我國(guó)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）

我國(guó)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(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)飛機(jī)標(biāo)準(zhǔn)體系及我國(guó)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(guó)都在發(fā)展航空武器裝備，而具有重要國(guó)際地位的中國(guó)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(guó)際形勢(shì)中屹立不倒。

通觀國(guó)外飛機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn)，我國(guó)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(chǔ)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(guó)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(guó)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(guó)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(shí)管理，可為同類型號(hào)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(guó)外相關(guān)飛機(jī)技術(shù)資料及美國(guó)軍用標(biāo)準(zhǔn)；

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

●對(duì)國(guó)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(guó)內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

2.1國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

目前美國(guó)為首的西方發(fā)達(dá)國(guó)家擁有大量的成熟標(biāo)準(zhǔn)。如美國(guó)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(píng)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(píng)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(tái)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(guó)國(guó)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(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)現(xiàn)狀分析

目前我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(guó)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(duì)通用，技術(shù)側(cè)重不明顯，特色不突出。

圖1　原國(guó)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(guó)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(guó)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(píng)定、專業(yè)基礎(chǔ)等；

4.2先進(jìn)性

應(yīng)以國(guó)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(guó)的實(shí)際情況，并能夠?qū)ξ覈?guó)未來飛機(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(guó)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(jí)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(píng)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(jí)。

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(cè)、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(guó)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(píng)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(píng)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(guó)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(duì)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(guó)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(píng)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(guó)未來發(fā)展飛機(jī)上仍有許多研究工作要做。

我國(guó)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(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，無法支持我國(guó)未來發(fā)展飛機(jī)研制。

我國(guó)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(guó)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(píng)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(guó)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(guó)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