一种飞机旅客座椅的设计

邱小育 戴庭风 熊钦祺 周奕璋 张加承 上海工程技术大学航空运输学院

1 引言

在航空业蓬勃发展的当下，飞机出行对大众而言已经十分普遍，而许多航空公司为了节省空间，获得更大的经济利益，将经济舱座椅间距压缩，这使得旅客的腿部活动空间减小，而且靠背向后倾斜会侵占后排旅客的空间，同时会增加旅客就空间问题发生冲突的概率。所以，有必要在座椅的设计上帮助旅客减轻不适感。

2 座椅空间设计

现在飞机经济舱的座椅都只具有一个自由度，即座椅靠背可以向后倾斜，而且倾斜的角度都小于30度，大角度的靠背倾斜甚至平躺是不可能的。若将旅客的舒适度作为优先考虑，即每位旅客的座椅都可以实现平躺。假设座椅靠背长度为a，座椅凳面长度为b，腿部支撑板长度为c；且前后共面放置，则前后相邻两座椅的间距至少为（a+b+c）。（如图 1）

简化模型为：座椅间距=座椅凳面长度+前排座椅靠背转轴至后排座位腿部支撑板运动轴的水平距离，而对于固定的座椅，凳面长度为定值，但是前排座位靠背转轴至后排座位腿部支撑板运动轴的水平距离可以随座椅高度差而改变，而且当座椅靠背大角度倾斜时，座椅上方的空间是增大的，但是并没有被利用到。

飞机在飞行关键阶段时，要求旅客调直座椅靠背，一个座椅所占空间的水平尺度较小，竖直尺度较大，而当飞机平飞巡航时，座椅靠背倾斜角度增大，座椅所占空间的水平尺度逐渐增大，竖直尺度

较大，而当飞机平飞巡航时，座椅靠背倾斜角度增大，座椅所占空间的水平尺度逐渐增大，竖直尺度逐渐减小（如图2），当所有的座椅都处在同一水平面上时，为了满足水平尺度的需求，空间利用率就会急剧降低，所占空间形状的改变需要空间的重新分配来使得空间利用率得到提升。

基于此，设计出一种在座椅靠背和腿部支撑板改变与水平面夹角的同时改变座椅高度的方式，使得旅客实现拥有大角度靠背倾斜角，甚至是平躺的同时，拥有更大的腿部活动空间。

从空间利用率与结构承载方面考虑，现提出以下三种设计方案进行对比：

方案一：前排座椅可以在竖直方向上线性运动，后排座椅可以在水平方向上做线性运动，座椅靠背倾斜角增大时，前排座椅上升，后排座椅略向前移。

该方案座椅运动较为简洁，让前排座椅去利用靠背后倾时增加的座椅上部空间，后排座椅水平移动，用前排座椅腾出的空间来补偿自身因为靠背后倾时多占据的水平距离，同时为下一组的前排座椅腿部支撑板的抬升腾出空间。因为该方案的运动简洁，结构设计时可以不采用本文图中的连接件，直接将前排座椅的椅脚设计为可升降的，将后排座椅的椅脚置于可移动轨道上，这更符合现有的飞机旅客座椅，也就是说只要加以较小的改造，就可以实现该方案。

图 1 方案一效果图

方案二：前排座椅和后排座椅在竖直平面内的运动轨迹为一个圆，靠背角度增大时两座椅在竖直平面内按顺时针运动，座椅相对距离不变。

该方案座椅运动较为复杂，但是空间利用率更高。方案一的后排座椅只能水平运动，所以在座椅完全平躺时，座椅平躺面和地板面还有一个腿部支撑板的长度距离（约40厘米左右）。而方案二可以充分利用这块空间，让后排座椅前移时能够向下移动，让旅客平躺时活动空间更大。当然，座椅在竖直平面中的运动轨迹也不一定是圆形，可以采用其他的二维图形，然后采用本文方案一图中的连接件，在座椅一侧的竖直面内设计轨道，实现座椅运动。但是该方案与现有的飞机旅客座椅设计差别较大，改造工程量巨大。

图2 方案二效果图

方案三：前后座椅的运动路径分别为不同的两条圆弧，随着座椅靠背角度增大，前排座椅顺时针方向运动，后排座椅逆时针方向运动。

图3 方案三效果图

该方案空间利用率较第二种方案略低，因为前后排座椅运动的圆弧是同向的，所以运动至靠背角度后倾45度左右时，后排座椅的活动空间相对较小，但是该方案座椅运动不需要联动，每个座椅有自身的运动，相对较为自由，前后旅客可以就自己的意愿来选择靠背角度和座椅运动位置。而且在空间利用率上，该方案也利用到了方案一无法利用到的闲置空间。但是该方案的座椅支撑部件承载力较大，在后排座椅下降时，座椅重力的力臂增大，力矩也会增大，连接杆的应力便会增加，所以对于材料的要求更高。

3 结束语

在民航业蓬勃发展的今天，航空公司也越来越注重旅客的感受，航空内饰应该在保证安全、经济的基础上最大程度地提升旅客的旅途舒适性。而本文设计的航空座椅就合理利用了飞机客舱空间，使旅客有更大的活动空间甚至实现平躺。在大空间实现的方案中，方案一较为简洁，利于在现有座椅上改造，方案三较为自由，但从空间利用率和零部件承载角度来说，方案二具有极大的优势。