“创新思维与现代设计” 创新设计大作业 学习世界校园app 小组成员：阮辉（组长) 冉岩松 高菡聪 日期：2017年12月19日 P1
“创新思维与现代设计” 创新设计大作业 学习世界校园 app 小组成员: 阮辉（组长） 冉岩松 高菡聪 日期：2017 年 12 月 19 日 P1
目录(P2) 1.优秀案例分析.3 1.1案例1：天篷门（完成人：阮辉） 3 1.2案例2：降噪耳机（完成人：冉岩松） 3 1.3案例3：前掠翼（完成人：高菡聪） 3 2.问题/需求发现........ 5 2.1背景..… 5 2.2问题/需求. 5 2.3现有的产品/设计及不足分析. 5 2.4初步构想. 5 3.创新设计实践.. 5 3.1需求及功能分析… .5 3.2可供选择的方案… 5 3.3详细设计过程 5 3.4设计实施及效果评估.… 9 3.5设计总结.… 9 3.6小组分工… 10 4.思考与体会… 11 P2
目录(P2) 1. 优秀案例分析…………………………………………………………………………………………...…3 1.1 案例 1：天篷门 （完成人：阮辉）……………………………………………………..……………..3 1.2 案例 2：降噪耳机（完成人：冉岩松）…………………………………………………………..….…3 1.3 案例 3: 前掠翼 （完成人：高菡聪）…………………………………………..………………….…3 2. 问题/需求发现 ……………………………………………….…..………………………………………..5 2.1 背景 ……………………………………………………...………………………………………………..5 2.2 问题/需求……………………………………………………..………………………………….………..5 2.3 现有的产品/设计及不足分析………………………………………..……………………….…………..5 2.4 初步构想………………………………………………………..…………………………………………5 3. 创新设计实践………………………………………………….……………………………….………….5 3.1 需求及功能分析………………………………………..…………………………………..…..…………5 3.2 可供选择的方案…………………………………………………………………….…………….………5 3.3 详细设计过程……………………………………………………………………………………..………5 3.4 设计实施及效果评估……………………………………………………..………………………………9 3.5 设计总结……………………………………………………………..……………………………………9 3.6 小组分工………………………………………………………………..…………………………..……10 4. 思考与体会………………………………………………………………...………………………….….11 P2
1.优秀设计案例分析 1.1案例1：天蓬门（完成人：阮辉) 汽车自诞生起已有百余年历史，对很多人而言，汽车早已不仅仅是交通工具那么简单。 人们不仅追求速度，也很注重汽车的外观设计。 而打破传统的车门模式，无疑能满足人们的兴奋型的需求。 比较有创新的车门如：兰博基尼的剪刀门，奔驰的鸥翼门。 但是，这些车门设计都无法解决门框的视野限制问题。 著名的天蓬门应运而生。 节省空间的双铰链设计天篷门就像一个壳子，车顶与车门统一为一体，可以在前、侧或 后面与车体相连。在汽车领域应用得非常少，在战斗机上却比较常见。想象一下坐在战斗机 内的感觉吧，360°无死角的开阔视野让人觉得很过瘾。 它将车顶与传统车门合为一体，遮挡视野的A柱在这里没有了存在的必要，前风挡也可 以不受干扰的环绕驾驶舱一周，为驾驶者和车内乘员提供几乎无盲区的视野。 对天蓬门的总结： 1.不仅科技感十足，也带给人们不一样的驾驶体验。满足人们兴奋型需求。 2解决了视野盲区问题，提高安全性。 大胆使用其他事物的组成元素，如同拼接法的设计，可能会带来惊艳的创新。 1.2案例2：降噪耳机（完成人：冉岩松) 对商务人士来说：由于经常出差，特别是每天往返于不同城市之间的商务人士，他们一 定最讨厌机舱中的噪声。 对地铁族们来说：天天挤地铁的上班族，对于地铁里的噪声恐怕是早已习以为常了， 对办公室一族来说：有时候在思考策划方案的时候，听着中央空调运行的声音特别心 烦，而如果此时身边有同事不停，交头接耳，则更是烦。 在这一系列问题的困扰下，降噪耳机应运而生。 耳机降噪的方法有两种，主动降噪和被动降噪。 被动式降噪耳机主要通过包围耳朵形成封闭空间，或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡 外界噪声。由于噪声没有经过降噪电路芯片处理，一般只能阻隔高频噪声，对低频噪声降噪 效果不明显。 主动式降噪耳机，采用主动噪音控制，不同于一般耳机的被动隔音。其原理为： 1.先由安置于耳机内的讯号麦克风侦测耳朵能听到的环境中低频噪音(100~1000Hz) 2.再将噪声讯号传至控制电路，控制电路进行实时运算 3.通过扬声器播放与噪音相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声 4.叠加后噪声消失听不见了 被动降噪耳机简单便捷便宜，主动降噪耳机舒适高效但是较为昂贵。 但是，两种降噪耳机都大大的达到隔音的目的，使人能够得到宁静的休息或工作环境。 1.3案例3：前掠翼（完成人：高菡聪) 1943年1月，美、英联军开始联合对德国本土进行轰炸。1943年中，联军大量的P-51 及加装副油箱的P47战斗机用于为轰炸机护航，德国空军在对其拦截的空战中，战斗机损 失率骤然大增。在东线，1943年下半年库尔斯克战役结束后，德国空军也丧失了制空权， 遗留有2o%的战斗机应付战局，加上苏联空军大量装备拉-5和雅克-9战斗机，所以德空军 很难对苏联境内实施战略轰炸。在这种背景下，希特勒就提出了研制一种“能超越盟军任何 种战斗机“的轰炸机。 P3
1.优秀设计案例分析 1.1 案例 1：天蓬门（完成人：阮辉） 汽车自诞生起已有百余年历史，对很多人而言，汽车早已不仅仅是交通工具那么简单。 人们不仅追求速度，也很注重汽车的外观设计。 而打破传统的车门模式，无疑能满足人们的兴奋型的需求。 比较有创新的车门如：兰博基尼的剪刀门，奔驰的鸥翼门。 但是，这些车门设计都无法解决门框的视野限制问题。 著名的天蓬门应运而生。 节省空间的双铰链设计天篷门就像一个壳子，车顶与车门统一为一体，可以在前、侧或 后面与车体相连。在汽车领域应用得非常少，在战斗机上却比较常见。想象一下坐在战斗机 内的感觉吧，360°无死角的开阔视野让人觉得很过瘾。 它将车顶与传统车门合为一体，遮挡视野的 A 柱在这里没有了存在的必要，前风挡也可 以不受干扰的环绕驾驶舱一周，为驾驶者和车内乘员提供几乎无盲区的视野。 对天蓬门的总结： 1.不仅科技感十足，也带给人们不一样的驾驶体验。满足人们兴奋型需求。 2.解决了视野盲区问题，提高安全性。 大胆使用其他事物的组成元素，如同拼接法的设计，可能会带来惊艳的创新。 1.2 案例 2:降噪耳机（完成人：冉岩松） 对商务人士来说：由于经常出差，特别是每天往返于不同城市之间的商务人士，他们一 定最讨厌机舱中的噪声。 对地铁族们来说：天天挤地铁的上班族，对于地铁里的噪声恐怕是早已习以为常了， 对办公室一族来说：有时候在思考策划方案的时候，听着中央空调运行的声音特别心 烦，而如果此时身边有同事不停，交头接耳，则更是烦。 在这一系列问题的困扰下，降噪耳机应运而生。 耳机降噪的方法有两种，主动降噪和被动降噪。 被动式降噪耳机主要通过包围耳朵形成封闭空间，或者采用硅胶耳塞等隔音材料来阻挡 外界噪声。由于噪声没有经过降噪电路芯片处理，一般只能阻隔高频噪声，对低频噪声降噪 效果不明显。 主动式降噪耳机，采用主动噪音控制，不同于一般耳机的被动隔音。其原理为： 1. 先由安置于耳机内的讯号麦克风侦测耳朵能听到的环境中低频噪音 (100 ～ 1000Hz) 2. 再将噪声讯号传至控制电路，控制电路进行实时运算 3. 通过 扬声器播放与噪音相位相反、振幅相同的声波来抵消噪声 4. 叠加后噪声消失听不见了 被动降噪耳机简单便捷便宜，主动降噪耳机舒适高效但是较为昂贵。 但是，两种降噪耳机都大大的达到隔音的目的，使人能够得到宁静的休息或工作环境。 1.3 案例 3:前掠翼（完成人：高菡聪） 1943 年 1 月，美、英联军开始联合对德国本土进行轰炸。1943 年中，联军大量的 P-51 及加装副油箱的 P-47 战斗机用于为轰炸机护航，德国空军在对其拦截的空战中，战斗机损 失率骤然大增。在东线，1943 年下半年库尔斯克战役结束后，德国空军也丧失了制空权， 遗留有 20%的战斗机应付战局，加上苏联空军大量装备拉-5 和雅克-9 战斗机，所以德空军 很难对苏联境内实施战略轰炸。在这种背景下，希特勒就提出了研制一种“能超越盟军任何 一种战斗机”的轰炸机。 P3
Ju-287共开发了三种型号，分别为v1,V2、V3。 1944年8月16日，u287V1首次试飞，结果十分令人满意。可是在接下来的试飞中， 当速度达到65oKM/h时，气动发散问题开始出现。 1945年，生产线上未装配好的V2型和Hans.Nocke及设计小组被苏军俘虏，带回苏联 对U287计划继续研究。 1947至1948年，苏联对LL-3前掠翼实验机进行了测试，该机以火箭为动力，最大速度 为1150公里/小时(o.95马赫)。因为结构上的问题无法解决，在其后数十年间，苏联没有什 么进展，美国也不例外。 1970年代以后，出现了利用复合材料结构的弯扭变形耦合效应（即通过布置不同纤维方 向铺层)克服上述现象，同时由于变弯度技术、放宽静稳定度技术和电传操纵控制技术等的 发展，前掠翼飞机遂又受到航空界的重视。1984年12月24日，美国格鲁曼公司的X-29成 功首飞，比较成功地解决了前掠翼飞机的"气动弹性发散“问题，虽然它并没有完全解决前掠 翼在超音速时的发散问题，但它在航空基础领域和先进技术方面做出了大量的积累，为美国 航空的建设带来了一笔宝贵的财富。 进入80年代以来，俄中央航空流体动力研究院的一些专家，又采用最新的科技成果， 对前掠翼技术进行了系统的研究，并取得了突破，研发的复合材料才使前掠翼布局成为可 能。最终，苏霍伊飞机设计局总设计师西莫诺夫决定苏-47的两个研制方案均采用前掠翼。 前掠翼的优点： 1.机动性能卓越 2.前掠翼的临界迎角比较大，不易失速，具有更高的机动性和安全性。并且飞行时的升 阻比大，更容易实现超音速巡航和加大飞机的亚音速航程。同时，再加上与推力矢量控制系 统的配合，也使近距离空战机动能力成倍地提高。 对失速的介绍：失速是当机翼攻角（迎角）增大到一定的程度（临界迎角）后，机翼上 表面气流分离，导致升力减小所发生的现象。飞机将低头下沉，直至获得足够升力飞行。当 一侧机翼先于另一侧机翼失速时，飞机会朝先失速的一侧机翼方向沿飞机的纵轴旋转，称为 螺旋或尾旋。 前掠翼的优点： 3.前掠翼的升力系数大，升阻比高，起飞时离地快，能大幅缩短起飞着陆滑跑距离。美 国在研制F-16时曾提出了一个前掠翼方案。据他们估计，其转弯角速度可增加14%，作战 半径可增大34%，起降距离可减少35%。 前掠翼的不足： 前掠翼地气流分离在翼尖处，会带来严重的颤振问题，甚至导致前掠翼的机翼在高速下 容易折断。虽然可以通过设置前翼缓解，但也会导致雷达反射面加大。 虽然前掠翼的设计能增大内容积，允许内部武器舱的设置，进而能够提高隐身性能。但 前掠翼的设计也一定程度上会引起机翼震颤，导致隐身性能下降。 虽然2010年1月，工-50的试飞，标志着苏-47将不在俄罗斯空军服役。但他仍为研制俄 罗斯的下一代战斗机积累了大量经验。 材料的发展，注定能产生一种成熟的材料能够满足前掠翼的需求。相信未来前掠翼飞机 能够真正的登上历史舞台，翱翔于天际。 P4
Ju-287 共开发了三种型号，分别为 v1，V2、V3。 1944 年 8 月 16 日，Ju287V1 首次试飞，结果十分令人满意。可是在接下来的试飞中， 当速度达到 650KM/h 时，气动发散问题开始出现。 1945 年，生产线上未装配好的 V2 型和 Hans.Wocke 及设计小组被苏军俘虏，带回苏联 对 Ju287 计划继续研究。 1947 至 1948 年，苏联对 LL-3 前掠翼实验机进行了测试，该机以火箭为动力，最大速度 为 1150 公里/小时(0.95 马赫)。因为结构上的问题无法解决，在其后数十年间，苏联没有什 么进展，美国也不例外。 1970 年代以后，出现了利用复合材料结构的弯扭变形耦合效应(即通过布置不同纤维方 向铺层)克服上述现象，同时由于变弯度技术、放宽静稳定度技术和电传操纵控制技术等的 发展，前掠翼飞机遂又受到航空界的重视。1984 年 12 月 24 日，美国格鲁曼公司的 X-29 成 功首飞，比较成功地解决了前掠翼飞机的"气动弹性发散"问题，虽然它并没有完全解决前掠 翼在超音速时的发散问题，但它在航空基础领域和先进技术方面做出了大量的积累，为美国 航空的建设带来了一笔宝贵的财富。 进入 80 年代以来，俄中央航空流体动力研究院的一些专家，又采用最新的科技成果， 对前掠翼技术进行了系统的研究，并取得了突破，研发的复合材料才使前掠翼布局成为可 能。最终，苏霍伊飞机设计局总设计师西莫诺夫决定苏-47 的两个研制方案均采用前掠翼。 前掠翼的优点： 1.机动性能卓越 2.前掠翼的临界迎角比较大，不易失速，具有更高的机动性和安全性。并且飞行时的升 阻比大，更容易实现超音速巡航和加大飞机的亚音速航程。同时，再加上与推力矢量控制系 统的配合，也使近距离空战机动能力成倍地提高。 对失速的介绍：失速是当机翼攻角（迎角）增大到一定的程度（临界迎角）后，机翼上 表面气流分离，导致升力减小所发生的现象。飞机将低头下沉，直至获得足够升力飞行。当 一侧机翼先于另一侧机翼失速时，飞机会朝先失速的一侧机翼方向沿飞机的纵轴旋转，称为 螺旋或尾旋。 前掠翼的优点： 3.前掠翼的升力系数大，升阻比高，起飞时离地快，能大幅缩短起飞着陆滑跑距离。美 国在研制 F-16 时曾提出了一个前掠翼方案。据他们估计，其转弯角速度可增加 14%，作战 半径可增大 34%，起降距离可减少 35%。 前掠翼的不足： 前掠翼地气流分离在翼尖处，会带来严重的颤振问题，甚至导致前掠翼的机翼在高速下 容易折断。虽然可以通过设置前翼缓解，但也会导致雷达反射面加大。 虽然前掠翼的设计能增大内容积，允许内部武器舱的设置，进而能够提高隐身性能。但 前掠翼的设计也一定程度上会引起机翼震颤，导致隐身性能下降。 虽然 2010 年 1 月，T-50 的试飞，标志着苏-47 将不在俄罗斯空军服役。但他仍为研制俄 罗斯的下一代战斗机积累了大量经验。 材料的发展，注定能产生一种成熟的材料能够满足前掠翼的需求。相信未来前掠翼飞机 能够真正的登上历史舞台，翱翔于天际。 P4
2.问题/需求发现 2.1背景 同学们对学习的渴望越来越强烈，前往图书馆自习日益频繁，然而很难找到座位这个问 题一直困扰着大家，却又不知道怎么解决。我们小组成员也饱受这个问题的折磨，在此背景 下想到了相关需求与解决方案。 2.2需求 同学们的主要问题是，每次走到图书馆了，一眼望去，到处都是人，不然就是别人放的 东西，很难找到座位，询问他人又担心打扰他人学习。有时候几个人一起前往，更是难于找 到几个相连的座位。因此本次设计着力于解决图书馆座位信息缺乏问题 2.3现有产品设计不足 我们通过小组讨论，初步想到了扫描二维码和刷卡两种就坐记录方式，然而这两种方式 都有些许不足。 扫二维码方式，使用不方便，需要每次都扫一下。而且有一些自控能力差的同学去图书 馆是不想带手机的，所以不适用。 刷卡分配座位管理系统，这样对同学的出入和暂时离开有很大影响，而且实行十分麻 烦。 2.4初步构想 设计一个app,提供座位信息查询功能，使用者可在每层楼示意图中查看位置使用情 况。 3.创新设计实践 3.1功能分析及定义 我们这个app旨在为学生提供座位信息查询平台，并非管理系统，是辅助性的第三方软 件。同时兼具社交性，增强学习趣味性。 3.2方案提出及可行性分析 我们把这个工作流程归结为信息采集和信息查询，通过摄像头进行采集，通过app进行 信息查询，用地图的方式使信息变得易观察。 通过摄像头实时拍摄，传输到后台处理软件，软件可以自动分析出某个座位上是否有 人，将分析结果整合，自动绘制实时座位信息地图，通过app呈现。 P5
2.问题/需求发现 2.1 背景 同学们对学习的渴望越来越强烈，前往图书馆自习日益频繁，然而很难找到座位这个问 题一直困扰着大家，却又不知道怎么解决。我们小组成员也饱受这个问题的折磨，在此背景 下想到了相关需求与解决方案。 2.2 需求 同学们的主要问题是，每次走到图书馆了，一眼望去，到处都是人，不然就是别人放的 东西，很难找到座位，询问他人又担心打扰他人学习。有时候几个人一起前往，更是难于找 到几个相连的座位。因此本次设计着力于解决图书馆座位信息缺乏问题 2.3 现有产品设计不足 我们通过小组讨论，初步想到了扫描二维码和刷卡两种就坐记录方式，然而这两种方式 都有些许不足。 扫二维码方式，使用不方便，需要每次都扫一下。而且有一些自控能力差的同学去图书 馆是不想带手机的，所以不适用。 刷卡分配座位管理系统，这样对同学的出入和暂时离开有很大影响，而且实行十分麻 烦。 2.4 初步构想 设计一个 app，提供座位信息查询功能，使用者可在每层楼示意图中查看位置使用情 况。 3.创新设计实践 3.1 功能分析及定义 我们这个 app 旨在为学生提供座位信息查询平台，并非管理系统，是辅助性的第三方软 件。同时兼具社交性，增强学习趣味性。 3.2 方案提出及可行性分析 我们把这个工作流程归结为信息采集和信息查询，通过摄像头进行采集，通过 app 进行 信息查询，用地图的方式使信息变得易观察。 通过摄像头实时拍摄，传输到后台处理软件，软件可以自动分析出某个座位上是否有 人，将分析结果整合，自动绘制实时座位信息地图，通过 app 呈现。 P5