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?
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# \: L* @$ {; i. j) x6 a! t' q/ Q答: 一般来说,飞机设计需经历这三大阶段 * W) c+ {0 L( l2 r+ t7 W2 E& A
方案论证
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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? ) _7 O0 f* t' y
4 s" n2 L! D; o; M: A/ T: B- ]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。8 p+ {( r6 ?7 B1 R/ k# |5 m
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。$ X& c& G" N3 ^
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' v& q; f6 q! F9 \6 `+ R, u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。( m* X' H6 i$ x; Q- A8 [
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+ C- g" p% L7 K- D1 D0 F; K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。
% M( G' t* Z" [# h) \工程设计 自上而下分解设计 再自下而上逐级集成
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' {+ p4 E8 K- ]0 s0 L. p! v/ l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。2 X! W: ~8 Z# | g( k. d/ r1 o1 k
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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。
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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”。) G5 G2 W$ H+ V3 B* G- \& s9 G
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试制试飞 熔炼战鹰的钢筋铁骨 激活飞机的生命体征
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, X! L8 D. X2 _7 n3 T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。
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