| 第七节 飞机的设计与制造过程 | | 总体设计 | 飞机的设计与制造是一项复杂而工作量极大的工程。据国外资料统计，三十年代设计一架战斗机约需四万个工时，而目前设计一架超音速战斗机所需的工时约为四百万，大致等于过去的一百倍。制造一架高速歼击机，工人的直接劳动时间一般约为一万到二万小时。其中铆接装配约占总工时的百分之35，焊接装配约占百分之7；仪表及设备的安装约占百分之12，另外机械加工约占百分之28，钣金加工约占百分之13。
飞机设计开始于对飞机提出要求。对新飞机的设计要求分为两类――“战术 技术要求”和“使用技术要求”。前者是由国防机构对军用机提的，后者是民航部门对民用机提的要求。
例如，对战术轰炸机提的战术技术要求包括：一、任务，二、乘员组，三、动力装置，四、主要性能：1）速度2）升限3）巡航高度4）活动半径5）起飞着陆距离6）轮胎压力，五、载弹量，六、设备要求，七、自卫武器。
对拦截歼击机提的战术技术要求包括：一、任务，二乘员，三动力装置，四、主要性能：1）最大爬升率2）升限3）最大平飞马赫数4）着陆速度5）续航时间，五、军械设备，六、其它要求。
再如对大型涡轮螺旋桨客机的使用技术要求包括：一、功用，二动力装置数量，三、商务载重，四、乘员组，五、主要性能：1）巡航速度2）巡航高度3）海平面爬升率4）客舱增压5）起飞滑跑距离6）起飞距离7）着陆滑跑距离8）着陆距离，六2半数发动机停车后性能要求，七，使用温度范围，八、对螺旋桨要求，九、设备，十、救生。
设计单位对使用单位提出的要求进行深入周密的研究后提出必要的修改与使用单位共同确定设计要求。
要求确定后首先进行新飞机的总体设计，总体设计的任务是提出新飞机的总体方案。在总体设计中要选择飞机的型式，飞机的主要参数，如飞机总重量、机翼面积、推重比（飞机发动机的推力与飞机总重量的比值）等，选择发动机和机载设备，确定飞机各部件参数，如机翼的后掠角、翼型相对厚度、展弦比、梯形比等，确定飞机各部件的构造型式，进行飞机的飞行性能和操纵稳定性估算，进行飞机的部位安排和重量与重心估算。
通过上述一系列的设计工作绘制出飞机的三面图和飞机部位安排图，并提出飞机的性能计算报告。在总体设计中必须反复地根据飞机三面图制造模型进行风洞试验用来修改总体方案并验证设计方案的可靠性。 | | 结构设计 | 总体设计完成后，根据所确定的飞机各部件的外形，结构方案和所分配的重量进行部件结构设计。在结构设计中进行飞机部件的结构布置，飞机系统的安排，飞机部件的强度计算，飞机零件和构件设计以及零件的重量计算。设计完成后绘制出各部件的理论图，飞机部件装配图，全机对接图，构件装配图和零件图。并提供飞机部件计算报告和重量计算报告。在结构设计中，为了提高设计的可靠性，往往对飞机各部件的关键部位制造试件进行静力和动力强度试验，用来验证强度计算的准确程度。
全部飞机图纸和计算报告完成之后，飞机工作暂时告一段落，进入原型机的试制。
飞机制造之前必须先进行工艺准备工作，所谓工艺准备工作就是为生产各种飞机零件和把这些零件装配成构件、部件和最后总装成一架完整的飞机所需要的各种专用加工设备、模具、夹具和量具的设计和制造工作。在设计这些工艺装备时除了依据设计单位提供的装配图和零件图外，还必须根据飞机理论图和三面图绘制与飞机实物同样大小的飞机外形理论模线和飞机结构模线，作为飞机制造的重要依据。因为飞机外形和一部分结构形状不象一般机械零件那样可以用尺寸及其公差来确定的，这种外形往往是一张空间的曲面，通常也不可能用一个简单的数学表达式来表示。所以，机械加工中的通用设 备就无法保证这种外形的准确度，也无法满足曲面外形零件之间的协调关系以保证零件的互换性。而模线就是为了弥补图纸无法提供的制造依据，作为设计和制造工艺装配的根据。
根据图纸和模线先制造出必要的样板，再由样板塑造出飞机的表面标准样件。通过样板和标准样件制造生产飞机零件的各种模具和夹具，同时根据样板、样件和图纸制造型架卡板并安装型架。型架是飞机装配中一种特殊的装配夹具，用来固定飞机部件中各种复杂外形零件的位置，以便进行铆接。这样，制造零件和装配零件的工艺装备都由模线样板来决定其形状以保证同一零件之间的互换性和装配时各种零件之间的协调性，这种方法通常称之为“模线样板工作法”。但是模线样板工作法所需要的人工工作量是极大的，它使飞机的生产周期变得很长，近年来出现了用分片的三次曲面方程来描述飞机外形，同时利用电子计算机数控加工飞机工艺装备的新方法。这种方法的实质是利用存储在计算机里的数学方程代替人工绘制的模线作为飞机生产的依据，大大缩短了生产准备周期，同时也引起了飞机设计方法的变革，产生了所谓计算机辅助设计和计算机辅助制造系统。
零件制造，部件装配和飞机总装完成后，原型机生产就完成了。通常原型机要生产三架，一架用来作全机强度试验以考核结构设计和生产工艺的质量。一架用来试飞以考核飞机总体方案是否实现了原订计划要求。另一架备用，用来与试验和试飞的飞机进行对照和分析。只有在强度试验和试飞的各项目都合格以后，飞机设计工作才算结束，所有的飞机图纸和技术文件可以定型并转入批量生产提供使用。
在原型机试制结束后，生产部门还必须进行批生产的工艺准备，因为试制时所用的工艺装备都比较简单，生产效率往往是不高的。转入批生产后必须重新考虑生产的经济性，因此要补充设计和制造工艺装备，再投入批量生产，在首批飞机出厂使用满意后，生产部门的工艺装备才能定型进入大量的生产。 |
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