超级兵工帝国 (龙魂在华夏)

梅塞施密特想了想道：“可是我们按目前的结构设计方法设计的飞机并没有出现多少这类事故，这是为什么呢？”

菲利普点了点头道：“威利博士，在这之前设计的飞机疲劳问题并不突出，是因为在设计时只考虑了强度刚度要求，但是受限于较低的结构设计水平，留出了较大的强度储备，安全系数较高，使得飞机在使用中的应力水平比较低。这样一来，飞机结构的疲劳问题就被掩盖起来了。比如说，容克公司的JU52/3m运输机，它的结构重量达到了5吨左右，最大起飞重量10吨左右，而载重量却只有一吨多，这样的结构设计水平是非常低的，当然这是在我看来。而我们要在这次竞标当中压倒容克公司，很重要的一点就是要在结构设计上大大领先于对手，而且我们采用了增压座舱，要在结构重量只有对手一半左右的情况下，达到相同的载客人数和载重量，就必须要引入飞机结构疲劳与损伤容限设计。”

梅塞施密特恍然大悟道：“菲利普，听你这么一说，我总算是明白了！这正是一次引领飞机设计变革的机会呀，有了这个设计理念和方法，我们就在设计上大大领先于其他飞机制造公司！菲利普，你真是太令我佩服了！那具体我们应该怎么做呢？”

菲利普打了个哈欠，缓缓道：“疲劳设计是建立在无裂纹的基础上，只考虑无裂纹寿命，为了提高结构疲劳强度，可适当选择材料，控制应力水平，通过细节上的设计改善抗疲劳品质，降低外形、材料和载荷不连续造成的应力集中，同时在生产过程中控制好质量。比如说在设计飞机上的一些开口时，就要考虑到应力集中的问题，现在的飞机通常都设计成方形等转角较为尖锐的形状，这样应力就会集中，我们要采用倒圆角或是椭圆开口的方法，这样应力就不那么集中，从而不容易出现裂纹，确保使用寿命和安全。”

喝了一口水润了润嗓子，菲利普继续道：“而损伤容限设计，只考虑带裂纹寿命。由初始裂纹到临界裂纹的裂纹扩展寿命就是结构的总寿命，通过引入与裂纹扩展速率相关的检查周期，以控制裂纹扩展寿命和剩余强度，还可以通过质量控制、无损检测和合理选材提高可靠性。”

第一百章为减轻每一克重量而努力

梅塞施密特抚掌道：“菲利普，说得太好了！我想咱们要尽快建立一套飞机结构设计标准，把这些设计理念和设计计算方法都详尽的写入标准，让设计人员都掌握这些方法。你这个两个设计理念太好了，这样一来我们的商务运输机方案就比容克公司的运输机减轻了两三吨重量，这可了不得啊，航空公司增收可不是一点半点。”

菲利普呵呵笑道：“在航空工业领域，不是有一句非常有名的话吗，航空工程师要为减轻每一克重量而努力。飞机结构重量的减轻，带来很多有利的影响。对于民用飞机来说，它带来的经济利益就变大了，对于军用飞机来说，结构质量的减轻，就提高了全机推重比，航程和爬升率等很多指标都会得到大幅度提高，所以减轻结构质量对军机设计更为重要。在减轻结构重量这方面，除了采用这两种设计方法外，咱们的新型铝合金也会起到很大的作用，我相信在材料方面我们也会大幅度领先于容克公司。”

梅塞施密特点头道：“对，那咱们还是按照步骤来，根据罗马尼亚方面的使用技术要求，来确定咱们的商务运输机方案主要参数吧，后面还要进一步确定尾翼、机身的初步形状和尺寸，进行性能估算，画出三面图，进行部位安排等工作呢。时间很紧迫，咱们赶快进行吧。”

菲利普拿起纸笔道：“好，咱们一起来算一算。根据质量平衡方程，在总体设计阶段，飞机起飞质量划分为五大块，分别是结构质量、推进系统质量、机载设备质量、燃油质量和有效载荷质量。由于飞机总质量现在还不能确定，所以我们先假设为系数的形式，各部分质量系数之和为1。根据现有的资料来看，我们对这架商务运输机的五大质量系数取值可以这样取值，结构质量系数取0.32左右，推进系统质量系数取0.12左右，设备质量系数取0.15左右，燃油质量系数取0.15左右，这四项加起来就是0.74左右，飞机的有效载荷系数就是0.26左右，威利博士，你看有没有问题？”

菲利普一边说，一边用笔在纸上沙沙地写着。

梅塞施密特想了想道：“咱们的700马力活塞发动机加上滑油箱等附件重量大约是300公斤，两台加起来600公斤，倒也差不多。我看可以，只是结构方面采用了新材料和结构设计，还不是太明确，就这样先计算吧，因为后面我们还要进行复核计算。”

梅塞施密特说得倒是没错，飞机的构造复杂，对飞机质量进行精确的计算在总体方案设计阶段，这是根本不可能的，也是不必要的，只要这几个分类的大致系数确定下来就可以了。因为飞机的全机质量和飞机各部分质量互为因果，无法直接进行计算，通常只能采用逐次逼近的迭代方法来求解全机质量，同时为了节省设计时间，开始的时候总是用粗略的近似方法，然后在具体设计过程中再用越来越精确的计算方法。

菲利普继续道：“根据罗马尼亚方面的技术要求，飞机最大商载重量为1500千克，我们可以近似地估算出飞机总质量为6000千克左右，结构质量1920千克，推进系统质量720千克，设备质量900千克，这三项加起来就是飞机的空重，这个值为3540千克，燃油质量为960千克。当然，这只是初步估算，后面还要根据实际情况调整。”

梅塞施密特点了点头道：“嗯，非常好！那我们接着来确定飞机的型式与参数。咱们要确定机翼的平面形状、相对位置、平尾布局以及机身的构造等，并且还要计算翼载荷和推重比等参数。”

菲利普继续一边写一边道：“嗯，好的。我个从比较倾向于采用平直的机翼，最好是带斜撑杆双梁式结构。平面形状为矩形，相对厚度15%左右，弦长2米左右，这样可以在机翼中段布置整体式油箱。而垂直尾翼采用后掠梯形翼，平尾布置面机尾中上部，略低于主翼。您觉得如何？”

梅塞施密特惊讶地道：“为何不选用下单翼布局呢，而且矩形的平面形状我还是第一次听说可以用在运输机上。”

菲利普呵呵笑道：“带斜撑杆的双梁式平直机翼，会带来结构重量上的好处，而采用上单翼，跟我们的起落架设计有关。要知道我们这个方案是准备采用前三点式起落架，如果说还是用下单翼布局的话，那么发动机螺旋桨的布置就成了一个问题，桨叶距离地面太近，甚至有可以擦到地面，除非把起落架设计得很高很长，但是这样一来起落架结构设计又带来了问题。所以采用上单翼是最好的布局。”

梅塞施密特猛地拍了拍大腿道：“真是，年纪大了，都有点犯糊涂了，我还没考虑到起落架的影响。嗯，再说说机舱的设计吧！”

菲利普想了想道：“作为一架商务运输机来说，机舱的设计就显得非常重要。首先是驾驶舱，我想设计成一种有较大风挡和左右侧窗的驾驶舱，这样可以让飞机驾驶员的视野变得非常开阔，有利用飞机的驾驶安全和操作舒适性。而客舱的设计，就更为重要。要让旅客乘坐舒适，就要有宽敞的空间，对于18座商务机来说，我认为客舱段长度要达到5米左右，高度和宽度都要达到1.8米，这样可以布置6排座位，每排3座，走道40厘米宽，同时在客舱前后设计两个行李舱，这两个行李舱总容积不小于3立方米，为了让旅客能够欣赏机舱外的风光，我们要在客舱两边各设计4个较大面积的椭圆形舷窗，并且左右两边都要有一个应急逃生出口。”

梅塞施密特赞叹道：“菲利普，你考虑得很周到啊，这样的客舱可比现在的旅客机好多了。那么我们来接着下面的工作，确定一下飞机的整体尺寸以及机翼面积等。”

第一百零一章人机工程

菲利普点了点头道：“好的。根据飞机质量和用途，我们选择正常起飞翼载为200千克每平方米，那么机翼面积为36平方米左右，翼展18米，弦长2米，展弦比为9，机身高度2.5米，离地高度0.5米，垂直尾翼高度2.5米，飞机总高度为5.5米。机舱长度5米，行李舱长2米，驾驶舱长2.5米，入口长1.5米，，机尾长4米，总长度为15米。我们可以采用不可收放前三点式起落架，因为飞机的速度不高，因此起落架对飞行速度影响并不大，不可收放起落架可以减轻结构重量，并且提高着陆时的安全性。主轮距设计为3.6米左右，前轮可转弯，尺寸可选用直径450毫米，宽度200毫米的轮胎，便于在简易机场起降。”

菲利普一边说，一边在纸上快速地写着这些数据。

梅塞施密特看着一个个数据从菲利普笔下呈现出来，脑海中已经浮现出一架外形非常漂亮的商务运输机模样，它与现在常见的运输机完全不同，既有着独特的外形，又非常符合空气动力学的原理，梅塞施密特不禁赞叹道：“不错！不错！这架飞机的雏形已经有了，咱们还要对它的操纵系统进行初步设计，对于操纵系统采用哪种构型，你可有了方案？”