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官普:飛機是怎么設計出來的?

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作為一種現代工業文明的代表和生活方式的象征,飛機已經深入到人們生活的方方面面,我們對它并不陌生。今天的《航空百問》:現代飛機是怎樣設計出來的?飛機設計師又是怎樣工作的呢?

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作為一種現代工業文明的代表和生活方式的象征,飛機已經深入到人們生活的方方面面,我們對它并不陌生。

今天的《航空百問》

現代飛機是怎樣設計出來的?

飛機設計師又是怎樣工作的呢? 

答:一般來說,飛機設計需經歷這三大階段

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方案論證

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?

基于這些需求,設計師依照空氣動力學原理、飛機設計規范和經驗進行創新,選擇布局形式,計算總體參數,確定發動機類型及數量,制定各系統頂層要求,安排各部分位置,繪制出飛機草圖。再經過一系列的循環迭代不斷修正,飛機的樣子就逐步清晰了起來。

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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,以實現長航時穩定飛行、自動控制難度低、擁有較大掛載能力的目標。

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等,設計難度就更大了。

工程設計:自上而下分解設計 再自下而上逐級集成

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的指標和設計要求。

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各分系統承接任務指標和設計要求后,往往需要進行多項關鍵技術攻關,還要完成大量試驗驗證。這是一個異常復雜的系統工程,涉及一百多個專業領域,每個領域都是一門深奧的學科,各領域又需要彼此密切配合,巨大的工作量常常需要數年甚至十幾年才能完成。

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經過自上而下分解設計,形成可行可靠的產品設計方案,再自下而上逐級集成,相互協調多輪完善,最終得到一套完整的“生產圖紙”。

試制試飛:熔煉戰鷹的鋼筋鐵骨 激活飛機的生命體征

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從各系統功能性能試驗、全機結構試驗、試驗臺綜合試驗,到機體生產、總裝,再到機上地面試驗、試飛,一個個環節反復驗證設計功能和指標,不斷優化設計方案,最終完成設計定型,開始批量生產。這時,熔鑄了無數智慧和熱血的戰鷹終于可以交付用戶、載夢飛翔了。

專欄作者

責任編輯:助理編輯 馮歡

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