代替了機(jī)械操控。2014年6月空客在美國(guó)申請(qǐng)了一項(xiàng)專利，提出了未來基于實(shí)時(shí)顯示技術(shù)與交互技術(shù)的無窗駕駛艙，該駕駛艙可以不需設(shè)計(jì)在飛機(jī)前方，而是可以在飛機(jī)的任何區(qū)域，該設(shè)計(jì)顛覆了現(xiàn)有飛機(jī)駕駛艙的概念。巴西航空工業(yè)、龐巴迪、達(dá)索等支線客機(jī)及公務(wù)機(jī)制造企業(yè)在駕駛艙造型設(shè)計(jì)方面更加具有靈活性，尤其是公務(wù)機(jī)的駕駛艙，注重造型的個(gè)性及多種材質(zhì)的運(yùn)用。達(dá)索公司的創(chuàng)始人馬塞爾•達(dá)索(MarcelDassault)曾經(jīng)說過:“Foranaircrafttoflywell，itmustbebeautiful(漂亮的飛機(jī)飛得漂亮)”。這句話不僅適用于飛機(jī)的外形，也適用于飛機(jī)內(nèi)部的造型設(shè)計(jì)。中國(guó)曾研發(fā)過大型客機(jī)“運(yùn)十”，其駕駛艙造型基本仿造了波音707。波音前副總裁喬•薩特回憶道:“我們登上了飛機(jī)并進(jìn)入駕駛艙參觀，駕駛艙里的布局和707飛機(jī)簡(jiǎn)直如出一轍?！蹦壳爸袊?guó)的商用飛機(jī)事業(yè)蓬勃發(fā)展，其市場(chǎng)定位是面向全世界———包括發(fā)達(dá)國(guó)家的客戶，同時(shí)這也意味著中國(guó)的商用飛機(jī)將面臨國(guó)際航空巨頭的直接競(jìng)爭(zhēng)。市場(chǎng)定位和競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境決定了中國(guó)的商用飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)必須是世界先進(jìn)和一流的設(shè)計(jì)。因此，對(duì)世界現(xiàn)役飛機(jī)的駕駛艙造型設(shè)計(jì)進(jìn)行研究分析十分必要，可以利用后發(fā)優(yōu)勢(shì)，推陳出新，盡快在設(shè)計(jì)上實(shí)現(xiàn)超越。

2代表性駕駛艙的聚類分析

造型設(shè)計(jì)不同于工程問題，很多情況下是靠設(shè)計(jì)師自身的經(jīng)驗(yàn)積累及不斷嘗試獲得的靈感。“產(chǎn)品造型領(lǐng)域，設(shè)計(jì)思維的一個(gè)突出特點(diǎn)是形象思維和邏輯思維并重，其復(fù)雜性和不確定性決定了產(chǎn)品造型設(shè)計(jì)領(lǐng)域的知識(shí)與工程設(shè)計(jì)等其它領(lǐng)域相比，缺乏明確的知識(shí)界定和內(nèi)涵?！被诎咐难芯渴且环N對(duì)設(shè)計(jì)問題求解的有效方法，對(duì)于飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)而言，案例是前人大量經(jīng)驗(yàn)積累的成果，對(duì)成熟案例進(jìn)行研究可幫助設(shè)計(jì)師迅速找準(zhǔn)設(shè)計(jì)切入點(diǎn)、明確造型設(shè)計(jì)的方向定位。對(duì)駕駛艙而言，成熟的設(shè)計(jì)案例均是經(jīng)過長(zhǎng)期的實(shí)踐檢驗(yàn)，對(duì)新興制造商有重要的參考意義。由于可供研究的現(xiàn)役飛機(jī)機(jī)型數(shù)量較大，而源自同一家公司或同一系列的機(jī)型，本身即有著明顯的相似性。如巴航工業(yè)的萊格賽系列飛機(jī)，其駕駛艙造型的相似性很高，可以作為一類進(jìn)行造型研究，只需要挑選出代表機(jī)型即可。本文中采用相似性聚類分析與多維尺度分析的方法，用以挑選出具有代表性的案例樣本，這些樣本可以代表絕大多數(shù)機(jī)型的造型特征。

2．1駕駛艙造型相似性調(diào)研

在此調(diào)研階段，首先通過網(wǎng)絡(luò)搜集了國(guó)際上12家商用飛機(jī)制造商的66款機(jī)型的駕駛艙圖片，并對(duì)圖片進(jìn)行處理，去除多余的視覺干擾因素，使圖像盡量保持相似的角度及色彩，并借助小樣本調(diào)研進(jìn)行了66款駕駛艙的造型相似性判斷聚類分析。選取了對(duì)造型設(shè)計(jì)或駕駛艙有一定了解的人員共30名作為被試者。設(shè)計(jì)類及航空類專業(yè)研究生、飛機(jī)內(nèi)飾設(shè)計(jì)師、退役空乘等三類人群參與本次調(diào)研。調(diào)研采用兩分法進(jìn)行聚類，考慮到機(jī)型數(shù)量等因素，本次調(diào)研中的66款駕駛艙機(jī)型設(shè)定分為8組。調(diào)研過程采用的是本研究團(tuán)隊(duì)制作的、一款基于Flash軟件開發(fā)的造型相似性判斷工具。被試者通過完成分組任務(wù)來展現(xiàn)他們對(duì)駕駛艙造型的相似性判斷。

2．2聚類分析與多維尺度分析

本文將聚類分析和多維尺度分析的結(jié)果綜合起來，幫助選取造型上具有代表性的駕駛艙。在一個(gè)被試者完成其分組任務(wù)時(shí)，上述造型相似性判斷工具能自動(dòng)生成關(guān)于66款駕駛艙造型的相似性矩陣結(jié)果。對(duì)30名被試者的判斷結(jié)果取平均值后，導(dǎo)入SPSS軟件進(jìn)行聚類分析。將66款駕駛艙分為14組。從14組樣本中，根據(jù)每個(gè)案例分值，挑出了14款具有代表性的機(jī)型，這些機(jī)型均可以被認(rèn)為是彼此之間最不相似，即最有特點(diǎn)的案例。但是，有特點(diǎn)并不代表先進(jìn)，比如有的案例被挑選更多可能是因?yàn)槠涿苊苈槁榈呐f式儀表。雖然其造型與眾不同十分有特點(diǎn)，但明顯不是本次調(diào)研希望進(jìn)行深入研究的理想機(jī)型。因此需要借助多維尺度分析，進(jìn)一步對(duì)代表性案例進(jìn)行判斷與篩選。多維尺度分析的結(jié)果是將不同機(jī)型的相似性數(shù)值轉(zhuǎn)化為了二維空間的距離，直觀地展現(xiàn)了案例間的相似性分布情況:距離越近，相似性越高;距離越遠(yuǎn)，相似性越低。

2．3代表性駕駛艙將聚類分析

結(jié)果與多維尺度分析結(jié)果作為依據(jù)，并兼顧品牌及設(shè)計(jì)特點(diǎn)多樣性，最終挑選出10款代表性駕駛艙，用于后續(xù)的特征線描繪與提取。

3駕駛艙造型設(shè)計(jì)特征線的提取

3．1駕駛艙特征線的定義

Jingjing等提出了用特征線總結(jié)飛機(jī)駕駛艙設(shè)計(jì)特征的研究方法。根據(jù)造型特征線位置和功能的不同，把飛機(jī)駕駛艙內(nèi)飾造型的基本形態(tài)和造型結(jié)構(gòu)分為頂控板(Overheadpanel)、遮光罩(Glareshieldpanel)、儀表板(Instrumentpanel)、中央控制臺(tái)(Centrecontrolstand)和側(cè)操縱臺(tái)(Sidewallcontrolpanel)5個(gè)部分。因操縱桿對(duì)駕駛艙的總體造型有重要影響，在此將操縱桿(ControlStick)單獨(dú)列出，把駕駛艙總體造型進(jìn)一步劃分為6個(gè)主要部分。

3．2特征線提取的步驟

在進(jìn)行駕駛艙特征線的提取時(shí)，首先是對(duì)原始圖片進(jìn)行描摹，用線條圖來表現(xiàn)出駕駛艙空間。然后對(duì)全部線型進(jìn)行重要程度排序，把從屬線型刪減，強(qiáng)化重要造型特征線的表達(dá)，修正透視角度，從而簡(jiǎn)練地概括出核心設(shè)計(jì)特征。3．310款代表機(jī)型駕駛艙造型特征線的提取特征線提取是把復(fù)雜的駕駛艙造型歸納為符號(hào)化特征，用以總結(jié)不同機(jī)型的核心造型差異。在提取過程中對(duì)通用性的部件(例如面板按鈕等)進(jìn)行簡(jiǎn)化處理，重點(diǎn)提取以遮光罩為物理中心與視覺中心的6個(gè)部分的大輪廓特征，如圖9所示。

4駕駛艙造型設(shè)計(jì)的差異分析

根據(jù)提取的特征并結(jié)合不同品牌的多種機(jī)型進(jìn)行判斷，駕駛艙設(shè)計(jì)呈現(xiàn)較強(qiáng)的“大布局趨同，分部件差異”的特點(diǎn)。大布局趨同:從10款代表性機(jī)型駕駛艙來看，絕大部分案例服從6個(gè)組成部分的劃分方式，且每個(gè)部分的使用功能類似，說明駕駛艙的功能布局已經(jīng)趨同化，目前還沒有機(jī)型采用顛覆性的創(chuàng)新布局。但空客等公司申請(qǐng)的專利顯示，各個(gè)航空巨頭已致力于開創(chuàng)新一代操控布局，并開始布設(shè)造型設(shè)計(jì)專利壁壘。分部件差異:從代表案例每個(gè)組成部件的造型對(duì)比來看，則部件之間的差異性比較大，僅從單個(gè)部件的造型特征就基本可以分辨出不同機(jī)型的駕駛艙，說明各個(gè)廠商均較為注重駕駛艙內(nèi)部部件造型設(shè)計(jì)的獨(dú)創(chuàng)性。當(dāng)然過分的獨(dú)創(chuàng)性會(huì)帶來標(biāo)準(zhǔn)化的問題:飛機(jī)操作的通用性降低，使得飛行執(zhí)照不能像汽車駕駛證一樣廣泛通用，執(zhí)飛不同公司的飛機(jī)需要重新考取執(zhí)照。這對(duì)新興制造商的啟示是:需要考慮系列機(jī)型駕駛艙之間造型的通用性，這會(huì)大大提高機(jī)組培訓(xùn)、操作手冊(cè)編寫等客戶服務(wù)工作的效率。巴航工業(yè)作為最大的支線客機(jī)制造商，至少有三種不同造型風(fēng)格的駕駛艙。龐巴迪也有兩種以上駕駛艙風(fēng)格。灣流、達(dá)索、賽斯納等公司主要生產(chǎn)公務(wù)機(jī)，駕駛艙風(fēng)格呈現(xiàn)了多樣性、個(gè)性化的特點(diǎn)?？湛透鳈C(jī)型的駕駛艙造型多用簡(jiǎn)練的幾何形與直線條。系列飛機(jī)保持了高度的通用性，具有基本相同的駕駛艙布局，寬體飛機(jī)和單通道飛機(jī)可以由同一群飛行員駕駛，降低了航空公司的人員培訓(xùn)成本?？湛婉{駛艙設(shè)計(jì)特征可以歸納為:簡(jiǎn)潔的幾何形設(shè)計(jì)、高度的通用性和“后發(fā)優(yōu)勢(shì)”的應(yīng)用。波音機(jī)型的駕駛艙有較為復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和很多細(xì)小的體塊，整體造型更偏有機(jī)形態(tài)。波音飛機(jī)相對(duì)風(fēng)格多樣，新機(jī)型會(huì)更新造型設(shè)計(jì)，并應(yīng)用最新的設(shè)計(jì)形態(tài)語言。如波音787的駕駛艙，大量采用曲線、弧面等流線型設(shè)計(jì)語言。波音駕駛艙設(shè)計(jì)特征可以歸納為:有機(jī)形態(tài)與流線風(fēng)格、前瞻的設(shè)計(jì)和“以人為本”的理念。側(cè)桿操控起源于空客，目前巴航工業(yè)萊格賽(Legacy)500、達(dá)索獵鷹(Falcon)7X、中國(guó)商飛C919、俄羅斯正在研發(fā)的MC－21等均采用側(cè)桿操控。其優(yōu)點(diǎn)是可以增加飛行員腿部的活動(dòng)空間，不會(huì)阻擋視線，手臂的可達(dá)性更好。從特征提取圖來看，采用側(cè)桿操控的機(jī)型，駕駛艙整體空間更加簡(jiǎn)潔，視覺負(fù)擔(dān)明顯降低。目前多數(shù)機(jī)型仍然在使用中央操縱桿，中央操縱桿的優(yōu)點(diǎn)是更符合駕駛操控認(rèn)知習(xí)慣，并且正、副駕駛可以隨時(shí)知道對(duì)方的操作從而避免誤判。但是從造型上來看，中央操縱桿把駕駛艙空間進(jìn)行了無序分割，破壞了視覺連續(xù)性，增加了認(rèn)知負(fù)擔(dān)。部分廠商對(duì)操縱桿形態(tài)進(jìn)行了改進(jìn)，如賽斯納的獎(jiǎng)狀野馬(CitationMustang)、巴航工業(yè)的飛鴻(Phenom)－300只保留了與中央操縱桿相似的操控方式，但取消了底座增加腿部空間。類似的改進(jìn)至少?gòu)目臻g劃分的角度來看更加合理。

5結(jié)論與展望

本次研究廣泛收集了案例，通過調(diào)研確定了代表性案例并進(jìn)行了特征總結(jié)提取，把紛繁蕪雜的駕駛艙內(nèi)部簡(jiǎn)化為了直觀的二維特征線框圖。在化繁為簡(jiǎn)的特征線框圖中，可以清晰地看到不同公司的駕駛艙造型設(shè)計(jì)特點(diǎn)。通過特征線的提取可以看出:雖然駕駛艙在布局及功能上有著較多的約束，但在造型設(shè)計(jì)方面卻有著廣泛的自由發(fā)揮空間?！帮w機(jī)設(shè)計(jì)是一個(gè)復(fù)雜的過程，具有動(dòng)態(tài)變化非標(biāo)準(zhǔn)化的特點(diǎn)，并且很大程度上依賴于先前的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)”。這些機(jī)型可以作為典型案例，為后續(xù)進(jìn)行深層次工業(yè)設(shè)計(jì)風(fēng)格探索提供依據(jù)。在駕駛艙設(shè)計(jì)過程中，也可以將文中的特征線提取方式向前推，從核心特征線入手進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。新興的飛機(jī)制造商，在設(shè)計(jì)駕駛艙的過程中除了要進(jìn)行技術(shù)上的研發(fā)外，也要進(jìn)行形態(tài)的設(shè)計(jì)與反復(fù)的實(shí)驗(yàn)挑選，在研究和借鑒現(xiàn)有機(jī)型駕駛艙造型設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，有必要逐漸形成自身成熟穩(wěn)定的、具有品牌特征的造型設(shè)計(jì)風(fēng)格。

作者:劉崗劉春榮單位:上海交通大學(xué)