飞机涂装设计影响因素探讨

辽宁通用航空研究院 辽宁 沈阳 110136

20世纪初由莱特兄弟发明的“飞行者”1号载人飞机试飞成功,从此开启了人类翱翔蓝天的新征程。飞机发展至今已有百年历史,其设计与制造技术水平取得巨大进步。作为飞机设计的重要环节之一,飞机涂装设计越来越受到人们关注。飞机涂装是指在飞机表面实施的漆装及涂饰[1],它如同飞机的“外衣”一样,抵御外界对飞机的腐蚀,改善飞机机能,保障飞机生存力,确保飞机能够达到预期服役年限。另外,飞机涂装还起到视觉美化、文化展现、精神传承等作用。随着社会日新月异地变化,人们对飞机设计要求向复杂化、多元化、纵深化发展,飞机涂装设计也需要及时响应时代变迁,做到与时俱进。作为飞机涂装设计人员,了解飞机涂装设计各方面的影响因素,在实际设计过程中作出合理应对,将对于增强飞机性能,提升飞机涂装效果与质量具有十分重要的意义。

影响飞机涂装的因素有很多,大致可以归纳为飞机自身因素、环境因素、人文因素、涂装材料与工艺因素这四个方面。

1 飞机自身因素

飞机自身功能结构以及飞机的用途是飞机涂装设计首先要考虑的问题。毕竟能够安全使用是飞机设计的第一要务。

众所周知,飞机气动性能要求很高,飞机涂装不能改变气动结构,否则会降低飞机飞行性能。例如机翼,它是用来产生升力的重要部件,是飞机气动要求很高的部分之一,因此对机翼表面处理的要求也很高。一般情况下,机翼在出厂前一般都会做特殊化学处理,使其表面平整光滑,降低了空气阻力。机翼上下面一般只简单喷涂飞机国籍登记号、企业名称或标识,并且喷涂位置需要尽量避让翼的前缘、后缘、襟翼和副翼。飞机机载雷达天线部位需要良好的透波性能,因此雷达天线罩需要选用透波性良好的涂料进行涂装,尽量降低雷达波实现损耗。对于高空飞行的飞机,机身和机翼表面还要进行防止高空结冰的处理。因此再美丽的外表装饰都要以实现飞机功能为根本目标,根据飞机实际功能和结构特点来设计。

飞机的用途也是影响飞机涂装的重要因素。飞机按照用途分类可分为军用飞机和民用飞机。在作战中,军用飞机需要隐蔽与伪装来提高战斗力和生存力。因此军用飞机常常采用两种以上的颜色搭配,并以自由曲线与折线形式交接,装点点状色块、条状色块或不规则图形色块,来打破打破飞机目视外形轮廓。在作战飞行时,飞机上表面迎光变得光亮,而下表面因背光而暗淡,因此涂装时会在上表面涂装与地面颜色相近的暗色,下表面则会涂装上与天空目视颜色相近的浅色来减少色差,降低对比度。美国F-16飞机的涂装设计就是一个非常典型的案例。该飞机采用三种不同深浅度的灰色进行混搭,采用浅灰色涂装飞机下部、尾翼的外侧及机翼下外挂设备;中灰色涂装飞机前机身、腹鳍及垂尾;深灰色涂装机翼、后机身及平尾;这样的涂装成功的打破了飞机目视外形轮廓,很好的融合于天空飞行背景,隐蔽效果非常好。而民用飞机的涂装需求却与此恰恰相反,它在执行任务时往往需要被地面工作人员清楚观察。民用运输机常常以白色、银色或其他高可视性的颜色为主色;应急救援类飞机则多采用白色和橙色搭配;表演类飞机通常会采用光波长,穿透力强色彩;教练机普遍将飞机下部和翼尖涂上红色。这样的涂装是为了方便地面和塔台人员观察飞机起飞、着陆以及飞机在空中的飞行姿态,以便及时发现和处理飞机飞行过程中出现的问题。

2 影响飞机涂装的环境因素

身处环境之中,必然会受到环境因素的影响,飞机涂装设计的环境因素可以分为作业环境因素和停机环境因素两个方面。

顾名思义,作业环境是指飞机执行飞行任务时所处的环境,例如军用飞机在多植被的森林上空作战,飞机多采用与绿色植被颜色相近的迷彩涂装,深浅不同的绿色色块在植被的衬托下很难被辨识。海上飞行任务时,军用飞机常被涂装成上部深灰色,下部浅灰白的,以降低飞机与天、海颜色的色差。荒原与沙漠地区地表色彩呈现土黄色,所以在该区域使用的军机常用土黄或土灰色来进行涂装。在有光污染的地区进行夜间军事飞行,应采用可视度较低的深灰色涂装,能使飞机更好的隐身于暗夜之中。另外,在执行一些特殊任务时,例如执行投放核弹的飞机,核弹投放后飞机所处环境辐射强,因此需要在机身进行增强反射的涂装,色彩多采用银白色。

停机环境是指飞机保存停放的环境。如果没有机棚,在炎热的夏季,太阳辐射强,地表温度高,飞机在暴晒下机体温度也会增高。因此多采用高反射,低吸热的白色作为飞机的涂装色将有效抑制飞机温度快速提升,有利于飞机维护与保养。需要长期停放在海边或是航母上的飞机,所处停机环境多温热潮湿、紫外线强、腐蚀性物质含量较高,所以应该采用抗紫外线、耐盐雾、耐腐蚀性较好的涂装材料。军用飞机要与停机环境视觉上色彩相近或一致才能达到隐蔽和伪装的目的。

3 影响飞机涂装的人文因素

飞机最终是要被人们使用的,因此人类的行为和思想总会影响着飞机的涂装的导向。

首先飞机的涂装需要考虑到飞行员的驾驶感受,长时间飞行会使飞行员产生视觉疲劳,因此要选择光照度适宜的色彩进行涂装,在飞机座舱盖前端的飞行员主视区要采用反射率的无光黑色或深灰色涂装,以保护飞行员的眼睛。飞机座舱内涂装色彩搭配与材质还要选择符合飞行员心里感受,避免引起焦躁情绪的色彩搭配出现,同时材质的选择上应更加舒适宜人。

飞机的涂装发展到现在已经不单单是功能上的需求,它还成为了人们文化和审美展示的窗口。一些军用飞机上会出现一些特殊的图形或标记,例如著名的虎鲨涂装,就很好的将战斗精神融入到涂装中,既彰显了国威、军威,还鼓舞了战斗士气。民用飞机则是更多体现国家文化与企业文化,因此各国国旗和企业标识的图案与色彩往往是民用飞机的重要的涂装设计参考要素。例如美国“雷鸟”飞行表演队,在美国国旗颜色的基础上绘制了标志性的图案,整体涂装非常醒目、美观、极具民族特色。中国国际航空公司的多款飞机涂装方案多采用与其企业标识颜色一致的红色作为飞机的点缀涂装,简洁大方,同时具有明显的中国特色。另外飞机涂装还会受到一些特殊人文需求因素影响。例如具有纪念意义的需求,可能是某个历史事件,可能是某个航空企业成立或发展,也可能是某个特殊机型研制成功等;还有表达特定企业的合作关系,表明联盟身份的需求;大型活动宣传,旅游宣传等需求。这类特殊飞机更要重视涂装的美化,使飞机特征鲜明一望便知,图案与色彩设计更要吸人眼球,深入人心。

当然飞机涂装中有一部分是被规定下来强制执行。关于军用飞机各国都有一套飞机技术标准其中对军用飞机涂装颜色、徽章、编号、字体等都进行了规定。民用航空也有属于行业的规范,例如飞机国籍登记号、危险区域警示标记、应急设备及紧急逃生标志等。在涂装设计时应遵照行业标准执行。虽然在各种规章和技术限制之下展开飞机涂装设计难度很大,但仍然具有很大的创作空间。

当然涂装还要遵循一定的美学法则,设计时合理的运用和谐与对比,统一与变化,对称与均衡,把握好比例与尺度,节奏与韵律等,将有效的提升涂装视觉效果。

4 涂装材料与工艺因素

目前用于飞机涂装的材料有很多,但仍然以油漆为主。因此油漆的选用直接影响着涂装的效果。飞机涂装用油漆分为底漆和面漆,底漆是附着在蒙皮表面的内表面喷涂材料,可以起到防锈作用。面漆是喷涂在飞机最外层表面的材料,主要起防腐和装饰作用。在选用油漆时除了油漆的色彩搭配,还要注意油漆与飞机材质能否良好结合,是否能够满足耐腐蚀性、耐高低温、柔韧性、耐冲击性等理化性能。不同种类的油漆还要考虑到混合后的相容性和理化性能的变化,避免融合性不好影响涂装效果。飞机涂装辅助材料也要尽可能选用性能优良、环境友好的材料,避免或减少材料中含有对人体、环境有害的成分。

飞机涂装设计并非是拍脑袋就能决定的结果,一个优秀飞机涂装一定是在飞机自身因素基础上,综合考虑环境、人文、材料与工艺等各种影响涂装的因素,赋予设计师的创作灵感,并在实践中不断尝试与修正而形成。飞机涂装设计是飞机设计的一部分,越来越受到人们的重视。进行飞机涂装设计理论研究,对提升飞机涂装美感、增强涂装设计科学化、构建飞机涂装设计系统具有重要意义。