飛機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)解析課件

1、第四節(jié) 飛機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn) 一 、飛機(jī)設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)飛規(guī)首先要求根據(jù)飛機(jī)的具體用途，對(duì)性能指標(biāo)和技術(shù)要求進(jìn)行可行性驗(yàn)證。民用飛機(jī)的設(shè)計(jì)指標(biāo)和技術(shù)要求包括任務(wù)、裝載量、乘客載量、速度、航程、經(jīng)濟(jì)性和壽命等。飛機(jī)設(shè)計(jì)的過程大致包括總體設(shè)計(jì)、打樣設(shè)計(jì)和工作設(shè)計(jì)等三個(gè)步驟。1、總體設(shè)計(jì) 又稱方案設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容是制定飛機(jī)的總體方案，首先給出飛機(jī)的三面圖和總體部位圖，具體工作內(nèi)容包括:選定發(fā)動(dòng)機(jī)及其他機(jī)載設(shè)備；選定飛機(jī)各主要部件的大致構(gòu)造形式;選定主要工作系統(tǒng)的形式；進(jìn)行飛機(jī)的初步性能估算和穩(wěn)定性、操作性估算等；進(jìn)行各種主要部件的強(qiáng)度計(jì)算。在總體設(shè)計(jì)過程中，還要伴隨大量的風(fēng)洞試驗(yàn)，最后才能把飛機(jī)的總體布局確定下來

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

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

4、AM系統(tǒng)能夠運(yùn)用已有的設(shè)計(jì)信息設(shè)計(jì)零件的制造工藝過程，設(shè)計(jì)成形、加工、裝配和檢驗(yàn)的全套工藝裝備，并快速生成數(shù)控加工和數(shù)控測(cè)量的控制帶，這樣就能減少工藝裝備時(shí)間，并達(dá)到較好的互換協(xié)調(diào)要求。三、試驗(yàn) 在航空產(chǎn)品的研制過程中，需要對(duì)新設(shè)計(jì)的整機(jī)、部件、系統(tǒng)進(jìn)行大量的綜合性試驗(yàn)，通過試驗(yàn)可以比較逼真地檢驗(yàn)產(chǎn)品是否達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。 1.風(fēng)洞試驗(yàn) 風(fēng)洞是空氣動(dòng)力學(xué)研究試驗(yàn)中使用最廣泛的工具、通過風(fēng)洞試驗(yàn)來確定飛行器的氣動(dòng)布局并評(píng)估其飛行性能。2、結(jié)構(gòu)試驗(yàn)也稱強(qiáng)度試驗(yàn)，目的是驗(yàn)證飛機(jī)結(jié)構(gòu)部件在載荷和環(huán)境條件下的狀態(tài)和耐受能力。按試驗(yàn)內(nèi)容不同，又分為靜力試驗(yàn)、動(dòng)力試驗(yàn)、疲勞試驗(yàn)和熱強(qiáng)度試驗(yàn)等。靜力試驗(yàn)

5、又叫靜力測(cè)試。試驗(yàn)觀察和研究飛行器結(jié)構(gòu)或構(gòu)件在靜載荷作用下的強(qiáng)度、剛度以及應(yīng)力、變形分布情況，是驗(yàn)證飛行器結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和靜力分析正確性的重要手段。動(dòng)力試驗(yàn)是結(jié)構(gòu)試驗(yàn)的內(nèi)容之一，借以觀察和研究飛行器結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的基本動(dòng)力特性以及在各種環(huán)境下的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性和耐受能力，是驗(yàn)證飛行器動(dòng)態(tài)性能和動(dòng)力分析正確性的重要手段。疲勞試驗(yàn)是用以測(cè)定材料或結(jié)構(gòu)疲勞應(yīng)力或應(yīng)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(diǎn)處局部的、永久性的損傷遞增過程。經(jīng)足夠的應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)后，損傷積累可使材料發(fā)生裂紋，或是裂紋進(jìn)一步擴(kuò)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(jìn)系統(tǒng)地面臺(tái)架試驗(yàn)和高空模擬試驗(yàn) 是將發(fā)動(dòng)機(jī)安裝

6、在地面臺(tái)架上，進(jìn)行性能、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、循環(huán)壽命和環(huán)境適應(yīng)性等一系列內(nèi)容的試驗(yàn)。4.環(huán)境試驗(yàn) 目的是檢查飛機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)及其附件、設(shè)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(dòng)機(jī)在高溫和低溫條件下的啟動(dòng)試驗(yàn)，結(jié)冰和防冰、雷擊、腐蝕敏感性、電子設(shè)備的抗干擾能力等方面的試驗(yàn)。 5.工作系統(tǒng)試驗(yàn) 目的是檢驗(yàn)飛機(jī)各系統(tǒng)(液壓、冷氣、氧氣等）的暢通性、嚴(yán)密性以及運(yùn)行工作參數(shù)是否正常。 6.飛行試驗(yàn)飛機(jī)在真實(shí)的飛行環(huán)境條件下進(jìn)行的各種試驗(yàn)，簡(jiǎn)稱飛機(jī)試飛。飛機(jī)試飛的目的是驗(yàn)證理論和地面試驗(yàn)的結(jié)果，鑒定設(shè)計(jì)指標(biāo)、適航性和使用性能。飛機(jī)的設(shè)計(jì)和地面試驗(yàn)都是在理論假設(shè)和非全面模擬條件下

7、進(jìn)行的，需要通過空中試飛來驗(yàn)證。四、試制 工作設(shè)計(jì)完成之后即可制造第一批試驗(yàn)用飛機(jī)，叫原型機(jī)，制造原型機(jī)的數(shù)量根據(jù)采用新技術(shù)多少、費(fèi)用和進(jìn)度等多種因素確定，至少34架，多時(shí)達(dá)1020架，其中12架用于強(qiáng)度和疲勞試驗(yàn)，其余用于試飛。五、生產(chǎn) 飛機(jī)機(jī)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(cè)等一系列工序。六、發(fā)展與改型 飛機(jī)的研制周期很長(zhǎng)，一般都在5年以上，而壽命期更是長(zhǎng)得多?？茖W(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，如發(fā)動(dòng)機(jī)的推力不斷加大、耗油率不斷下降、航空電子技術(shù)在迅猛發(fā)展，這些都為飛機(jī)在服役期間通過改進(jìn)、改型提高性能創(chuàng)造了有利條件，而飛機(jī)自身也必須適應(yīng)形勢(shì)發(fā)展，不斷改進(jìn)改型。七、飛機(jī)

8、的使用和維護(hù) 飛機(jī)的使用，特別是大型運(yùn)輸機(jī)，涉及生命財(cái)產(chǎn)安全，因此需要一系列地面保障設(shè)施和多種安全措施，其中最主要的有機(jī)場(chǎng)和控制交通管制設(shè)施。1、機(jī)場(chǎng)機(jī)場(chǎng)是可供飛機(jī)起降、滑行、停放的場(chǎng)地和有關(guān)建筑物和設(shè)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(jī)場(chǎng)由飛行區(qū)、客貨運(yùn)輸服務(wù)區(qū)和機(jī)務(wù)維修區(qū)組成。2.空中交通管制 飛機(jī)在天空中飛行，必須接受嚴(yán)格的管理與控制，這樣才能保證飛行安全。3.飛行訓(xùn)練與模擬技術(shù) 飛行訓(xùn)練模擬器主要由座艙(內(nèi)部設(shè)置與飛機(jī)完全相同)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、視景、音響、儀表、操縱、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)及綜合教學(xué)設(shè)備組成。飛行員在座艙內(nèi)能觀察和體驗(yàn)飛行中的種種現(xiàn)象和感覺。座艙有固定基座和活動(dòng)基座兩種

9、形式，活動(dòng)基座的座艙由運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)帶動(dòng)，隨飛行員的操縱做各種動(dòng)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(diǎn)，不受氣象、時(shí)間、地點(diǎn)的限制，因此能大大降低成本，節(jié)約資金，縮短訓(xùn)練周期，提高訓(xùn)練質(zhì)量。4.飛機(jī)維修 維修的任務(wù)是依據(jù)有關(guān)適航文件、機(jī)型維修大綱和維修方案的規(guī)定，由合格的機(jī)務(wù)人員以被認(rèn)可的維修手段對(duì)飛機(jī)進(jìn)行檢查、修理、改裝、校準(zhǔn)以及功能測(cè)試，使其保持或恢復(fù)飛機(jī)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(duì)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(jì)劃中把維修工作分為航線維護(hù)、低級(jí)維修、高級(jí)維修三類，每一類都有相應(yīng)的維修設(shè)施。1）航線維護(hù) 航

10、線維護(hù)也稱為低級(jí)維修，包括: 航行前維護(hù)：每大執(zhí)行飛行任務(wù)前的維護(hù)工作。 過站(短停)維護(hù)：每次執(zhí)行完一個(gè)飛行任務(wù)后，并準(zhǔn)備再次投人下一個(gè)飛行任務(wù)前，在機(jī)場(chǎng)短暫停留期間進(jìn)行的維護(hù)工作。 過站維護(hù)主要是檢查飛機(jī)外觀和飛機(jī)的技術(shù)狀態(tài)，調(diào)節(jié)有關(guān)參數(shù)，排除故障，添加各類工作介質(zhì)(如潤(rùn)滑油、輪胎充氣等)，在符合安全標(biāo)準(zhǔn)的前提下，適當(dāng)保留無法排除并對(duì)安全不構(gòu)成影響的故障，確保飛機(jī)執(zhí)行下一個(gè)飛行任務(wù)。 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(shè)備、器材短缺或停場(chǎng)時(shí)間不足等原因，不能在起飛前排除的故障/缺陷。航行后維護(hù)：也叫過夜檢查，每天執(zhí)行完飛行任務(wù)后的維護(hù)工作，一般在飛機(jī)所在基地完

11、成，排除空、地勤人員反映的運(yùn)行故障，徹底排除每日飛行任務(wù)中按相關(guān)安全標(biāo)準(zhǔn)保留的故障項(xiàng)目，并做飛機(jī)內(nèi)外的清潔工作。 航線維護(hù)是在航站完成，一般只需要簡(jiǎn)單的檢測(cè)儀器對(duì)部件進(jìn)行維護(hù)或拆換?，F(xiàn)代飛機(jī)在設(shè)計(jì)中將很多零部件設(shè)計(jì)成航線可拆換件(LRU)，就是為了在這些部件有故障時(shí)可在航站上迅速拆換，排除故障。 2)初級(jí)維護(hù) 指低級(jí)的定期維護(hù)。 這種檢查要在維修基地進(jìn)行，飛機(jī)都要進(jìn)入機(jī)庫(kù)，因此機(jī)庫(kù)是初級(jí)維修的必要設(shè)施。機(jī)庫(kù)首先要有足夠的面積停放飛機(jī)，還需要相應(yīng)的工作平臺(tái)、機(jī)械設(shè)備和檢修設(shè)備。3)高級(jí)維修 屬于高級(jí)維修的是中檢和D檢。中檢的間隔時(shí)間以年來計(jì)算，內(nèi)容包括結(jié)構(gòu)檢查、客艙更新，停場(chǎng)時(shí)間在10天以上。D檢是飛機(jī)最高級(jí)別的檢修，間隔時(shí)間在20000飛行小時(shí)以上。D檢除包括前面級(jí)別的各種維修項(xiàng)目之外，還要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行大修、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的深人檢查及改裝等。進(jìn)行高級(jí)維修除需要機(jī)庫(kù)外，還要有相應(yīng)的各種車間，如發(fā)動(dòng)機(jī)車間、無線電儀表車間、必要的航材庫(kù)、發(fā)動(dòng)機(jī)試車臺(tái)等。機(jī)庫(kù)內(nèi)還應(yīng)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(jī)都要進(jìn)行試飛，為此還應(yīng)有試飛的部門和設(shè)施。 隨著航空計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、現(xiàn)代化管理的發(fā)展，整個(gè)生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)人了信息時(shí)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(shù)、新材料、新工藝的應(yīng)用和新