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航空航天业涉及到某种程度的完美主义，这不是大多数行业固有的。在航空设计中，安全是一个关键因素，部件必须按照最高的精度和精度标准制造。与为消费品(如洗衣机)设计的支架不同，完全相同的支架如果在航空航天应用程序中出现故障，可能会产生毁灭性的后果。飞机需要持续飞行几十年，持续暴露在高温、雨、雪和闪电等环境中，并且必须在空中的高压循环中保持稳定。
重量比是航空航天领域另一个最重要的考虑因素。当不同的部件组装在一起时，必须减轻总成的重量，使飞机尽可能轻。这通常导致设计人员将多个组件转换为具有复杂几何形状的单个组件。
材料必须符合特定的机械性能，并根据飞机设计精心选择。例如，钛因其高强度和耐热性而用于发动机。对于蒙皮，新飞机开始向基于其重量轻的复合材料过渡。较弱的部件和口袋可由以下材料制成：铝-它也很轻，而结构组件通常使用合金钢．
Engineering.com采访了Samson Olanrewaju，他是Fictiv，讨论与之相关的挑战为航空航天工业设计零件．
在垂直航空技术公司担任飞机设计工程师期间，Olanrewaju为从部件到总装的各个部件创建了3D模型，同时确保了它们的可制造性。在这家原始设备制造商(OEM)工作期间，Olanrewaju还进行了应力和结构分析，以确保部件能够承受设计载荷，并满足严格的公差要求。
他强调的一个因素是强调飞机的蒙皮，以获得极其光滑的表面光洁度。“对我来说，空气动力学是航空的一个迷人而美丽的方面，”奥兰雷瓦朱分享道。“一切飞行都取决于表面的气流。典型的飞机必须提供推力使飞机离开地面。表面必须足够光滑，以允许气流产生所需的力。”
Olanrewaju继续说:“如果表面有小凹痕或波动，那么表面上的压力就会重新分布。”“例如，以飞机机翼为例，通过顶部和底部表面的气流将决定飞机起飞时向上的压力。如果表面不够光滑，我们的计算就会出错因为气压开始形成漩涡。这样就会产生一团空气，从而产生阻力，从而破坏飞行的目的，即产生升力。”
由于几乎不可能完全消除旋涡，旋涡发生器可以为副翼上方的气流提供能量。飞机设计过程包括首先评估产生一定升力所需的功率。根据预定的重量和升力要求创建和评估空气框架的原型。为了满足最初的设计标准，设计的变更随后被考虑。这可能包括增加小翼，以减少飞机顶部的涡旋。
与汽车行业不同的是，航空航天具有弹性——物体必须能够弯曲而不是断裂。虽然这确保了安全性，但灵活性可能导致共振问题。这些可以通过微调质量来解决，尽管始终与重心保持一致。
“升力中心从中间部分的飞机开始，然后追踪，距离取决于飞机的重量和一般配置，”奥兰德鲁州说。“限制是，只要我们的重心在该范围内落在该范围内，我们只能移动肿块即可在飞机完全加载到起飞时。假设，如果我们在翼上有燃料箱，我们可以根据设计稍微稍微调节或更远。典型的双引擎配置将从重心的较小的操纵规则，而不是在翅膀上具有三个发动机的飞机和垂直稳定器中的两个配置。“
就制造技术而言，传统制造工艺（如锻造、铸造、数控加工、钣金制造等）仍然是首选工艺，因为其可产生高强度和零件结构。虽然3D打印Olanrewaju认为，这项技术很有希望，在航空航天工业完全向附加制造过渡之前，它需要继续发展。
Olanrewaju断言:“成形和减法制造与3D打印(增材制造)获得的材料强度的相对比较将非常接近。”
采购制造过程如复杂数控加工而且，由于组件的复杂性和严格的法规，专门锻造可能会很困难，这通常会导致生产限制。大公司倾向于在内部制造核心设计，以规避寻找合适制造商的相关问题。多余的负荷被移交给值得信赖的第三方公司，这些公司已经赢得了航空航天业的信任。规模较小的公司经常面临合规监管的挑战，这可能要求批次的可追溯细节几乎追溯到矿山。
奥兰莱瓦朱说:“这就是为什么当小公司试图制造一架飞机时，他们通常不会在设计上采用完全新的技术。”“他们只是在对现有的原型进行修改。例如，现在的飞机工业正在尝试使用太阳能。它们不会改变飞机的整体配置;他们只是增加一些功能，这样对环境更有吸引力。”
一个解决方案是与其他小公司合作。这些合作伙伴不一定是制造合作伙伴，而是飞机工业中制造特定部件的合作伙伴。另一种选择是将工作外包到海外——尽管这可能会因为《国际武器贩运条例》(ITAR)而变得复杂。空中客车就是一个例子，它通过在大约四个国家的合作伙伴网络制造飞机的不同部分，最后组装零件。
“有一件事你必须小心，那就是当他们在一起组装时，组件不匹配的风险，”奥兰雷瓦朱警告说。“这就是高精度和公差发挥作用的地方。”
对于没有研究成千上万潜在的供应商的小型到中型公司，例如Fictiv可以通过按需制造提供广泛的功能。beplay客户端下载
Olanrewaju说:“这将为航空工业节省大量时间和成本，同时使流程更有效率。”
这也将为“车库”工程师与更大、更复杂的公司竞争创造一个公平的竞争环境。奥兰莱瓦朱表示:“波音已经拥有大量的制造商和合作伙伴。“车库里的三个工程师是不会有这种联系的。与波音公司相比，将设计的各个方面分配给中介公司会让他们更接近于按时交货。第一个进入市场的人可能会胜出。”
至于设计与制造层次结构，Olanrewaju正在寻找设计，制造部门越来越多地工作。设计师对可制造性考虑因素变为开放性，并且只要满足初始标准和规格，就更愿意修改原始设计。
“按照航空航天工业目前的发展速度，我们真的没有时间去设计，去制造，再回来，”奥兰雷瓦朱宣称。
在汽车领域，大量的原型车都是作为试验部件制造的，可以进行数百次测试和损坏。基于飞机的巨大成本，类似的过程在航空航天领域不可能在经济上实施——因此，第一次就把事情做好变得更加关键。
Olanrewaju说：“如果我们从一个全新的设计开始，我们会把它的原型送去测试。”。“如果这是一个已经存在的可持续工程设计，我们可以继续订购我们想要的部件。”
新飞机设计的每一个部件都必须得到联邦航空管理局(FAA)的批准。即使从工程角度来看，技术是有意义的，它也必须通过使用不同的应力载荷、可操作性和更多的综合测试，有一个可靠的跟踪记录。只有这样，这种飞机才能上市。
有一种趋势是，公司希望为低速航空供电，并提供更轻的电池。奥兰雷瓦朱预计，随着先进电池技术的不断快速发展，未来将采用先进电池技术。然而，他并不认为绿色化会彻底改变飞机的总体配置或制造流程。
“形式可能会略有改变，因为我们必须重新设计平衡重量的计算，”奥兰瑞瓦朱建议。“但总体功能应该保持不变。”
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这篇文章最初发表在Engineering.com.．
