簡單地說，航空技術，就是把飛行器造出來，飛起來，服務國防、服務社會。按生命周期劃分，航空技術包括了飛行器設計、制造、使用和維修技術等。

如果把航空技術比作一首交響樂，飛行器設計就是它的序曲和主旋律。航空技術始于飛行器設計，而且在后續樂章中還可以反復聽到它的回響與變奏。

一、航空技術始于飛行器設計

航空，是人類在大氣層內進行的飛行及有關活動。人類沒有翅膀，要飛起來，就必須打造鋼鐵的翅膀，這副鋼鐵的翅膀就是飛行器。飛行器從無到有，首先要從客戶需求到技術方案、到數字樣機再到原型機，這個逐步細化與有序推進的轉化過程就是飛行器設計。

首先，需求分析。著力解決項目需求和可行性問題，由用戶和研制部門共同完成。主要任務是根據項目定位，統籌需要與可能，明確總體技術指標和相關技術要求，論證技術可行性和經濟可行性，預測研制周期。一句話，把設計指標定下來。??

其次，方案設計，也稱概念設計。在多方案的基礎上，形成飛行器的總體方案，確保方案的合理性。主要工作包括擬定飛行器布局、外形和主要設計參數；擬定部件幾何尺寸、結構形式和重量；擬定動力裝置和任務系統；擬定飛行器的三視圖和總體布置方案草圖；進步一步論證技術可行性和經濟可行性。一句話，把飛行器的草圖畫出來。

再者，打樣設計，也稱初步設計。完成數字樣機，分解設計任務，提出各部件、各任務系統的設計要求和重量分配指標。細化到部件，確保飛行器的技術可行性。主要工作是確定各部件的結構、受力形式和相互連接關系，繪制結構打樣圖；確定飛行器的幾何參數、重量和動力裝置的主要性能參數，完成氣動計算、強度計算、氣動彈性計算、飛行性能計算、操縱性穩定性計算，系統功能計算；進行部件和整機的風洞試驗、結構試驗和功能試驗；完成飛行器三視圖、總體布置圖，確定飛行器重量和重心。一句話，把飛行器的模樣定下來。

最后，詳細設計，也稱工作設計。細化到零件，解決飛行器的技術實現問題。任務是試制原型機，制定飛行器試飛大綱。主要工作是根據方案設計和打樣設計的結果，完成零件制造，繪制部件、系統和全機裝配的工作圖樣，制定生產和驗收技術文件，進行零部件的強度、剛度、顫振和重量計算，進行飛行器的氣動性能和各系統的性能計算，進行結構的靜、動強度和疲勞試驗，進行特種設備和任務系統的臺架試驗，完成原型機的總裝集成。一句話，把原型機造出來。

可見，飛行器設計已經超越了計算與繪圖的范疇，融入了許多工程要素，稱其為設計工程更為貼切。飛行器設計不僅要將客戶需求轉化為一組確定的參數（文檔、圖紙等），還要轉化為清晰可見的實物或半實物（樣機、原型機等）。

至于讓飛行器成為產品，飛起來，發揮應有作用，那就是后續的任務了。

二、飛行器設計需要往復迭代

飛行器設計是一項復雜的技術活動，不是設計師一個人就可以搞定的，需要一個團隊；也不是一次就可以完成的，需要設計團隊與有關各方反復溝通、多輪迭代，最終形成一致。

首先，需要與可能的迭代。客戶總是有許多美好的期待，對于這些期待，研制部門會盡量予以滿足。但是，有些期待在現實條件下暫時無法滿足，對此只能在尊重客觀現實的基礎上，降低客戶需求。例如，殲轟七飛機，在論證初期，為了便于武器操作員與飛行員協同，客戶提出了并列雙座的需求，但是當時國內不具備大尺寸氣泡式座艙蓋的制造能力，反復權衡，最終還是采用了串列式雙座布局。

其次，總體與局部的迭代。飛行器總體既是一項工作，也是承擔這項工作的業務部門。在設計中，總體部門既要牽頭抓總，又要與承擔部件、系統設計任務的其它部門和單位搞好協作，形成合力，共同完成任務。運20飛機在方案設計階段遇到了嚴重的超重問題，初步方案顯示超重10噸！這簡直要命了，飛機要飛起來，必須嚴格控制重量，素有“一克重量一克黃金”的說法。經過分析，超重主要有兩方面原因，一是技術原因，設計手段粗放，強度設計就高不就低，余量過大；二是個別專業、個別單位確實打了埋伏。總師系統嚴格落實“重量一票否決”，通過與不同部門、不同單位的反復迭代，不斷優化，終于解決了超重問題。

再者，主機與系統的迭代。飛行器是一個有機整體，同一問題可能有多種解決途徑，這就需要主機與系統之間加強協同與迭代，尋求最優方案。例如，增大飛機航程，可以選用性能更好的發動機，降低燃油消耗率，獲得更遠航程；也可以加大飛機油箱，增加載油量，滿足更多的燃油消耗。轟6K飛機通過換裝渦扇發動機，實現了更遠航程。當年，強5、殲7等飛機則采用了加大副油箱的方法，一定程度上緩解了飛機“腿短”的不足。

飛行器設計劃分階段、逐步細化和設計過程中的往復迭代和，是一個問題的兩個方面，根本原因都在于飛行器設計的復雜性，從而在時間上要求飛行器設計劃分階段，逐步細化，在內容上要求飛行器設計在階段內部和不同階段之間往復迭代，最終讓飛行器順利地造出來，飛起來，發揮應有作用。

三、飛行器設計充滿風險挑戰

飛行器壽命周期費用曲線

飛行器研制始于設計，從需求分析到詳細設計完成，約占研制工作量的一半，研制成本的20%~30%，但是卻決定了后續90%以上的技術狀態和壽命周期成本。因此，飛行器設計充滿了風險與挑戰，用美國人的話說：進入初步設計階段以后，就是“在用自己的飛機公司做賭注了”。

在飛機設計中，蘇-27堪稱經典。經久不衰，歷久彌新，一個重要原因在于它的重型戰斗機的機體設計和獨特的中央升力體布局，既適應了當時與F-15空中對抗的需要，也為自身發展預留了充分空間。蘇-27飛機1971年開始概念設計，1985年首批交付蘇聯空軍，長期“養在深閨人未知”，直到1989年在巴黎航展上才憑借“眼鏡蛇機動”驚艷亮相，在后來的美蘇空戰合練中還曾“擊落”過“打遍天下無敵手”的F-15戰斗機，并發展成為一個包括蘇-27、蘇-30、蘇-33、蘇-34、蘇-35系列、涵蓋空空、空地、艦載、轟炸、高機動等作戰任務的龐大的系統家族，創造了第四代戰斗機發展史上的“不老神話”。

在飛機設計中，也有敗走麥城的案例，包括名家高手。波音公司在聯合攻擊戰斗機（JSF）競爭中提出了X-32方案，采用無尾大三角翼布局，但是直到原型機制造接近完成時，才發現無法適應設計要求的新變化，不得不改回常規布局，但是為時已晚，新布局已經來不及制造和試飛了，波音公司無奈出局。究其原因，一是沒有搞透客戶需求，一旦有所變化就被打了個措手不及；二是為了增加競爭力，鋌而走險采用了高風險設計，最終反而讓自己陷入了被動。

回望航空技術發展史，可以看到一長串飛機設計師和飛機公司的名字，還可以看到更多的飛機型號代碼。歲月流逝，往事不再。永恒的是設計師們的不懈追求：做最好的設計，造最棒的飛機。飛機設計=客戶需求+設計方法+個人創造+其它，其中最鮮活、最具魅力的就是創造。努力吧，未來的飛機設計師！

編輯：黃飛

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