飞机研制流程.ppt

2,E,*,飞机研制程序,产品研发部,1,E,2,通过分析、综合和创造思维将设计要求转化为一组能完整描述飞机的参数的过程。,飞机设计的含义,空气动力学,航空发动机,结构力学,总体设计,其它专业,航电控制,制造技术,材料工程,2,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,飞机结构设计将飞机构思变为飞机的技术过程；,成功的结构设计离不开科学性与创造性；,结构设计有其自身的原理和规律，不存在唯一正确答案，需要不断的探索和完善,3,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,一种新飞机的投入使用，须经过下述四个阶段。,1拟订技术要求,通常可由飞机设计单位和订货单位协商后共同拟订出新飞机的战术技术要求或使用技术要求。技术要求确定了飞机的主要性能指标、主要使用条件和机载设备等。设计单位必须保证新飞机能达到这些技术要求，订货单位则根据这些要求来验收新飞机。因此，飞机的技术要求是飞机设计的基本依据。,飞机研制过程概述,4,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,2飞机设计过程,设计单位根据拟订好的飞机技术要求进行飞机设计。一般分为两大部分：总体设计和结构设计。,总体设计：,主要工作是确定全机主要参数，即全机重量G，发动机推力比和翼载GS(S为机翼面积)；确定飞机的基本外形，如机翼、尾翼平面形状、大致尺寸和气动布局；选择发动机；然后进行飞行性能的初步估算。如满足要求，则画出飞机的三面图；进行飞机的部位安排；确定结构型式和主要受力构件布置，并给出飞机各部件的重量控制指标。,结构设计：,在总体设计基础上，进行飞机各部件结构的初步设计(或称结构打样设计)；对全机结构进行强度计算；完成零构件的详细设计和细节设计，完成结构的全部零构件图纸和部件、组件安装图。,飞机研制过程概述,5,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,3飞机制造过程,飞机制造厂根据飞机设计单位提供的设计图纸和技术资料进行试制。完成后装上全部设备、系统和发动机，由飞机工厂首批(一般称,“,0,”,批，生产2,-,4架)试制出来的新飞机即可投入全机强度、疲劳和损伤容限的验证试验和试飞。,飞机研制过程概述,6,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,4飞机的试飞、定型过程在通过全机静强度试验、某些必要的疲劳、损伤容艰的早期验证试验、起落架试验和全机各系统试验后进行试飞。,(,通过试飞检验飞机的安全性、性能是否满足技术要求。把设计、制造中和试飞中出现的各种问题，通过更改设计或改进制造方法等全部排除。最后将飞机定型投入小批量生产。在新飞机的研制过程中，往往须进行相当数量的科学研究和试验。如：外形须做大量的风洞试验；对用新材料(如复合材料)制作的结构性能进行某些专题研究和试验；对某些关键的结构件或结构设计方案进行必要的疲劳或损伤容限的设计研制试验，为详细设计提供数据或进行早期验证等。,),飞机研制过程概述,7,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,拟定的技术要求通常包括,：,-,性能、载荷和使用等,技术要求,-,适航条例和设计规范,-,工艺和生产要求,-,环境要求,-,成本,技术要求主要有：最大飞行速度，升限，航程/作战半径，起飞着陆距离，载重/起飞重量，机动性指标（加速，最小盘旋，爬升），使用寿命；,非定量要求：全天候，机场要求，维护要求；,8,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,飞机的研制过程,9,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,飞机研制的几个重要阶段,10,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日设计方案论证,研究设计新飞机的可行性,重要性,飞机总体设计方案评估论证是飞机研制发展过程中的重要环节，为提高飞机设计质量，加快设计进度，降低开发成本，必须对飞机总体设计方案进行评估论证。,论证目的,飞机总体设计方案是保证飞机总体设计方案具有很好的可实施性。,前期方案论证,11,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,可行性论证还包括,指标拟定内容，就是根据飞机的具体用途对指标和技术要求进行分析。,指标和技术要求是如何提出的,?,军用飞机一般由军方提出。,民用飞机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。,前期方案论证,12,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,前期方案论证,新型飞机概念性方案的创新（新的设想或想象）,当前的航空技术水平及工艺水平（制造厂的工艺水平和发展潜力）,航空发动机性能和价格情况,航空电子机载设备的技术水平,航空科学发展的新理论、新技术，预先研究的成果,国内外相关的试验机、验证机的试飞结果,13,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,工作内容：,初步选定飞机的形式，进行气动外形布局；,初步选择飞机的基本参数；,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，初步的性能估算，检查是否符合飞机设计所要求的性能指标。,概念设计,14,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,反复循环迭代的过程,参数选择与,权衡研究,设计分析,设计方案,设计要求,“,Design Wheel”,概念设计流程,15,Eric Wang,根据飞机设计的战术技术指标要求（军方或者航空公司提出，这些指标主要包含起降性能、平飞性能、机动性能、隐身性能、经济性等），估算飞机需要的翼载和推重比，这样就确定了飞机机翼面积、发动机推力要求。,Design point就是设计点应该的推重比和翼载值。,概念设计,16,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,有了基本的起飞重量、燃油需求、动力、机翼面积后，可以选择确定机翼,翼,形、机身形状等，对全机的大致布局设定。,概念设计,17,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,机尾翼,翼,形、参数等的选择：,机翼面积、展弦比、后掠角（固定翼或可变后掠翼）、相对厚度、翼型类型、根梢比、舵面的尺寸和布置、安装角（固定翼或可变后掠翼、上反角,概念设计,巡航时,起飞时降落时,18,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,机身是,连接机翼、尾翼、起落架和其他有关的构件，选择什么样的机身形状对气动外形和飞机功能影响很大。,概念设计,19,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,概念设计,20,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,飞机的气动外形设计是一个气动优化迭代过程。飞机外形设计是指机翼、尾翼和机身等部件主要集合参数的确定。,研制过程中要经过反复的修改与试验才能确定，其中包括用,CFD,软件模拟分析和模型风洞吹风试验。,概念设计,21,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,飞机几何尺寸设计时，军机如有内置武器的设计要求，则机身优先要考虑弹舱所必须的空间、起落架收放空间、进气道的空间、传力路线。机翼厚度和平面尺寸要保证能装必须够量的燃油。,概念设计,22,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,对于民用飞机，则优先要考虑客舱，必须按要求能布下足够的座椅，逃生通道设计合理，满足,CCAR,或者FAR等适航条例规章的相关条款要求。,概念设计,23,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,概念设计,飞机的几何参数与技术指标,以,全球鹰,为例,全机长：13.4m;,高：4.62m;,翼展：35.5m;,起飞重量：11610Kg;,任务载荷：900Kg;,最大飞行高度：20000m;,巡航时速：635Km/h;,续航时间：42h;,最远航程：26000Km;,发动机：罗罗公司的AE3007H涡扇发动机，推力31.4千牛；,24,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,形成飞机概念设计图,25,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,初步设计,初步设计（或称,打样设计）,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、气动弹性计算、飞行性能和操纵性稳定性计算、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。,26,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,水平尾翼,垂直尾翼,外翼,螺旋桨,主起落架,前起落架,前中机身,中机身,中后机身,后机身,副翼,襟翼,中央翼,所有结构都具备，基本完成所有设计协调,初步设计状态,27,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,初步设计,28,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,虚拟风洞实验,电子样机,计算流体力学（,CFD,）,初步设计,29,Eric Wang,初步设计评审,/,鉴定,对初步设计情况进行评审,/,鉴定，并提出整改意见，评审专家组认为基本达到了规定的要求，即可全面转入详细设计阶段。,初步设计评审,/,鉴定项目：,所需要的技术文件、设计图样、样品；,试验相关大纲、报告等；,30,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,详细设计,详细设计（或称工程,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。,31,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,详细设计,32,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,详细设计,/,结构设计,飞机结构设计：主要指机体结构设计。机体结构包含机翼结构、尾翼结构、机身结构、发动机舱结构、起落架结构等。,结构：指受力结构。由几个或几千个零件结合在一起所构成，能承受规定的载荷，满足规定的强度、刚度、寿命、可靠性要求。,33,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,结构设计的主要过程,34,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,详细设计评审,/,鉴定,对详细设计情况进行评审,/鉴定，并提出整改意见，评审专家组认为基本达到了规定的要求，即可全面转入工程试制阶段。,详细设计评审,/,鉴定项目：,所需要的技术文件、设计图样、样品；,试验相关大纲、报告等；,35,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,总体设计阶段所占时间相对较短，但需要作出大量的关键决策,投入的人员和花费相对较少，但却决定了一架飞机大约,80%,的全寿命周期成本,设计阶段,人员比例,概念设计,1,初步设计,9,详细设计,90,总体设计重要性及人员经费投入,36,Eric Wang,飞机设计所需完整的专业,37,Eric Wang,工程试制和交付试飞,38,Eric Wang,2008,年,2月,25,日,论证阶段,方案阶段,工程研制,阶段,设计定型,阶段,生产定型,阶段,进一步,改进,分析使用环境,拟定设计要求,方案概念研究,论证设计要求,可行性,决策,战术技术要求,及概念性方案,三面图,总体布置,理论图,结构受力系统,全机各分系统,设计要求,发动机及主要,机载设备选定,决策,全尺寸样机,研制任务书,是,否,否,是,飞机详细设计,成品配套,飞机试制,地面模拟试验,机上地面试验,空、地勤培训,及试飞准备,决策,原型机,否,是,调整试飞,定型试飞,决策,定型试飞,报告,否,是,建立生产线,稳定工艺,批生产飞机,试飞鉴定,决策,批生产飞机,交付部队,否,是,军用飞机的一般研制过程,39,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,谢谢,40,Eric Wang,2008,年,2,月,25,日,