基于人体脊椎的航空经济舱椅背的优化设计

徐扬欢 徐安杨 唐渝 闫德峰 刘俏

摘 要：目前有许多航空公司引入了新型的经济舱座椅，旨在不显著影响乘客舒适度的前提下增加人员限额，然而却受到了很多乘客的反对。该文主要运用自适应多项式拟合、双三次B样条插值等数学模型得到人体脊椎曲线的定量函数关系，进而重新对该经济舱座椅椅背曲线、曲面进行设计与研究。

关键词：自适应多项式拟合 双三次B样条插值 人体脊椎曲线

中图分类号：TH111 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）01（b）-0004-02

飞机已成为人们常用的交通工具之一，大部分普通民众会首选择经济舱，因为其经济、实惠，因此经济舱座椅的舒适度十分重要。最近，一些航空公司引入了“线性”座椅，目的是为了在不显著影响舒适度的前提下增加乘坐人数，减少燃油的使用，降低成本，增加乘坐空间，但是有许多乘客表示不满，因此合理的优化该座椅椅背是迫切需要的。

1 航空座椅背部优化设计分析

航空经济舱座椅的设计中，应根据人机工程学理论，要考虑到舒适、合理、振动等原则。人体在处于坐姿状态下时，主要的支撑结构有脊柱，骨盆、腿和脚这四部分，其中脊柱有至关重要的作用，它可以左右弯曲、前俯后仰。人体在坐姿状态下的体压分布与人的坐姿以及座椅的结构有关，根据人机工程学理论，选取95%以上的人脊椎中线的坐标值和人体后背曲面的坐标值，建立相应曲线及曲面，由此得到人体脊椎曲线、曲面的定量关系进而改进经济舱座椅的椅背结构。

2 自适应多项式拟合经济舱椅背曲线优化设计

该文运用多次自适应最小二乘曲线拟合法，具体研究人体脊椎的曲线函数关系进而设计经济舱座椅的椅背。首先对原始数据进行多次规整，然后对规整后的数据多次迭代自适应找到最佳的最小二乘拟合曲线，最后通过拟合的曲线得到相应的多项式方程。

2.1 多项式最小二乘拟合

根据人机工程学理论，选取95%以上的平均人体后背曲面的坐标值建立相应曲面。根据计算可以得出优化设计后航空经济舱模拟座椅图，如图1所示。

4 结语

该文首先分析影响座椅舒适的主要因素，发现脊椎受力是其主要影响因素，其次利用自适应多项式拟合得到人体曲线的具体数学函数关系，利用双三次B样条曲面拟插值得到人体背部曲线，最有根据具体数学关系指导航空经济舱座椅的设计，完成其优化研究。

参考文献

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