飞机结构设计是一个复杂的工业过程,需要对空气动力学、结构、材料和系统等不同领域进行多学科分析和考虑,并在这些不同领域施加的约束之间进行适当的折衷,以满足飞机所需的整体性能。在公务机和军用飞机领域,鉴于对更高效的空气动力学公式的研究、对“尽可能轻”设计的不断渴望以及机身尺寸的增加,飞机的灵活性在过去几十年中大大提高。这就需要考虑从飞机开发的最初阶段开始就存在于飞行包线中的越来越复杂的气动弹性耦合现象。挑战远远超出了航空结构性能领域,因为气动弹性也会对相关领域产生重大影响,例如飞机性能、操纵品质或系统设计。这仅仅强调了气动弹性对新飞机项目的风险、成本和期限的潜在重大影响:气动弹性现在被视为设计的主要学科之一,也是飞机开发逻辑中的“关键”过程之一。这种极具挑战性的背景是自 20 世纪 90 年代以来达索航空在气动弹性领域不断进行重大修改的源头。今天,这种趋势仍在继续,气动弹性将不得不应对一系列全新的挑战和需求,并继续以同样的速度自我改造,以避免阻碍创新和未来的技术突破。从这个角度来看,本文概述了达索航空在军用飞机和公务机领域在气动弹性方面当前的最佳工业实践。涵盖了这个充满挑战和令人兴奋的领域的主要方面:数值方法和工具、实验验证过程、飞机计划期望以及与人类组织相关的方面。它讨论了原则和指导方针,而不是有关基本方程和方法的细节。最后一部分介绍了达索航空在气动弹性领域未来的工业挑战。
内饰,有助于了解材料需求、指标和策略,以设计更环保的产品。这是由航空业减少对环境影响的迹象和不断提高成本效率的需要所推动的。该指南包括可持续设计的材料要求计划框架,以及航空材料和营销要求。它是通过映射产品开发过程中材料选择的可持续性需求来准备的,并得到案例研究的支持。考虑到航空项目的材料要求,描述和分析了涉及飞机家具结构面板的案例研究的专利环保材料解决方案。用天然纤维增强的生物聚合物复合材料(最好是实心芯)似乎是替代现有面板最有希望的解决方案。
飞机设计是一项迷人而又充满挑战性的任务。通常,需要实现相互对立的目标,并满足法规通常规定的限制。然而,主要的设计目标一直是安全性和可靠性,尽管在过去的几十年里,生态和经济问题补充了前者。因此,飞机设计始终是仔细考虑所有这些方面的结果,因此不仅仅是技术上的妥协。自 20 世纪初以来,飞机的基本几何布局没有太大变化;尽管如此,其技术复杂性发生了巨大变化。一个例子是轻量化设计,通过引入高性能铝合金和复合材料,已经利用了新的减轻重量的可能性。另一个例子是航空电子和电气系统设计的进步,导致飞机越来越“电动化”。所有这些发展都需要在早期开发阶段判断它们对飞机设计和性能的影响,以避免经济误判。这就是概念和初步飞机设计发挥作用的地方(参见第 2 章)。除了亚音速和跨音速运输外,超音速旅行的梦想也吸引了许多人和机构。然而,除了军用飞机外,只有协和式飞机和 TU-144 被引入客机市场。这两架飞机都只在极少数航线上使用过,而且它们的商业成功遥不可及,这是一个很好的例子,表明技术上可行的并不总是经济上合理的。尽管如此,“超音速”的热情仍然盛行,研究工作和资金仍在投入到这个主题上。然而,焦点从客机转移到超音速公务机 (SSBJ) 和高净值个人的利基市场。由于声望、便利、舒适和旅行时间的减少,它对高管和 VIP 尤其有吸引力。“这个列表并不完整;然而,这些参数可以提高企业生产力,从而证明超音速商务旅行是合理的。音爆、起飞和降落时的噪音、高油耗以及由此产生的排放被视为超音速运行的关键问题”(Schuermann 等人,2015 年)。发动机技术和机身设计的进步有助于找到与超音速飞行相关的生态和技术挑战的充分答案。由于这些问题与飞机的大小密切相关,因此可以将公务机大小的飞机视为进入实际超音速飞行的良好起点。“最近的市场研究表明,大量高级乘客愿意改乘超音速服务”(Schuermann 等人,2015 年)。事实证明,公务机大小的超音速飞机似乎找到了