飞机研制工作的一般过程

Admin
2016-05-13
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在航空科学高度发达的今天,研制一种新型飞机,从设计方案的提出到试制生产和投入使用,一般都要经过几年,有时甚至是十几年的时间,这是一个很复杂的过程。简单地归纳起来,飞机研制工作的一般过程大致如(图1)和(图2)所示。


(图1-飞机研制工作的一般过程)


按设计工作内容的粗细程度和大致的先后次序来分,飞机设计工作可以划分为三个不同但又有内在联系的阶段。
(1) 概念性设计(Conceptural Design);
(2) 初步设计(Preliminary Design);
(3) 详细设计(Detail Design)。


在飞机开始进行设计之前,首先由使用部门提出或由使用部门与设计部门共同拟定飞机的设计要求,在概念性设计阶段要对飞机的设计要求进行充分的分析、研究和论证,有的文献把这部分工作称之为“外部设计”。


概念性设计阶段的任务是根据飞机的设计要求,对所要设计的飞机进行全面的构思,形成粗略的飞机设计方案的基本概念,并草拟一个或几个能满足设计要求的初步设计方案。具体的工作内容主要包括:初步选定飞机的形式和进行气动外形布局;初步选择飞机的主要基本参数;选定发动机和主要的机载设备;初步选择各主要部件的主要几何参数;粗略绘制飞机的三面草图;初步考虑飞机的总体布置方案并进行初步的性能估算,检查是否符合飞机设计要求给定的性能指标,然后对所拟定的初步方案进行修改整理,组织专门的评比和论证,选定最合理的方案,经主管部门批准后,继续进行下一阶段的设计工作。


(图2-飞机研制各阶段关系)


概念性设计阶段的工作,通常多限于纸面上,不做很多实验,所需费用较少。为了缩短设计周期,可以用计算机进行辅助设计,采用已有的程序系统选择参数、估算性能和修改外形布局。因此,在这个阶段中,通常可以多选择几个方案进行对比,经过充分的论证后,从中选出具有足够的先进性和实际可行的最理想的初步方案,作为进一步的设计基础。这个阶段的工作虽然花钱和耗时都不很多,但却非常重要,一般对飞机设计工作具有全局性影响的重大决策,有很大一部分都是在这个阶段做出的。


初步设计阶段的任务是对前面草拟的飞机设计方案进行修改和补充,使其进一步的明确和具体,最终给出完整的飞机总体设计方案。这一阶段的主要工作包括:修改、补充和完善飞机的几何外形设计,给出完整的飞机三面图和理论外形;全面布置安排各种机载设备、各个系统和有效载荷;初步布置飞机结构的承力系统和主要的承力构件;进行较为详细的重量计算和重心定位;进行比较精确的气动力性能计算和操纵性、稳定性的计算;给出详细的飞机总体布置图。在此设计阶段,通常还要对飞机及其各系统进行一系列的试验研究工作;制造吹风模型进行大量的吹风试验;有时还需要制造全尺寸的样机,供协调各系统和内部装载布置之用。因此,与前一段的工作相比,要耗费较多的时间和资金,并且需要各有关专业部门的配合和参加,协调解决在设计中所遇到的各种技术问题,经过多次反复,最终给出完整的总体设计方案。由于其各种图纸和技术文件已经过多轮的修改,并且经过了专项试验的验证,故可作为正式的方案提交审查和论证。论证通过后,飞机总体方案的设计工作告一段落,可以转入下一阶段进行详细设计。


详细设计(也称作生产设计)阶段的工作主要是进行飞机的结构设计,包括部件设计和零构件设计。设计完成后,要给出飞机各个部件及各系统的总图、装配图、零件图和详细的重量计算及强度计算报告。此阶段的工作量很大,而且还要进行许多试验,包括静强度、动强度和寿命试验,各系统的地面台架试验等等。


下一步的工作是试制原型机和进行地面试验,包括全机静、动力试验和各系统的地面试验。如发现问题,要对原型机进行修改,把问题解决后,再进行试飞。试飞合格后,按照实际和试飞的情况,对设计进行最后的修改,并申请设计定型,由国家有关部门审查,发给型号合格证书(Type Certificate)。至此,整个设计过程完成,下一步是转入批量生产。

如前所述,飞机研制是一个很复杂的过程。通常为了方便,把整个飞机研制工作划分为若干个阶段。研制工作阶段的划分与各飞机公司工程部门的组织分工有关,因此各阶段的名称和内涵也不统一。


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