设计方法
一个新的飞行器的设计周期自1980年代以来发生了翻天覆地的变化,因为新方法、工具和指导方针。传统上,周期开始概念上的设计的总体初步设计后的产品,大多数或所有子系统的成形。在大多数,如果不是全部,情况下,几个迭代必须在最终设计。因为并不是所有的生产设计工程师通常预期的问题,大量的设计返工是很常见的。尽管表面上的简单最初的概念设计阶段,70 - 80的航空航天产品的成本是在这个阶段决定的。
因为降低成本变得越来越重要,一个新的设计方法,并行工程(CE),已经取代了传统的周期。CE同时组织的许多方面设计工作的庇护下特殊团队的设计师、工程师和其他相关的代表活动和过程。应力分析等方法允许支持活动,空气动力学,和材料分析,通常会按顺序完成,一起进行。一步除了CE,整合生产、质量保证、采购和营销团队,是一个方法调用集成产品和过程开发(IPPD)。IPPD确保用户的需要和那些把产品给客户制造业和外部采购被认为是在设计/建造周期的开始。在案件中维护中起着重要作用在一个产品的生命周期,相关人员从这段也带进团队。
CE和IPPD导致众多的改善行业。他们所需的总时间缩短,将产品引入市场,简化产品结构通过减少零件数量,降低产品生命周期成本,降低缺陷率,提高可靠性和缩短开发周期。例如,在发展的777年波音238设计/构建团队形成,有助于减少所需的更改数量后发布的初始设计早不到一半的模型完成传统。
传统上,国防航空航天系统的设计过程已经由军事规范和标准,并详细说明如何构建和如何构建它。1994年6月美国国防部备忘录代替性能规格描述系统需求以前军用规格。政策的目的是降低成本,缩短采购周期,并允许使用商用现货的先进技术和硬件。承包商因此得到更多的自由但也需要接受更多的责任为他们的产品的成功或失败。尽管欧洲设计过程还没有把这个方法,引入商业质量标准正在逐步实现在国际商业发布的指导方针国际标准化组织(ISO)。
使用电脑
电脑也从根本上改变了开发过程允许数字建模与仿真以及计算机辅助设计与计算机辅助制造(CAD / CAM);看到计算机辅助工程)。在早期设计阶段的飞行器,数字计算机建模的设计允许快速检查的几个候选人配置,从而代替部分昂贵的风洞测试。现代系统创建一个三维模型(一个虚拟飞行场基于车辆发动的对输入的数据集。所有的细节,从机身电气子系统,存储在计算机中。这消除了要求全尺寸物理模型,被称为实物模型的工程师验证设计布局。广泛使用在航空航天工业CAD / CAM软件包括CATIA达索系统/ IBM,国标库从国标库解决方案,从参数和CADDS和Pro /工程师技术公司。波音公司使用CATIA包发展777年,第一飞机设计与电脑完全没有模型。
风洞测试
计算机模拟的数量减少了风洞测试的必要,但后者仍然是一个航空航天工业的发展进程的重要组成部分。在波音777的发展,例如,一些风洞是达到2000小时。的风洞早于动力飞行32年,试验装置中空气吹一个模型在测试部分,创建一个与飞行的影响。一些低速隧道测试部分大到足以容纳一个完整的小型飞机或wing-nacelle大型飞机的部分。在高速隧道,大量的能量必须提供提供超音速速度,测试模型规模减少的研究目的他们有时只在跨度厘米或长度。隧道进行分类根据气流速度:亚音速(0.8马赫)、跨声速(-1.2 0.8马赫),超音速(1.2马赫6),高超音速(马赫数6 - 12),或超速(马赫以上12)。
原型测试和认证
在原型建设阶段,重点转移到测试。习惯过程是建立几个测试飞机仅仅来验证设计。的结构完整性飞机是在静态和决定的动态测试。地面测试需要一个数组的设施,包括烤箱申请高温材料、声学室允许研究高频发动机噪声对结构的影响,测量平台着陆的影响,变频振动器振动和颤振特征结构的调查。测试装置验证极限荷载因素要求在设计已经达到或超过了;例如,机翼可以加载,直到他们打破。在动态或疲劳测试,飞机模拟延时的生活时尚。因此飞机可能经历超过100000相当于“飞行小时”完全拆卸,检查每一个细节。
虽然原型机身正在建设中,测试也在进行辅助设备。因为各种各样的设备,每个系统的测试过程不同。结构和机械系统测试以类似的方式为飞机结构描述,而电气和电子设备是详尽检查电池的电子测试设备,通常是根据系统接受检查。随着设备运行通过其性能周期,监控确认或修正检测和隔离故障。在许多情况下,完成系统进一步检查压力室模拟操作环境。
发动机推进的风洞测试,测试电池模拟飞行条件的能力。符合安装一个新引擎经历了数百小时的测试目的,拥抱整个飞机的速度和高度能力的范围。在耐力测试,引擎必须为超过1000小时连续运行,许多在最大推力。在一个独特的测试中,死禽扔进引擎来模拟其空中摄取生活的鸟类,危害,造成飞行失败。测试引擎大量检测,记录下来数据被传输到计算机进行处理。测试运行后,引擎是完全拆卸和检查。
作为一般规则,飞行测试进行原型飞机在人烟稀少的地区或水因为事故的可能性,并允许自由动作。飞行测试需要验证才分析这一阶段,虽然现代的计算机程序设计和风洞测试非常深入和广泛,飞行测试阶段的结果很少规定重大设计更改。因为飞机模拟器允许测试飞行员“飞”的雏形已建成前,飞机往往符合规范的行为和期望。
规定为商用飞机飞行认证主要管理测试,和认证大约需要一年。军用飞机飞行测试,包括性能和许多不同的武器系统,花费近两倍的时间。认证,所有飞机必须证明功能在众多性能测试在所有预期的条件(例如,紧急制动,失速试验,发动机推力,起飞和降落在极热,冷,高海拔和低海拔的环境。
一旦已经证明其适航飞行的民用航空器,认证程序,它可以进入定期航行服务。必要的证书发布的美国由美国联邦航空管理局(FAA)和欧洲联合适航当局(JAA)。这些认证所需的任何飞机购买在美国或欧洲,分别为全世界民用航空器作为认证的基础,在这些国家进入服务。俄罗斯和中国认证过程很大程度上模仿美国和欧洲的标准。重大飞机供应商巴西,日本,印尼使用美国和欧洲认证标准。
宇宙飞船,运载火箭,导弹发展
进入开发的研究工作导弹,运载火箭飞船的相似之处,飞机的设计和作地面试验阶段,但不同的飞行测试阶段。主要运载火箭和战略导弹,没有飞行员,一个发射的费用,无法恢复和重用测试车辆要求严格的测试技术、高度复杂的仪器在汽车和在地面上,和非常密集的起飞前的检查,以防止一个昂贵的中止。
“宇宙飞船是独一无二的,他们很少进行原型测试飞行;相反,它们是与他们的完整的操作仪器送入轨道运载火箭测试。飞船仪表将性能和操作信息发送回地球,从而提供的基础设计改进后模型相同的家庭。代替原型测试是地面模拟在两种类型的模拟器进行:空间模拟器,重复的所有航天器将如何运作的环境条件和任务模拟器,它允许执行整个范围的操作和系统的操作可能会进行一个实际飞行。