第一章 緒 論
飛機設計是一門應用科學，實踐性強、其理論基礎廣泛，它來源于實踐，是幾十年飛機
型號設計工作實踐經驗的科學總結。在逐漸發展成獨立的學科以后，它反過來又用于指導飛
機設計的實踐。飛機設計學科也是各項先進的航空科學技術綜合應用的結果，其內容涉及空
氣動力學、飛機結構與強度、航空發動機、航空材料、航空電子技術、自動控制及制造工藝
等多種學科和專業技術領域。離開各項先進的航空科學技術，沒有堅實的理論基礎，飛機設
計學科就不可能得到進步和發展。飛機總體設計課程是飛機設計學科的重要組成部分。
§1.1 飛機設計工作的一般過程
在航空科學高度發達的今天，設計一種新型的飛機，從設計方案的提出到試制生產和投
入使用，一般都要經過幾年，有時甚至是十幾年的時間，這是一個很復雜的過程。簡單地歸
納起來，飛機設計的過程一般如圖1.1 所示。
圖1.1 飛機的一般設計過程
按設計內容的粗細程度和大致的先后次序，飛機設計可以劃分為3 個有內在聯系的不同
階段：
1．概念性設計（Conceptural Design）；
2．初步設計（Preliminary Design）；
3．詳細設計（Detail Design）。
在飛機開始進行設計之前，首先由使用部門提出或由使用部門與設計部門共同擬定設計
要求，在概念性設計階段要對飛機的設計要求進行充分分析、研究和論證，有的文獻把這階
· 1 ·
段工作稱為“外部設計”。
概念性設計階段的任務是根據飛機的設計要求，對所要設計的飛機進行全面的構思，形
成飛機設計方案的基本概念，并草擬一個或幾個能滿足設計要求的初步設計方案。主要內容
包括：初步選定飛機的型式和氣動外形布局；初步選擇飛機的主要參數；選定發動機和主要
的機載設備；初步選擇各部件的主要幾何參數；繪制飛機的三面草圖；初步考慮飛機的總體
布置方案并初步估算性能，檢查是否符合飛機設計要求給定的性能指標，然后修改整理所擬
定的初步方案，組織專門的評比和論證，選定最合理的方案，經主管部門批準后，進行下一
階段的設計工作。
概念性設計階段的工作，通常多限于紙面上，不做很多實驗，所需費用較少。為了縮短
設計周期，可以用計算機進行輔助設計，采用已有的程序系統選擇參數、估算性能和修改外
形布局。因此，在這個階段中，通常可以多選擇幾個方案進行對比，經過充分的論證后，從
中選出具有足夠的先進性和實際可行的最理想的初步方案，做為進一步設計的基礎。這個階
段的工作雖然花錢和耗時都不很多，但卻非常重要，一般對飛機設計具有全局性影響的重大
決策，有很大一部分都是在這個階段做出的。
初步設計階段的任務是對前面草擬的飛機設計方案進行修改和補充，使其進一步明確和
具體化，最終繪出完整的總體設計方案。這一階段的工作包括：修改、補充和完善飛機的幾
何外形設計，給出完整的飛機三面圖和理論外形；全面布置安排各種機載設備、各個系統和
有效載荷；初步布置飛機結構的承力系統和主承力構件；進行較為詳細的重量計算和重心定
位；計算比較精確的氣動力性能和操縱性、穩定性；詳細繪出飛機的總體布置圖。在此設計
階段，通常還要對飛機及各系統進行一系列的試驗研究，制造模型進行大量的吹風試驗，有
時還需要制造全尺寸的樣機，供協調各系統和內部裝載布置之用。因此，與前一段的工作相
比，要耗費較多的時間和資金，并且需要各有關專業部門的配合和參加，協調解決在設計中
所遇到的各種技術問題，經過多次反復，最終得出完整的總體設計方案。由于其各種圖紙和
技術文件已經過多輪修改，并且經過了專項試驗的驗證，故可做為正式的方案提交審查和論
證。論證通過后，飛機總體方案的設計工作告一段落，可以轉入下一階段進行詳細設計。
詳細設計階段主要是進行結構設計，包括部件設計和零構件設計。設計完成后，要繪出
飛機各個部件及各系統的總圖、裝配圖、零件圖和詳細的重量計算及強度計算報告。此階段
的工作量很大，而且還要進行許多試驗，包括靜強度、動強度和壽命試驗，各系統的地面臺
架試驗等等。
下一步工作是試制原型機和進行地面試驗，包括全機靜、動力試驗和各系統的地面試驗。
如發現問題，要修改原型機。解決問題后，再進行試飛。試飛合格后，按照實際試驗和試飛
的情況，最后修改設計，并申請設計定型，由國家有關部門審查，發給型號合格證書（Type
Certificate），至此，完成整個設計過程，下一步是轉入批量生產。
如前所述，飛機設計是一個很復雜的過程。為了方便，通常把整個飛機設計工作劃分為
若干個階段，但具體的分法和名稱并不完全一致。例如在蘇聯葉格爾等所著的《飛機設計》
一書中，對飛機設計工作階段的劃分如圖1.2 所示。
設計工作階段的劃分與設計部門的組織分工有關，各階段的名稱和內涵也不統一，這一
點在參閱各種文獻資料時應該注意。
· 2 ·
設計
外部內部
擬定要求初步設計草圖設計工作設計
投入批生產
分析使用范圍和
使用條件，擬定
總的設計方案，
預測、建立評定
準則，進行技術
經濟計算。
決策
是
否
戰術技術要求
擬定飛機總的設
計方案，確定飛
機的外形，確定
結構子系統，建
立模型，參數研
究，效率分析和
優化。
確定結構和動力
系統的布局，重
心定位，重量、
氣動、強度計算
，氣動彈性試驗
研究，制造樣機
。
編寫技術文件，
試驗研究工作，
精確計算，系統
的臺架試驗，制
造原型機并進行
地面和飛行試驗
。
否
是
否
是
否
是
技術方案草圖工程圖
決策決策決策
圖1.2 飛機設計工作框圖
§1.2 飛機總體設計工作的特點
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