[原创]为什么大飞机的机身形状都是那么呆板?

先说明一下相关技术用语:

参数化物体:就是标准几何体,(容易)参数(化)的几何体,可以有数学方法,公式精确计算尺寸的物体,如正方体,球体,锥体等以及通过这些几何体倒,圆角等处理而得到的各种几何体.

非参数化物体:就是非标准几何体,(不容易)参数(化),外形复杂多变,如外形要求符合空气动力学的战斗机翼身结合部分外壳,汽车的外壳这样的几何体或面,用一般的数学方法不易或很不易精确(只能无限接近)计算它们尺寸的物体.


为什么大飞机的机身形状都是由那么呆板的参数化物体-----圆柱体来表达呢?

1首先是设计的原因,参数化物体容易造型,在现在的工业设计软件中可以轻易实现精确的尺寸控制,而非参数化物体计算复杂,还不一定有现成的方法去计算,处理,精确尺寸数据控制就更不易了。而众所周知,精确的尺寸数据控制对于工业设计有多重要,是设计与生产的可重复性,将来改型的重要条件之一,而且参数化物体-----圆柱体,在与机翼连接时设计计算方法也最简单(相对非参数化物体),接触面小而形状稳定(指机身)。


2由于基本相同的原因,在生产上参数化物体容易造型,并且达到公差范围的可行性也比非参数化物体容易得多,要知道现代的大型运输人员飞机一般要在气压很低的高空以高亚音速飞行,气密是个必须达到的最低要求,而参数化物体----圆柱体最容易在花费最少(相对非参数化物体)的情况下,就能成型并且达到一定的强度满足气密与高速的要求,并且在以后的各种改进中最容易完成改进,比如修改参数化物体圆柱体的大小只用调整两个数据:半径与高度,精确度可到头发丝的N倍细的几百万分之一毫米以下的标准,修改非参数化物体则要调整几个到成千上万的数据,还不一定一次计算成功,并且达到头发丝这样大的对接缝隙这样的对接精确度都很难。


3由于机身外形的简单,标准的原因,与之有关的内部机构件也因此可以同步的简单化,标准化,这样在整体上在设计,生产以及某型号的系列化等许多方面带来的好处,比之外形复杂的不规则机身,这样相当保守的简单,标准的机身外形还是,在目前的科技水平与经济水平上,更能够让设计与生产部门喜欢.


4飞行控制的原因,参数化物体-----圆柱体在设计时与实际飞行时,对空气动力学的计算是最容易的,形状标准,可套用成熟的已有公式,方法,而不一定要经过完整的空气动力学实验(相对非标准的几何体),要知道,大型飞机上连人员,在飞行时都是不允许大规模无控流动的(改变重心),而窄长的圆柱体天然就有这个限制人员自由流动的功能,人员运输飞机更把飞行安全作为重中之重,宁愿少一些运用前景,也要安全第一,而非参数化物体无论是在设计,生产,还是空气动力学的计算上都是很复杂的,风险太大,相比民用大型客机,倒是大型军用运输机,轰炸机有更灵活一点的外形设计,而民用客机的外形设计,在安全第一,经济第二的前提下只能采用流线型圆柱体(两端流线体,中间圆柱体),非参数化物体的设计方法设计的飞机就很容易胎死腹中。


5出于经济的原因:由于设计,生产,使用的安全等方面的原因,导致这样制造出来的飞机比造型奇特,曲线更优美的飞机更有经济上的可行性,因此被作为大型飞机设计的主流,另外由于石油的价格日益飞涨,飞机必须用迎面阻力最小的造型----流线型圆柱体(两端流线体,中间圆柱体)来满足节约能源的要求,非参数化物体在巡航状态下的迎面阻力减少并不占多大优势(要在机动时才显示气动性能的优越)。


这就是为什么军民用大型飞机造型那么呆板的几个主要原因,而战斗机因为尺寸大大小于军民用大型飞机,乘员既少又通过高级特殊训练,又带降落伞,再加专门研发的多余度飞行控制软件的帮助,而且用途决定其不能过分关注经济代价与飞行安全等制约军民用大型飞机设计的那些不利条件的限制,故而有五花八门的造型.


以上说法一家之言,也许不全对,欢迎拍金砖。说出楼主(或楼猪)为什么不对,并且说出你心目中最好的大型飞机的造型,让我们大家长长见识。


那是不是大飞机的机身的呆板的参数化物体-----圆柱体就是使用功能最好的呢,只能说不是。大家还不用去看那些著名飞机设计师的作品,看看我这编外飞机设计师的作品也知道,非参数化物体机身会有什么好处:

1超级宽大的内部空间,可以在飞机内部举行会议,联欢活动,在飞机上设立与地面相差无几的指挥中心,

2机身内部的布置可以更加随意,自由。可运输尺寸非常大的货物。

仅此二条,就不是呆板的参数化物体-----圆柱体可以随便满足要求的优点。

我这编外飞机设计师的作品:

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本文内容于 2007-12-15 9:19:06 被WATERTIGER编辑

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