簡單地說，航空技術(shù)，就是把飛行器造出來，飛起來，服務(wù)國防、服務(wù)社會。按生命周期劃分，航空技術(shù)包括了飛行器設(shè)計、制造、使用和維修技術(shù)等。

如果把航空技術(shù)比作一首交響樂，飛行器設(shè)計就是它的序曲和主旋律。航空技術(shù)始于飛行器設(shè)計，而且在后續(xù)樂章中還可以反復(fù)聽到它的回響與變奏。

一、航空技術(shù)始于飛行器設(shè)計

航空，是人類在大氣層內(nèi)進行的飛行及有關(guān)活動。人類沒有翅膀，要飛起來，就必須打造鋼鐵的翅膀，這副鋼鐵的翅膀就是飛行器。飛行器從無到有，首先要從客戶需求到技術(shù)方案、到數(shù)字樣機再到原型機，這個逐步細化與有序推進的轉(zhuǎn)化過程就是飛行器設(shè)計。

首先，需求分析。著力解決項目需求和可行性問題，由用戶和研制部門共同完成。主要任務(wù)是根據(jù)項目定位，統(tǒng)籌需要與可能，明確總體技術(shù)指標和相關(guān)技術(shù)要求，論證技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性，預(yù)測研制周期。一句話，把設(shè)計指標定下來。??

其次，方案設(shè)計，也稱概念設(shè)計。在多方案的基礎(chǔ)上，形成飛行器的總體方案，確保方案的合理性。主要工作包括擬定飛行器布局、外形和主要設(shè)計參數(shù)；擬定部件幾何尺寸、結(jié)構(gòu)形式和重量；擬定動力裝置和任務(wù)系統(tǒng)；擬定飛行器的三視圖和總體布置方案草圖；進步一步論證技術(shù)可行性和經(jīng)濟可行性。一句話，把飛行器的草圖畫出來。

再者，打樣設(shè)計，也稱初步設(shè)計。完成數(shù)字樣機，分解設(shè)計任務(wù)，提出各部件、各任務(wù)系統(tǒng)的設(shè)計要求和重量分配指標。細化到部件，確保飛行器的技術(shù)可行性。主要工作是確定各部件的結(jié)構(gòu)、受力形式和相互連接關(guān)系，繪制結(jié)構(gòu)打樣圖；確定飛行器的幾何參數(shù)、重量和動力裝置的主要性能參數(shù)，完成氣動計算、強度計算、氣動彈性計算、飛行性能計算、操縱性穩(wěn)定性計算，系統(tǒng)功能計算；進行部件和整機的風(fēng)洞試驗、結(jié)構(gòu)試驗和功能試驗；完成飛行器三視圖、總體布置圖，確定飛行器重量和重心。一句話，把飛行器的模樣定下來。

最后，詳細設(shè)計，也稱工作設(shè)計。細化到零件，解決飛行器的技術(shù)實現(xiàn)問題。任務(wù)是試制原型機，制定飛行器試飛大綱。主要工作是根據(jù)方案設(shè)計和打樣設(shè)計的結(jié)果，完成零件制造，繪制部件、系統(tǒng)和全機裝配的工作圖樣，制定生產(chǎn)和驗收技術(shù)文件，進行零部件的強度、剛度、顫振和重量計算，進行飛行器的氣動性能和各系統(tǒng)的性能計算，進行結(jié)構(gòu)的靜、動強度和疲勞試驗，進行特種設(shè)備和任務(wù)系統(tǒng)的臺架試驗，完成原型機的總裝集成。一句話，把原型機造出來。

可見，飛行器設(shè)計已經(jīng)超越了計算與繪圖的范疇，融入了許多工程要素，稱其為設(shè)計工程更為貼切。飛行器設(shè)計不僅要將客戶需求轉(zhuǎn)化為一組確定的參數(shù)（文檔、圖紙等），還要轉(zhuǎn)化為清晰可見的實物或半實物（樣機、原型機等）。

至于讓飛行器成為產(chǎn)品，飛起來，發(fā)揮應(yīng)有作用，那就是后續(xù)的任務(wù)了。

二、飛行器設(shè)計需要往復(fù)迭代

飛行器設(shè)計是一項復(fù)雜的技術(shù)活動，不是設(shè)計師一個人就可以搞定的，需要一個團隊；也不是一次就可以完成的，需要設(shè)計團隊與有關(guān)各方反復(fù)溝通、多輪迭代，最終形成一致。

首先，需要與可能的迭代?？蛻艨偸怯性S多美好的期待，對于這些期待，研制部門會盡量予以滿足。但是，有些期待在現(xiàn)實條件下暫時無法滿足，對此只能在尊重客觀現(xiàn)實的基礎(chǔ)上，降低客戶需求。例如，殲轟七飛機，在論證初期，為了便于武器操作員與飛行員協(xié)同，客戶提出了并列雙座的需求，但是當時國內(nèi)不具備大尺寸氣泡式座艙蓋的制造能力，反復(fù)權(quán)衡，最終還是采用了串列式雙座布局。

其次，總體與局部的迭代。飛行器總體既是一項工作，也是承擔(dān)這項工作的業(yè)務(wù)部門。在設(shè)計中，總體部門既要牽頭抓總，又要與承擔(dān)部件、系統(tǒng)設(shè)計任務(wù)的其它部門和單位搞好協(xié)作，形成合力，共同完成任務(wù)。運20飛機在方案設(shè)計階段遇到了嚴重的超重問題，初步方案顯示超重10噸！這簡直要命了，飛機要飛起來，必須嚴格控制重量，素有“一克重量一克黃金”的說法。經(jīng)過分析，超重主要有兩方面原因，一是技術(shù)原因，設(shè)計手段粗放，強度設(shè)計就高不就低，余量過大；二是個別專業(yè)、個別單位確實打了埋伏?？値熛到y(tǒng)嚴格落實“重量一票否決”，通過與不同部門、不同單位的反復(fù)迭代，不斷優(yōu)化，終于解決了超重問題。

再者，主機與系統(tǒng)的迭代。飛行器是一個有機整體，同一問題可能有多種解決途徑，這就需要主機與系統(tǒng)之間加強協(xié)同與迭代，尋求最優(yōu)方案。例如，增大飛機航程，可以選用性能更好的發(fā)動機，降低燃油消耗率，獲得更遠航程；也可以加大飛機油箱，增加載油量，滿足更多的燃油消耗。轟6K飛機通過換裝渦扇發(fā)動機，實現(xiàn)了更遠航程。當年，強5、殲7等飛機則采用了加大副油箱的方法，一定程度上緩解了飛機“腿短”的不足。

飛行器設(shè)計劃分階段、逐步細化和設(shè)計過程中的往復(fù)迭代和，是一個問題的兩個方面，根本原因都在于飛行器設(shè)計的復(fù)雜性，從而在時間上要求飛行器設(shè)計劃分階段，逐步細化，在內(nèi)容上要求飛行器設(shè)計在階段內(nèi)部和不同階段之間往復(fù)迭代，最終讓飛行器順利地造出來，飛起來，發(fā)揮應(yīng)有作用。

三、飛行器設(shè)計充滿風(fēng)險挑戰(zhàn)

飛行器壽命周期費用曲線

飛行器研制始于設(shè)計，從需求分析到詳細設(shè)計完成，約占研制工作量的一半，研制成本的20%~30%，但是卻決定了后續(xù)90%以上的技術(shù)狀態(tài)和壽命周期成本。因此，飛行器設(shè)計充滿了風(fēng)險與挑戰(zhàn)，用美國人的話說：進入初步設(shè)計階段以后，就是“在用自己的飛機公司做賭注了”。

在飛機設(shè)計中，蘇-27堪稱經(jīng)典。經(jīng)久不衰，歷久彌新，一個重要原因在于它的重型戰(zhàn)斗機的機體設(shè)計和獨特的中央升力體布局，既適應(yīng)了當時與F-15空中對抗的需要，也為自身發(fā)展預(yù)留了充分空間。蘇-27飛機1971年開始概念設(shè)計，1985年首批交付蘇聯(lián)空軍，長期“養(yǎng)在深閨人未知”，直到1989年在巴黎航展上才憑借“眼鏡蛇機動”驚艷亮相，在后來的美蘇空戰(zhàn)合練中還曾“擊落”過“打遍天下無敵手”的F-15戰(zhàn)斗機，并發(fā)展成為一個包括蘇-27、蘇-30、蘇-33、蘇-34、蘇-35系列、涵蓋空空、空地、艦載、轟炸、高機動等作戰(zhàn)任務(wù)的龐大的系統(tǒng)家族，創(chuàng)造了第四代戰(zhàn)斗機發(fā)展史上的“不老神話”。

在飛機設(shè)計中，也有敗走麥城的案例，包括名家高手。波音公司在聯(lián)合攻擊戰(zhàn)斗機（JSF）競爭中提出了X-32方案，采用無尾大三角翼布局，但是直到原型機制造接近完成時，才發(fā)現(xiàn)無法適應(yīng)設(shè)計要求的新變化，不得不改回常規(guī)布局，但是為時已晚，新布局已經(jīng)來不及制造和試飛了，波音公司無奈出局。究其原因，一是沒有搞透客戶需求，一旦有所變化就被打了個措手不及；二是為了增加競爭力，鋌而走險采用了高風(fēng)險設(shè)計，最終反而讓自己陷入了被動。

回望航空技術(shù)發(fā)展史，可以看到一長串飛機設(shè)計師和飛機公司的名字，還可以看到更多的飛機型號代碼。歲月流逝，往事不再。永恒的是設(shè)計師們的不懈追求：做最好的設(shè)計，造最棒的飛機。飛機設(shè)計=客戶需求+設(shè)計方法+個人創(chuàng)造+其它，其中最鮮活、最具魅力的就是創(chuàng)造。努力吧，未來的飛機設(shè)計師！

編輯：黃飛

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