杨雪

中图分类号：V211.74 文献标识码：A

文章编号：1003-0069（2021）11-0114-04

前言

风洞是进行空气动力学研究和试验的基础性装备，风洞设备的建设发展与航空航天飞行器的研制密不可分。经过多年的发展，国内风洞的气动力试验技术已达到国际先进水平，但是从外观上却很难将这个裸露着机械结构的设备联想到“尖端科技”。作为大型的、系统性的试验设备，风洞造型的优化受到功能需求和成本控制的极大限制，但合理的色彩涂装能够在最经济的基础上，达到改善视觉效果的重大作用。同时，随着国内风洞数量的增加和市场需求的扩大，各个风洞研究试验机构间竞争力的增强，风洞的“品牌”宣传性、识别性也越來越受到装备制造业领域的重视。色彩除了具有审美和装饰的作用，还有色彩语义和象征的意义，可以暗示产品的功能，表达产品或企业所赋予的情感和心理。近十年来，航空工业空气动力研究院（以下简称气动院）风洞迅速发展，对于新建风洞的涂装进行了一些改变和尝试，但是在院内并没有形成一致的设计思路，无法通过统一的外观表达内在延伸的品牌价值。运用产品识别系统理论，研究气动院风洞涂装设计方法，对于设计效率的提高和企业品牌形象的推广具有重要的意义。

一、国内风洞涂装现状

国内主要空气动力研究试验机构有：中国空气动力研究与发展中心、中国航天空气动力技术研究院和气动院，三地集中了大量的风洞试验设备。按照风洞运行速度，风洞可以分为低速风洞、高速风洞和超高速风洞等。通过调研并且收集官方网站上的风洞设备介绍，对目前国内风洞涂装存在的一些问题进行分析。

（一）缺乏识别性

风洞试验技术水平的发展和功能的实现是最关注的问题。过去风洞涂装大多是简单的防止钢结构生锈的功能性需求，由工程设计人员提出，用色过分依赖机械涂装标准，或者受主观经验的影响较大，没有进行针对性的设计研究，风洞之间也只是相互借鉴参考，企业缺少风洞色彩规范，只能通过辨认产品表面的企业标识才能知道所属企业的名称。如图1所示，结构相似的两个风洞洞体都使用了绿色，使人们很难快速从外观形象区分其所属型号，减弱了风洞的识别性。

（二）缺乏统一性

在进行介绍宣传时，风洞会展示试验部段内部或者洞体外部结构。低速风洞通常尺寸较大，有些还会结合建筑布局和材料进行设计，高速风洞和超高速风洞洞体通常在一个厂房内，视觉范围更大。如表1所示，低速风洞内部展示较多，通常为白色或者灰色，有些会标注风洞型号和所属机构名称;在高速风洞范围内，中国空气动力研究与发展中心洞体为绿色，中国航天空气动力技术研究院以白色为主，气动院则是由绿色向蓝色过渡;超高速风洞或许考虑到漆面颜色能承受的温度，三家单位都以银灰色（或金属原色）和蓝色的搭配为主。通过调研发现，即使是在同一机构内部，风洞的颜色也没有完全统一，所以很难使企业通过风洞传达其内在一致的文化理念。而产品形象较成功的品牌人们仅仅通过感受其产品色彩，就能判断出产品出自哪家企业 。

（三）缺乏功能性的表达

色彩与图形可以起到比文字更为直观的表达效果，通过色彩图形符号唤起人们的知识共鸣来传递信息比文字阅读的方式更快。现在风洞的涂装色彩单一，部件的使用功能、操作安全等特征与人的行为之间的互动没有建立起来，这些色彩和标志细节的缺乏，使涂装无法明确表达出风洞的使用功能特点。

二、基于产品识别系统的风洞涂装设计方法

（一）产品识别系统的定义

产品识别系统（Production Identity System），简称PIS，是将产品形象通过一定的视觉识别设计，予以视觉化、规范化和系统化，并通过整合性宣传，使公众产生一致的认同感和价值观的一种产品整体设计战略。

产品识别系统是产品设计最直接的关注点，是系统整合产品外形并对品牌进行识别的最有效的手段，过去常用“家族化产品”“产品DNA”等来表述这种设计理念。比如奥迪汽车，我们仅需要观察其产品特征及设计风格，就很容易辨别出所属品牌，企业也会将其特有的族元素应用在系列化产品中。

产品识别系统构成要素包括视觉识别要素（形态、材质、色彩和界面）和个性识别要素（理念与情感）。色彩是产品识别的第一要素，相关研究表明，人们看物体时，最初 20s内，色彩因素占80% ，而形态占20% ，5min 后，色彩和形态各占50% ，并以此状态持续。通过设计，将风洞色彩延续一种风格，通过外在共有的识别要素来实现风洞涂装的统一性和协调性，达到识别风洞的归属企业、表达内在功能与价值的目的，与其先进的技术一起形成了高质量的品牌特征。

（二）风洞色彩识别要素的建立

建立色彩识别要素，首先需要进行产品定位，突出产品的特定功能，将可感知到的产品意向与其视觉特征即色彩意向进行匹配，寻求之间共有的关系。相较于产品识别系统，现在更为大众所熟悉的是企业识别系统（CIS）。产品识别系统属于企业识别系统的枝干，以企业识别系统为基础，可以形成多个系列的产品识别系统。产品识别系统可以看成是将企业识别系统中的企业名称、标志、及色彩等在产品中具体应用的设计规范。

1.产品定位：产品定位需要增加产品中的感性因素。风洞是进行气动力试验的基础性装备，具有探索蓝天宇宙，追求速度的特点，希望其能完成高质量的试验数据，要在目标客户的心目中传达高端设备这一定位，就要为产品创造一定的特色，赋予一定的形象，以适应客户的需要与偏好。

2.产品意象：产品意向是与功能相匹配的，其形成是为了突出产品的特定功能。比如声学风洞设计，在前期的产品定位中，具有“安静”这一特点，在设计时，除了满足使用功能，更要充分表现“安静”的特点，突出产品特性的知觉意象，设计时优化风洞细节，从而达到表达内部特点的目的。

3.色彩意向：色彩意向指的是结合色彩属性表达色彩的心理感觉和能联想到的象征意义。如红色是火焰的颜色，我们可以通过生活中的切身感受，联想到红色代表热情，也代表着危险，会使人产生兴奋与热烈的感觉，同时从色彩属性上考虑，由于红色的波长较长，因而更容易引起人们的视觉注意。

在风洞设计中，希望向用户展现出风洞科技、未来等意向，那么匹配相应的色彩，将风洞产品意象与相应的色彩意象进行匹配，以达到内在品质和外在表达的关联性。同时，企业通过历史文化的沉淀，具有所用颜色的传承性。

如图2所示，色彩识别要素的建立是从情感联想和象征的角度进行考虑的，以产品为核心，将需求价值与色彩联想作为基础参考。综合考虑企业识别系统的相关要素，从产品特点与企业文化理念提取出相近似的关键词，确立产品设计的品牌定位，将品牌文化、气质、经营理念等特质进行意向传达，并且外延到使用者相关的体验与视觉品质分析上，获得相关的色彩联想，达到最适用的配色方案。

（三）风洞涂装设计模型

前期在建立起色彩識别要素之后，则进行具体的风洞涂装设计。首先，收集风洞所在企业的视觉识别系统等标准手册，以及企业决策者对于如风格、实施成本、油漆厂家等方面的要求，再进行具体设计工作。

1.风洞色彩识别要素位置：风洞根据速度、功能的不同，其形式和具体组成部件也具有差异性，从系统方面归纳，风洞是由主要洞体、驱动系统、测量控制系统和相关配套系统组成。洞体是风洞的主体，洞体中最主要的部段是能对模型进行测量和观察的试验段，风洞其他系统及部件都是为了构建相应的试验环境而产生的，因此色彩识别要素主要应用在洞体上，主要视觉部件为试验部段，其他系统颜色则与之进行配套。

2.主体色彩与辅助色彩：风洞外观色彩的主体颜色，是洞体上应用面积最大的色彩，也是视觉冲击力最强的色彩，它的选择与应用确立了整个品牌与风洞产品色彩外观的基调。色彩识别作为企业识别系统的要素之一，在企业发展过程中逐渐形成自己的鲜明的识别性，洞体主要的色彩要素运用代表自己企业的标准色以实现产品的识别功能，或者参考运用风洞产品的延续用色，是对风洞颜色既定印象的延续。而风洞洞体如果大面积的只使用一种，就会出现前文提到的问题——显得单调且缺少功能性的表达作用。一般产品设计会在主色的基础上，增加面积相对较小的辅助色，与主体颜色进行调和。辅助颜色与主体颜色的搭配也需要和风洞自身的特点与色彩意象相协调。比如风洞的支座是支撑固定洞体的结构，若希望通过辅助颜色表达出洞体支座的稳定感，就需要使用比主体颜色明度更为低的颜色。

除了洞体颜色，其他系统配套颜色为了衬托洞体颜色，并且不过分占据人们的视线位置，则采用洞体相同色系的颜色，或者无彩色系列，如白、灰，或者具有金属光泽色系列，如银灰色。

3.色彩比例的划分：比例设计是依据形态比例协调的基本规律，合理协调产品功能、结构、技术要求和宜人性等方面的尺寸要求，使得产品形体各部分之间，以及部分与整体之间的尺寸协调、匀称的设计方法。

风洞色彩比例的划分主要指主体颜色与辅助颜色的面积比例协调，首先希望通过最直观的颜色进行使用功能的传达。从结构上考虑，将洞体上固定的部段采用主颜色，在活动部段和需重点提示的部段上点缀辅助颜色。从视觉主次方面考虑，人员经常活动区域为试验段附近、具有更换需求的部段以及部分检修区域以及参观人员进入风洞大厅后第一视觉区域等，对于这些区域同样与主体颜色进行区分。在风洞上，这些辅助颜色的应用位置包括但不限于：检修人孔、试验段、驻室、驾车等。

对于洞体以外的其他部分，如辅助管道可以采用无彩色系列，按照标准，根据内部介质的不同，标注流向箭头及介质名称。一些外购标准配套设备种类繁多、样式复杂多变，因此同配套管路一样，采用统一的颜色搭配以达到整体的和谐，这些设备的颜色或者保留出厂配置，或者采用与主色同色系的颜色。

在协调完功能、结构、宜人性等方面的色彩使用部段及区域后，则要进行整体与部分之间的尺寸协调，运用几何比例完成美观性上的表达。

4.图形的定位补充：在色彩无法更为准确地表达风洞所要传达的功能需求时，就需要通过图形符号等要素来进行补充说明。功能符号要素位置包括洞体的外部和内部。

在洞体外部，图形补充主要包括使用箭头标注内部气流的运动方向，在运动机构上标注其运动方向，在驻室上门框、驻室大门或者稳定段两侧标注企业标志、企业名称与风洞名称等，在视觉上最为显眼的位置标注。洞体内部，一般在试验段或者超扩段内壁两侧标注企业标志、名称与风洞名称。根据不同的风洞形式将这些标准的图形标志放置在最适宜的位置，仅对大小按比例进行调节。

三、某风洞涂装设计实践

（一）风洞定位

某风洞为气动院沈阳院区新建风洞，由加热器、可移动的部段（喷管、稳定段和等直段）、试验舱、二喉道、引射器等部段组成，具有高温高速的特点。是探索气动力前沿技术、不断冲破技术瓶颈的试验设备，代表着气动院先进的设计能力及试验水平，既保留人们印象中风洞的形象记忆，又具有现代化和科技化设备的特征。

（二）确定主体色彩

依托气动院现有风洞的涂装色彩与企业识别系统中的色彩要素，确定风洞涂装的主体颜色。按照建设年代，气动院风洞逐渐完成由绿色到蓝色的过渡，见图3。同时，《航空工业视觉识别系统手册》中制定了企业标准用色：蓝色（C100 M30 Y0 K0）和白色（C0 M0 Y0K0），如图4所示。为了延续航空企业的文化理念，与其他单位风洞涂装风格进行区分，某风洞主体颜色采用蓝色。从色彩意象上来说，蓝色也是代表科技感的颜色，与其内在的品格相对应。

（三）配置辅助色彩

单一的颜色会稍显单调，不同色相的调和会产生不同的效果。不仅可以更直观地区分功能，还可以搭配出不同的风格特征。气动院风洞洞体的蓝色作为其特有的颜色固定使用，在此“底色”基础上增加辅助色。航空工业企业众多，需要在普遍的蓝色基础上构建出其特有的风格，以气动院几座新建风洞配色作为参考，确定一种普遍认可的配色体系进行延续，并结合每座风洞自身的特点将颜色比例位置进行变化。选用以红、橙、黄、绿、蓝和紫6个色相为基础的24级色相环为研究基础，对辅助颜色进行配置。气动院沈阳院区现风洞应用的辅助色彩包含：

1.蓝色类似色相，如图5所示，在色环上角度小于30°，得到稳定温和的感觉，使之具有沉静感。

2.蓝色与黄色的近似补色，如图6 所示，在色环上角度为120°～150°，有自然明快、生动活泼的色彩感觉。

3.蓝色与橙色的完全补色，如图7所示，在色环上角度为180°，产生强烈的对比效果，具有明亮、热烈之感。

（四）色彩比例

色彩比例通过功能性的表达进行划分，给使用者和参观者明显的提示。根据风洞本身的结构功能特征，将需要更换的结构和可移动的部段（图8绿色部分）以及重点试验部段（图8红色试验舱部分）进行颜色区分。同时，根据人员的使用、检修及参观情况进行主次的划分，使用目标定位为行业内外专业技术人员，展示目标则较为广泛，由专业人员扩大到普通大众，如图9中标示，对于进入厂房内的第一视觉区域、经常使用的区域、需要提示的部分，适宜采用明度和纯度高的颜色。另外，风洞系统内的辅助设备及管道则使用同色系蓝色和容易隐藏到大环境中的白色或灰色，不会过度占据人的注意力。

上文提到，此风洞具有高速高温的特点，因此明快、明亮的色彩搭配更符合其产品意向，将现配置的三种辅助颜色形成两套洞体配色方案。

1.涂装方案一：将可活动可更换部件：加热器架车、等直段、稳定段、喷管段移动架、试验舱大门窗、二喉道、人孔盖等部件使用黄色辅助色，其中也包含了重点试部段和主要视觉区域，如图10所示。

2.涂装方案二：将主体蓝色的类似色深蓝作为洞体支座颜色，使风洞具有稳定感，又将互补对比色橙色点缀在可活动可更换部件和洞体主要区域上，以增强提示性，如图11所示。

此风洞在色彩比例应用上寻求一种理性的规律感，相较于之前风洞洞体辅助颜色点和面的应用，此风洞利用环形肋板这一结构特点，将辅助颜色用线形元素在整个洞体上进行点缀和延伸，使底座与洞体、固定与运动部段有机结合在一起，用小面积和小体量的颜色达到特色识别的目的。

（五）标识符号

在颜色无法完成功能性和识别性的表达时，则需要使用标识符号来进行补充，给予相应的符号化的提示。此风洞拥有多个可更换的喷管段以满足不同的试验需求，在不同的喷管上标注速度型号而进行区分，在可移动驾车上标注机构可移动方向的箭头，在重点视觉区域和试验部段内外的风洞名称标志，企业名称与风洞名称采用标志+中英文全程的组合形式，标注在试验舱大门框上。在固定管道段及引射器支座上标注代表气流方向的箭头。

（六）确定最终方案

经评审，项目组更希望此风洞呈现出科技感、现代化、醒目和活跃的特点，最终选择蓝色与橙色的搭配方案。蓝色洞体，深蓝色的底座，加上橙色的互补色，得到鲜明饱满的效果，既有对比，又具有和谐感。根据功能和美观性比例，采用橙色：深蓝色：蓝色=1：3：6等差数列比的经典配色比例进行设计，如图12所示，形成颜色逐级扩充的态势。

将设计方案转换为实际产品，参考颜色更为丰富的R AL国际（德国）标准色卡，选择对应的油漆色号以方便施工。洞体主体天蓝色（RAL5015），支座深蓝色（RAL5013），部分环肋点缀橙色（RAL2004）。其他辅助设备以蓝色（RAL5015/RAL5013）、白色（RAL9003）为主，辅助管道使用银灰色（RAL9006），与风洞主体色具有协调性，不会分散过多的视觉注意力，最终效果如图13所示，并且最终涂装实施照片如图14所示。

结论

通过某风洞涂装设计实践，将产品识别中的品牌文化、色彩风格和功能符号要素进行整合，使企业内风洞形成特有的涂装识别元素，用风洞外在形象体现出风洞本身的特点和企业内在的品质，解决了现阶段国内风洞涂装存在的一些问题，为大型风洞设备色彩涂装设计提供了理论依据。下一步希望形成更为科学的评价体系，在现有设计基础上进行传承并且不断创新。另外，隨着风洞市场需求的增多，在为一些高校或其他单位进行风洞设计时，可参考此涂装设计理论及方法，提高设计效率，将风洞建成每个单位的品牌工程。