什么是飞机设计?

什么是飞机设计?

[拼音]：feiji sheji

[外文]：aircraft design

完成用于飞机制造和使用的全部图纸和技术文件的过程。也是研究飞机设计过程的综合性技术学科，以此构成飞行器设计理论的重要组成部分。

设计特点

飞机设计除具有飞行器设计的一般特点外，还有自身的特点：

（1）飞机要长时间在大气层内飞行，靠机翼产生升力和 *** 纵面产生控制力，无固定航迹和速度程序，机翼的布局和气动外形设计对提高飞机的飞行性能影响极大。

（2）保证驾驶员和旅客安全是飞机设计需要着重考虑的问题。如结构设计时不仅要考虑足够的强度和刚度，而且要考虑疲劳，以适应长期使用和频繁起落的特点；在系统设计时，还要设置各种航空救生设备和应急出口等。

（3）总体布局和结构设计复杂。飞机要尽可能扩大货舱或客舱空间，在余下的有限空间内布置各种功能的部件、 *** 纵系统、电源系统、电子系统、发动机、燃油系统、润滑系统和起落装置。军用飞机还要挂火箭、导d和副油箱等。在设计时，要使结构紧凑又彼此协调，还要考虑工艺要求。

（4）座舱设计要保证乘员在航行途中有较舒适的环境和完善的生活设施。

（5）对民用机要求有很高的经济性，尽量降低人-公里或吨-公里的运输费用。为此，设计时要尽量增大装载量、降低耗油率。

（6）民用机设计还要考虑对各种机场的适应性，满足国际民用航空组织制定的适航条例要求，以便扩大飞机的使用范围。军用和民用飞机都应有良好的维修性，便于在各地机场进行维修，降低维修费用。

（7）要尽可能降低飞机的噪声，以减小对机内人员和机场附近居民的影响。

（8）飞机（包括机身、机翼、尾翼和起落装置等）与发动机一般是分开设计和制造的，要通过总体设计使之彼此协调一致。发动机在飞机上的配置既要满足发动机的工作要求，又有利于整个飞机的性能。除上述特点外，不同用途的飞机还有不同的设计特点，如歼击机要尽可能提高飞机的机动性能和作战能力（特别是中低空、跨音速时），也要考虑驾驶员的生理限制等。

设计过程

飞机设计工作首先要拟定指标和进行可行性论证，在此基础上进行方案设计、打样设计和工作设计。

指标拟定和可行性论证

根据飞机的具体用途，对指标和技术要求进行分析。军用飞机的指标和要求一般由军方提出。民用飞机的指标和技术要求则根据国民经济情况、交通运输结构、航线的类别和需求、国家的工业基础和技术水平等方面的情况综合考虑后提出。飞机的设计指标和技术要求主要包括：用途、装载量或载客量、航程、速度、机场情况、可能采用的发动机和机载设备、经济指标、可靠性、维修性和使用维护条件等。军用飞机的指标和要求还有作战对象、武器配置、典型作战剖面、机动能力、最大速压、最大过载和重量等，对于这些指标的可行性要加以论证。

方案设计

制定飞机总体方案包括初步确定飞机的型式和外形，主要设计参数，部件的主要几何尺寸，结构型式和重量；初步选择动力装置、设备和武器；根据飞行剖面的要求初步拟定各段航迹的 *** 纵方案；选择模型吹风等。此阶段要作出飞机的三面草图和总体布置草图，进一步论证飞机技术要求的可行性和经济效益。

打样设计

又叫初步设计。设计时要确定飞机各部件的结构受力形式和相互连接关系，进行部位安排和重心定位，绘制各部件的结构打样图，进一步确定几何尺寸、重量和动力装置参数，完成气动计算、强度计算、气动d性计算、飞行性能和 *** 纵性稳定性计算、系统功能计算等，进行部件、全机的吹风实验、系统功能试验和新结构新材料的试验，作出正式的飞机三面图、结构打样图、总体布置图和重量、重心定位计算，提出各部件和各个系统的设计任务书、发动机安装设计任务书和重量分配指标。在此设计阶段，需要制造木质样机，以便审查方案并为辅助设计创造条件。

工作设计

又叫详细设计。根据确定的方案和打样设计的结果，完成零件制造和部件、系统、全机装配的工作图纸和生产、验收的技术文件，包括进行零部件的强度、刚度、颤振和重量计算，飞机气动性能及各系统性能的精确计算，进行结构的静、动强度和疲劳试验以及特种设备和各个系统的台架试验，还要试制原型机并制定试飞大纲。

上述各个阶段之间无明显的界线。根据现代的新机研制要求，飞机设计工作已延伸到生产定型，甚至延伸到使用回授的全过程。

发展

飞机设计由原准法、分析法发展到优化设计和计算机辅助设计。应用计算机可以帮助选择方案、绘制图纸、提高设计质量、减少试验工作、缩短设计周期、降低设计成本。在方案设计阶段，用计算机对存贮的信息进行分析以选择飞机的型式，用优化方法选择飞机的主要参数，进行人机交互设计等，就可以在较短的时间内获得最佳的结果。为了利用计算机，要将设计各个阶段中的主要工作制成相应的数学模型（如飞机型式、几何模型、气动特性、重量、动力装置性能、 *** 纵性稳定性、强度、颤振、部位安排及重心定位、技术经济分析等模型），编制计算机程序，建立程序库和数据库，构成完整的计算机辅助设计系统。这种系统与辅助制造、辅助管理系统结合起来形成一体化，推动了飞机的研制工作。主动控制技术的应用改变了飞机设计方法，为提高飞机性能提供了可能性。