我国未来发展飞机总体结构标准体系构建研究

张　巧　孙军旗　李春荣

（中航工业第一飞机设计研究院，陕西 西安 710089）

我国未来发展飞机总体结构标准体系构建研究

张巧孙军旗李春荣

（中航工业第一飞机设计研究院，陕西 西安 710089）

通过对国内外相关飞机标准体系及我国未来发展飞机总体结构技术体系的分析，在构建标准体系框架的基础上，根据标准需求分析提出了总体结构标准体系相关标准的制定。

未来发展飞机；总体结构； 标准体系

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

随着社会进步，各国都在发展航空武器装备，而具有重要国际地位的中国也应加快步伐研制属于自己的未来发展飞机，从而在风云突变的国际形势中屹立不倒。

通观国外飞机的发展趋势和特点，我国未来发展飞机应该是一种远航程、反应迅速、机动性好、命中率高、打击性强，具有全向多频段隐身、大载弹量、高速隐身突防和高生存力的战略/战术打击力量。

飞机研制作为一个复杂的系统工程项目，需要有充分的技术储备作为支撑。建立飞机技术体系的核心内容之一就是形成一套完善的标准体系。国外飞机研制的成功经验表明，完善的标准体系是保障飞机研制和促进技术发展的重要因素。

总体结构标准体系作为我国未来航空武器装备体系建设不可或缺的重要部分，直接影响我国航空工业的技术水平，它的构建有利于本专业的知识管理，可为同类型号项目的设计、考核与验收提供依据，并能进一步促进技术体系的稳定、健康发展。

1　标准体系构建过程

标准体系构建过程如下：

●收集国外相关飞机技术资料及美国军用标准；

●收集国内相关资料及标准；

●对国内外相关标准及预想技术体系及标准需求进行分析；

●标准体系框架构建；

●标准体系构建。

2　国内外标准现状分析

2.1国外标准现状分析

目前美国为首的西方发达国家拥有大量的成熟标准。如美国的B-2等飞机，在设计时就充分考虑了飞机高生存性、高安全性、飞机/悬挂物相容性、人机工程、超音速巡航、隐身、过失速机动、推力矢量、航空电子综合化、制信息权等多方面因素，采用了相当数量的相关先进标准，建立了完整的标准体系作为达到设计目标的保障。

飞机总体与结构专业美军制定的主要标准如：MIL-HDBK-2069A《飞机生存力》、MILHDBK-268《在常规武器威胁下提高生存力的设计和评估指南》、MIL-HDBK-273《在核武器威胁下提高生存力的设计和评估指南》、MIL-STD-2072《飞机生存力大纲的制定与实施》、MIL-STD-882《系统和相关分系统及设备的系统安全性大纲要求》、MIL-A-8591H《机载悬挂物、悬挂设备和飞机悬挂接口通用设计准则》、MIL-T-7743F《悬挂物和释放装置试验通用规范》、MIL-HDBK-244《飞机/悬挂物相容性指南》、MIL-STD-1763《飞机悬挂物鉴定程序》、MIL-STD-1530C《军用飞机结构完整性大纲》、MIL-A-83444《军用飞机损伤容限要求》等。

同时还有涵盖总体与平台专业相关的JSSG系列标准，如：JSSG2000《航空器系统》、JSSG2001《航空器》和JSSG2006《飞机结构》。JSSG是一种填空式的指导性规范，是制定项目专用规范的指南，主要目的是为项目专用规范的编制提供统一模板。在MIL填空规范向AFGS转化还未全部完成时，美国国防部就依其采办和标准化管理改革的需要，用JSSG几乎代替了所有的航空系统和航空产品MIL填空规范和AFGS文件。

2.2国内标准现状分析

目前我国飞机总体结构能参考的只有一些通用标准，包括：飞机总体与机身系统标准、悬挂物相容性标准、飞机短舱标准飞机驾驶舱标准、起飞着陆装置标准、飞机内部设施标准、整机与机身系统地面试验标准、专业基础标准等内容，如：GJB 2486-1995《飞机设计和构造通用规范》、GJB 185-1986《有人驾驶飞机（固定翼）飞行品质》、GJB/ Z 5-1988《飞机/悬挂物相容性指南》、GJB 2876-1997《飞机结构通用规范》、GJB 3063A-2007《飞机起落架系统通用规范》等。因此需构建更能体现未来发展飞机特色的标准体系。

3　总体结构技术体系预想

从我国未来发展飞机的定位入手，总体结构技术体系应由以下几方面组成。

3.1先进的气动布局

高空高速突防、超音速突防、超音速巡航、远航程飞行等任务的能力，优异的气动特性无疑是实现这些任务功能的必要条件。

3.2高生存力与防护设计技术

生存力是军用飞机最优先考虑的技术指标之一，并已成为一种设计准则。飞机生存力高、抗损伤性强，抵御空中、防空武器系统攻击的能力就强，攻击同样目标数可以使用较少的飞机或攻击任务完成后有更多的飞机生还。

3.3飞机隐身技术

隐身技术可以显著地提高作战飞机的突防能力、生存能力与作战效能，隐身己成为我国未来发展飞机重要的技术特征。

3.4结构强度设计技术

我国未来飞机尺寸大、航程远、载重高，使用条件苛刻，应全面采用结构完整性设计思想，需要综合考虑静强度、耐久性/损伤容限、动强度、气动弹性的综合优化设计、分析和验证，同时满足重量、寿命、可靠性、维修性技术指标。

3.5弹舱综合设计技术

因配备的武器品种多，数量大，可携载大型武器，同时具有超音速巡航和高隐身特性，因此其攻击武器大都采用内埋方式运载。

4　总体结构标准体系框架构建

原国防科工委标准体系表（2000年版）中总体与结构专业的标准体系框架见图1，可看出该划分相对通用，技术侧重不明显，特色不突出。

图1　原国防科工委标准体系总体与结构专业标准体系框架

而我国未来发展飞机的标准体系框架构建，不仅考虑预想技术体系和突破点，同时还应参考国内外相关标准体系现状，考虑管理流程和管理体制成本最小化，最终按专业划分的形式开展。标准体系框架的构建主要遵循以下原则：

4.1层次性

应以专业划分为基础，兼顾技术体系，构建有层次的标准体系框架，如第一层可划分为：总体、气动、结构、强度、隐身、生存力、试验与评定、专业基础等；

4.2先进性

应以国内外相关技术资料为基础，并经过分析和筛选，使之具有一定的先进性；如将隐身和生存力划入第一层、结构下一层增加内埋弹舱和涉及隐身的进气道。

4.3实用性

标准体系构建必须符合我国的实际情况，并能够对我国未来飞机的研制提供切实的指导，使之具有一定的实用性。

我国未来发展飞机总体结构标准体系框架如图2。

标准体系框架一级可分为8大类，包括：总体、气动、结构、强度、隐身、生存力、试验与评定、专业基础。凡属飞机各专业综合的标准归于这一级。

总体标准包括：飞机外形和布置、重量平衡、飞机驾驶舱和悬挂物相容性标准等。飞机外形和布置标准包括：机身、机翼等飞机重要部件相互位置从总体布置涉及方面的选择，飞机的内部部位安排，飞机主要使用功能的描述与布置，飞机主要总体布置参数的选择等。飞机重量控制标准包括：飞机重量分配、重心控制、重量预测、重量控制、装载平衡等。飞机驾驶舱标准包括：飞机驾驶舱系统的布置和布局、驾驶员的眼位、视野等。

图2　我国未来发展飞机总体结构标准体系框架

气动标准包括：飞行性能、飞行品质和气动设计。

结构标准包括：机身、机翼、操纵面、起落架、内埋弹舱、进气道。

强度标准包括：静强度、动强度和疲劳强度。

隐身标准是未来发展飞机的关键技术之一，包含反雷达隐身技术、红外隐身技术、可见光隐身技术、声隐身技术等。

生存力标准也是未来发展飞机体系框架的特点，主要包括飞机的敏感性和易损性设计与评估等。

专业基础标准为总体与结构专业术语、定义、图表绘制等标准。

试验与评定标准主要为总体与结构相关的地面试验标准。

5　标准体系构建

标准体系与标准体系框架如同人体血肉与骨骼的关系，即标准体系需要通用标准及专用标准按框架进行充实。

5.1标准需求分析

我国在飞机气动布局和试验方面的标准主要集中在飞行性能和飞机品质上，对特殊气动布局设计技术、气动/隐身/结构一体化设计等技术暂无标准可遵循。

生存力方面，我国参考美军标制定了一批生存力相关标准，如：GJB/Z 121-1999《飞机非核生存力机体要求指南》、GJB 1301-1991《飞机生存力大纲的制定和实施》、GJB 5551-2006《飞机非核生存力通用准则》、HB/Z 266-1994《常规武器威胁下提高飞机生存力的设计和评估指南》，HB 7111-1994《飞机非核生存力大纲要求》等，从先进性和操作性来讲应用到我国未来发展飞机上仍有许多研究工作要做。

我国隐身方面的规范很少，只有部分涉及隐身要求的生存规范、发动机规范和目标光学特性测量标准，无法支持我国未来发展飞机研制。

我国未来发展飞机尺寸大、航程远、载重高，使用条件苛刻，应全面采用结构完整性设计思想，需综合考虑静强度、耐久性/损伤容限、动强度、气动弹性的综合优化设计、分析和验证，可相关标准通用性太强，可参考性不高。

内埋式武器弹舱和悬挂物相容性等方面也需要相关标准作指导。

5.2需制定的标准

基于以上需求分析，应制定适用于我国未来发展飞机的专用标准如下：

●减阻技术要求；

●生存力要求；

●综合防护要求；

●隐身总体布局要求；

●隐身进气道/机身一体化设计要求；

●隐身验证评估方法与要求；

●高抗损复合材料结构规范；

●内埋武器发射/投放特性综合分析要求；

●高密度大尺寸内埋式弹舱设计要求。

6　结束语

本文提出了适用于我国未来发展飞机预先研究的武器系统专业标准体系，并根据需要给出了由于采用新系统、新技术而需制定的新标准，这些新标准应随飞机设计方案的不断完善而修改。标准体系层次恰当、界面清晰，具有一定的前瞻性和较强的适用性。体系的构建可为后续开展飞机的预研，节约大量经费，具有重要的军事与经济价值。

［1］ 张巧，孙军旗. 我国未来远程打击类飞机机载武器系统标准体系框架构建研究［J］. 飞机工程，2012.2.

（编辑：劳边）

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C

1003-6660（2016）04-0024-03

［收修订稿日期］ 2015-11-20