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首先声明:用这个标题不是因为要点击率,确确实实是这样,不要看不起飞机的外壳,它和汽车的外壳完全是两回事,更不要因为飞机外壳只是机械零件而且是静止的就认为飞机的外壳没有技术含量或者说是辅助设备而不是核心技术。

发这篇帖子是因为这段时间以来关于中国大飞机只能自己制造外壳而认为我们没有掌握核心技术,这就大错特错了。飞机的核心技术有几个,其中外壳就算一个,发动机是一个,如果是客机的话那么我们平时提到的一些其他技术如飞控等基本上都算是重要技术,而不是核心技术,为什么这么说接下来我详细讲述。

首先飞机和汽车等在地面上的交通工具不同,飞机要在天上飞,这是本质区别,要在天上飞就必须遵循空气动力学原理,而这些原理在我们的现实生活中是很难遇到或者根本无法遇到的,所以看待飞机必须从空气动力学的角度出发而不能以我们平时看待汽车等东西的角度来看待飞机。

飞机在天上飞大家都知道升力是由机翼提供的,当然机身也提供一部分升力,但我们在粗略分析中常常忽略不计,因为相对于机翼产生的升力,机身产生的升力只占很小一部分。所以设计飞机最根本的就是设计机翼,机翼设计好了,飞机才能飞起来,然后是机身,接下来是结构,再往后才是装发动机,发动机之后就轮到飞机的其他设施比如内部的增压密封,飞控操作系统,供氧系统等等,这些是按照重要性排列的,工程上现在普遍采用并行工程,不会严格按照这个顺序来走。

设计飞机需要牢记的两句名言:1、气动先行 2、为减轻每一克的重量而努力

第一句话气动先行,最好的表现就是飞机的外形,飞机的外形决定了一架飞机的气动特性,要改变飞机的气动特性现行的办法就是在外形上做文章。气动先行体现出来飞机的设计第一步就是确定飞机的外形,而不是安装发动机、传动装置等等,其实只要稍微思考一下为什么就不难理解飞机外形作为关键技术的原因,为什么飞机设计要先设计外壳而汽车可以先把东西装进去再确定外壳什么样,汽车的外壳哪块儿高点儿哪块儿低点儿可以根据美观或者内部布置调整,但是飞机不行,飞机的设计过程是由外而内,而汽车设计是由内而外,汽车的外壳主要是美观、遮挡和保护作用,就是要把汽车内部包起来,但是飞机外壳不是,飞机外壳还有更重要的作用就是保证飞机飞起来并且飞得快、飞的稳。不要小看飞机外形,我们看飞机的外形尤其是民航飞机都是那样,机身、机翼、尾翼、发动机,而且机翼从上面看都是梯形,好像没什么区别,但是本质不一样,飞机是有翼型的,也就是机翼切面的形状,翼型不同飞机机翼的升力特性就不同,当然机翼的平面形状也影响机翼升力特性,新一代客机都采用超临界翼型,很多人不理解什么意思,超临界翼型跟飞机机翼的平面形状完全没有关系,它就是翼型的一种,也就是说飞机机翼沿平行于机身的竖直平面切开看到的那个形状就是翼型,一架飞机选什么样的翼型这是无法模仿的,只能根据自己的情况进行选取,超临界翼型的研究算是前沿课题,翼型的形状是很难确定的,不是那么简单的两条平滑曲线就OK了,一个成熟的翼型要经过上万甚至几十万上百万次的风洞试验才能确定下来的,这种技术是美国欧洲不会卖给我们的,只能我们自己搞,因为这是飞机设计的核心技术。一架飞机外形的确定也是要经过大量风洞试验的,而且一旦确定就不能轻易改变,飞机的机翼面积多大,哪一段采用什么样的翼型,展弦比多少,飞机的尾翼面积多大,舵面放在什么位置,面积多大都是在飞机设计第一阶段就要搞定的,而且是不能随便改变的,一架飞机的风洞试验持续的时间会很长,实验曲线也会很多,现在我们一条风洞试验曲线要加都是几十万,每一个点三到五块钱,一条曲线要数万个点甚至数十万个点,这是制造过程和外壳的成本无法体现的。风洞试验这个东西是完全不可能卖出去的核心技术,所以飞机设计能设计出飞机的外形就是掌握了一门核心技术。

上一段说的比较杂,飞机机翼设计最大的目标就是要达到很高的升阻比,要尽可能的增大飞机的升力减小阻力,这是飞机设计永远不变的课题和难题,要增大飞机的升阻比一方面减小各种诱导干扰阻力,这就要采用诸如翼身融合设计或者要采用整流罩整流等等,整流罩或者翼身融合处每一个点的几何参数都是很难确定的,没有太多的准则可以参照,能做的就是大量的实验,风洞试验对比总结,每一个曲面的曲率都要这样去设计。还有就是提高翼型的升阻比,翼型的升阻比就和翼型的研究有很大关系,美国有自己的翼型库,我们现在也有,用的时候可以直接选取,这就要求在没有设计任务的时候就已经做了很多工作,这些工作的工作量是很大的,却不能体现在飞机的制造中,甚至不能体现在飞机的设计中,不要小看简简单单一句采用超临界翼型,超临界翼型是一个很宽泛的概念,研究超临界翼型需要时间也需要成本,我们能够使用那么就说明我们有了自己的超临界翼型库,而这个核心技术是外壳的制造和成本完全体现不出来的。

第二句话是为减轻每一克的重量而努力,这句话和第一句话结合起来就是一个出色的飞机外壳,为什么这么说,飞机的外壳首先是根据气动外形确定好外表面尺寸,然后就是设计内部结构,内部结构要满足的功能,首先就是保证飞机的气动外形在飞行过程中变化不超过允许范围,再者就是传递载荷,飞机的弯扭剪,弯扭剪是飞机飞行过程中的主要载荷形式,简单点说就是飞机的内部结构要保证飞机不破坏,不变形。飞机的内部结构可能看起来很简单,但是这不是挑战,仅仅满足要求很容易,我把机翼设计成一个铁疙瘩就能满足要求,机身用一个半米厚甚至一米厚的大钢管也能够满足要求,但是飞机要轻,飞机的结构重量必须尽可能的轻,否则飞机怎么装货物,载客?轻就是一门学问,飞机内部的每一根梁、每一根长桁、每一个隔框每一个翼肋有多厚多重都是要经过严格计算和实验的,尤其是飞机最后的全机静力实验是最壮观的,要做到整个飞机破坏,而且要求必须是在100%载荷以上120%载荷以下破坏,否则要么强度不够要么飞机超重,这就是飞机结构设计的苛刻性,但是要保证飞机效率最高这是必须的。飞机结构设计也是必须完全自主设计的,每一架飞机都不一样,采用什么样的结构形式,什么地方采用什么材料都会影响飞机的重量,以至于最终影响飞机的命运,所以说结构设计也是飞机的核心技术。

外形加结构,在飞机制造过程中体现不是很明显,但也不是完全没有体现的,飞机的外壳不是我们平时想象的那么简单把骨架安装好然后把铝板钉上去就完了,飞机的骨架加工就比一般东西要求高,精度还有工艺,蒙皮必须是在专用模具上成型以后才能和骨架铆接,而且这个过程要保证外形的准确度,飞机组装的误差通场整机尺寸不能超过一毫米,这就要求设计和制造水平都很高才行,否则就无法达到要求,尽管这样,在制造中飞机的外壳仍然没有其他部分那么显眼,因为它的制造根本无法体现设计的成本,可能飞控或者其他系统的设计成本也就是制造成本的几倍或者几十倍,但是外壳的设计成本远不止这个比例。

其他的部件虽然很重要,但是我认为除了发动机和材料以外基本上都不能算是核心技术,就像飞机的控制航电之类的,这些东西大家都有只是谁的便宜谁的好的问题,并不能算是核心技术,只能说是关键或者重要技术。

说了这么多,其实说简单一点儿就是飞机的外形对于飞机的重要性和汽车完全不是一个概念级别,飞机外形对于飞机的重要性是致命的,没有好的外形飞机就不可能好,而飞机的外形尺寸是只能自己设计,而且设计是很复杂很艰难的,技术含量是很高的。总之一句话,飞机的外形不是我们想的那么简单,它幕后的工作才是整个飞机的核心。所以希望大家不要笑哈那个看起来很普通的飞机壳子,它才是整个飞机最重要的东西。

本文内容为我个人原创作品,申请原创加分

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