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飞行器总体设计课件一

朝鲜战争结束后,有关专家对空战理论和战斗机 的发展形成以下观点:
① 认为飞机的最大速度是决定空中优势的主要 因素,为了使飞机具有高速性能,可以牺牲爬升性 能和盘旋性能等;
② 主张研制多用途战斗机,飞机要兼有空战和 对地攻击能力,实质上是倾向于研制战斗轰炸机;
③ 忽视航炮的作用,认为既然有了空-空导弹, 航炮在空战中已经无法发挥作用了;
(4) 提出为满足战术技术要求的关键技术和关键 新成品、新材料、新工艺等项目;
(5) 估计研制周期和进行研制进度安排; (6) 测算研制费用、装备费用、单机成本和售价; (7) 通过各种方案的性能、关键技术、进度和经 费等的综合分析,选出较佳的方案,协同使用部门 提出战术技术要求和技术经济可行性论证报告。
飞机部件及整机要做静力试验,以验证飞机的强 度;起落架还要做动力试验。
飞机总装完成以后在试飞前,要பைடு நூலகம்全机地面共振 试验,以确定飞机的颤振特性;还要做各系统及其 综合的机上地面试验以及全机电磁兼容性等机上地 面试验,为放飞前做最后的验证。
飞机在工程研制阶段,即应拟定考核其能否满足 原定战术技术要求的试飞大纲,并且应尽早培训空、 地勤人员。最好在方案设计阶段就让他们参与进来, 以熟悉新飞机的设计思想和特性,便于正确使用和 处理新飞机在试飞中可能出现的问题;同时还应在 该飞机的地面飞行模拟台进行重要飞行状态的飞行 模拟试验,提前发现飞行品质问题和熟悉飞机的操 纵性、稳定性和使用特点。
飞行器总体设计
第1章 绪 论
1.1 飞机研制的一般过程 1.2 飞机设计要求 1.3 喷气式战斗机的发展 1.4 喷气干线运输机的发展 1.5 支线飞机、通用航空 1.6 无人飞行器 1.7 飞机总体设计的特点 1.8 飞机总体设计框架
1.1 飞机研制的一般过程
1995年,总参谋部、国防科工委(现总装备部) 等发布了《常规武器装备研制程序》,按其规定, 新飞机的研制分成五个阶段:
④ 有人主张废弃编队空战,截击机的战术是利 用速度优势追赶目标,并用空-空导弹歼灭目标, 不需要进行高过载机动,并力求一次攻击结束战斗;
⑤ 不重视飞行员在空战中的作用,认为飞行员 不需要学会正确判断空战情况,而是由地面指挥所 来替他们下决心。
这些观点左右了第2代战斗机的设计。
越战及其他局部战争 第2代战斗机在这些局部战 争中经受了考验,证明他们并不能满足实战要求:
一般情况下,到了设计定型阶段,飞机作大的更 改是不允许的。
1.1.5 生产定型阶段
经过设计定型后,新飞机可能还会有一定的更改, 特别是工艺性的改进。改进后的飞机即进入小批量 生产。
首批生产的飞机也应经鉴定试飞,主要检查工艺 质量,通过后即可进入成批生产。
批生产的飞机,在大量使用中还会出现新的问题, 积累到一定程度,可再作一次改进。改进飞机的设 计属于另一循环。
当今作战飞机往往有20~30年/4000~6000飞行小 时的寿命,运输机有20~30年/40000~60000飞行小 时的寿命。在其整个寿命期内,机上设备和发动机 的更换是必然的,这往往称为寿命中期改进。
1.2 飞机设计要求
飞机设计要求的分类:战术技术要求——军机 使用技术要求——民机
飞机设计要求的提出:由用户提出(军机)
二战 战斗机的盘旋角速度下降,垂直机动空战 显得更为有利,因此飞机的速度性能比机动性能更 受到重视;
单机空战的四要素:高度、速度、机动、火力; 飞机编队作战的规模相当大。 战后喷气式发动机用于战斗机,发展出了第一代 喷气式战斗机。
朝鲜战争 技术上的飞速进步并没有对战斗机的 空战产生根本性的影响,战术虽有发展但仍保留了 二战后期的基本特点,只是对飞行员的要求提高了; 空战的明显变化是作战高度提高了。
(6) 研制周期的要求; (7) 装备寿命的要求; (8) 装备数量的要求; (9) 其它特殊要求。
在论证阶段,工业部门应协同使用部门,同时开 展新机的技术、经济可行性论证工作,其主要内容 包括:
(1) 根据技术储备情况,选择具体技术途径,论 证实现战术技术要求的可能性;
(2) 进行气动布局和动力装置的选型; (3) 进行各系统技术论证,提出飞机配套方案设 想;
提出战术技术要求的依据通常有四个方面: (1) 对未来战斗的设想和本国的战略战术思想; (2) 空军在未来战争中的任务和战术使用原则; (3) 部队的使用经验和失败教训; (4) 技术上实现的可能性。
新机的战术技术要求,包括的主要内容是: (1) 新机的使用及作战对象; (2) 性能指标和作战使用方案; (3) 主要配套设备及其要求; (4) 使用维护及可靠性要求; (5) 部队使用、训练模拟器材和地面专用设备的 要求;
下面简单讨论飞机设计要求中的战术技术要求。
1.2.1 战术技术要求及其论证
军用飞机的研制是一个大型、复杂的系统工程, 需要多个工业部门密切协作。战术技术要求是军用 飞机型号研制的重要技术文件,其既是型号研制的 依据,又是该型号国家定型验收的依据。
使用部门(军方)根据武器发展规划,负责战术 技术要求的提出与论证。军方设有专职机构从事战 术技术要求的研究工作。
新飞机首飞成功后即应按试飞大纲要求,进行 定型试飞。
在开始定型试飞前应由研制单位负责,进行调整 试飞(工厂试飞),以排除新飞机的一些初始性的 重大故障,大致要飞到原设计飞行范围的80%左右, 再开始正式的国家鉴定试飞,以检查新飞机能否达 到设计要求。
参与鉴定试飞用的原型机可按不同分工完成各自 的试飞任务,以完成定型试飞大纲规定的所有任务。
★ 形成飞机的总体布置图、三面图、结构受力 系统图
★ 进行重心定位、性能、操稳计算,结构强度 和刚度计算
★ 提出对各分系统的技术要求 ★ 最终要制造出全尺寸的样机或绘制电子样机, 进行人机接口、主要设备和通路布置的协调检查以 及使用维护检查。
样机在经过使用部门,特别是经空、地勤人员审 查通过后,可以冻结新飞机的总体技术方案,开始 转入工程研制。
高空大速度并不是决定空战胜负的最重要指标, 空战的高度/速度范围不是扩大了,而是缩小了;
大部分空战仍是双方在目视的近距离范围进行的, 而且航炮在空战中也发挥了重要的作用;
大多数战斗机还是编队空战。
根据越战等的经验,研制了第3代战斗机: 强调格斗空战能力和全天候作战能力; 十分重视飞机在亚跨音速范围内的机动; 机载电子设备和武器系统的性能水平有突破性的 提高。 实践证明,第3代战斗机的设计是比较成功的。
(1) 论证阶段、(2) 方案阶段、(3) 工程研制阶段、 (4) 设计定型阶段、(5) 生产定型阶段。
1.1.1 论证阶段
任务: 研究新飞机设计的可行性,包括技术可行性和 经济可行性。 主要工作内容: 拟定新飞机的战术技术要求,新飞机的总体技 术方案及研制经费、保障条件和对研制周期的预测, 最后形成《某型飞机研制总要求》或《某型飞机战 术技术要求》。
(五) 飞行试验 (1) 主要试飞验证项目 (2) 定型试飞项目及要求 (3) 试飞进度及架数 (六) 研制中的标准和规范 (七) 研制进度、考核点及经费 (八) 战效比及费效比概算分析
1.3 喷气式战斗机的发展
1.3.1 战斗机的发展和作战思想的演变
一战 初期:交战双方都试图以盘旋来进入有利 的攻击位置;后期:“谁有高度优势谁就能控制战 斗”成为至理名言。
(4) 使用环境:我方的机种配备与协同;可能使 用的场站环境及条件;后勤保证条件及要求;维护 与检修条件和要求等。
(二) 作战效能要求 (1) 武器装备要求 (2) 机载电子设备及电子对抗要求 (3) 使用条件要求:空-空、空-海、空-地作战剖 面及航程、外挂要求,训练飞行要求等;
(4) 使用限制条件要求:飞行包线限制条件;机 动性、操稳特性限制要求;寿命要求;强度、刚度、 重量要求;可靠性、维修性、出勤率要求;地面配 套设备及零备件要求;单价及使用寿命的费用要求 等。
各分系统的设计要陆续提交设计部门进行分系统 的验证,对液压、燃油、飞控、空调、电源、航空 电子等分系统做全系统的地面模拟试验。
在详细设计时可能还会对总体技术方案的细节做 一些修改和调整,因此应根据更改后的方案,做全 机模型的风洞校核试验,为试飞提供准确的气动力 数据,然后作有飞行员参加的地面模拟器的飞行模 拟试验。
新机的战术技术要求不仅取决于本国的战略战术 思想和技术发展,也受敌方战略战术的影响。
制定战术技术要求的基本问题是如何正确处理需 要与可能的关系,即新机的战术技术要求既要满足 适用性、先进性和系统性的要求,又要符合合理性、 现实性和经济性的要求。
1.2.2 战术技术要求的内容
战术技术要求的具体内容为: (一) 使用要求 (1) 使用任务:包括作战、训练、值班等; (2) 作战环境:可能的敌方空中力量,可能的敌 方地面、海上武装; (3) 使用方式:对空、对地的攻击与防御以及训 练;
(三) 主要性能指标要求 基本状态飞机起飞重量,最大使用表速、M数, 实用升限,最大上升率,规定高度、速度范围内的 加速时间,最大稳定和瞬时盘旋率,过失速机动能 力,最大使用过载,基本及最大航程,起飞速度及 滑跑距离,着陆速度及滑跑距离,最大外挂重量等。
(四) 研制的主要地面试验 (1) 结构静强度、动强度、疲劳试验 (2) 新研制飞机的主要系统试验:如飞行模拟、 系统、电网、燃油、生命保障、新成品等 (3) 电子、火控系统试验 (4) 材料、工艺技术研究与试验
在这一阶段为了验证技术方案的可行性,必要时 还要对所用的关键新技术进行试验验证(如气动布 局方案的风洞实验),以使方案的可行性论证有坚 实的技术基础。
1.1.2 方案阶段
任务: 根据批准的《某型飞机战术技术要求》设计出可 行的飞机总体技术方案。 主要工作内容: ★ 确定飞机布局形式、总体设计参数 ★ 选定动力装置、主要系统方案及主要设备 ★ 机体主要结构材料和工艺分离面等
战术技术要求论证必须着眼于全局,对国内外技 术、经济水平的现状与发展、军用飞机的装备与发 展、敌我作战环境等多方面进行充分研究和分析, 是一个精密筹划、精心运筹的过程。正确处理好现 实与未来、应用与开拓的关系,对军机的研制与发 展具有十分重要的意义。
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