飞机的气动布局设计难点在哪里？

大三的时候做过一个设计飞机的小组作业，我正好是做气动方面的。虽然不专业但也算是体验了一下飞机设计的过程。

开始做作业的时候：

我问负责结构的同学：我们计划中的飞机重量是多少啊？根据重量我要算升力确定机翼的大小啊？负责结构的同学：你不告诉我机翼的大小我怎么算飞机重量啊

作业做了一半：

我：我把气动布局有优化了一下，现在阻力减少了5%！负责动力的同学：啊那发动机的功率不需要那么高啊，又要重新算负责结构的同学：啊发动机变小了啊，质量又要重新算我：啊质量变小了啊，飞机的翅膀可以小一点，阻力又减小了2%！负责动力的同学 & 负责结构的同学： ！！！负责载荷的同学：别别别！让我往机身里我再塞一排座椅！负责动力的同学 & 负责结构的同学： （舒了一口气）负责载荷的同学：我们的载荷又多了一吨！不过机身还要再加长半米我 & 负责动力的同学 & 负责结构的同学：行吧 又要全再算一遍。

作业做了一大半：

我：我设计了一个可以变翼型的机构！升力又增加了阻力又减小了！负责结构的同学：好啊，那你的机构有多重啊？我：不知道。。。负责系统的同学：你的机构要多少电力啊？要不要液压啊？我：不知道。。。负责市场的同学：你的机构大概会增加多少成本啊？我：不知道。。。

作业基本做完了：

负责市场的同学：我大概算了一下啊，算是上海飞旧金山每天2个来回，每张票3万人民币，大概15年后买我们飞机的航空公司就可以开始盈利啦！

报告交给老师了，老师给的评语：

做气动外形的同学做的还不错，但是现在机场普遍有起降噪音的要求，你们算的着陆速度这么快，虽然达到了适航标准，但是噪音方面可能不达标啊。

老师在课上作的总结：

在波音（老师以前在波音工作过），我们这节课的小组作业（10个人，12周）大概是5个工程师半个月的工作量（大概是记不清楚了），这是航空器设计4大步骤中的第一步。这节课我们所有的计算都是经验公式，第二个步骤就要建模，找各个领域的专家改我们的设计，还有更细化的设计，比如机翼内部的结构，第三个步骤要气动模拟，风洞实验，最后一个步骤才会制造出样机来测试。每一个步骤飞机基本都会被大改，有可能项目还会被毙掉。

最后提一句，飞行器设计的奇书：

Airplane Design by Jan Roskam分成1到8部的大部头，上课是跟着1-3部做下来的。上面想得到想不到的构形都有。当初美国人是花了多少钱做实验。。。

飞机的气动布局设计难点在哪里？

大三的时候做过一个设计飞机的小组作业，我正好是做气动方面的。虽然不专业但也算是体验了一下飞机设计的过程。

开始做作业的时候：

我问负责结构的同学：我们计划中的飞机重量是多少啊？根据重量我要算升力确定机翼的大小啊？负责结构的同学：你不告诉我机翼的大小我怎么算飞机重量啊

作业做了一半：

我：我把气动布局有优化了一下，现在阻力减少了5%！负责动力的同学：啊那发动机的功率不需要那么高啊，又要重新算负责结构的同学：啊发动机变小了啊，质量又要重新算我：啊质量变小了啊，飞机的翅膀可以小一点，阻力又减小了2%！负责动力的同学 & 负责结构的同学： ！！！负责载荷的同学：别别别！让我往机身里我再塞一排座椅！负责动力的同学 & 负责结构的同学： （舒了一口气）负责载荷的同学：我们的载荷又多了一吨！不过机身还要再加长半米我 & 负责动力的同学 & 负责结构的同学：行吧 又要全再算一遍。

作业做了一大半：

我：我设计了一个可以变翼型的机构！升力又增加了阻力又减小了！负责结构的同学：好啊，那你的机构有多重啊？我：不知道。。。负责系统的同学：你的机构要多少电力啊？要不要液压啊？我：不知道。。。负责市场的同学：你的机构大概会增加多少成本啊？我：不知道。。。

作业基本做完了：

负责市场的同学：我大概算了一下啊，算是上海飞旧金山每天2个来回，每张票3万人民币，大概15年后买我们飞机的航空公司就可以开始盈利啦！

报告交给老师了，老师给的评语：

做气动外形的同学做的还不错，但是现在机场普遍有起降噪音的要求，你们算的着陆速度这么快，虽然达到了适航标准，但是噪音方面可能不达标啊。

老师在课上作的总结：

在波音（老师以前在波音工作过），我们这节课的小组作业（10个人，12周）大概是5个工程师半个月的工作量（大概是记不清楚了），这是航空器设计4大步骤中的第一步。这节课我们所有的计算都是经验公式，第二个步骤就要建模，找各个领域的专家改我们的设计，还有更细化的设计，比如机翼内部的结构，第三个步骤要气动模拟，风洞实验，最后一个步骤才会制造出样机来测试。每一个步骤飞机基本都会被大改，有可能项目还会被毙掉。

最后提一句，飞行器设计的奇书：

Airplane Design by Jan Roskam分成1到8部的大部头，上课是跟着1-3部做下来的。上面想得到想不到的构形都有。当初美国人是花了多少钱做实验。。。

飞机的气动布局设计难点在哪里？

这个提问错误的认识有：

这里我们主要讨论民航客机，军机等挑战某一特性极限的情况不适用这些讨论。

首先，肉眼看起来外观区别不大只是肉眼，实则小到一个翼尖小翼的形状改变都会带来1%～5%的燃油经济性的增益。这对视燃油如金钱的航司来说是非常重要的。其次，翼形的变化你不用图纸看横截面，基本是看不出来的，你只知道的是这几架飞机都有翅膀。

接下来说点专业的

运输类飞机的设计总目标就是能将一架设计载重X的飞机飞越一定距离，在特定条件的机场之间以最优的成本进行运输。

其中，这几个因素：发动机，升阻比，抖振边界，最大升力系数，重量；和这个目标息息相关。而飞机的启动特性和重量又有直接关联，因此设计初期如何估算重量和气动特性非常重要也非常关键。正确的估计可以在日后不断的优化来趋近目标，但是错误的估计会导致日后的研发大量烧钱。

波音747最初设计是想以550000lb运输350名左右的乘客到达5100mile之外的地方。但是最后取得适航的波音747重量达到710000。这其中所有的零件设计布装都在优化。

由此可见飞机设计是个环环交错，互相影响互相制约的过程。因此，气动设计并不是有困难，而是整机设计本身就是一个非常复杂的迭代过程。当然，气动是大头，要先确定了气动外形再有之后内部的设计。要是一个飞机到最后成型阶段你气动还有问题那别玩了。

接下来正面说说你的问题，有难点吗？有。

首先，飞机本身研发周期就有5-7年，你如何在五到七年前正确预测市场需求是非常重要的。这决定了这架飞机的整个大方向能不能成功。

其次，确定基本特性之后，气动外形通过理论CFD模拟，风动实验以及从经验数据库中选取数据来获得。古时候研发确实很麻烦，那个时候只能用经验或者物理解析来设计翼形。近30年随着计算流体动力学（CFD）的发展，可以更方便的优化。但困难依然存在于你从特性反推设计的这一逆向求解的过程。而且模拟也不能完全还原真实情况，特别是计算机目前还不能模拟湍流或者边界情况，需要昂贵的风动实验支持。最后，操纵性能和减重这两个互相矛盾的需求也制约着舵面的设计。

最后来讲讲第二个误区，以1995年福克公司为例，15人从事初步设计，45人气动设计，其余工程工作大概超过940人。

部分内容引用自《运输类飞机的空气动力设计》

飞机的气动布局设计难点在哪里？

这个提问错误的认识有：

这里我们主要讨论民航客机，军机等挑战某一特性极限的情况不适用这些讨论。

首先，肉眼看起来外观区别不大只是肉眼，实则小到一个翼尖小翼的形状改变都会带来1%～5%的燃油经济性的增益。这对视燃油如金钱的航司来说是非常重要的。其次，翼形的变化你不用图纸看横截面，基本是看不出来的，你只知道的是这几架飞机都有翅膀。

接下来说点专业的

运输类飞机的设计总目标就是能将一架设计载重X的飞机飞越一定距离，在特定条件的机场之间以最优的成本进行运输。

其中，这几个因素：发动机，升阻比，抖振边界，最大升力系数，重量；和这个目标息息相关。而飞机的启动特性和重量又有直接关联，因此设计初期如何估算重量和气动特性非常重要也非常关键。正确的估计可以在日后不断的优化来趋近目标，但是错误的估计会导致日后的研发大量烧钱。

波音747最初设计是想以550000lb运输350名左右的乘客到达5100mile之外的地方。但是最后取得适航的波音747重量达到710000。这其中所有的零件设计布装都在优化。

由此可见飞机设计是个环环交错，互相影响互相制约的过程。因此，气动设计并不是有困难，而是整机设计本身就是一个非常复杂的迭代过程。当然，气动是大头，要先确定了气动外形再有之后内部的设计。要是一个飞机到最后成型阶段你气动还有问题那别玩了。

接下来正面说说你的问题，有难点吗？有。

首先，飞机本身研发周期就有5-7年，你如何在五到七年前正确预测市场需求是非常重要的。这决定了这架飞机的整个大方向能不能成功。

其次，确定基本特性之后，气动外形通过理论CFD模拟，风动实验以及从经验数据库中选取数据来获得。古时候研发确实很麻烦，那个时候只能用经验或者物理解析来设计翼形。近30年随着计算流体动力学（CFD）的发展，可以更方便的优化。但困难依然存在于你从特性反推设计的这一逆向求解的过程。而且模拟也不能完全还原真实情况，特别是计算机目前还不能模拟湍流或者边界情况，需要昂贵的风动实验支持。最后，操纵性能和减重这两个互相矛盾的需求也制约着舵面的设计。

最后来讲讲第二个误区，以1995年福克公司为例，15人从事初步设计，45人气动设计，其余工程工作大概超过940人。

部分内容引用自《运输类飞机的空气动力设计》

飞机的气动布局设计难点在哪里？

楼上讲的挺好的，我就在熟悉的通飞下讲讲。

观点如下：

1.气动布局在设计上并不存在难点，重点在决策。

2.同类型机型的区别往往就在细微的差别之中。

3.启动布局的研发其实没有投入太多人力物力。

同类型的机型其实在外形上都是大同小异，除去一些公司标识你会发现大家都差不多，飞机发展了这么多年，性价比低的民用机型早就被淘汰了，在新理论及新技术出现之前，大家的设计方向都是在成熟的机型上做细微修整来迎合决策，所以研发的难度不是设计，而是决策。

大致分一下飞机各部分，1.螺旋桨；2.机身主体；3.机翼；4.起落架；5.垂直安定面；6.水平安定面。

在设计中着重考量部分及会反复修改的部分就是机翼，翼展长度、襟副翼长度比例、翼型、要不要加小翼、小翼的长度和翼展、过渡翼型还有扭转，用肉眼看是很难看出来的，但是会不会失速就在百分之几和旋转几度的改动之间，这大概就是你说的大量人力物力的过程，他是需要反复测试才能最终决定的。

对翼型有兴趣可以到这个网站看看。

翼型的选择是非常多的，如儒可夫斯基翼型、德国Gottingen翼型，英国的RAF翼型（Royal Air Force英国空军；后改为RAE翼型---Royal Aircraft Estabilishment 皇家飞机研究院），美国的Clark-Y，以及三十年代以后，美国的NACA翼型（National Advisory Committee for Aeronautics，后来为NASA，National Aeronautics and Space Administration ），前苏联的ЦАΓИ翼型（中央空气流体研究院）。

如果你要研究的话会发现很多翼型和扭转角度都可以让飞机上天，但是选择哪一种搭配是最困难的，决策层需要在油耗、航程、飞行姿态、爬升能力、失速限制等等。

拿翼尖小翼举个例子。装不装飞机都能飞，装这玩意的优点是增加爬升能力、减少油耗，但是他会导致飞机抗大侧风的能力以及转弯的性能却会相对变得差，并且在制造成本和维护成本上就会增加不少。所以装还是不装好呢，是吧~~~

飞机的气动布局设计难点在哪里？

楼上讲的挺好的，我就在熟悉的通飞下讲讲。

观点如下：

1.气动布局在设计上并不存在难点，重点在决策。

2.同类型机型的区别往往就在细微的差别之中。

3.启动布局的研发其实没有投入太多人力物力。

同类型的机型其实在外形上都是大同小异，除去一些公司标识你会发现大家都差不多，飞机发展了这么多年，性价比低的民用机型早就被淘汰了，在新理论及新技术出现之前，大家的设计方向都是在成熟的机型上做细微修整来迎合决策，所以研发的难度不是设计，而是决策。

大致分一下飞机各部分，1.螺旋桨；2.机身主体；3.机翼；4.起落架；5.垂直安定面；6.水平安定面。

在设计中着重考量部分及会反复修改的部分就是机翼，翼展长度、襟副翼长度比例、翼型、要不要加小翼、小翼的长度和翼展、过渡翼型还有扭转，用肉眼看是很难看出来的，但是会不会失速就在百分之几和旋转几度的改动之间，这大概就是你说的大量人力物力的过程，他是需要反复测试才能最终决定的。

对翼型有兴趣可以到这个网站看看。

翼型的选择是非常多的，如儒可夫斯基翼型、德国Gottingen翼型，英国的RAF翼型（Royal Air Force英国空军；后改为RAE翼型---Royal Aircraft Estabilishment 皇家飞机研究院），美国的Clark-Y，以及三十年代以后，美国的NACA翼型（National Advisory Committee for Aeronautics，后来为NASA，National Aeronautics and Space Administration ），前苏联的ЦАΓИ翼型（中央空气流体研究院）。

如果你要研究的话会发现很多翼型和扭转角度都可以让飞机上天，但是选择哪一种搭配是最困难的，决策层需要在油耗、航程、飞行姿态、爬升能力、失速限制等等。

拿翼尖小翼举个例子。装不装飞机都能飞，装这玩意的优点是增加爬升能力、减少油耗，但是他会导致飞机抗大侧风的能力以及转弯的性能却会相对变得差，并且在制造成本和维护成本上就会增加不少。所以装还是不装好呢，是吧~~~

飞机的气动布局设计难点在哪里？

飞机设计是一个各个指标之间相互妥协的过程，需要做到各项能力都尽可能均衡。在这个过程中，充满了各种矛盾体，因此难度很高。

举个简单的例子，设计一辆自行车的龙头，如果调得太松，那控制的确很灵活，但打方向也容易控制不住；如果调得太紧，那反应就太迟钝了。

放到飞机上，例如一架战斗机要做到超音速，势必要使用特殊的气动布局来减小阻力，但超音速飞行性能较好的飞机，往往低速性能上就不怎么样了。但飞机总要降落，也有低速伴飞的需求。因此，设计师就需要在两者之间找到平衡，设计出一架既能进行超音速飞行，低速性能也不差的飞机。

典型的对比就是歼8和歼10，八爷作为超音速截击机，超音速性能不错但大迎角低速性能堪忧；歼10作为三代机，尽管采取了放宽静稳定的设计，但在电传飞控的加持下，能够做到既能超音速飞行，又能在大迎角下低速通场。今年的珠海航展歼10就展示了自己的这一能力。

不仅飞机，几乎所以工业产品的设计都是在不同指标间互相妥协的过程，这体现的正是一个国家的工业水平。

公众号：地球微笑的日子，每周五更新，陪你一起成长。欢迎关注！

飞机的气动布局设计难点在哪里？

飞机设计是一个各个指标之间相互妥协的过程，需要做到各项能力都尽可能均衡。在这个过程中，充满了各种矛盾体，因此难度很高。

举个简单的例子，设计一辆自行车的龙头，如果调得太松，那控制的确很灵活，但打方向也容易控制不住；如果调得太紧，那反应就太迟钝了。

放到飞机上，例如一架战斗机要做到超音速，势必要使用特殊的气动布局来减小阻力，但超音速飞行性能较好的飞机，往往低速性能上就不怎么样了。但飞机总要降落，也有低速伴飞的需求。因此，设计师就需要在两者之间找到平衡，设计出一架既能进行超音速飞行，低速性能也不差的飞机。

典型的对比就是歼8和歼10，八爷作为超音速截击机，超音速性能不错但大迎角低速性能堪忧；歼10作为三代机，尽管采取了放宽静稳定的设计，但在电传飞控的加持下，能够做到既能超音速飞行，又能在大迎角下低速通场。今年的珠海航展歼10就展示了自己的这一能力。

不仅飞机，几乎所以工业产品的设计都是在不同指标间互相妥协的过程，这体现的正是一个国家的工业水平。

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飞机的气动布局设计难点在哪里？

看了所有的回答，都还停留在教科书阶段。难道就没有人意识到问题的关键可能是需求捕获以及不断地论证迭代么？

否则，指标怎么定？拿什么跟各专业撕逼？我凭啥限制你的翼展，又凭啥限制你的起飞重量？

需求，需求才是做布局的关键。不说清楚需求，什么都是扯淡。所以，气动布局设计难点的关键是需要一个强硬的讲道理的肯有所隐瞒的肯开诚布公的肯不停出差的总体专业。

飞机的气动布局设计难点在哪里？

看了所有的回答，都还停留在教科书阶段。难道就没有人意识到问题的关键可能是需求捕获以及不断地论证迭代么？

否则，指标怎么定？拿什么跟各专业撕逼？我凭啥限制你的翼展，又凭啥限制你的起飞重量？

需求，需求才是做布局的关键。不说清楚需求，什么都是扯淡。所以，气动布局设计难点的关键是需要一个强硬的讲道理的肯有所隐瞒的肯开诚布公的肯不停出差的总体专业。