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        我國未來發(fā)展飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建研究

        2016-09-16 05:47:07孫軍旗李春榮
        關(guān)鍵詞:總體框架飛機(jī)

        張 巧 孫軍旗 李春榮

        (中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710089)

        我國未來發(fā)展飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建研究

        張巧孫軍旗李春榮

        (中航工業(yè)第一飛機(jī)設(shè)計(jì)研究院,陜西 西安 710089)

        通過對國內(nèi)外相關(guān)飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系及我國未來發(fā)展飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)技術(shù)體系的分析,在構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)體系框架的基礎(chǔ)上,根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)需求分析提出了總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的制定。

        未來發(fā)展飛機(jī);總體結(jié)構(gòu); 標(biāo)準(zhǔn)體系

        [DOI編碼] 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.007

        隨著社會(huì)進(jìn)步,各國都在發(fā)展航空武器裝備,而具有重要國際地位的中國也應(yīng)加快步伐研制屬于自己的未來發(fā)展飛機(jī),從而在風(fēng)云突變的國際形勢中屹立不倒。

        通觀國外飛機(jī)的發(fā)展趨勢和特點(diǎn),我國未來發(fā)展飛機(jī)應(yīng)該是一種遠(yuǎn)航程、反應(yīng)迅速、機(jī)動(dòng)性好、命中率高、打擊性強(qiáng),具有全向多頻段隱身、大載彈量、高速隱身突防和高生存力的戰(zhàn)略/戰(zhàn)術(shù)打擊力量。

        飛機(jī)研制作為一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程項(xiàng)目,需要有充分的技術(shù)儲備作為支撐。建立飛機(jī)技術(shù)體系的核心內(nèi)容之一就是形成一套完善的標(biāo)準(zhǔn)體系。國外飛機(jī)研制的成功經(jīng)驗(yàn)表明,完善的標(biāo)準(zhǔn)體系是保障飛機(jī)研制和促進(jìn)技術(shù)發(fā)展的重要因素。

        總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系作為我國未來航空武器裝備體系建設(shè)不可或缺的重要部分,直接影響我國航空工業(yè)的技術(shù)水平,它的構(gòu)建有利于本專業(yè)的知識管理,可為同類型號項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、考核與驗(yàn)收提供依據(jù),并能進(jìn)一步促進(jìn)技術(shù)體系的穩(wěn)定、健康發(fā)展。

        1 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建過程

        標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建過程如下:

        ●收集國外相關(guān)飛機(jī)技術(shù)資料及美國軍用標(biāo)準(zhǔn);

        ●收集國內(nèi)相關(guān)資料及標(biāo)準(zhǔn);

        ●對國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)想技術(shù)體系及標(biāo)準(zhǔn)需求進(jìn)行分析;

        ●標(biāo)準(zhǔn)體系框架構(gòu)建;

        ●標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建。

        2 國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

        2.1國外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

        目前美國為首的西方發(fā)達(dá)國家擁有大量的成熟標(biāo)準(zhǔn)。如美國的B-2等飛機(jī),在設(shè)計(jì)時(shí)就充分考慮了飛機(jī)高生存性、高安全性、飛機(jī)/懸掛物相容性、人機(jī)工程、超音速巡航、隱身、過失速機(jī)動(dòng)、推力矢量、航空電子綜合化、制信息權(quán)等多方面因素,采用了相當(dāng)數(shù)量的相關(guān)先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn),建立了完整的標(biāo)準(zhǔn)體系作為達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)的保障。

        飛機(jī)總體與結(jié)構(gòu)專業(yè)美軍制定的主要標(biāo)準(zhǔn)如:MIL-HDBK-2069A《飛機(jī)生存力》、MILHDBK-268《在常規(guī)武器威脅下提高生存力的設(shè)計(jì)和評估指南》、MIL-HDBK-273《在核武器威脅下提高生存力的設(shè)計(jì)和評估指南》、MIL-STD-2072《飛機(jī)生存力大綱的制定與實(shí)施》、MIL-STD-882《系統(tǒng)和相關(guān)分系統(tǒng)及設(shè)備的系統(tǒng)安全性大綱要求》、MIL-A-8591H《機(jī)載懸掛物、懸掛設(shè)備和飛機(jī)懸掛接口通用設(shè)計(jì)準(zhǔn)則》、MIL-T-7743F《懸掛物和釋放裝置試驗(yàn)通用規(guī)范》、MIL-HDBK-244《飛機(jī)/懸掛物相容性指南》、MIL-STD-1763《飛機(jī)懸掛物鑒定程序》、MIL-STD-1530C《軍用飛機(jī)結(jié)構(gòu)完整性大綱》、MIL-A-83444《軍用飛機(jī)損傷容限要求》等。

        同時(shí)還有涵蓋總體與平臺專業(yè)相關(guān)的JSSG系列標(biāo)準(zhǔn),如:JSSG2000《航空器系統(tǒng)》、JSSG2001《航空器》和JSSG2006《飛機(jī)結(jié)構(gòu)》。JSSG是一種填空式的指導(dǎo)性規(guī)范,是制定項(xiàng)目專用規(guī)范的指南,主要目的是為項(xiàng)目專用規(guī)范的編制提供統(tǒng)一模板。在MIL填空規(guī)范向AFGS轉(zhuǎn)化還未全部完成時(shí),美國國防部就依其采辦和標(biāo)準(zhǔn)化管理改革的需要,用JSSG幾乎代替了所有的航空系統(tǒng)和航空產(chǎn)品MIL填空規(guī)范和AFGS文件。

        2.2國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

        目前我國飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)能參考的只有一些通用標(biāo)準(zhǔn),包括:飛機(jī)總體與機(jī)身系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)、懸掛物相容性標(biāo)準(zhǔn)、飛機(jī)短艙標(biāo)準(zhǔn)飛機(jī)駕駛艙標(biāo)準(zhǔn)、起飛著陸裝置標(biāo)準(zhǔn)、飛機(jī)內(nèi)部設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)、整機(jī)與機(jī)身系統(tǒng)地面試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)、專業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容,如:GJB 2486-1995《飛機(jī)設(shè)計(jì)和構(gòu)造通用規(guī)范》、GJB 185-1986《有人駕駛飛機(jī)(固定翼)飛行品質(zhì)》、GJB/ Z 5-1988《飛機(jī)/懸掛物相容性指南》、GJB 2876-1997《飛機(jī)結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》、GJB 3063A-2007《飛機(jī)起落架系統(tǒng)通用規(guī)范》等。因此需構(gòu)建更能體現(xiàn)未來發(fā)展飛機(jī)特色的標(biāo)準(zhǔn)體系。

        3 總體結(jié)構(gòu)技術(shù)體系預(yù)想

        從我國未來發(fā)展飛機(jī)的定位入手,總體結(jié)構(gòu)技術(shù)體系應(yīng)由以下幾方面組成。

        3.1先進(jìn)的氣動(dòng)布局

        高空高速突防、超音速突防、超音速巡航、遠(yuǎn)航程飛行等任務(wù)的能力,優(yōu)異的氣動(dòng)特性無疑是實(shí)現(xiàn)這些任務(wù)功能的必要條件。

        3.2高生存力與防護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)

        生存力是軍用飛機(jī)最優(yōu)先考慮的技術(shù)指標(biāo)之一,并已成為一種設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。飛機(jī)生存力高、抗損傷性強(qiáng),抵御空中、防空武器系統(tǒng)攻擊的能力就強(qiáng),攻擊同樣目標(biāo)數(shù)可以使用較少的飛機(jī)或攻擊任務(wù)完成后有更多的飛機(jī)生還。

        3.3飛機(jī)隱身技術(shù)

        隱身技術(shù)可以顯著地提高作戰(zhàn)飛機(jī)的突防能力、生存能力與作戰(zhàn)效能,隱身己成為我國未來發(fā)展飛機(jī)重要的技術(shù)特征。

        3.4結(jié)構(gòu)強(qiáng)度設(shè)計(jì)技術(shù)

        我國未來飛機(jī)尺寸大、航程遠(yuǎn)、載重高,使用條件苛刻,應(yīng)全面采用結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)思想,需要綜合考慮靜強(qiáng)度、耐久性/損傷容限、動(dòng)強(qiáng)度、氣動(dòng)彈性的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證,同時(shí)滿足重量、壽命、可靠性、維修性技術(shù)指標(biāo)。

        3.5彈艙綜合設(shè)計(jì)技術(shù)

        因配備的武器品種多,數(shù)量大,可攜載大型武器,同時(shí)具有超音速巡航和高隱身特性,因此其攻擊武器大都采用內(nèi)埋方式運(yùn)載。

        4 總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系框架構(gòu)建

        原國防科工委標(biāo)準(zhǔn)體系表(2000年版)中總體與結(jié)構(gòu)專業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)體系框架見圖1,可看出該劃分相對通用,技術(shù)側(cè)重不明顯,特色不突出。

        圖1 原國防科工委標(biāo)準(zhǔn)體系總體與結(jié)構(gòu)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系框架

        而我國未來發(fā)展飛機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)體系框架構(gòu)建,不僅考慮預(yù)想技術(shù)體系和突破點(diǎn),同時(shí)還應(yīng)參考國內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)體系現(xiàn)狀,考慮管理流程和管理體制成本最小化,最終按專業(yè)劃分的形式開展。標(biāo)準(zhǔn)體系框架的構(gòu)建主要遵循以下原則:

        4.1層次性

        應(yīng)以專業(yè)劃分為基礎(chǔ),兼顧技術(shù)體系,構(gòu)建有層次的標(biāo)準(zhǔn)體系框架,如第一層可劃分為:總體、氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、隱身、生存力、試驗(yàn)與評定、專業(yè)基礎(chǔ)等;

        4.2先進(jìn)性

        應(yīng)以國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)資料為基礎(chǔ),并經(jīng)過分析和篩選,使之具有一定的先進(jìn)性;如將隱身和生存力劃入第一層、結(jié)構(gòu)下一層增加內(nèi)埋彈艙和涉及隱身的進(jìn)氣道。

        4.3實(shí)用性

        標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建必須符合我國的實(shí)際情況,并能夠?qū)ξ覈磥盹w機(jī)的研制提供切實(shí)的指導(dǎo),使之具有一定的實(shí)用性。

        我國未來發(fā)展飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系框架如圖2。

        標(biāo)準(zhǔn)體系框架一級可分為8大類,包括:總體、氣動(dòng)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、隱身、生存力、試驗(yàn)與評定、專業(yè)基礎(chǔ)。凡屬飛機(jī)各專業(yè)綜合的標(biāo)準(zhǔn)歸于這一級。

        總體標(biāo)準(zhǔn)包括:飛機(jī)外形和布置、重量平衡、飛機(jī)駕駛艙和懸掛物相容性標(biāo)準(zhǔn)等。飛機(jī)外形和布置標(biāo)準(zhǔn)包括:機(jī)身、機(jī)翼等飛機(jī)重要部件相互位置從總體布置涉及方面的選擇,飛機(jī)的內(nèi)部部位安排,飛機(jī)主要使用功能的描述與布置,飛機(jī)主要總體布置參數(shù)的選擇等。飛機(jī)重量控制標(biāo)準(zhǔn)包括:飛機(jī)重量分配、重心控制、重量預(yù)測、重量控制、裝載平衡等。飛機(jī)駕駛艙標(biāo)準(zhǔn)包括:飛機(jī)駕駛艙系統(tǒng)的布置和布局、駕駛員的眼位、視野等。

        圖2 我國未來發(fā)展飛機(jī)總體結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)體系框架

        氣動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)包括:飛行性能、飛行品質(zhì)和氣動(dòng)設(shè)計(jì)。

        結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)包括:機(jī)身、機(jī)翼、操縱面、起落架、內(nèi)埋彈艙、進(jìn)氣道。

        強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)包括:靜強(qiáng)度、動(dòng)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度。

        隱身標(biāo)準(zhǔn)是未來發(fā)展飛機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)之一,包含反雷達(dá)隱身技術(shù)、紅外隱身技術(shù)、可見光隱身技術(shù)、聲隱身技術(shù)等。

        生存力標(biāo)準(zhǔn)也是未來發(fā)展飛機(jī)體系框架的特點(diǎn),主要包括飛機(jī)的敏感性和易損性設(shè)計(jì)與評估等。

        專業(yè)基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)為總體與結(jié)構(gòu)專業(yè)術(shù)語、定義、圖表繪制等標(biāo)準(zhǔn)。

        試驗(yàn)與評定標(biāo)準(zhǔn)主要為總體與結(jié)構(gòu)相關(guān)的地面試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

        5 標(biāo)準(zhǔn)體系構(gòu)建

        標(biāo)準(zhǔn)體系與標(biāo)準(zhǔn)體系框架如同人體血肉與骨骼的關(guān)系,即標(biāo)準(zhǔn)體系需要通用標(biāo)準(zhǔn)及專用標(biāo)準(zhǔn)按框架進(jìn)行充實(shí)。

        5.1標(biāo)準(zhǔn)需求分析

        我國在飛機(jī)氣動(dòng)布局和試驗(yàn)方面的標(biāo)準(zhǔn)主要集中在飛行性能和飛機(jī)品質(zhì)上,對特殊氣動(dòng)布局設(shè)計(jì)技術(shù)、氣動(dòng)/隱身/結(jié)構(gòu)一體化設(shè)計(jì)等技術(shù)暫無標(biāo)準(zhǔn)可遵循。

        生存力方面,我國參考美軍標(biāo)制定了一批生存力相關(guān)標(biāo)準(zhǔn),如:GJB/Z 121-1999《飛機(jī)非核生存力機(jī)體要求指南》、GJB 1301-1991《飛機(jī)生存力大綱的制定和實(shí)施》、GJB 5551-2006《飛機(jī)非核生存力通用準(zhǔn)則》、HB/Z 266-1994《常規(guī)武器威脅下提高飛機(jī)生存力的設(shè)計(jì)和評估指南》,HB 7111-1994《飛機(jī)非核生存力大綱要求》等,從先進(jìn)性和操作性來講應(yīng)用到我國未來發(fā)展飛機(jī)上仍有許多研究工作要做。

        我國隱身方面的規(guī)范很少,只有部分涉及隱身要求的生存規(guī)范、發(fā)動(dòng)機(jī)規(guī)范和目標(biāo)光學(xué)特性測量標(biāo)準(zhǔn),無法支持我國未來發(fā)展飛機(jī)研制。

        我國未來發(fā)展飛機(jī)尺寸大、航程遠(yuǎn)、載重高,使用條件苛刻,應(yīng)全面采用結(jié)構(gòu)完整性設(shè)計(jì)思想,需綜合考慮靜強(qiáng)度、耐久性/損傷容限、動(dòng)強(qiáng)度、氣動(dòng)彈性的綜合優(yōu)化設(shè)計(jì)、分析和驗(yàn)證,可相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)通用性太強(qiáng),可參考性不高。

        內(nèi)埋式武器彈艙和懸掛物相容性等方面也需要相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)作指導(dǎo)。

        5.2需制定的標(biāo)準(zhǔn)

        基于以上需求分析,應(yīng)制定適用于我國未來發(fā)展飛機(jī)的專用標(biāo)準(zhǔn)如下:

        ●減阻技術(shù)要求;

        ●生存力要求;

        ●綜合防護(hù)要求;

        ●隱身總體布局要求;

        ●隱身進(jìn)氣道/機(jī)身一體化設(shè)計(jì)要求;

        ●隱身驗(yàn)證評估方法與要求;

        ●高抗損復(fù)合材料結(jié)構(gòu)規(guī)范;

        ●內(nèi)埋武器發(fā)射/投放特性綜合分析要求;

        ●高密度大尺寸內(nèi)埋式彈艙設(shè)計(jì)要求。

        6 結(jié)束語

        本文提出了適用于我國未來發(fā)展飛機(jī)預(yù)先研究的武器系統(tǒng)專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)體系,并根據(jù)需要給出了由于采用新系統(tǒng)、新技術(shù)而需制定的新標(biāo)準(zhǔn),這些新標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)隨飛機(jī)設(shè)計(jì)方案的不斷完善而修改。標(biāo)準(zhǔn)體系層次恰當(dāng)、界面清晰,具有一定的前瞻性和較強(qiáng)的適用性。體系的構(gòu)建可為后續(xù)開展飛機(jī)的預(yù)研,節(jié)約大量經(jīng)費(fèi),具有重要的軍事與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

        [1] 張巧,孫軍旗. 我國未來遠(yuǎn)程打擊類飛機(jī)機(jī)載武器系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)體系框架構(gòu)建研究[J]. 飛機(jī)工程,2012.2.

        (編輯:勞邊)

        V221

        C

        1003-6660(2016)04-0024-03

        [收修訂稿日期] 2015-11-20

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