飞机的设计与制造流程是什么

飞机设计大师顾诵芬设计出飞机是因为他小时候跟飞机有一些渊源，在1956年的时候，国家号召向科学进军，那个时候航空工业就考虑到要搞飞机设计，刚好设计大师顾诵芬就在交大，所以他们一起去了沈阳组建了第一个飞机实验室，并且准备设计一架喷气教练机，通过刚开始做一些模型，然后再进行多次的试验，然后一共生产出来了两架飞机，其中一架送给了南昌，而另外一家就在沈阳601所，后来转到了沙河航空博物馆。

一、不爱国学爱飞机

1930年的时候设计师顾诵芬出生在一个书香世家，从小就是个飞机迷，并且和飞机接下了不解之缘，因为在1937年的时候，七七事变爆发，只有7岁的他第一次碰上了飞机的威胁，当时家里的平房被飞机震的非常的厉害，也就是那次的轰炸，对他的印象特别的深，也是飞机给他留下的第一印象，并且在他10岁生日的时候收到了自己叔叔送给他的飞机模型，这也奠定了他航空的梦想，直到1948年的时候，他考入到了上海交通大学航空的专业毕业之后就接受了我国首型喷气式飞机——歼教-1的气动力设计，从那个时候开始，他就天天在北航查找的各种资料设计飞机。

二、兴趣是最好的老师

顾诵芬院士已经90多岁的高龄，仍然每天按时到办公室工作，之前有一期采访中，记者曾经问他为什么这么大年龄依然坚持上班，院士有些兴奋的告诉记者，因为他对航空有兴趣，而且了解航空的进展就是他的晚年之乐，所以顾诵芬院士的确是因为兴趣所以热爱，并且因为热爱所以专注，任何伟大的成就都不是一蹴而成的，顾诵芬院士的这种精神非常值得大家学习。

从20世纪初开始，飞机的军用意义已广泛引起各个国家的关注。在20～30年代，飞机从双翼机到张臂式单翼机，从木结构到全金属结构，从敞开式座舱到密闭式座舱，从固定式起落架到收放式起落架，飞机外形结构和气动布局已经发生了革新性变化。二次世界大战期间，参战飞机数量猛增，性能迅速提高，军用航空显然已对战争局势具有举足轻重的影响。战后，航空科学技术迅速地发展，特别表现在飞机空气动力外形的改进上。所谓空气动力外形，就是应用空气动力学原理来设计飞机外形，使得它的升力高，阻力小，稳定性、操纵性好。比如，机身尽可能呈流线型，减少突起物，以此来减小阻力。机翼的形状和配置也相当讲究。低速飞机通常用长方形或梯形翼。当飞机飞行速度到达声速附近或超过声速以后，就要采用像燕子翅膀似的后掠机翼。超声速战斗机或轰炸机的机翼可采用三角形的平面形状。飞机的飞行速度从低速到高速发展，与机翼从直机翼到后掠翼、三角翼、边条翼这些飞机气动构形的不断地演变密切相关。可我们的力学家为了这些气动外形的演进，不知付出了多少心血。世界各国的空气动力学研究机构都投入相当大的人力、物力，致力于飞机机翼翼型的理论分析和风洞实验研究。翼型指的是机翼横切剖面形状。剖面形状是影响机翼升力的重要因素。在飞机诞生的初期，飞行的主要矛盾是如何克服飞机的重力，使飞机离地升空。实践已经表明，采用大翼面积、大弯度剖面的机翼，克服重力而升空不成问题。当飞机速度不断提高，特别是超声速飞机出现后，推动飞机前进的力与空气阻力的矛盾就更加突出了。因此，必须找到能进一步大大减小阻力的机翼形状，才能满足飞机提速后的需要。1947年便出现首架超声速飞机，“声障”很快成为了一个历史名词。随着空气动力学、结构力学和材料科学的进展，飞机飞行突破声障之后，飞行速度接着又达到声速的2～3倍，进入了超声速飞行时代。

所有通过大气层的飞行器，都要利用理论计算和风洞实验来确定它们的空气动力外形和空气动力特性。实验家努力发展从亚跨声速到高超声速速度范围配套的风洞实验设备，并利用新的观测、显示、信息处理手段，揭示新的流动现象，为飞行器设计师更快的提供更多、更精确的气动力数据。理论家根据空气动力学的原理和各种理论，努力把实验揭示出的流动现象就其最典型的简化形态概括成数学模型。主要依靠数学分析的方法，研究流动现象中各种物理量之间的关系和变化以及这种关系和变化对飞行器性能的影响，尽可能获得有利的流动，避开不利的流动。经过反反复复研究变化中的变化，关系中的关系，才能对流动的物理实质和主要矛盾作出合理的解释和预测，以便把握新的流动规律，创造出飞行器新的设计思想、设计概念和设计方法。计算家则在已建立的数学模型指引下，利用当代最先进的电子计算机，致力于发展新的算法和软件，模拟更复杂的飞行器外形和流动现象。这些复杂的流动现象，是航空航天工程应用必然遇到和必须解决的。亚声速、跨声速(指0.75～1.2倍声速范围)和超声速(指1.2～5倍声速范围)空气动力学的发展，才使得后掠翼、小展弦比细长翼和三角翼气动布局在飞机设计中成功地应用，促使了第一代超声速战斗机和旅客机的诞生。1954年问世的F102蜂腰形超声速战斗机就是其中第一代战斗机的代表。

在清末民初的时候，中国也出过不少研究飞机的工程师和飞行家，他们大多数是先在海外学习，然后回国的。他们为中国早期的航空事业做出了不可磨灭的贡献，鼓舞了中华民族的志气。其中最早，最有成就的就是冯如。

冯如出生于1883年的广东思平，父亲是农民，家境贫困。但冯如天资聪明，勤奋好学，入私塾读书时就表现出非凡的天才。冯如12岁时，由于家境困难，便辍学随表亲去美国做工。他白天工作，晚上学习，10年之后，已在机械技术方面积累了相当的经验和知识。冯如看到列强侵略中国，便决心研究制造飞机，以加强国防，提高国力，保卫自己的祖国。

1907年9月，冯如得到美国华侨的大力资助，开始研究飞机，第二年4月制成了第一架飞机，试飞时失败了，不久制造飞机的场地又被大火烧坏了。但冯如没有灰心，他支起帐篷继续研究。1909第二架飞机试飞时，飞机飞了十几米高就掉到地面上，经过这两次失败，出钱的股东们已失去信心，不愿再投资。冯如便另筹资金成立了广东飞行器公司，就在这一年的9月21日，他克服困难，历尽艰辛，终于制造出了第三架飞机，并试飞成功。这是中国人第一次驾驶着自己设计制造的飞机飞行。美国的《旧金山观察者报》在头版报道了这个消息，爱国华侨欢欣鼓舞，冯如的成功是中华民族的骄傲！

1910年10月~12月在美国旧金山举行国际飞行表演，冯如驾驶着自己设计制造的飞机以飞高210米，飞行距离32千米、时速105千米的优异成绩，夺得了冠军，并获得美国国际航空学会颁发的甲等飞行员证书。

这一消息传开后，聘书像雪片一样飞来，美国各地的资本家纷纷高薪请冯如任教。然而这位杰出的飞机设计师、优秀的飞行家决心报效祖国。他十分坚定，又十分礼貌地说：“我菲薄的才能属于我的祖国。”他舍弃了优越的工作条件和舒适的生活环境，于1911年2月回到了阔别16年的家乡，广东飞行器公司也迁回广州，并带回了两架飞机。

当时的满清政府腐败无能，他们不懂航空，也不需要飞机，虽然我们有世界一流的航空科学家，中华民族有能力站在世界航空界的前列，但他们对此置之不理。

辛亥革命以后，广东革命军政府组织飞行队，委任冯如为队长。为了宣传和普及航空知识，1912年8月25日，冯如亲自驾驶着从美国带回来的飞机，参加了在广州燕塘进行的飞行表演。由于飞机闲置太久，部件失灵，在飞行中飞机失事。中国的第一位杰出的航空学家、第一架飞机的设计者冯如，带着他未了的航空梦离开了人世。冯如的遗体安葬在广州黄花岗烈士陵园，立碑纪念。为了表彰他对中国航空事业的贡献，冯如被尊称为“中国创始飞行大家”。

第一步，整体设计

1、确定翼型

我们要根据模型飞机的不同用途去选择不同的翼型。翼型很多，好几千种。但归纳起来，飞机的翼型大致分为三种。一是平凸翼型，这种翼型的特点是升力大，尤其是低速飞行时。不过，阻力中庸，且不太适合倒飞。这种翼型主要应用在练习机和像真机上。二是双凸翼型。其中双凸对称翼型的特点是在有一定迎角下产生升力，零度迎角时不产生升力。飞机在正飞和到飞时的机头俯仰变化不大。这种翼型主要应用在特技机上。三是凹凸翼型。这种翼型升力较大，尤其是在慢速时升力表现较其它翼型优异，但阻力也较大。这种翼型主要应用在滑翔机上和特种飞机上。另外，机翼的厚度也是有讲究的。同一个翼型，厚度大的低速升力大，不过阻力也较大。厚度小的低速升力小，不过阻力也较小。实际上就选用翼型而言，它是一个比较复杂、技术含量较高的问题。其基本确定思路是：根据飞行高度、翼弦、飞行速度等参数来确定该飞机所需的雷诺数，再根据相应的雷诺数和您的机型找出合适的翼型。还有，很多真飞机的翼型并不能直接用于模型飞机，等等。这个问题在这就不详述了。机翼常见的形状又分为：矩形翼、后掠翼、三角翼和纺锤翼(椭圆翼)。矩形翼结构简单，制作容易，但是重量较大，适合于低速飞行。后掠翼从翼根到翼梢有渐变，结构复杂，制作也有一定难度。后掠的另一个作用是能在机翼安装角为0度时，产生上反1-2度的上反效果。三角翼制作复杂，翼尖的攻角不好做准确，翼根受力大，根部要做特别加强。这种机翼主要用在高速飞机上。纺锤翼的受力比较均匀，制作难度也不小，这种机翼主要用在像真机上。翼梢的处理。由于机翼下面的压力大于机翼上面的压力，在翼梢处，从下到上就形成了涡流，这种涡流在翼梢处产生诱导阻力，使升力和发动机功率都会受到损失。为了减少翼梢涡流的影响，人们采取改变翼梢形状的办法来解决它。

2、确定机翼的面积

模型飞机能不能飞起来，好不好飞，起飞降落速度快不快，翼载荷非常重要。一般讲，滑翔机的翼载荷在35克/平方分米以下，普通固定翼飞机的翼载荷为35-100克/平方分米，像真机的翼载荷在100克/平方分米，甚至更多。还有，普通固定翼飞机的展弦比应在5-6之间。确定副翼的面积机翼的尺寸确定后，就该算出副翼的面积了。副翼面积应占机翼面积的20%左右,其长度应为机翼的30-80%之间。

3、确定机翼安装角

以飞机拉力轴线为基准, 机翼的翼弦线与拉力轴线的夹角就是机翼安装角。机翼安装角应在正0 -3度之间。机翼设计安装角的目的，是为了为使飞机在低速下有较高的升力。设计时要不要安装角，主要看飞机的翼型和翼载荷。有的翼型有安装角才能产生升力，如双凸对称翼。但是，大部分不用安装角就能产生升力。翼载荷较大的`飞机，为了保证飞机在起飞着陆和慢速度飞行时有较大的升力，需要设计安装角。任何事物都是一分为二的，设计有安装角的飞机，飞行阻力大，会消耗一部分发动机功率。安装角超过6度以上的，更要小心，在慢速爬升和转弯的的情况下，很容易进入失速。

4、确定机翼上反角

机翼的上反角，是为了保证飞机横向的稳定性。有上反角的飞机，当机翼副翼不起作用时还能用方向舵转弯。上反角越大，飞机的横向稳定性就越好，反之就越差。但是，上反角也有它的两面性。飞机横向太稳定了，反而不利于快速横滚，这恰恰又是特技机所不需要的。所以，一般特技机采取0度上反角。

5、确定重心位置

重心的确定非常重要，重心太靠前，飞机就头沉，起飞降落抬头困难。同时，飞行中因需大量的升降舵来配平，也消耗了大量动力。重心太靠后的话，俯仰太灵敏，不易操作，甚至造成俯仰过度。一般飞机的重心在机翼前缘后的25~30%平均气动弦长处。特技机27~40%。在允许范围内，重心适当靠前，飞机比较稳定.

6、确定机身长度

翼展和机身的比例一般是70--80%。

7、确定机头的长度

机头的长度(指机翼前缘到螺旋浆后平面的之间的距离),等于或小于翼展的15%。

8、确定垂直尾翼的面积

垂直尾翼是用来保证飞机的纵向稳定性的。垂直尾翼面积越大，纵向稳定性越好。当然，垂直尾翼面积的大小，还要以飞机的速度而定。速度大的飞机，垂直尾翼面积越大，反之就小。垂直尾翼面积占机翼的10%。在保证垂直尾翼面积的基础上，垂直尾翼的形状，根据自己的喜好可自行设计。

9、确定方向舵的面积

方向舵面积约为垂直尾翼面积的25%。如果是特技机，方向舵面积可增大。

10、确定水平尾翼的翼型和面积

水平尾翼对整架飞机来说，也是一个很重要的问题。我们有必要先搞清常规布局飞机的气动配平原理。形象地讲，飞机在空中的气动平衡就像一个人挑水。肩膀是飞机升力的总焦点，重心就是前面的水桶，水平尾翼就是后面的水桶。升力的总焦点不随飞机迎角的变化而变化，永远固定在一个点上。首先，重心是在升力总焦点的前部，所以它起的作用是起低头力矩。由此可知，水平尾翼和机翼的功能恰恰相反，它是用来产生负升力的，所以它起的作用是抬头力矩，以达到飞机配平的目的。由此可知，水平尾翼只能采用双凸对称翼型和平板翼型，不能采用有升力平凸翼型。水平尾翼的面积应为机翼面积的20-25%。我选定22%，计算后得出水平尾翼的面积为89100平方毫米。同时要注意，水平尾翼的宽度约等于0.7个机翼的弦长。

11、确定升降舵面积

升降舵的面积约为水平尾翼积的20-25%。如果是特技机，升降舵面积可增大。

12、确定水平尾翼的安装位置

从机翼前缘到水平尾翼之间的距离(就是尾力臂的长度),大致等于翼弦长的3倍。此距离短时,操纵时反应灵敏，但是俯仰不精确。此距离长时,操纵反应稍慢，但俯仰较精确。F3A的机身长度大于翼展就是这个理论的实际应用,它的目的主要是为了精确。垂直尾翼、水平尾翼和尾力臂这三个要素合起来，就是“尾容量”。尾容量的大小，是说它对飞机的稳定和姿态变化贡献的大小。这个问题我们用真飞机来说明一下。像米格15和F16高速飞行的飞机，为了保证在高速飞行时的纵向稳定，其垂直尾翼设计得又大又高。像SU27和F18甚至设计成双垂直尾翼。而像运输机和客机，垂直尾翼就小得多。

13、确定起落架

一般飞机的起落架分前三点和后三点两种。前三点起落架，起飞降落时方向容易控制。但着陆粗暴时很容易损坏起落架，转弯速度较快时容易向一边侧翻，导致机翼和螺旋桨受损。后三点虽然在起飞降落时的方向控不如前三点好。但是其它方面较前三点都好。尤其是它能承受粗暴着陆，大大增加了初学者的信心。前起落架的安装位置一定要在飞机的重心前8公分左右，以免滑跑时折跟头。

14、确定发动机

一般讲，滑翔机的功重比为0.5左右。普通飞机的功重比为0.8—1左右。特技机功重比大于1以上。安装发动机时，要有向下和向右安装角，以解决螺旋桨的滑流对飞机模型左偏航和高速飞行时因升力增大引起飞机模型抬头的影响。其方法是以拉力轴线为基准，从后往前看，发动机应有右拉2度，下拉1.5度的安装角。当然，根据飞机的不同，这个角度还要根据飞行中的实际情况作进一步的调整。

就功重比而言，我们的航模飞机与真飞机有着很大的不同。我们航模的功重比都能轻松的达到1，而真飞机的功重比大都在0.3至0.6之间，唯有高性能战斗机才能接近或超过1。这也就是说，我们在飞航模中很多飞行都是在临界失速和不严重的失速的情况下飞行的，如低速度下的急转弯、急上升、吊机等。只是由于发动机的拉力大，把失速这一情况掩盖罢了。所以我们在飞航模时，很少能飞出真飞机那种感觉。这也是我们很多朋友在飞像真机时，很容易出现失速坠机的主要原因。

第二步，绘制三面图

根据上面的设计和计算结果，我们就可以绘制出自己需要的飞机了。绘制三面图的主要目的是为了得到您想要的飞机效果，并确定每个部件的形状和位置。使您在以后的工作中，有一个基本的蓝图。

第三步，绘制结构图

绘制结构图的主要目的是为了确定每个部件的布局和制作步骤。如：哪个部件用什么材料，先做哪个部件后作哪个部件，部件与部件的结合方法等等。如果您胸有成竹，这一步可以省略。

第四步，放样和组装

根据您绘制的图纸，应做一比一的放样图。目的是在组装飞机各部件时，在放样图上粘接各部件。这样能做到直观准确，提高工作质量。网上有很多介绍制作方面的精品文章，大家可以参考，我就不再赘述了。

冯如。

1907年9月，冯如得到美国华侨的大力资助，开始研究飞机，第二年4月制成了第一架飞机，试飞时失败了，不久制造飞机的场地又被大火烧坏了。但冯如没有灰心，他支起帐篷继续研究。

1909第二架飞机试飞时，飞机飞了十几米高就掉到地面上，经过这两次失败，出钱的股东们已失去信心，不愿再投资。冯如便另筹资金成立了广东飞行器公司，就在这一年的9月21日，他克服困难，历尽艰辛，终于制造出了第三架飞机，并试飞成功。这是中国人第一次驾驶着自己设计制造的飞机飞行。

扩展资料：

1910年，冯如在美国又设计和制造了一种性能更好的飞机。这架飞机机翼长29.5英尺，翼宽4.5英尺，内燃机30马力，螺旋桨每分钟转动1200转。

当年10月，旧金山举办国际飞行比赛，冯如驾驶着他新设计的飞机参赛，以700多英尺的飞行高度和65英里的时速分别打破了1909年在法国举办的第一届国际飞行比赛的世界纪录，荣获优等奖，再一次使中国人的航空技术超过了西方。冯如已经成为举世公认的飞机设计师、制造家和飞行家。

参考资料来源:百度百科—冯如

很多人在看到飞机在天空中飞行的时候都会很惊讶，它的体积那么大，并且都是由一些金属制成的，居然能够在天空中飞行，实在是太不可思议了。那你知道飞机是根据什么原理设计的吗？和鸟类有关系吗？

一、飞机的设计原理

飞机的设计原理是现代空气动力学，飞机利用机翼上下表面的空气流速不同而产生的压力差，从而获得了上升的动力，因此飞机想要飞起来，必须要有一定的速度。所以我们经常能够看到机场上有一条长长的跑道，飞机要在地面上滑行一段时间，才能够获得飞行的动力，然后一飞冲天，进行升空。如果没有这一条跑道大漠飞机是不能够飞起来的，所以飞机的设计原理和鸟类的飞行原理是不一样的。鸟类飞行的原理是通过扇动翅膀使气流向身后的后下方流动，从而产生升力。所以鸟类可以在原地飞行，而飞机必须滑行一段时间才能够飞行。

二、飞机飞行和鸟类有关系吗？

我们经常听说飞机的设计就是仿照鸟的形态和原理发明的，那么飞机能够飞行和鸟类真的有关系吗？其实飞机的设计原理并不是鸟类飞行的原理，但是它确实和鸟类有一定的关系。飞机的设计确实是从鸟类身上学到了很多东西，特别是最初设计飞机的科学家，他们从大自然中获得了很多的灵感。不仅是鸟类，飞机的设计还从金枪鱼、蜻蜓、蝙蝠等动物身上获得了一些设计灵感，科学家详细研究了这些生物飞行的动作和技术，才终于设计出了现代的飞机。比如说科学家研究了鸟类的翅膀结构，分析了它们的羽毛分布与结构，从而设计出了飞机的机翼、机身、机尾以及动力装置。

三、总结

总的来说飞机飞行的原理和鸟类飞行的原理不一样，但是科学家确实从鸟类身上学习到了很多东西，才能够设计出现在的飞机。其实这样的事情是经常发生的，很多现代的科学产品都是从大自然中获得的设计灵感。

就比如你想要低速性能，那你可以采用常规布局，采用平直机翼

高速性能，可以三角翼、后掠翼

高机动，可以采取下单翼，鸭式布局，前掠翼

追求稳定性则可以上单翼，常规布局

追求高空，可以增加展弦比或者提高推力

先举这么多例子