CAD削减了战斗机和机载激光器的成本

波音公司制造的最后一架生产型战斗机是P-26 Peashooter，这是一种开放式驾驶舱单翼飞机，带有金属丝支撑翼，于1932年首飞。在第二次世界大战太平洋战区的开放周期间，三菱Zeros迅速席卷了仍在飞行的少数Peashooters从天而降。现在，波音公司又回归了F-22猛禽，这是一款双引擎空中优势战斗机，与洛克希德·马丁公司合作建造了钛合金机翼。如果他们表现得像宣传的那样，猛龙将会让其他人躲过掩护。

随着麦克唐纳道格拉斯的合并，这家西雅图商业飞机巨头准备进军战术飞机的高强度市场。波音公司的联合攻击战斗机(JSF)的候选人，一种多服务，多国攻击飞机，具有一体式，全复合三角翼，隐身角度，以及短起飞和垂直着陆的变体(STOVL) )表现。波音国防与太空集团工程副总裁拉里温斯洛认为麦克唐纳道格拉斯在其AV-8鹞上实施的热气体分流技术的经验是JSF获胜的关键。

与此同时，波音正在利用其商用飞机专业知识，再次与洛克希德马丁公司合作开发机载激光器(ABL)。TRW也发挥了重要作用。ABL将在747-400F上安装一个兆瓦激光器，用于在升压阶段击落战区弹道导弹。更重要的是，就像波音公司重新打入战斗机业务一样，ABL团队的执行董事保罗·辛纳姆(Paul Shennum)开玩笑激光式飞机有朝一日只能让他的公司过时的传统战斗机开玩笑，只是半开玩笑。

自动化技术东部是东海岸领先的自动化/机器人贸易展，提供微软，IBM洛克希德马丁等数百种最新的组件，控制器和取放器。

任命Alan Mulally(1996年度设计新闻工程师)担任波音防务与太空集团负责人，这再次强调了建造军用飞机的业务。将777从CAD几何学引导到世界航空公司的人现在将看到在公司军事方面实施的“商业最佳实践”。看来，每一个项目都充满了“三七”精神。

实现技术优势。国防和太空集团的首要军用飞机计划目前是F-22猛禽。波音声称F-22是飞机技术的一次飞跃，远远超过F-15，因为后者领先于二战时期的P-51野马。

在过去，空中优势是在一场独立战斗中完成的。随着来自许多国家，特别是俄罗斯的大量2马赫战斗机进入市场，未来可能无法实现这一目标。Raptor驾驶员的策略是偷偷靠近他们的对手，靠近“超级”发动机，产生马赫1+速度而没有加油加力燃烧器，然后用AMRAAM击打它们，然后再出现在另一个人的雷达上。

在波音公司，核心竞争力已经意味着机翼和系统集成以及数字设计定义。该公司在开始使用777时，不是简单地接受现成的设计和制造包，而是利用其航空航天工程专业知识和装配飞机的经验来开发FlyThru。这种自行开发的动态建模应用程序使工程师能够从CATIA实体模型中生成数字模型。实际上，工程师使用FlyThru在屏幕上预先组装飞机。

FlyThru数字模型几乎消除了F-22上的物理原型，以便校对组件。波音只需要建造一个实体模型，发动机舱，这就是为了证明发动机拖车的设计，并展示快速拆卸和更换Pratt&Whitney F119涡扇发动机。

如果777计划为数字设计定义设定了新的标准，猛禽队下方的工程师正在努力制定昨天这些标准的新闻。“我们的目标是在F-22上更好地整合设计和制造，而不是商业方面在777上，”该计划的首席系统工程师Regina Fritz-Ruddy说。“我们吸取了经验教训并对其进行了改进。在F-22上，我们将配件误差减少了90%，并将牵伸时间缩短了50%。”

F-22计划不是军用飞机部门首次接触CAD。波音公司是B-2精神轰炸机计划的分包商，诺斯罗普·格鲁曼公司是其中的主要计划。诺斯罗普·格鲁曼公司使用其专有的NCAD设计软件，波音公司维护设计人员，使用该系统来完成合同工作。然而，NCAD被F-22团队视为“老派”。

洛克希德马丁公司也使用波音公司的代码。德克萨斯州沃思堡的工程师，负责中央机身部分的设施，以及负责前部，控制面和稳定器的玛丽埃塔，GA工厂都在CATIA上。在飞机上有许多点，来自所有三个设施的工作都接触到了，例如在翼根处。Pratt&Whitney F119发动机和其他分包系统也必须适应。Fritz-Ruddy表示，通用的设计和系统网络环境使远程设计人员能够有效地协同工作。

根据波音公司F-22后机身集成产品团队经理Douglas Wise的说法，该计划与早期工作相关的关键改进包括设计，制造和工具工程师的共同定位。“我们坐在一起，”怀斯说。“我们分担设计/建造责任。团队的章程不仅仅是为了设计，而是要弄清楚如何构建它。所有开发团队都有类似的章程。这才是真正使F-22产品发挥作用的原因。”

“武器系统”成为“产品”的概念上的飞跃比单纯的言论更为深刻。波音防务与太空集团并未在天空中占据一席之地。与商业兄弟一样，它是一家为客户竞争，构建和交付商品的企业。“现在你需要花费开发成本 - 否则就是出价，失败，解散，”工程副总裁温斯洛说。“波音通过强调以客户为中心的强大系统工程方法取得成功。我们强调产品的完整性和飞行安全性。”

F-22上制定的综合设计/建造产品团队包括专门组装成品的工会小时工资人员。系统安装人员Mark Knoll认为他对FlyThru数据的访问可以避免他的悲痛。“数字模型甚至可以帮助工具，”Knoll说。“在审查用于保持机翼向上的框架的设计时，我们注意到该工具仅有6英寸的间隙，这对于某人来说是不够的。他们能够在框架建造之前修改设计。”

当然，Raptor是一种特殊的产品，并不是每个设计/构建问题都可以通过数字方式解决。例如，中间翼梁的设计最初是指定复合材料。重量考虑鼓励波音公司尽可能使用复合材料，大约三分之一的F-22是环氧树脂，BMI或热塑性塑料。对所讨论的翼梁的进一步评估促使某些部分切换到钛结构。分析电子模型是否引导设计/构建团队进行此更改?

“我们在一个全尺寸的机翼测试部分发射了一个30毫米的炮弹，”F-22的制造经理Jeffery Stone说。“这在全复合材料组件中造成了灾难性的破坏，所以我们选择了钛制造一些翼梁。我们用另一个圆形击中了新的组件，它坚持了下来。”

战争的最后一个。将商业最佳实践应用于建造军用飞机业务的挑战之一是客户的性质。除了飞往美国空军，美国海军和美国海军陆战队的颜色以及许多外国国旗的F-4幻影之外，建造一架吸引多种服务和外国客户的战斗机是一项艰巨的挑战。

这一事实往往会使飞机计划失去成本效益：生产数量。当冷战时期的国防预算为武装部队提供了大量资金时，每个拥有喷气式战斗机部队的服务都会订购自己的首选飞机。有一些重叠的空间：海军和海军陆战队都在战斗机中扮演F-18大黄蜂的角色。然而，在任何可能的情况下，每项服务都寻求自己独特的飞机，并且由于资金可用，通常会得到它们。

在可预见的将来，这将不再可能。F-22很可能是美国生产的最后一架单线战斗前线战斗机。目前，空军很可能在7000万美元的飞机上购买不到500架飞机。这要求五角大楼减少陆军的地面部队来支付他们的费用。“未来的飞机将不得不花费比F-22少得多的成本，”工程副总裁温斯洛坦率地说道。

经济学迫使武装部队的相关部门看到需要在一架飞机上实现标准化以实现规模经济。美国国防部高级研究计划局(DARPA)研究多服务攻击机的可行性最终导致国防部(DOD)向波音和洛克希德马丁颁发合同，以制定他们自己的联合攻击战斗机概念。JSF旨在填补A-10，F-16，F-18和Sea Harrier等各种飞机所拥有的角色。它可能成为21世纪无处不在的战斗机。

基础JSF版本是空军模型。它将是超音速的，旨在携带GPS引导的联合直接攻击弹药和其他内部海湾的军械。海军版本类似，但加强了起落架和用于传统航母着陆的尾钩。它的足迹足够小，不需要折叠翼。美国海军陆战队和英国皇家海军都有几乎相同的JSF要求，并将购买获胜设计的STOVL模型。这架飞机将有略微修剪的机翼，使其能够安装在前两栖攻击舰和英国无敌级航空母舰的甲板升降机上。尽管存在这些差异，但所有JSF版本的外部线条基本相同。

共享部分。波音与麦克唐纳道格拉斯合作，提出了一种JSF设计，每种服务的版本之间有90%的通用部件。波音正在设计一个能够生产所有三个版本的单一生产设施。此外，该飞机将由一台F119发动机提供动力，该发动机与F-22上使用的发动机相同，旨在进一步降低采购和维护成本。STOVL版本将搭载Rolls Royce垂直升降系统，类似于Harrier上使用的系统。

波音公司JSF候选人最独特的方面是它的单件全复合材料机翼。军事飞机部门的高级经理兰迪哈里森说：“我们的JSF是一个带机身的机翼。”机翼是一个巨大的复合结构，也可以作为燃料箱。“这种方法使波音公司能够将JSF分解为四个易于管理的部分，这应该简化制造。

该公司已投资4.5亿美元用于复合材料技术，工厂和设备，包括在西雅图建造世界上最大的两个高压釜。该公司的一些专业知识来自其在B-2项目上的工作，其中一些是在费城波音直升机部门的V-22 Osprey倾转旋翼计划中得到了回报。该公司还将F-22上完善的大部分技术和工程实践应用于JSF。集成的产品团队，其中许多成员是Raptor资深人士，正在使用CATIA和FlyThru。

凭借合同规定的可负担性和性能，以及在50年计划中多达5,000个单位的竞争，JSF奖的竞争将非常激烈。就美元而言，JSF可能是历史上最大的飞机合同。两个开发团队都计划在1999年推出可飞行的原型进行评估。两个团队都对胜利充满信心(有关JSF的更多信息，请参阅“工程师争取设计下一代战斗机的权利”，作者：Marne Turk，DN， 97年2月17日)。

通过光和平。在军事采购范围的另一端是机载激光。在这里，波音公司，洛克希德马丁公司和TRW公司正在密切合作，以实现这一革命性的武器系统(不知何故，称ABL产品并不完全飞行)。广泛的研究和开发工作以及低预期的生产数量使该计划在回报方面处于更“高风险”的设计类别。

然而，听听波音公司的助推器，ABL将会对类似于火药的战争产生影响。“ABL将彻底改变战争的方式，”ABL执行董事Shennum说。“我们正在政治上和科学上进行斗争，以明确这一点。”

ABL的尖端是TRW正在开发的可飞行化学氧碘激光器(COIL)。在行动中，COIL会在发射后摧毁敌方战区射程弹道导弹(TBM)。实际上，ABL必须让导弹上升或不起作用。“我们的杀戮机制是对助推器的灾难性破坏，”Shennum解释说。这意味着ABL不会对进入的弹头和再入飞行器有效。然而，它将在“分层”导弹防御系统中发挥关键作用，在这种系统中，舰载和地面拦截导弹可以处理远离ABL的导弹。

从政治和军事的角度来看，ABL的目标以及何时重要的问题是重要的。这架飞机的目的是飞越友好的领土，击落大约400公里外的导弹。因此，波音公司表示ABL没有用于对抗洲际弹道导弹(ICBM)的射程，这将使其违反俄罗斯和美国签署的反弹道导弹条约(ABM)。“除非空军想要尝试渗透飞行，否则”神经沉思道。

COIL发射器位于747-400F货机机头的流线型炮塔中。机身的大部分中部和后部都装有激光设备，其中包括化学品罐(在重新装载之前足够大约40次射击)。使用的化学品不会产生可燃混合物，而喷射的废气则是水，碘和氯。由于ABL需要接触云层以上的目标，因此COIL将在超过35,000英尺的高度发射。

定位是通过红外搜索和目标(IRST)系统完成的，类似于引导照明器激光器的F-14 Tomcat所携带的系统。由洛克希德·马丁公司开发的自动光束控制系统跟踪导弹上升时的火热羽流。模式识别算法确定照明器激光器应该聚焦在目标导弹上的何处。这是高能激光器需要击中以引起助推器阶段的临界开裂的地方。还将目标照明器激光器的返回与当地大气条件数据库进行比较，以识别ABL和导弹之间的湍流。由马萨诸塞州利特尔顿的Xinetics公司开发的可变形镜子聚焦于杀伤激光，补偿湍流。扎普!然后它'

“可变形镜是一个关键部件，”Shennum说，这表明将所需的能量集中在目标上是至关重要的。洛克希德·马丁面临着最重要的设计挑战之一。该公司负责开发波前传感器，测量来自照明激光器的回波。该传感器将有助于确定可变形镜应如何聚焦。“成功也取决于你的湍流模型和大气数据库有多好，”Shennum补充道。他表示，美国政府目前正在收集有关可能使用敌方TBM的地区的大气数据，如朝鲜和东南亚。

研究和物理测试已经验证了ABL的概念和许多单个组件。20世纪70年代和80年代初的飞行激光实验室计划成功地摧毁了许多响尾蛇导弹。地面版的COIL摧毁了静止和飞行目标，包括“硬”目标，如代表火箭级的金属圆柱。现有的自适应光学硬件超过了ABL要求。Shennum表示，ABL可以通过将光束保持在目标上更长时间来克服反射或烧蚀涂层或导弹旋转等对策。

正如其核心竞争力理念一样，波音公司正在ABL上进行系统集成工作。“真正的设计挑战是将所有这些技术整合到飞机中，”Shennum说。“这就是波音最擅长的。”

波音军队的经验教训

集成的“设计/构建”产品团队可减少错误和工程时间。

确定您的“核心竞争力”并专注于它们。

知道何时冒险采用激进的设计方法，并知道何时保持简单，愚蠢。

鱼鹰：海洋鸟类从濒临灭绝的物种名单中脱颖而出

杜鲁门总统曾经说过，美国海军陆战队在第二次世界大战后试图解散这项服务时，只有约瑟夫斯大林的宣传机器。由于皮革顽固，军团生活，贝尔/波音公司的V-22鱼鹰倾斜转子也是如此。

波音公司的直升机部门是军事和航天集团的一个部门，它与V-22合作遇到了很多麻烦，它与贝尔合作开发。两次撞车，其中一次造成7人死亡，但从未得到充分解释：在致命的液体中怀疑有不确定的液体燃烧。布什总统领导下的国防部长迪克·钱尼(Dick Chaney)命令五角大楼不再为倾斜转子计划提供资金。鱼鹰几乎死了，除了一件事：海军陆战队想要它。

鱼鹰可以像直升机一样起飞和着陆，像飞机一样过渡到水平飞行，能够以每小时300英里的速度运送超过500英里的25名士兵。鱼鹰将允许美国海军陆战队从他们的两栖攻击舰上演，从更远的海岸“击中海滩”。事实上，海军陆战队可以一起绕过海滩，以确保内陆的目标。他们提出了自己的观点，而鱼鹰又回来了。第一批生产装置现在正在费城的波音直升机上建造。

“幸运的是，有新的技术使我们能够在对V-22的支持再次提升时对其进行改进，”波音直升机公司机动/机动概念总监艾伦·舒恩说。由于用复合材料取代了大部分机身，重生的鱼鹰比它的前身更轻。结合和粘接技术使波音公司能够生产出更大的结构，并消除了数以万计的紧固件。这些紧固件在先前的设计中引起了许多对准问题。高速加工技术允许更快和更准确地制造剩余的铝部件。声明Schoen：“我们简化了设计，并在此过程中使其更加强大。

好吧，也许不是。但是未来的倾斜转子的精神在波音直升机上证明是鼓舞人心的。民用倾转转子正在开发中，型号为609，比Osprey小，但具有多功能性。细长的工艺被定位为繁琐的公务机的替代品，这需要大量的跑道。609将能够在拥挤的城市地区运营，例如美国东北走廊，空中交通密集，机场设施获得高价。在最近的巴黎航展上，30名客户每人购买10万美元，购买装配线上的第一批609。

防御

凭借其在联合攻击战斗机，F-22猛禽，机载激光和V-22鱼鹰的工程工作，波音防御组织处于现代军事技术的最前沿。而且，该公司正在通过实施其在商业领域所学到的知识来削减该技术的成本。