航空知识|大飞机整体综合设计技术

航空知识

飞机设计牵连到的专业领域十分广泛，高度综合了各种先进科学技术。为了方便大家系统学习相关知识，我们将以大飞机为例向大家介绍飞机综合设计技术。

大飞机整体综合设计技术

相关背景

大飞机专项

2007 年 3 月，我国大飞机项目正式立项，标志着我国航空事业进入了一个新的发展时期。（大飞机现在还没有统一的定义，一般理解应该是起飞总重在 100t 以上的运输类飞机。）

图中的C919是大飞机专项成立研发后的首型国产大型客机。

飞机总体设计

飞机设计是一门高度综合各种先进科学技术的系统工程。

飞机总体设计阶段要做出对新机研制工作具有全局性影响的大部分重大决策，总体设计工作的失误会造成时间和经费上的浪费，甚至直接影响新机研制工作的成败，因此飞机总体设计是飞机研制工作中最为重要的一个阶段。

大飞机总体综合设计关键技术

设计要求论证

设计要求是设计飞机的依据，军用飞机的设计要求亦称战术技术指标，一般由用户提出，民用飞机的设计要求则主要由飞机制造商自行拟定。

以民航客机为例，下图为经济增长与民航客运周转量之间的关系。

可以看出，经济增长直接影响民航的增长，民航增长率一般为经济增长率的1.5～2倍，对市场的预测直接影响制造商对新飞机设计要求的制定，如空客公司对未来 20 年 400 座以上巨型客机市场较乐观，因而得出了 A380 的设计指标。

正确的设计要求保证了飞机的市场竞争力和制造商的经济效益，波音 747 就是最好的例子，从 1969 年开始到 A380 交付，几十年无竞争对手。因此，设计要求的论证是大飞机成功与否的关键技术之一。

总体布局设计技术

客机和专用运输机之间总体布局有较大区别。客机一般采用下单翼正常式气动布局；专用运输机为了货物装卸方便，一般采用上单翼正常布局、高置平尾。

尽管大飞机在气动、总体和结构布局方面已经形成了鲜明的特点，但在非常规或新概念构型设计、挖掘传统布局的气动潜力、新材料与复合材料的选择和应用方面仍然有大量工作，如翼身融合体布局、环翼布局、三翼面布局等。

复合材料及先进工艺的选择有助于提高飞机性能，如A380 飞机的新材料应用方案。

除了材料应用，A380 的机身设计也考虑过多种布局方案，对整个飞机而言则用了 10 年时间经过数十个方案设计才得到最后的 A380，使其可用空间比波音 747 增大 49%。可见，总体布局设计是获得高效率大飞机方案的关键技术。

数字化设计与分析技术

数字化设计技术贯穿飞机研制的全过程，已经成为飞机制造企业的核心竞争力。

国外已经从早期的图纸数字化，经过数字模型和数字样机，进入了数字化工厂阶段，大量机上管路走向协调、安装固定，以及飞机部件和全机装配等工作都先在计算机上模拟进行，并朝着基于知识工程的网络环境方向发展。我国飞机数字化设计技术近年来取得了重大进展，针对大飞机方案设计，不断快速、高效、实用的数字化设计技术。

其他相关技术

除了之前介绍的技术，飞机总体设计还需要综合保障，适航性分析等技术。飞机总体设计的实质就是一个多学科权衡与平衡的过程。

小结

飞行器设计牵连到的专业领域十分广泛，几乎汇集了所有工业领域最尖端的技术。飞行器从设计到生产成型是一个系统工程，想要学习和掌握相关知识，必须时刻在心中有个“总体”的概念。

下期预告

在对飞机总体设计有一定了解后，我们将会从飞机的总体布局开始介绍飞行器的基础知识。

下期航空知识——翼型与升力……

编辑：王思远 崔乂丰

审核：高浩迪 何嘉华 张亚伦