1、飛機概念設計的多向思維論文摘要：飛機設計是專業性較強的設計門類，傳統上一向以技術指標為導向進行設計。然而從工業設計的視角而言，設計概念開展是多向的，是從多種可能中抉擇出的最正確結果。這有賴于開闊的設計思維，全面的認識和思考設計對象。從設計實踐出發，飛機概念設計可以以基于原型的變型化設計、基于飛行技術開展趨勢的概念化設計及基于環保的綠色化設計等幾個方向，多向探討其設計理念與方法。論文關鍵詞：飛機,概念設計,多向思維,變型設計隨著技術的進步和時代的開展，飛機等飛行器越來越多的影響著人們的生活。雖然已有100多年的研究歷史，但現代人們對飛行技術的研究興趣仍在迅速擴大著。在世界范圍內，飛行器概念設計類

2、的競賽如火如荼，如美國直升機協會AHS主辦的年度設計比賽；在國內，以中國航空學會創新杯;未來飛行器設計大賽為代表的設計競賽，也正迅速的擴大著影響。雖然飛機設計是技術應用性非常強的領域，但概念的創意與生成仍是飛機設計重要的初步程序，決定著其創新性、根本特征和主要框架。重要性越來越引起人們的重視。而概念創意是一個非良構問題，沒有單一的線性解答方式，從多角度思考設計問題，靈活地進行多向思維，成為概念設計的必要條件。1、多向的設計制圖設計師思維從來就不應該是單一和線性的，多角度思考成為專業能力中最重要的方面。其思維的結果總是以一定的繪圖表達出來，再進行反復推敲。與靜止狀態的物體不同，飛機一般指有動力飛

3、行的航空器，機動動作包括盤旋、滾轉、俯沖、筋斗、轉彎、躍升等，姿態更為復雜，并非是單一或零碎的圖形所能表達。多向靈活的設計思維首先要基于多向的設計制圖。由于飛機的動平衡飛行特點，設計制圖需要以動態處理為出發點，利用多角度制圖的方式，進行多向分析和思考，如圖1。而且，不僅要有飛機外形整體圖，也要有多達十幾個控制切面等輔助性圖形，多畫面的草圖本身就構成了復雜的體系，其中蘊含豐富的信息內容。如圖2。多向的繪制設計圖，重點在于：1、繪圖的目的是輔助思考，不過早地為前期的設計思想所限制，需要始終保持多方面的靈活思考；2、審視設計圖時，要綜合判斷不同部位多種解決方案的相互影響性，發現設計參數變化對設計意圖

4、實現的影響。如重心改變所帶來的不平衡性等。圖1：飛機的多視角復合的整體圖來源：作者圖2：飛機設計的三視圖來源：JanRoskam,?AirplaneDesign,Part1：PreliminarySizingofAirplanes?,DARCorporation(Design,AnalysisandResearch),Lawrence,Kansas,2003:2、多向的認知思維多向思維的作用機制表達于兩個方面：多向的認知與多向的創造。其中，認知是設計的先行條件，包含對飛機的技術條件認知和文化等其他的多元認知。謝友柏院士提出現代設計是以知識為根底，以知識獲取為中心，設計活動可以看成是知識流動的過

5、程。認知就是對產品知識的認識和理解，是有限制條件下的感性觀察到理性接受相應知識，并同設計者心理、狀態、經驗等相聯系，產生一定的聯想的過程。針對飛機概念設計，限制條件主要在于飛機的飛行原理與一般功能結構，及飛行技術的一些開展趨向。如飛機最重要部件是機翼，以機翼產生分層氣流，機翼形狀是有一定標準的，以符合升力原理；翼尖形狀要考慮渦流阻力的減小作用；機翼上還有副翼、襟翼等控制部件。以及一些設計參數，如:機翼面積、展弦比、根梢比、后掠角、翼型相對厚度、安裝角、上反角、扭轉角等。飛機的技術條件認知是開展設計的根底，概念創意不能回避根本的飛行原理。綜合而言，組成飛機的五大局部是：機翼，機身，發動機，起落架

6、和尾翼，針對每一個局部需要掌握根本原理，在相應的規那么下進行設計創新。以直升機為例，技術認知應包含發動機與傳動系統、主旋翼、尾槳、機身結構和起落架、航空電子設備等技術性要素，還要分析噪聲、穩定性和相關控制系統、平安與舒適性、重心分布、任務能力等。如圖3。圖3：直升機主要結構部件圖認知是創造的根底，沒有相關的專業知識，就不能運用專業技術進行創造。然而，知識與創造性往往成反比，知識越多，思維的定勢越多，對創造性的限制越多。所以，設計需要有多向的認知，以保持較寬的知識面，和豐富的想象力，能舉一反三。如研究鳥類翅膀，一般都是內凹形，升力系數大，可應用于一些特殊的設計目的通過仿生的認知可以有效開拓設計思

7、路。3、多向的概念開展概念設計也可稱為產品創新或創新設想，就是對即將開發的新產品根本功能和效用、造型、結構、功能使用的對象等所做的設想。其核心要素是創新性。概念設計是符合邏輯的創新過程，是在掃描技術可能時產生的創新聯想。在飛機設計中，這種有依據性的創新思路也是多向開展的：1基于原型的變型化設計由技術性能決定的第一代產品一般稱為原型產品，著重于技術參數的實現。而變型設計是一種設計方法和設計過程，它的根本思想是通過改良已有的系列產品或設計實例來適應新的設計需求。圖4為根據FURIA輕型直升機進行的變型設計，著重于機身外形的設計。設計基于已有的工作原理,采用了根本不變的結構方案,以文化、審美、情感需求等要素，對外形和結構進行局部調整,產生適應性的變型產品。變型化設計難度小，適應性強，更有利于著重從產品使用性上進行思考，而不過多被技術可行性所束縛，也利于探討文化等設計深層次問題。圖4：輕型直升機變型設計來源：作者參考文獻1 Jan Roskam,Airplane Design, Part 1:Preliminary Sizing of Airplanes.LawrenceKansas:DAR Corporation, 2003:5 David L. Ra