[其他]飞机分级设计和制造方法

说明书

本发明涉及飞机设计和制造方法，确切地说其目的是建立飞机的尺寸分级系列，这些尺寸不同的飞机之间有相同的比例关系，并且有最低的研制费用和制造成本。

各制造厂商提供给民航市场的许多型号都是按传统的指定设计方法，它们选择种类繁多的发动机，电子设备和装备的可能性要以给定的飞机机体为基础。多年来机体生产在技术上没有多大改进。这种传统设计方法需要庞大的（因而很费钱）研制和鉴定计划来消除已定设计中的缺陷，以保证满足美国联邦航空局（FAA）的标准和准则中所提出的飞行性能的要求。这种针对每种具体型号的指定设计方法在民航飞机生产线上对每种型号还需要一整套专用生产工具。因此制造商难以在其生产线中通过部分或全部重新使用生产其他不同尺寸型号中的模具、型架、样板或其他工具，以减少生产费用。

本申请人的调查表明，在航空领域内，过去尚无涉及本发明的有关技术。在美国专利4417708中，发明者Rosario    O.Negri提出了一种设计方法，可以在一个通用的机身上可互换地安装各种有不同平面形状的机翼。它显然不同于本发明所提出的分级设计和制造方法，在他那里没有考虑尺寸分级的型号系列。

在美国专利1524059中提出了制造系列飞机元件的梯形样板，每种飞机元件之间形状完全相同，尺寸按比例逐个增大。在美国专利3545085中，Halbert    C.Stewart提出了一种比例造型方法，用于布质材料的成形和悬挂。就所能调查到的情况来看，从来还没有类似的方法用来进行飞机型号的系列设计和制造。

除了航空电子技术领域以外，在过去的四十年所见到的应用于民航飞机的设计、安全和制造方面的新技术很少。尽管复合材料的使用使军用和民用飞机的单一指定设计和制造方法发生了巨大的变化，但在民航飞机方面仍基本上处于停滞状态。随着民航飞机的价格持续地扶摇上升，以及飞机销售量的不断下跌，民航工业的前景仍然是令人不安地不确定的。民航机设计和制造方面的技术大变革也许得以消除这种令人忧郁的状况。

本发明的第一个目的是减少飞机研制和鉴定费用。这是通过利用飞机分级设计方法来产生一系列多种不同尺寸飞机的单一指定设计而达到的。这些飞机外观相似，飞行相似。因为就翼面形状和外形方面而论，在系列中的这一种型号和另一种型号比例相同。系列中的各种型号配用专门的座舱和推进系统，它们被选来满足具体型号的特殊任务的要求。

本发明第二个目的是减少制造成本。这是通过最大程度重复使用生产尺寸分级系列中的各种型号的翼面、机头和机尾锥体的模具、型架、样板或其他工具来达到的。

为了能最大程度地达到上述目的，很重要的是避免在飞机的机身中部安装翼面和推进系统。只有大展弦比、后置前掠翼才是一种可能采用的结构配置。并不是直到现在才有可能去制造能经受得住扭矩和弯曲载荷的前掠翼。受有这些载荷时采用这种机翼布局并不使重量有显著的增大。复合材料的发展使前掠翼的设计成为可能。材料强度与大多数金属相同或高于大多数金属材料的复合材料还有另外一个优点，它们仅在纤维的取向方向是刚性的。因此，复杂结构可以在专门的方向适合于弯曲或适合于抵抗弯曲，或通过在母体中的互相交叉的纤维达到多方向或全方位的刚度。

附图简介

图1A是理想外形的俯视图;

图1B是理想外形的侧视图;

图1C是理想外形的前视图;

图2是展弦比为10的机翼翼展与机翼面积之间的关系曲线。曲线上的点表示附图所示飞机系列中各种型号的机翼面积和翼展;

图3是用于生产飞机分级系列中之任何型号主机翼半翼展翼面的模具的俯视图;

图4是用于生产飞机分级系列中任何型号垂直尾翼的模具的侧视图;

图5是用于生产飞机分级系列中任何型号半翼展鸭式翼面的模具的俯视图;

图6A到6H是表示推进系统各种不同安装形式的不同型号飞机尾部俯视图;

图7A到7H是在所提出的飞机系列中，对于不同尺寸型号机身的前视图。从图7A到7H按照尺寸增大的次序排列;

图8A到8H是所提出飞机系列中，不同尺寸型号的侧视图。这些飞机的机身表示在图7A到7H中;以及

图9A到9H是分别对应于图8A到8H飞机的指定设计草图的透视图。

图1的理想外形的特点在于，对前置后掠的鸭式翼面11，装在机身后部的前掠翼面12和垂直尾翼13都可以实施构成本发明的分级设计和制造技术。另外，这种外形还具有其固有的若干显著的空气动力和安全方面的优点。

首先，前掠翼在技术上有若干众所周知的空气动力优点。当倾斜时不利的侧滑和侧滑时横滚的趋势均大大降低，或完全消除。