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飞机的综合设计思想
分析飞机结构设计的各项要求，其中气动要求和使用要求对结构设计而言通常是“前提性”要求，基本上必须予以满足。而工艺要求往往要结合产品的数量和工厂条件。就结构设计而言，一般讲重量要求是主要要求。因为结构重量密切关系到飞机的各项性能和经济性。由于现代飞机使用寿命长(运输机一般为6oooo飞行小时或服役2o—25年)，若减轻重量用以增．加有效载重(如商载)，则增加的经济效益将十分可观。而战斗机则可用于增加油量或机载设备、武器等。因而减轻重量是结构设计的主要目标，往往以一个飞机结构重量占全机重量的比值来衡量该飞机结构设计的先进性。从“一”中各项要求不难看出，这些要求相互之间是互相联系，互相制约的，在具体进行结构设计时有的还是互相矛盾的。例如良好的维修性和按损伤容限设计准则设计的飞机，要求有大量的开口和检修通道(包括飞机表面和某些内部结构上)以提高结构的可达性和开敞性，但这必定会增加结构重量。而结构完整性与重量本身就是一组矛盾。例如高寿命要求结构设计要考虑疲劳问题，而金属材料的疲劳极限远小于其静拉压极限强度ob，有时只有3o％左右；按损伤容限设计的结构要控制应力水平，有时可能只有(1／4)fg，甚至更小，以上这些显然与减轻结构重量之间存在着矛盾。因此在设计结构时，必须分析各结构设计要求之间，以及结构设计要求与飞机的(战术或使用)技术要求之间的相互关系，结合具体情况，分清主次，综合考虑。目前飞机性能和寿命要求越来越高，高科技飞展，飞机越来越复杂，机载设备不断更新，新材料、新工艺、新结构不断出现，交叉学科、边缘学科的展以及新技术的大量涌现，都使飞机设计的综合设计思想愈显重要，这种综合性已渗透到现代飞机设计和飞机结构设计的各个层次和顶层设计、平台设计、具体技术设计等各个设计阶段中。以隐身飞机为例，隐身技术是一项跨学科的综合技术，它涉及到电磁原理、新材料、能量转化、信息处理及大量高难度动态测试等多种专业，设计时必须运用系统工程方法，综合应用飞机、动力装置和电于对抗等技术。而正在展中的21世纪第四代战斗机，还需同时兼有隐形、音巡航、高机动性和综合程度更高的航空电子系统等多项高性能，则更需统筹协调有关专业之间的关系，谋求飞机性能的最佳化。又如在1年科索沃战争之后，美国空军在未来攻击机计划下制订今后3o年战略轰炸机新的概念设计，提出将配备具有隐形能力和广泛应用新技术的新型的亚音、音(Ma＝2～5)、高音(Ma>5)三者配套的高性能轰炸机，有可能是有人驾驶的，也可能是无人驾驶的。实践表明,要设计出各种高性能的飞机绝不是靠某几项单项技术突破就可以实现的，而必须是多项技术的综合效果，这种综合效果得到的总体综合性能过了简单堆砌的局部性能之和，这正是系统工程和综合设计的意义和重要性所在。也只有以综合设计的思想，和应用与之相适应的新研制模式——并行工程的方法(见1．5节)进行结构设计，方能设计出满意的、先进的飞机结构。