ما در این مقاله با چگونگی مراحل طراحی هواپیما آشنا میشویم:
می دانیم که برای یک ماموریت خاص یک هواپیما، تنها یک طرح وجود ندارد.یکی از دلایل آن ، وجود روش های مختلف است که این روش ها بدلایل مختلفی که ذکر خواهند شد وجود دارند.روش کلی بین طراحان مختلف،بسیار به هم نزدیک است ولی در کشور های مختلف و در شرکت های طراحی مختلف، روش های مختلفی وجود دارد که با یکدیگر تفاوت بسیار و بعضاً ریشه ای دارند.از نمونه های روشن این اختلاف روش های طراحی بلوک غرب و شرق سابق است که یکی از امکانات پیشرفته از جمله کامپیوتر برخوردار بود ولی دیگری از متخصصین با تجربه ولی با امکانات کامپیوتری پایین تر.

علی رغم این اختلاف روش ها و تکنولوژی ها، محصولات هوایی آن‌ها از جمله هواپیماهای نظامی شان رقابت نزدیک و فشرده ای داشتند.از عوامل اختلاف این روش ها می توان از : ۱-نوع هواپیما و نوع ماموریت آن ۲-فرصت یا زمان تعیین شده برای طراحی ۳-اختلافات معیارهای طراحی ۴-امکانات موجود و ۵-سنت های موجود، نام برد. به عنوان نمونه، در صورتی که به یک طراح، سفارش یک هواپیما با ماموریت ویژه ای داده شود، طراح می‌تواند : ۱-پاسخ یک روزه ۲-پاسخ یک هفته ای ۳-پاسخ یک ماهه ۴-طرح شش ماهه ۵-طرح یک ساله و بیشتر بدهد. قطعا یک طراح با تجربه با توجه به تجربیات خود و آمارها می داند که برای یک ماموریت خاص، یک هواپیما در چه محدوده وزنی، بال در چه محدوده مساحتی، موتور در چه محدوده قدرتی و… قرار دارد. لذا هرچه فرصت بیشتر داده شود، وی پاسخ و طرح دقیق تری را ارائه خواهد کرد. امروزه در اغلب شرکت های طراحی هواپیما، نرم افزار های مختلفی به کار گرفته می‌شوند که بسیاری از محاسبات پیچیده و تکرار های مورد نیاز را انجام می دهند. با این وجود، طراح یا تیم طراحی نقش تعیین کننده در استراتژی طراحی و تمام مراحل آن دارد. می توان نرم افزاری تهیه کرد که تمامی مراحل طراحی را از ابتدا تا انتها انجام دهد ولی با توجه به :۱-وجود رقابت بین شرکت های مختلف ۲-به بازار عرضه شدن ابزارهای جدید و ۳-ارائه تئوری ها و علوم جدید‌، این نرم افزارها همیشه بهترین و مناسب ترین نرم افزارها نخواهند بود. لذا طراح همیشه به نرم افزارهای کامپیوتری به عنوان یکی از ابزارها و نه تنها ابزار خود می نگرد.

به طور کلی زندگی یک هواپیما را می‌توان به ۵ مرحله تقسیم نمود : ۱-احساس نیاز به یک هواپیما با ماموریت خاص و سفارش آن به طراح ۲-طراحی ۳-ساخت و تولید ۴-کاربرد،پرواز و انجام ماموریت ۵-خروج از عملیات و پایان عمر مفید و اسقاط در پایان مرحله دوم یا طراحی، از طراح خواسته می شود، اطلاعات و خواسته های زیر را ارائه دهد : ۱-سه نمای هواپیما و رسم فنی اجزای مختلف ۲-مشخصه های اساسی و هندسه هواپیما ۳-محاسبات کارایی، دفترچه کارکرد و پرواز و محاسبات پایداری (این قسمت مورد استفاده خلبان و خدمه پروازی قرار خواهد گرفت) ۴-محاسبات و پیش بینی هزینه عملیاتی هواپیما و هزینه تولید ۵-ارائه جدولی از هواپیماهای مختلف موجود که قابل مقایسه با هواپیمای مورد طراحی باشند و ضمن آن مزایای طرح جدید ارائه شود.روش های طراحی یک هواپیما با اجزای اصلی هواپیما باید معقول،کارآمد و عملی باشد. نمی توان گفت از جلو یا عقب هواپیما شروع کنیم، نمی‌توان گفت از اجزا اصلی تر شروع کنیم، بلکه طراح باید اطلاع کافی و تجربه لازم را دارا بوده و یک دیاگرام کلی برای خود ترسیم نماید. ابتدا یک پیکربندی که به نظر می‌رسد مناسب باشد در نظر گرفته می شود در صورتی که این طرح جوابگوی تقریبی نیاز بازار باشد، بهینه سازی انجام می‌شود تا به بهترین پیکربندی ختم گردد. در صورتی که طرح اولیه جوابگو نباشد، پیکربندی تغییر داده می‌شود و همین مسیر تکرار می یابد‌. در این سلسله تکرار ها، هر بار باید چک شود که آیا طرح از طرح قبلی بهتر است و به عبارت دیگر، به تقاضای بازار نزدیک تر است؟

طراح گاه به جایی می رسد که احساس می کند هیچ‌گونه پیکربندی یافت نمی‌شود که بتواند پاسخگوی تقاضای بازار باشد.این به این معنی است که تکنولوژی و علم کنونی بشر قادر به حل این مسئله و ارائه طرح مناسب برای برآوردن ساختن این تقاضای بازار نیست.به عبارت دقیق‌تر، تقاضای بازار غیرمعقول و یا محال شمرده می شود.به عنوان نمونه، فرض کنیم سفارشی از طرف یک مشتری به یک طراح داده و از او خواسته می شود که هواپیمایی بسازد که بتواند با حمل ۲ نفر، قادر باشد فاصله بین سیدنی تا مسکو را در عرض ۱۰ دقیقه طی نماید.بشر هنوز به تکنولوژی دست نیافته است که بتواند با چنین سرعتی در داخل جو پرواز کند. این یک مثال است،ولی گاهی اوقات بازار یا معمولاً ارتش متقاضی هواپیماهایی می‌شود که تاکنون تکنولوژی موجود به آن دست نیافته است و لذا تکنولوژی هوافضا برتر است و قادر است دیگر تکنولوژی ها را رهبری کند. ولی با این وجود بازار می بایست، تقاضایی داشته باشد که تقریباً معقول باشد، به این معنی که تنها چند قدم بیشتر از توانایی تکنولوژی های موجود فاصله نداشته باشد.

باتوجه به اینکه علم طراحی هواپیما، هنوز در حال پیشرفت و تغییرات سریع است، لذا طراحی هواپیما همچنان از آزمایشات به عنوان ابزاری مهم استفاده می کند. به طور کلی طراحی اولی با سه ابزار انجام می شود : ۱-طراحی تئوریک ۲-طراحی به کمک تونل باد ۳-طراحی به کمک آزمایشات پروازی دیاگرام بعد ارتباط این سه را نشان می دهد و دیده می شود که این سه، در تعیین طرح نهایی دخالتی مستقیم دارند. نمی توان بدون استفاده از تونل باد و آزمایشات پروازی، هواپیمایی را طراحی کرد. تئوری های کاغذی در صورتی قابل قبولند که اولاً تونل باد آن ها را تایید کرده و ثانیاً هواپیما در پرواز های آزمایشی تایید شوند. هنوز بشر به آنجا نرسیده که بدون آزمایشات مدل و نمونه واقعی و فقط با استفاده از قلم و کاغذ و کامپیوتر، هواپیما را طراحی نماید؛ هرچند در این مسیر حرکت می کند. لذا استفاده از مدل کوچک جهت قرار گرفتن در شرایطی مشابه واقعی و بدلیل صرفه جویی و استفاده از نمونه اولیه جهت یافتن عیوب طراحی اولیه الزامی است. بنابراین علاوه بر کامپیوتر، دو عنصر مهم طراحی: ۱-مدل با مقیاس کوچک و ۲-نمونه با ابعاد واقعی یا پروتوتایپ می باشند که هردو هزینه بر بوده ولی به طراح کمک زیادی می نمایند. دیاگرام قبل و بعد می‌توانند به عنوان راهنما در طراحی هر نوع هواپیمایی استفاده گردند…
مراحل اصلی طراحی:
طراحــی هواپیمــا را می‌تــوان بــه ســه مرحلــه کلی تقســیم‌بندی نـمـود:
طراحی کلی یا مفهومی (Conceptual Design)
طراحی اولیه (Preliminary Design)
طراحی اجزا هواپیما (Detail Design)

در مرحلــه اول یــا طراحــی کلی، ابتــدا پیکربنــدی هواپیمــا تعییــن می‌گــردد. ســپس 3 پارامــر مهــم دیگــر هواپیمــا یعـنـی:
وزن حداکثر برخاست WTO یا MTOW
مساحت ناخالص بال (s)
قدرت یا نیروی محرکه مورد نیاز هواپیما (T)
پیش‌بیـنـی و محاســبه می‌گردنــد. بــه طــور کلی، وزن حداکــثر هواپیمــا بــه وســیله آمــار یعنــی بــا اســتفاده از هواپیماهــای مشــابه موجــود پیش‌بیـنـی شــده و دو پارامـتـر دیگــر یعـنـی مســاحت بــال و قدرت(نیــروی محرکــه) موتــور، بــه وســیله حــل تعــدادی معــادلات(رسم دیاگــرام تطبیــق) محاســبه می‌گردنــد. البتــه در ایــن محاســبات کلی، چنــد فــرض از جملــه ضریــب حداکـثـر بــرآ(CLmax) فــرض می‌شــوند.

در مرحلــه دوم کــه طراحــی مقدمــات یــا اولیــه نامیــده می‌شــود، کلیــه قســمت‌های اصــلی هواپیمــا تحلیــل شــده و مشــخصات آن تعییــن و محاســبه می‌گردنــد. از جملــه ایــن قســمت‌ها می‌تــوان از بــال، بدنــه، دم افقــی، دم عمــودی، ارابــه فــرود، ســطوح کنـتـرل، موتــور و چیــدن آن‌ها)مرکــز ثقــل یــا (Cg) نــام بــرد. البتــه محاســبات اولیــه ســازه(از قبیــل تیــرک اصــیی بــال، صفحــات تقویــی، قاب‌هــا) نیــز جــزء طراحــی اولیــه هواپیماســت. پس از اجنام طراحی اولیه، دو پارامتر اصلی چک می‌گردند:

1-کارایی       2-پایداری

در صــورت تاییــد ایــن دو پارامـتـر، طراحــی وارد مرحلــه ســوم یــا طراحــی اجــزا می‌گــردد. در صــوتی کــه ایــن دو پارامـتـر مهــم، طــرح موجــود را تاییــد نکننــد، طــراح بایــد محاســبات خــود را تکــرار منمایــد. بــه عنــوان مثــال در صــورتی کــه در طراحــی یــک هواپیمــای ســبک، محاســبات نشــان دهــد کــه هواپیمــای طراحــی شــده، ناپایــدار اســت و یــا وسعــت گشــت‌زنی آن کم‌تــر از مقــدار خواســته شــده اســت، می‌بایســت طــرح تغییــر یابــد. بســته بــه مقــدار ناپایــداری و مقــدار اختـلـاف پارامتهـرهـای کارایــی از مقادیــر خواســته شــده، تغییــرات مــورد نیــاز، بیش‌تــر خواهــد بــود. حــتی ممکــن اســت اختــلاف آن قــدر باشــد کــه طــراح مجبور شــود از طراحــی کلی شروع نمایــد. در طراحــی جزئیــات، همــه قســمت‌های درشــت و ریــز هواپیمــا ماننــد پیــچ و مهــره و قطعــات بزرگ‌تــر طراحــی می‌شــوند. در اینجــا یــک نکتــه مهــم قابــل تذکــر اســت: در عمــل ایــن ســه مرحلــه، از هم‌دیگــر کامــلاً جــدا و مســتقل نیســتند؛ بلکــه گاهــی طــراح در مراحــل مختلــف طراحـی خـود، چندیـن بـار مراحـل دوم و
سـوم را تکـرار میمنایـد. ایـن تکـرار بـه ویـژه در عملیـات بهینه سـازی قطعـی اسـت.
بـه زبـان زمـان میتـوان گفـت، طراحـی کلی، پاسـخ یـک هفتـه ای، طراحـی اولیـه، پاسـخ یـک ماهـه و طراحـی اجـزا، بـه
پاسـخ یـک سـاله طـراح بـه تقاضـای بـازار میباشـد.
گروه های مختلف طراحی در طراحـی بـه ویـژه هواپیماهـای بـزرگ، فقـط یـک نفـر طـراح هواپیمـا نبـوده؛ بلکـه گروههـای مختلفـی وجـود دارنـد کـه هرکـدام از ایـن گروههـا نیـز خـود دارای طراحـان مختلفـی هسـتند. ایـن گروههـای طراحـی بـه طـور همزمـان بـا یکدیگـر کار کـرده و بـه طـور دائمی، اطلاعـات خـود را رد و بـدل مینماینـد.
چـارت 1 سـاختار تشـکیلاتی یـک گـروه طراحـی را نشـان میدهـد کـه در آن گروههـای مختلـف آورده شـده اند:
بـه عنـوان نمونـه، گـروه آیرودینامیـک دارای قسـمتهای اصـلی:
•بال، بدنه و دم
•کارایی
•پایداری
بـوده و گـروه سیسـتمها دارای قسـمتهـای اصلـی:
•سیستمهای الکترونیک
•سیستمهای مکانیک
•سیستمهای هیدرولیک
•اندازه گیریها و دستگاه ها بـوده و گـروه آزمایشـات نیـز دارای قسـمتهای اصلـی:
•آزمایشات تونل باد
•آزمایشات اجزای سازه ای
•آزمایشات پروازی
مـی باشـد. در ایـن سـاختار، نقشـه کشی بـه عنـوان یـک گـروه طراحـی مدنظـر نیسـت؛ بلکـه بـه دلیـل حجـم کار زیـاد و
همـکاری مسـتقیمی کـه بـا کلیـه گروههـا دارد، بـه عنـوان یـک گـروه مجـزا در نظـر گرفتـه شـده اسـت. سر طـراح، مسـئول هماهنگی این گروههاسـت و این گروهها بـه طـور مرتـب بـا یکدیگـر جلسـات مشـرک دارنـد. در صـورت تغییـر در یـک
پارامتـر، موضـوع بـه اطـلاع کلیـه گروههـا رسـیده تـا خـود را بـا آن هماهنـگ نماینـد.
بـه عنـوان مثـال اگـر گـروه آیرودینامیـک در طراحـی خـود، مسـاحت اولیـه
شهپر(ایلـرون) را از 2/2 مترمربـع بـه 3/2 مترمربـع تغییـر دهـد، بایـد کلیـه گروههـا ایـن تغییـر را در طراحـی خـود مدنظـر
قـرار دهنـد.


فلوچارت طراحی هواپیمای غیرنظامی:
طـراح بـرای شروع طراحـی خـود، نیـاز بـه یـک برسی اطلاعـات اولیـه دارد. ایـن اطلاعـات کـه در واقـع خواسـته های مشـتری یـا سـفارشً دهنـده هواپیماسـت، معمـولا عبارتنـد از:
1.مشخصه های کارایی مانند:
ُ•برد
•ماکزیمم سرعت
•طول باند فرود و برخاست
•نرخ صعود
•سقف پروازی
2.بار مفید قابل حمل
3.الزامات ایمنی پرواز
4.الزامـات ویـژه ماننـد مانـور خـاص یـا وجـود تجهیـزات خـاص در هواپیمـا
5.الزامات عمومی
ایـن مشـخصه ها بـه طـراح داده میشـود و طـراح میبایسـت هواپیمایـی طراحـی کنـد کـه بتوانـد ایـن الزامـات را ارضـاء بنمایـد. بـه طـور سـاده، یـک پـرواز هواپیمـا دارای 8 مرحلـه اسـت. ایـن مراحـل عبارتنـد از:
1.بارگیری و سوار کردن مسافر(Taxi)
2.برخاستن(off Take)
3.اوجگیری(Climb)
4.گشتزنی(Cruise)
5.مانور(Manoeuvre)
6.کاهش ارتفاع و نزدیکشدن به مقصد(Descend)
7.فرود(Landing)
8.پیاده کردن بار و مسافر
طراحـی هواپیما باید بتوانـد چنیـن مراحلـی را انـجام دهـد و الزامـات پنجگانـه پیشگفتـه را ارضـاء کنـد.