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?' I0 n5 L6 d) @) X
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答:
一般来说,飞机设计需经历这三大阶段
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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?
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& s8 U/ r9 I9 e" E$ T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。. }% O H, _: D h
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。 $ l- c; }( I, Z; t4 J1 ^ ' N3 L- |3 g4 N4 p8 f' ]/ k+ S- Q' s% s* x$ T 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。 - S7 C+ G4 C- I' N% f# v
1 a/ B: S: X8 Q, p, X- ]# U* Z 1 G9 ~3 B, m7 n0 C: E: O, d 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。7 F+ F0 j7 c; P! t7 i: n- M1 ]
工程设计
自上而下分解设计
再自下而上逐级集成
- H6 } I' l" b9 g- z" D. b8 V4 N8 ? 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。e+ k9 ]3 I! g P! H
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% U! o) a+ f( 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。 # y0 }! @. f' q* S4 | . S7 ^8 V: i1 G4 p5 j/ j' f/ S4 |* m2 [# U4 ^
1 i6 U r- [6 u, K; D' g . y2 ~4 {2 A* G5 v. M9 l 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”。& ]1 }0 i: `6 i3 Y# l
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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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* J: u$ M6 o5 Y% k8 u3 C+ x! L- I( y. I/ Z) s1 S/ }3 @: d. u 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。 : Y& d/ T' l0 W% n4 \) ?8 O8 l' K) T; ~ # a" p* n' N5 m) u! p
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