飛機總體設計

1.1什么是飛機設計？所謂設計，便是創制某一產品之前的構思和體現這一構思結果的過程工程設計是指設計人員應用自然規律，通過分析、綜合和創造思維將設計要求（系統要求）轉化為一組能完整描述系統的參數（文檔或圖紙）的活動過程1

1.1什么是飛機設計？飛機設計是指設計人員應用氣動、結構、動力、材料、工藝等學科知識通過分析綜合和創造思維，將設計要求轉化為一組能完整描述飛機的參數的過程2

1.1什么是飛機設計？飛機研制過程—五個階段的劃分方式論證階段—研究設計新飛機的可行性方案階段—設計出可行的飛機總體技術方案工程研制階段—進行詳細設計，提供圖紙試制原型機設計定型階段—進行定型試飛生產定型階段－少量改進，小批量生產3軍用飛機的一般研制過程“路漫漫其修遠兮......”

論證階段方案階段工程研制階段設計定型階段生產定型階段進一步改進分析使用環境擬定設計要求方案概念研究論證設計要求可行性決策戰術技術要求及概念性方案三面圖總體布置理論圖結構受力系統全機各分系統設計要求發動機及主要機載設備選定決策全尺寸樣機研制任務書是否否是飛機詳細設計成品配套飛機試制地面模擬實驗機上地面實驗空、地勤培訓及試飛準備決策原型機否是調整試飛定型試飛決策定型試飛報告否是建立生產線穩定工藝批生產飛機試飛鑒定決策批生產飛機交付部隊否是

1.2什么是飛機總體設計？4飛機設計的范圍

—主要涉及論證、方案和工程研制階段對于設計階段的劃分和各階段應完成的任務，沒有完全統一的表述形式論證階段方案階段工程研制階段設計定型階段生產定型階段進一步改進飛機設計

1.2什么是飛機總體設計？5

1.2

什么是飛機總體設計？飛機設計的三階段劃分方式制造設計要求概念設計（ConceptualDesign）初步設計（PreliminaryDesign）詳細設計（DetailDesign）6

1.2

什么是飛機總體設計？各階段的任務—設計要求論證與研究71.2

什么是飛機總體設計？各階段的任務—概念設計飛機的布局與構型主要參數發動機、裝載的布置三面圖初步估算性能方案評估參數選擇與權衡研究方案優化8

1.2

什么是飛機總體設計？各階段的任務—概念設計用CAD系統繪制的設計布置圖

9

1.2

什么是飛機總體設計？各階段的任務—初步設計凍結布局完善飛機的幾何外形設計、完整的三面圖和理論外形（三維CAD模型）詳細繪出飛機的總體布置圖機載設備分系統載荷和結構承力系統較精確的計算（重量重心、氣動、性能和操穩等）模型吹風試驗10

1.2

什么是飛機總體設計？各階段的任務—詳細設計飛機結構的設計和各系統的設計，繪出能夠指導生產的圖紙如理論圖，運動圖，總裝配圖，構件裝配面，零件圖，各系統總裝配圖，零構件圖詳細的重量計算和強度計算報告大量的實驗系統的臺架試驗部分主要承力件的靜動強度試驗.....準備原型機的生產11

1.2什么是飛機總體設計？各階段的任務—原型機試制零件進行數控機械加工機身側壁鉚接裝配機翼壁板進行鉚接機頭設備安裝12

1.2什么是飛機總體設計？各階段的任務—原型機試制機身段進行鉚接飛機進行總裝配飛機在試飛車間來源：ThecatalogueofMBB"EconomyandEfficiencyalltheway",PrintinWestGermanybuMBB,5.85/1493

13

1.2什么是飛機總體設計？飛機總體設計＝概念設計＋初步設計制造設計要求概念設計初步設計詳細設計飛機總體設計14

1.3總體設計的重要性“管中窺豹”—機翼前梁在設計過程中的演變詳細設計專注于每一個細節尺寸與參數初步設計表示出梁的截面變化概念設計僅僅是一個從翼根到翼梢的平面！“簡單任務”？15

1.3總體設計的重要性“管中窺豹”—機翼前梁在設計過程中的演變概念設計階段就已經確定了整架飛機的布置！設計前期的失誤，將造成后期工作的巨大浪費翼盒機翼油箱前緣襟翼前梁的位置16

1.3總體設計的重要性總體設計階段所占時間相對較短，但需要作出大量的關鍵決策投入的人員和花費相對較少，但卻決定了一架飛機大約80%的全壽命周期成本設計階段人員比例概念設計1％初步設計9％詳細設計90％17

1.3總體設計的重要性（決定的費用）（消耗的費用）181.4總體設計的特點科學性與創造性應用航空科學技術相關的眾多領域（如空氣動力學、結構力學、材料學、自動控制、動力技術、隱身技術）的成果總體設計沒有“標準答案”美國JSF競爭191.4總體設計的特點反復循環迭代的過程概念設計流程參數選擇與權衡研究設計分析設計方案設計要求“DesignWheel”20

1.4總體設計的特點高度的綜合性—綜合考慮設計要求的各個方面，進行不同學科專業間的權衡與協調

從孤立專業的角度設計出的飛機氣動力把機身、發動機、起落架這樣降低氣動效率的部件統統去掉！動力裝置飛機？“會飛的發動機”？！重量重量工程師的夢想－航模飛機？布魯恩＆米勒21

1.4總體設計的特點

K.D.伍德22

1.5現代設計技術簡介飛機設計過程的演化—來自Boeing的觀點*

*McMasters,J.H.,Cummings,R.M.AirplaneDesignasaSocialActivity:EmergingTrendsintheAerospaceIndustry(InvitedPaper).AIAAPaper2002-0516.

：最具革命性的變化—數字計算機的出現

23

1.5現代設計技術簡介飛機設計過程的演化

推動力：外界政治經濟環境的變化CAD／CAE／CAM、CIMS等技術的迅速發展24

1.5現代設計技術簡介虛擬風洞實驗

數字樣機

計算流體力學（CFD）25

1.5現代設計技術簡介計算機輔助飛機概念設計軟件使得設計者可以迅速地提出一個新穎的設計方案，并且不斷地修改方案和進行權衡研究（tradestudies）—RaymerD.P.,“AircraftDesign：AConceptualApproach”顯著減少對突然出現的設計項目的反應時間、極大地提高設計質量和在一定的資源水平下可同時進行的設計項目的數量使得解決更為大規模的設計問題成為可能

—Isikveren,A.T.,Quasi-AnalyticalModelingandOptimisationTechniquesforTransportAircraftDesign.Stockholm:RoyalInstituteofTechnology,200226

1.5現代設計技術簡介幾種典型的軟件

AAA

美國DAR公司

（J.

Roskam）ACSYNT

Virginia理工&NASAAmesRDS

美國ConceptualResearch公司

（D.P.

Raymer）VisualCAPDA

Berlin工大

航空學院的航空實踐創新基地已經購買27

1.5現代設計技術簡介幾種典型的軟件SEACD

北京航空航天大學＊教育版(CADS)可在航空創新實踐基地使用更多軟件介紹：

http:///~mason/Mason_f/ACDesSR/review.html28

1.6設計中的團隊協作來源:Brandtetal.29

1.6設計中的團隊協作LockheedMartin的“臭鼬工廠”(SkunkWorks)30

1.6設計中的團隊協作TheSkunkWorksapproachhasproventobethebestforsmallprojectsusingexperiencedteammembers

–small,expert,teammemberswithlotsof

responsibility

來源：W.H.Mason,Virginia理工31

1.6設計中的團隊協作什么是團隊協作（Teamwork）?不是讓大家坐在一起做同樣的家庭作業是:-一起明確需要解決的問題-每個團隊成員都負責某一特定任務并開展工作-在團隊會議上把每項任務的結果集合起來，并且確定：我們是否已經解決了問題？-如果回答是肯定的，那么確定下一步該做什么？如果是否定的，那么如何進行修改和調整來解決問題？32

1.6設計中的團隊協作高效的團隊1.氛圍－非正式、放松的和舒適的2.所有的成員都參加討論3.團隊的目標能被充分的理解／接受4.成員們能傾聽彼此的意見5.存在不同意見，但團隊允許它的存在6.絕大多數的決定能取得某種共識7.批評是經常的、坦誠的和建設性的；不是針對個人的8.成員們能自由地表達感受和想法9.行動：分配明確，得到接受10.領導者并不獨裁11.集團對行動進行評估并解決問題

來源:Parker,TeamPlayersandTeamwork33

1.6設計中的團隊協作低效的團隊1.氛圍－互不關心／無聊或緊張／對抗2.少數團隊成員居于支配地位3.旁觀者難以理解團隊的目標4.團隊成員不互相傾聽，討論時各執一詞5.分歧沒有被有效地加以處理6.在真正需要關注的事情解決之前就貿然行動7.行動：不清晰－該做什么？誰來做？8.領導者明顯表現出太軟弱或太強硬9.提出批評的時候令人尷尬，甚至導致對抗10.個人感受都隱藏起來了11.集團對團隊的成績和進展不進行檢查來源:Parker,TeamPlayersandTeamwork34

1.6設計中的團隊協作Boeing的團隊協作戒律1.每個成員都為團隊的進展與成功負責2.參加所有的團隊會議并且準時達到3.按計劃分配任務4.傾聽并尊重其他成員的觀點5.對想法進行批評，而不是對人6.利用并且期待建設性的反饋意見7.建設性地解決爭端8.永遠致力于爭取雙贏的局面（win-winsituations）9.集中注意力—避免導致分裂的行為10.在你不明白的時候提問源于BoeingCommercialAirplaneGroupDo