飛機的設計和生產(chǎn)解析課件

1、第四節(jié) 飛機的設計和生產(chǎn) 一 、飛機設計設計飛規(guī)首先要求根據(jù)飛機的具體用途，對性能指標和技術要求進行可行性驗證。民用飛機的設計指標和技術要求包括任務、裝載量、乘客載量、速度、航程、經(jīng)濟性和壽命等。飛機設計的過程大致包括總體設計、打樣設計和工作設計等三個步驟。1、總體設計 又稱方案設計，主要內(nèi)容是制定飛機的總體方案，首先給出飛機的三面圖和總體部位圖，具體工作內(nèi)容包括:選定發(fā)動機及其他機載設備；選定飛機各主要部件的大致構造形式;選定主要工作系統(tǒng)的形式；進行飛機的初步性能估算和穩(wěn)定性、操作性估算等；進行各種主要部件的強度計算。在總體設計過程中，還要伴隨大量的風洞試驗，最后才能把飛機的總體布局確定下來

2、。飛機三面圖三面是指正面、側(cè)面、上面這三個視角可以很好、全面的了解一架飛機的外形。2.打樣設計 又稱預備設計，主要任務是在全面開展各種設計之前，深入地檢查總體設計中所存在的問題。在這個階段要制作和真飛機尺寸相同的木質(zhì)樣機。樣機的作用是：把所設計的飛機具體化，顯示其全貌；供給各部件設計組進行協(xié)調(diào)工作；供試飛員熟悉新飛機和機艙設備。3、工作設計又稱詳細設計，主要任務是根據(jù)確定的方案和打樣設計的結果，完成零件制造和部件、系統(tǒng)、全機裝配的工作圖紙和生產(chǎn)驗收的技術文件。二、計算機輔助設計和制造20世紀70年代以來，在航空工業(yè)部門逐步形成了完整的計算機輔助設計和制造（CAD計算機輔助設計/CAM數(shù)控)系統(tǒng)

3、，這種系統(tǒng)利用數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通道直接傳輸飛行器有關數(shù)字信息，可以把設計和制造過程緊密聯(lián)系起來，使飛行器設計制造發(fā)生重大變革。CAD/CAM的主要設備有計算機、圖形顯示工作站、數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)設備等。計算機輔助設計的工作過程是首先由設計人員提出設計方案的設想，并將設計參數(shù)和圖形等初始信息輸人計算機，計算機按給定的程序進行分析計算，通過顯示裝置給出結果。若設計人員對結果不滿意，可以用光筆（光筆，電子計算機的一種輸入設備，與顯示器配合使用。利用光筆能直接在顯示屏幕上對所顯示的圖形進行選擇或修改。）在顯示屏上修改，直到滿意為止，最后設計結果由計算機控制的各種設備制成各種圖紙和控制帶。進入制造階段，CAD/C

4、AM系統(tǒng)能夠運用已有的設計信息設計零件的制造工藝過程，設計成形、加工、裝配和檢驗的全套工藝裝備，并快速生成數(shù)控加工和數(shù)控測量的控制帶，這樣就能減少工藝裝備時間，并達到較好的互換協(xié)調(diào)要求。三、試驗 在航空產(chǎn)品的研制過程中，需要對新設計的整機、部件、系統(tǒng)進行大量的綜合性試驗，通過試驗可以比較逼真地檢驗產(chǎn)品是否達到了預期的設計要求。 1.風洞試驗 風洞是空氣動力學研究試驗中使用最廣泛的工具、通過風洞試驗來確定飛行器的氣動布局并評估其飛行性能。2、結構試驗也稱強度試驗，目的是驗證飛機結構部件在載荷和環(huán)境條件下的狀態(tài)和耐受能力。按試驗內(nèi)容不同，又分為靜力試驗、動力試驗、疲勞試驗和熱強度試驗等。靜力試驗

5、又叫靜力測試。試驗觀察和研究飛行器結構或構件在靜載荷作用下的強度、剛度以及應力、變形分布情況，是驗證飛行器結構強度和靜力分析正確性的重要手段。動力試驗是結構試驗的內(nèi)容之一，借以觀察和研究飛行器結構或構件的基本動力特性以及在各種環(huán)境下的動態(tài)穩(wěn)定性和耐受能力，是驗證飛行器動態(tài)性能和動力分析正確性的重要手段。疲勞試驗是用以測定材料或結構疲勞應力或應變循環(huán)數(shù)的過程。疲勞是循環(huán)加載條件下，發(fā)生在材料某點處局部的、永久性的損傷遞增過程。經(jīng)足夠的應力或應變循環(huán)后，損傷積累可使材料發(fā)生裂紋，或是裂紋進一步擴展至完全斷裂。出現(xiàn)可見裂紋或完全斷裂統(tǒng)稱疲勞破壞。3.推進系統(tǒng)地面臺架試驗和高空模擬試驗 是將發(fā)動機安裝

6、在地面臺架上，進行性能、結構強度、循環(huán)壽命和環(huán)境適應性等一系列內(nèi)容的試驗。4.環(huán)境試驗 目的是檢查飛機、發(fā)動機及其附件、設備在各種使用條件下的工作性能，包括在寒冷和炎熱地帶、高原地區(qū)、海上空域的試飛，發(fā)動機在高溫和低溫條件下的啟動試驗，結冰和防冰、雷擊、腐蝕敏感性、電子設備的抗干擾能力等方面的試驗。 5.工作系統(tǒng)試驗 目的是檢驗飛機各系統(tǒng)(液壓、冷氣、氧氣等）的暢通性、嚴密性以及運行工作參數(shù)是否正常。 6.飛行試驗飛機在真實的飛行環(huán)境條件下進行的各種試驗，簡稱飛機試飛。飛機試飛的目的是驗證理論和地面試驗的結果，鑒定設計指標、適航性和使用性能。飛機的設計和地面試驗都是在理論假設和非全面模擬條件下

7、進行的，需要通過空中試飛來驗證。四、試制 工作設計完成之后即可制造第一批試驗用飛機，叫原型機，制造原型機的數(shù)量根據(jù)采用新技術多少、費用和進度等多種因素確定，至少34架，多時達1020架，其中12架用于強度和疲勞試驗，其余用于試飛。五、生產(chǎn) 飛機機體的制造要經(jīng)過工藝裝備制造、毛坯的制備、零件加工、部件裝配、總裝配和檢測等一系列工序。六、發(fā)展與改型 飛機的研制周期很長，一般都在5年以上，而壽命期更是長得多?？茖W技術不斷發(fā)展，如發(fā)動機的推力不斷加大、耗油率不斷下降、航空電子技術在迅猛發(fā)展，這些都為飛機在服役期間通過改進、改型提高性能創(chuàng)造了有利條件，而飛機自身也必須適應形勢發(fā)展，不斷改進改型。七、飛機

8、的使用和維護 飛機的使用，特別是大型運輸機，涉及生命財產(chǎn)安全，因此需要一系列地面保障設施和多種安全措施，其中最主要的有機場和控制交通管制設施。1、機場機場是可供飛機起降、滑行、停放的場地和有關建筑物和設施的總稱，其中規(guī)模較大的可稱為航空港。商業(yè)航空民用機場由飛行區(qū)、客貨運輸服務區(qū)和機務維修區(qū)組成。2.空中交通管制 飛機在天空中飛行，必須接受嚴格的管理與控制，這樣才能保證飛行安全。3.飛行訓練與模擬技術 飛行訓練模擬器主要由座艙(內(nèi)部設置與飛機完全相同)、計算機系統(tǒng)、視景、音響、儀表、操縱、運動系統(tǒng)及綜合教學設備組成。飛行員在座艙內(nèi)能觀察和體驗飛行中的種種現(xiàn)象和感覺。座艙有固定基座和活動基座兩種

9、形式，活動基座的座艙由運動系統(tǒng)帶動，隨飛行員的操縱做各種動作，給飛行員以加速度變化的感覺。由于飛行模擬器具有安全、可靠、節(jié)能等優(yōu)點，不受氣象、時間、地點的限制，因此能大大降低成本，節(jié)約資金，縮短訓練周期，提高訓練質(zhì)量。4.飛機維修 維修的任務是依據(jù)有關適航文件、機型維修大綱和維修方案的規(guī)定，由合格的機務人員以被認可的維修手段對飛機進行檢查、修理、改裝、校準以及功能測試，使其保持或恢復飛機固有的適航性能和可靠性。維修質(zhì)量的好壞和工作效率的高低對飛行安全和航空企業(yè)的效益起著舉足輕重的作用。 在航空器維修計劃中把維修工作分為航線維護、低級維修、高級維修三類，每一類都有相應的維修設施。1）航線維護 航

10、線維護也稱為低級維修，包括: 航行前維護：每大執(zhí)行飛行任務前的維護工作。 過站(短停)維護：每次執(zhí)行完一個飛行任務后，并準備再次投人下一個飛行任務前，在機場短暫停留期間進行的維護工作。 過站維護主要是檢查飛機外觀和飛機的技術狀態(tài)，調(diào)節(jié)有關參數(shù)，排除故障，添加各類工作介質(zhì)(如潤滑油、輪胎充氣等)，在符合安全標準的前提下，適當保留無法排除并對安全不構成影響的故障，確保飛機執(zhí)行下一個飛行任務。 保留故障：航空器在飛行后和/或維修檢查中發(fā)現(xiàn)的故障、缺陷，因工具設備、器材短缺或停場時間不足等原因，不能在起飛前排除的故障/缺陷。航行后維護：也叫過夜檢查，每天執(zhí)行完飛行任務后的維護工作，一般在飛機所在基地完

11、成，排除空、地勤人員反映的運行故障，徹底排除每日飛行任務中按相關安全標準保留的故障項目，并做飛機內(nèi)外的清潔工作。 航線維護是在航站完成，一般只需要簡單的檢測儀器對部件進行維護或拆換?，F(xiàn)代飛機在設計中將很多零部件設計成航線可拆換件(LRU)，就是為了在這些部件有故障時可在航站上迅速拆換，排除故障。 2)初級維護 指低級的定期維護。 這種檢查要在維修基地進行，飛機都要進入機庫，因此機庫是初級維修的必要設施。機庫首先要有足夠的面積停放飛機，還需要相應的工作平臺、機械設備和檢修設備。3)高級維修 屬于高級維修的是中檢和D檢。中檢的間隔時間以年來計算，內(nèi)容包括結構檢查、客艙更新，停場時間在10天以上。D檢是飛機最高級別的檢修，間隔時間在20000飛行小時以上。D檢除包括前面級別的各種維修項目之外，還要對發(fā)動機進行大修、系統(tǒng)結構的深人檢查及改裝等。進行高級維修除需要機庫外，還要有相應的各種車間，如發(fā)動機車間、無線電儀表車間、必要的航材庫、發(fā)動機試車臺等。機庫內(nèi)還應有一定的總裝區(qū)，以保證維修后的零部件的放置和安裝。D檢后的飛機都要進行試飛，為此還應有試飛的部門和設施。 隨著航空計算機技術、通信技術、現(xiàn)代化管理的發(fā)展，整個生產(chǎn)活動進人了信息時代。航空維修也必然隨之有很大的變化，維修業(yè)隨著新技術、新材料、新工藝的應用和新