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时间:2010-10-20 23:45来源:蓝天飞行翻译 作者:admin
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飞机总体设计是指从概念性设计到初步设计阶段,进行总体方案设计的全过程,其最终
的目标是定出最优的总体方案。对新机研制工作具有全局性影响的重大决策,大部分都要在
总体设计阶段做出。总体设计工作中的失误,不仅会对以后的设计工作产生不利的影响、在
时间上和经济上造成损失,而且往往直接影响到新机研制的成败。因此,飞机总体设计是飞
机研制工作中最为重要的一个阶段。
飞机总体设计也属于工程设计的范畴,具有一般工程设计中科学技术的各种特性。但由
于现代飞机结构复杂,要求高,增加了总体设计的难度,从而使现代飞机总体设计工作明显
地具有以下几个特点:
一、创造性与科学性
飞机总体设计必须具有创造性。假如所提出的总体方案没有创新、没有特色,与现有的
飞机相比没有什么新东西,那也就从根本上失去了总体设计的意义。我们不能在落后的总体
方案的基础上,指望研制出先进的飞机来。特别是在世界航空工业激烈竞争的今天,飞机设
计工作中的创造性显得尤为重要。这首先要求飞机设计工作者具有创新的精神,勇于探索,
进行创造性的构思,并且要有渊博的理论基础和丰富的实践经验,善于克服心理上的惰性,
这对于保证设计的成功,或者说对于保证设计工作的创造性,无疑是重要的。但是,从另一
方面看,由于现代飞机设计是一项复杂的系统工程,和普通简单的工程设计及一般的美术作
品的创造过程不同,仅仅靠作者的热情和丰富的想象力是不行的,必须要有先进的科学技术
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和强大的工业基础做后盾,才能保证创造成功。也就是说,在总体设计过程中,应设法避免
盲目创新,尽量减少无根据的决策而带来风险。因此,在设计中所采用的各种新技术都要经
过预先研究,或是在设计过程中广泛进行试验加以验证。
航空科学技术预研工作非常重要,以便为飞机设计建立科学技术的储备。否则,就不可
能使所设计的方案真正具有创造性和先进性。例如,在没有研制出可用的喷气发动机和在空
气动力研究中没有解决后掠翼的问题以前,设计超音速飞机只能是空想。
总之,设计就要创新,尤其是在总体方案设计阶段,特别要尽可能多地采用先进的技术
措施,以保证设计的飞机具有竞争力,而不至于一出台就落后、过时。不仅设计新飞机如此,
渐改设计、改型设计,也一样要采用先进技术,要创新。为减少风险,要加强预研工作和在
设计过程中广泛进行有针对性的理论研究和试验研究,做到创造性与科学性相结合。
二、反复迭代,多轮逼近
飞机总体设计另一明显的特点是采用反复迭代、多轮逼近的方法。简言之,首先根据国
民经济或国防建设的需要,拟定出飞机的使用技术性能或战术技术性能要求,然后,根据所
拟定的设计要求确定飞机总体设计方案的各种参数,定出飞机总体设计方案的过程。由于飞
机结构的复杂性,和对飞机所提出设计要求的多样性,使得现代飞机的总体方案设计不可能
一次完成,而是需要反复迭代,逐渐逼近。也就是说,每一轮在步骤和原理上都是一样的,
但并不是简单的重复,每进行一轮都要使总体方案更加完善、具体和能更好地满足设计要求。
此外,飞机设计是一个创造性的过程,方案的确定往往与人的因素有关。在飞机总体设计过
程中,离不开设计人员创造性的构思、综合的判断和必不可少的决策。因此,传统的飞机总
体设计工作与一般的系统分析工作不同,几乎不存在唯一性。对于相同的设计要求,往往会
有若干个不同方案,这就有一个优化的问题。因为分析计算一个方案的工作量大,设计参数
变化需要重新估算重量、推进性能、气动特性并在此基础上再次重新计算飞机的各种性能,
所以很费时间。目前,国内外的许多飞机设计部门都广泛使用了计算机辅助设计(CAD)的
程序系统,不仅可以缩短设计周期,而且也可以在设计过程中引入最优化设计环节,利用计
算机对飞机的设计参数进行优化,这样,就可以得到最佳的设计方案。飞机总体设计过程的
框图如图1.3 所示。
实际上,在飞机的整个研制过程中,各设计阶段之间也要反复进行迭代,逐渐逼近。例
如,在总体方案初步确定后,要进行详细设计。在详细设计阶段,要完成飞机各部件、各系
统和零构件的设计,需要进行大量、精确的计算工作和试验研究,所得到的精确的几何数据
和重量数据,又成了进一步修改和完善总体方案的依据。根据这些详细、精确的数据,才能
最终完成飞机的重量计算、重心定位和内部布置的工作,所以,这也是在更大范围内的反复
迭代、逐渐逼近的过程。总之,可以说反复迭代、逐渐逼近是飞机整个研制工作的一大特点,
而在总体方案设计阶段尤其明显。飞机设计工作之所以具有这种特点,是由于飞机设计要求
的多样性和矛盾性造成的,对一架飞机各方面的设计要求非常多,无论是在飞行性能、使用
和维护性能、安全性、经济性以及军用飞机的作战性能等各方面都有一系列的具体要求,而
各种要求之间又往往是互相矛盾的,例如,要增大飞机的飞行速度,就需要减小机翼的面积,
采用相对厚度较小的翼型,这就与降低起飞着陆速度、减小滑跑距离的要求相矛盾。此外,
机翼参数还与结构的强度、重量以及内部容积的利用有关。许多因素互相影响,有的则是互
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为因果,这就是造成飞机总体方案设计工作需要反复迭代的基本原因。
三、综合与协调
现代飞机的结构复杂,机载设备的种类和所占的比例不断增加,使飞机设计工作涉及空
气动力、结构强度、航空发动机、自动控制、电子技术、航空材料及制造工艺等多种专业技
术领域,需要众多的各类专业技术人员参加,所以现代飞机设计实际上是一种依靠集体智慧
进行创造性的工作,需要各专业之间的分工、合作和密切配合,特别要注意各方面的综合和
协调才能成功。如果大家各持己见,不考虑全局,不注意综合和协调,则不会设计出好的飞
机来。
设计要求
初步方案
分析计算
 
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