作为一种现代工业文明的代表和生活方式的象征,飞机已经深入到人们生活的方方面面,我们对它并不陌生。那,现代飞机是怎样设计出来的?飞机设计师又是怎样工作的呢?# S6 t2 S9 r. r* k& p, U/ h* o
* H3 D X. t) ~/ Z
; S9 t8 g! U- C, [- i
答: 一般来说,飞机设计需经历这三大阶段
4 i! P4 l1 E% ~ J$ v
方案论证 ' o) G" F) n6 r/ P
我们要设计一架什么样的飞机? 要完成什么任务? 要拥有什么特点? 要具备什么能力? ) ?# i: m/ L1 |# b2 s
* l3 g7 N" H2 B7 i
基于这些需求,设计师依照空气动力学原理、飞机设计规范和经验进行创新,选择布局形式,计算总体参数,确定发动机类型及数量,制定各系统顶层要求,安排各部分位置,绘制出飞机草图。再经过一系列的循环迭代不断修正,飞机的样子就逐步清晰了起来。
5 p2 {5 ^) u. m; ?+ N# T3 O+ A以我国自主研制的“翼龙”无人机为例,针对它主要完成长时间情报侦察、监视和对地攻击等任务需求,设计师就选择了大展弦比中单翼、外倾双垂尾的布局形式,以实现长航时稳定飞行、自动控制难度低、拥有较大挂载能力的目标。
" W; A6 Y; ?& T4 N: G' e# @/ S3 T2 L& q; w+ o
) W# C1 _% x, S* N飞机的设计,也是一个在多项需求和约束中突出重点、寻找平衡的过程。就像“翼龙”无人机首先要求飞行时间足够长,那飞行速度就得降低,但降低速度又必须能保证安全平稳飞行和任务的完成。
/ Y7 w, b% d2 D& @
& s% Z3 c' Z5 B* X
/ K& p( e, g4 S飞机的设计,还要兼顾制造能力、经济性等问题。如果是有人机,还要考虑座舱、飞行员生命保障系统等,设计难度就更大了。
: f: C' h3 j4 Z/ F K. B2 t工程设计 自上而下分解设计 再自下而上逐级集成
' t) r( v6 }% q& l" \. B( n9 e/ [0 {3 G6 p3 b* v
接下来进入工程设计阶段,飞机草图被分解为一个个复杂的模块,飞机需求被细化为各分系统的指标和设计要求。
$ C& B3 {; T7 ~- R
$ t, x2 V! z" z+ l
: A4 p+ F) L' j m- y8 y7 b T+ T. |
+ |' N6 O& e$ X各分系统承接任务指标和设计要求后,往往需要进行多项关键技术攻关,还要完成大量试验验证。这是一个异常复杂的系统工程,涉及一百多个专业领域,每个领域都是一门深奥的学科,各领域又需要彼此密切配合,巨大的工作量常常需要数年甚至十几年才能完成。/ n3 A6 _6 }' g( C
$ n0 a! o2 D6 S, f N
0 S) f7 V+ P. p: J, |% D% i8 a
% \0 q$ N' _1 y: W8 Y0 B7 Q0 d. I* F$ ?) C7 A, W7 L2 E
经过自上而下分解设计,形成可行可靠的产品设计方案,再自下而上逐级集成,相互协调多轮完善,最终得到一套完整的“生产图纸”。
; D+ K: @! o0 u7 C/ L: T4 P
$ m; s$ f, A, A2 u& I
试制试飞 熔炼战鹰的钢筋铁骨 激活飞机的生命体征 7 L2 N, B! V" C8 Z2 C+ r8 T
9 c! F5 F* F' u0 ^ {
4 |; Z2 E' K3 Y3 K从各系统功能性能试验、全机结构试验、试验台综合试验,到机体生产、总装,再到机上地面试验、试飞,一个个环节反复验证设计功能和指标,不断优化设计方案,最终完成设计定型,开始批量生产。这时,熔铸了无数智慧和热血的战鹰终于可以交付用户、载梦飞翔了。
( }1 z% B3 s1 G
, W P) H( l& W) Z3 D6 l: g2 m9 j- {( T( a/ d
|