作為一種現(xiàn)代工業(yè)文明的代表和生活方式的象征,飛機已經(jīng)深入到人們生活的方方面面,我們對它并不陌生。那,現(xiàn)代飛機是怎樣設計出來的?飛機設計師又是怎樣工作的呢?2 h6 V0 u7 f) @& n" s! c1 L V
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' v0 h7 s9 g" H$ h: y+ ~7 _答: 一般來說,飛機設計需經(jīng)歷這三大階段 - c2 p& r' u8 W& d# j7 K( q
方案論證
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我們要設計一架什么樣的飛機? 要完成什么任務? 要擁有什么特點? 要具備什么能力? # c* ^) E D4 I/ x9 ^5 f" }
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基于這些需求,設計師依照空氣動力學原理、飛機設計規(guī)范和經(jīng)驗進行創(chuàng)新,選擇布局形式,計算總體參數(shù),確定發(fā)動機類型及數(shù)量,制定各系統(tǒng)頂層要求,安排各部分位置,繪制出飛機草圖。再經(jīng)過一系列的循環(huán)迭代不斷修正,飛機的樣子就逐步清晰了起來。6 v; _/ Z- w) z* S2 L, R1 r& I
以我國自主研制的“翼龍”無人機為例,針對它主要完成長時間情報偵察、監(jiān)視和對地攻擊等任務需求,設計師就選擇了大展弦比中單翼、外傾雙垂尾的布局形式,以實現(xiàn)長航時穩(wěn)定飛行、自動控制難度低、擁有較大掛載能力的目標。
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飛機的設計,也是一個在多項需求和約束中突出重點、尋找平衡的過程。就像“翼龍”無人機首先要求飛行時間足夠長,那飛行速度就得降低,但降低速度又必須能保證安全平穩(wěn)飛行和任務的完成。
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飛機的設計,還要兼顧制造能力、經(jīng)濟性等問題。如果是有人機,還要考慮座艙、飛行員生命保障系統(tǒng)等,設計難度就更大了。
% a, z: \$ k* n工程設計 自上而下分解設計 再自下而上逐級集成 + F; t7 l# H* [3 _
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接下來進入工程設計階段,飛機草圖被分解為一個個復雜的模塊,飛機需求被細化為各分系統(tǒng)的指標和設計要求。5 I0 D5 G! O9 K
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j' Q& K- F3 K P: P" ]各分系統(tǒng)承接任務指標和設計要求后,往往需要進行多項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān),還要完成大量試驗驗證。這是一個異常復雜的系統(tǒng)工程,涉及一百多個專業(yè)領(lǐng)域,每個領(lǐng)域都是一門深奧的學科,各領(lǐng)域又需要彼此密切配合,巨大的工作量常常需要數(shù)年甚至十幾年才能完成。' D- x: o9 y8 G8 @$ ]
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經(jīng)過自上而下分解設計,形成可行可靠的產(chǎn)品設計方案,再自下而上逐級集成,相互協(xié)調(diào)多輪完善,最終得到一套完整的“生產(chǎn)圖紙”。
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試制試飛 熔煉戰(zhàn)鷹的鋼筋鐵骨 激活飛機的生命體征 1 r3 h+ K/ p8 d+ r4 h9 X
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從各系統(tǒng)功能性能試驗、全機結(jié)構(gòu)試驗、試驗臺綜合試驗,到機體生產(chǎn)、總裝,再到機上地面試驗、試飛,一個個環(huán)節(jié)反復驗證設計功能和指標,不斷優(yōu)化設計方案,最終完成設計定型,開始批量生產(chǎn)。這時,熔鑄了無數(shù)智慧和熱血的戰(zhàn)鷹終于可以交付用戶、載夢飛翔了。
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