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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$ k, ]. i! `* i答: 一般来说,飞机设计需经历这三大阶段 4 n- B3 h4 ~1 L9 {
方案论证 & H% I+ z9 ^3 X0 l! _9 I B6 `+ [
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? 9 o4 K5 y# V3 O+ B, y2 X
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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。
* v# L- N8 I+ {) x! R& r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。( Q O; o8 t5 q3 x) B% O; F
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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。
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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。
! }( D. r1 L1 N9 s工程设计 自上而下分解设计 再自下而上逐级集成 " r0 P$ E3 Z4 g2 o" i% l' w3 }. Y
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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。' p5 M- ]4 D. V! K$ F) M w
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% F- }0 S7 @" E! X/ D Q# ?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。5 ]" k7 P) a, S
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4 Z/ L' P# I$ `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”。5 s- S- i0 @0 a5 K5 R
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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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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。7 R$ [; p, I, q7 A ^5 \$ E
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