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平衡的哲学:飞行器设计中的总体技术与系统工程

【摘要】:因为飞行器上所有的机载设备,都要在重量、功能和性能上做出平衡,所以每一种技术都存在先天缺陷,必须在设计前期对每一克重量进行计算,对每一个零件进行评估,对每一项技术进行甄选,这就是总体技术,这就需要平衡的哲学。总体技术就是协调的技术、平衡的哲学。总体技术是一项系统工程,它的最终目标不是产品,而是形成各种设计文件,用文件平衡整个项目的实施流程。有人说,我们没有总体设计,飞机也飞得好好的。

曾几何时,只要谈到飞行器系统设计首先就是气动特性、性能估算、设备选型等技术问题。再看看现在的无人机设计:工业设计外观、模具设计、动力匹配、设备与产业链配套……这些更像是手机,而不是飞机。如果你能够看完本书技术部分的全部内容,你就会发现,在所述的一百多个技术问题当中,没有一项是完美的。因为飞行器上所有的机载设备,都要在重量、功能和性能上做出平衡,所以每一种技术都存在先天缺陷,必须在设计前期对每一克重量进行计算,对每一个零件进行评估,对每一项技术进行甄选,这就是总体技术,这就需要平衡的哲学

飞行器总体设计有一个笑话,搞气动的人希望飞机到处都是水滴形,减小阻力;搞结构的人希望飞机五大三粗,简单结实;搞电子的人希望飞机全是电线,信号四通八达;搞载荷的人希望飞机像一副台架,平稳硬朗;搞动力的人希望飞机变成铁皮包着一台发动机,动力充足;搞通信的人希望飞机像刺猬一样布满“天线”……很显然,一架飞机绝不可能满足所有的需求。但是他们却念念有词,都会说自己做的工作最重要,因为没了自己的设备,飞机飞不上天,所以其他系统应该为我让步。怎么办?飞机是一个整体,这时必须由总体说话。总体技术就是协调的技术、平衡的哲学。

不只是技术需要平衡,科研流程也需要平衡。总体技术是一项系统工程,它的最终目标不是产品,而是形成各种设计文件,用文件平衡整个项目的实施流程。工程师最怕早上定的目标晚上被改,这就要靠文件记录下来,这就是平衡技术的重要方法。一个项目初期,选定设计方案、讨论设计指标需要形成文件;论证目标的可行性需要形成文件;预算、风险、知识产权保护需要形成文件;技术划分、流程梳理需要形成文件;任务分解、技术接口需要形成文件;方案论证、从中协调需要形成文件。有了这些,大家才能各自开始详细设计。在详细设计过程中,安排计划要有文件;协调技术问题、解决矛盾需要有文件;出现技术缺口要出文件解决;验证机的制造与实验需要实验大纲和意外处理预案;设计工作本身就是要形成全套图纸和生产工艺文件;还要设计总结、试飞总结、产品定型文件等。这还没完,项目后期协调生产,在工艺和详细设计之间组织技术迭代需要文件;产品生命周期管理需要文件;组织完善配套零件清单和用户配套文档也需要文件……

总之,总体技术就是产生各种文件的技术。不在于本身带来多少突破,而是让大家有序地合作,提高效率。有人说,我们没有总体设计,飞机也飞得好好的。那是因为在研发过程中很自然地将上面这些工作扔给了工程师。然而,工程师们每时每刻都在进行创造工作吗?很难。如果没有专业的总体部门,绝大部分工程师都在处理系统之间的协调问题,而当无人机系统庞大到需要几十人合作的时候,你就会发现任何一个普通工程师都无法协调所有的矛盾。不是他们能力不足,而是每个人知识有限,自然偏向自己所了解的方向,这时候总体的必要性就体现出来了。