我國未來發展飛機總體結構標準體系構建研究

張　巧　孫軍旗　李春榮

（中航工業第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089）

我國未來發展飛機總體結構標準體系構建研究

張巧孫軍旗李春榮

（中航工業第一飛機設計研究院，陜西 西安 710089）

通過對國內外相關飛機標準體系及我國未來發展飛機總體結構技術體系的分析，在構建標準體系框架的基礎上，根據標準需求分析提出了總體結構標準體系相關標準的制定。

未來發展飛機；總體結構； 標準體系

［DOI編碼］ 10.13237/j.cnki.asq.2016.04.007

隨著社會進步，各國都在發展航空武器裝備，而具有重要國際地位的中國也應加快步伐研制屬于自己的未來發展飛機，從而在風云突變的國際形勢中屹立不倒。

通觀國外飛機的發展趨勢和特點，我國未來發展飛機應該是一種遠航程、反應迅速、機動性好、命中率高、打擊性強，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略/戰術打擊力量。

飛機研制作為一個復雜的系統工程項目，需要有充分的技術儲備作為支撐。建立飛機技術體系的核心內容之一就是形成一套完善的標準體系。國外飛機研制的成功經驗表明，完善的標準體系是保障飛機研制和促進技術發展的重要因素。

總體結構標準體系作為我國未來航空武器裝備體系建設不可或缺的重要部分，直接影響我國航空工業的技術水平，它的構建有利于本專業的知識管理，可為同類型號項目的設計、考核與驗收提供依據，并能進一步促進技術體系的穩定、健康發展。

1　標準體系構建過程

標準體系構建過程如下：

●收集國外相關飛機技術資料及美國軍用標準；

●收集國內相關資料及標準；

●對國內外相關標準及預想技術體系及標準需求進行分析；

●標準體系框架構建；

●標準體系構建。

2　國內外標準現狀分析

2.1國外標準現狀分析

目前美國為首的西方發達國家擁有大量的成熟標準。如美國的B-2等飛機，在設計時就充分考慮了飛機高生存性、高安全性、飛機/懸掛物相容性、人機工程、超音速巡航、隱身、過失速機動、推力矢量、航空電子綜合化、制信息權等多方面因素，采用了相當數量的相關先進標準，建立了完整的標準體系作為達到設計目標的保障。

飛機總體與結構專業美軍制定的主要標準如：MIL-HDBK-2069A《飛機生存力》、MILHDBK-268《在常規武器威脅下提高生存力的設計和評估指南》、MIL-HDBK-273《在核武器威脅下提高生存力的設計和評估指南》、MIL-STD-2072《飛機生存力大綱的制定與實施》、MIL-STD-882《系統和相關分系統及設備的系統安全性大綱要求》、MIL-A-8591H《機載懸掛物、懸掛設備和飛機懸掛接口通用設計準則》、MIL-T-7743F《懸掛物和釋放裝置試驗通用規范》、MIL-HDBK-244《飛機/懸掛物相容性指南》、MIL-STD-1763《飛機懸掛物鑒定程序》、MIL-STD-1530C《軍用飛機結構完整性大綱》、MIL-A-83444《軍用飛機損傷容限要求》等。

同時還有涵蓋總體與平臺專業相關的JSSG系列標準，如：JSSG2000《航空器系統》、JSSG2001《航空器》和JSSG2006《飛機結構》。JSSG是一種填空式的指導性規范，是制定項目專用規范的指南，主要目的是為項目專用規范的編制提供統一模板。在MIL填空規范向AFGS轉化還未全部完成時，美國國防部就依其采辦和標準化管理改革的需要，用JSSG幾乎代替了所有的航空系統和航空產品MIL填空規范和AFGS文件。

2.2國內標準現狀分析

目前我國飛機總體結構能參考的只有一些通用標準，包括：飛機總體與機身系統標準、懸掛物相容性標準、飛機短艙標準飛機駕駛艙標準、起飛著陸裝置標準、飛機內部設施標準、整機與機身系統地面試驗標準、專業基礎標準等內容，如：GJB 2486-1995《飛機設計和構造通用規范》、GJB 185-1986《有人駕駛飛機（固定翼）飛行品質》、GJB/ Z 5-1988《飛機/懸掛物相容性指南》、GJB 2876-1997《飛機結構通用規范》、GJB 3063A-2007《飛機起落架系統通用規范》等。因此需構建更能體現未來發展飛機特色的標準體系。

3　總體結構技術體系預想

從我國未來發展飛機的定位入手，總體結構技術體系應由以下幾方面組成。

3.1先進的氣動布局

高空高速突防、超音速突防、超音速巡航、遠航程飛行等任務的能力，優異的氣動特性無疑是實現這些任務功能的必要條件。

3.2高生存力與防護設計技術

生存力是軍用飛機最優先考慮的技術指標之一，并已成為一種設計準則。飛機生存力高、抗損傷性強，抵御空中、防空武器系統攻擊的能力就強，攻擊同樣目標數可以使用較少的飛機或攻擊任務完成后有更多的飛機生還。

3.3飛機隱身技術

隱身技術可以顯著地提高作戰飛機的突防能力、生存能力與作戰效能，隱身己成為我國未來發展飛機重要的技術特征。

3.4結構強度設計技術

我國未來飛機尺寸大、航程遠、載重高，使用條件苛刻，應全面采用結構完整性設計思想，需要綜合考慮靜強度、耐久性/損傷容限、動強度、氣動彈性的綜合優化設計、分析和驗證，同時滿足重量、壽命、可靠性、維修性技術指標。

3.5彈艙綜合設計技術

因配備的武器品種多，數量大，可攜載大型武器，同時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埋方式運載。

4　總體結構標準體系框架構建

原國防科工委標準體系表（2000年版）中總體與結構專業的標準體系框架見圖1，可看出該劃分相對通用，技術側重不明顯，特色不突出。

圖1　原國防科工委標準體系總體與結構專業標準體系框架

而我國未來發展飛機的標準體系框架構建，不僅考慮預想技術體系和突破點，同時還應參考國內外相關標準體系現狀，考慮管理流程和管理體制成本最小化，最終按專業劃分的形式開展。標準體系框架的構建主要遵循以下原則：

4.1層次性

應以專業劃分為基礎，兼顧技術體系，構建有層次的標準體系框架，如第一層可劃分為：總體、氣動、結構、強度、隱身、生存力、試驗與評定、專業基礎等；

4.2先進性

應以國內外相關技術資料為基礎，并經過分析和篩選，使之具有一定的先進性；如將隱身和生存力劃入第一層、結構下一層增加內埋彈艙和涉及隱身的進氣道。

4.3實用性

標準體系構建必須符合我國的實際情況，并能夠對我國未來飛機的研制提供切實的指導，使之具有一定的實用性。

我國未來發展飛機總體結構標準體系框架如圖2。

標準體系框架一級可分為8大類，包括：總體、氣動、結構、強度、隱身、生存力、試驗與評定、專業基礎。凡屬飛機各專業綜合的標準歸于這一級。

總體標準包括：飛機外形和布置、重量平衡、飛機駕駛艙和懸掛物相容性標準等。飛機外形和布置標準包括：機身、機翼等飛機重要部件相互位置從總體布置涉及方面的選擇，飛機的內部部位安排，飛機主要使用功能的描述與布置，飛機主要總體布置參數的選擇等。飛機重量控制標準包括：飛機重量分配、重心控制、重量預測、重量控制、裝載平衡等。飛機駕駛艙標準包括：飛機駕駛艙系統的布置和布局、駕駛員的眼位、視野等。

圖2　我國未來發展飛機總體結構標準體系框架

氣動標準包括：飛行性能、飛行品質和氣動設計。

結構標準包括：機身、機翼、操縱面、起落架、內埋彈艙、進氣道。

強度標準包括：靜強度、動強度和疲勞強度。

隱身標準是未來發展飛機的關鍵技術之一，包含反雷達隱身技術、紅外隱身技術、可見光隱身技術、聲隱身技術等。

生存力標準也是未來發展飛機體系框架的特點，主要包括飛機的敏感性和易損性設計與評估等。

專業基礎標準為總體與結構專業術語、定義、圖表繪制等標準。

試驗與評定標準主要為總體與結構相關的地面試驗標準。

5　標準體系構建

標準體系與標準體系框架如同人體血肉與骨骼的關系，即標準體系需要通用標準及專用標準按框架進行充實。

5.1標準需求分析

我國在飛機氣動布局和試驗方面的標準主要集中在飛行性能和飛機品質上，對特殊氣動布局設計技術、氣動/隱身/結構一體化設計等技術暫無標準可遵循。

生存力方面，我國參考美軍標制定了一批生存力相關標準，如：GJB/Z 121-1999《飛機非核生存力機體要求指南》、GJB 1301-1991《飛機生存力大綱的制定和實施》、GJB 5551-2006《飛機非核生存力通用準則》、HB/Z 266-1994《常規武器威脅下提高飛機生存力的設計和評估指南》，HB 7111-1994《飛機非核生存力大綱要求》等，從先進性和操作性來講應用到我國未來發展飛機上仍有許多研究工作要做。

我國隱身方面的規范很少，只有部分涉及隱身要求的生存規范、發動機規范和目標光學特性測量標準，無法支持我國未來發展飛機研制。

我國未來發展飛機尺寸大、航程遠、載重高，使用條件苛刻，應全面采用結構完整性設計思想，需綜合考慮靜強度、耐久性/損傷容限、動強度、氣動彈性的綜合優化設計、分析和驗證，可相關標準通用性太強，可參考性不高。

內埋式武器彈艙和懸掛物相容性等方面也需要相關標準作指導。

5.2需制定的標準

基于以上需求分析，應制定適用于我國未來發展飛機的專用標準如下：

●減阻技術要求；

●生存力要求；

●綜合防護要求；

●隱身總體布局要求；

●隱身進氣道/機身一體化設計要求；

●隱身驗證評估方法與要求；

●高抗損復合材料結構規范；

●內埋武器發射/投放特性綜合分析要求；

●高密度大尺寸內埋式彈艙設計要求。

6　結束語

本文提出了適用于我國未來發展飛機預先研究的武器系統專業標準體系，并根據需要給出了由于采用新系統、新技術而需制定的新標準，這些新標準應隨飛機設計方案的不斷完善而修改。標準體系層次恰當、界面清晰，具有一定的前瞻性和較強的適用性。體系的構建可為后續開展飛機的預研，節約大量經費，具有重要的軍事與經濟價值。

［1］ 張巧，孫軍旗. 我國未來遠程打擊類飛機機載武器系統標準體系框架構建研究［J］. 飛機工程，2012.2.

（編輯：勞邊）

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C

1003-6660（2016）04-0024-03

［收修訂稿日期］ 2015-11-20