CATIA自由曲面J9战斗机设计

歼9战斗机外形设计目录

目录

1.歼9战斗机介绍 (1)

2.制作过程 (7)

2.1制作前准备工作 (7)

2.2 绘制飞机截面图 (10)

2.3绘制飞机机身 (14)

2.4 绘制飞机翼面 (16)

2.5绘制座舱 (17)

3. 最终效果图 (18)

一、歼9战斗机介绍

国产歼击8型歼击机是大家耳熟能详的中国著名歼击机了。但是在歼8 提出研制的 1964 年，还提出了另一种方案与之竞争，并经过了多次方案论证，但终因种种原因而未能投入量产，但是现在看来，仍有许多是值得借鉴的，我们可以称其为歼9，并来回顾一下这段历史。

歼击9 型截击机是一种全天候高空高速要地防空截击机，主要以苏“逆火”和美B-1B超音速轰炸机为主要作战对象。设计技术指标达双 26（升限 26 公里，时速 2.6 马赫），可以说是中国歼击机性能之最了。

研制的提出是在 1964 年，那时因为 1963 年冬季以来，歼7飞机参加了几次高空作战，暴露出它升限留空时间短，高空高速性能差，没有雷达，高空机动性差等缺陷。另外，在作战火力和起飞着陆性能上也有待加强和改善。因此，自 1964 年初开始，六零一所就开始考虑改进歼7，以满足高空作战要求。1964 年 10 月 25 日，六院在沈阳六零一所召开了“米格-21和伊尔-28 改进改型预备会”。会上，六零一所提出了米格-21 的两种改型方案，一种为双发型，另一种为单发型。前者计划装用两台涡喷 7 发动机的改进型，飞机气动外形则参照米格-21 飞机，不做大的改变，这一方案发展成了歼8；而后者拟装六零六所新设计的推力为 8,500 公斤的加力式涡轮风扇发动机（910），这一方案则发展成了歼9。当时，两种方案的飞行性能均与美国的 F-4B 相当，即升限 20 公里，最大马赫数 2。2，基本航程 1，600 公里，重量约 10 吨。

1965 年 1 月 12-17 日，三机部在北京召开了航空工业企事业单位领导干部会，会议期间又由段子俊副部长主持召开了新机研制工作座谈会，由于担心新发动机研制周期长，所以会议一致同意以米格-21 为原准机搞双发设计方案，从而确定了歼8 的研制方向。但会后又提出“双25”的单发方案。即一开始六零一所提出的单发方案。

六零一所在摸透米格-21 的同时，对国内外有关技术情况进行了调研，提出了歼8 飞机的初步战术技术要求，并于 1965 年 3 月 19 日上报六院，指导思想是突出高空高速性能，增大航程，提高爬升率和加强火力，性能指标要求是使用升限 19-20 公里，最大平飞马赫数 2.1-2.2。六零一所设想 1967年歼 8 飞机完成首飞，1970 年能小批装备部队。

但是到了 1965 年 4 月 12 日，三机部又正式下达“关于开展歼9 飞机方案设计”的通知，要求在两个方面进行方案论证和比较：

1.突出歼击性能，兼顾截击作战和对付低空高速目标，最大马赫数

2.3 左右，升限 20 公里左右，航程要大，作战半径大于 450 公里。

2.突出截击性能，兼顾歼击作战，最大马赫数 2.4-2.5，升限 21-22 公里，作战半径 350 公里。

飞机总重量控制在 14 吨左右。

在随后的时间里，歼8 飞机很快得到了批准，并定下了试制的具体时间表。歼9 也取得了一定的进展。六零一所先是进行了歼9 气动布局参数的选择，选出了 4 种机翼平面形状，即前缘后掠 50 度的后掠翼，前缘后掠 57 度的三角翼，前缘后掠 55 度的后掠翼，以及双前缘后掠角的双三角翼，并设计了风洞模型。

1966 年 4 月 1 日，三机部向国防工办，国防科工委呈报了“歼9 飞机设

计方案”。国防科工委开会审查了歼9 飞机的设计方案，并向军委呈报了“歼9 飞机战术技术论证报告”。报告提出歼9 最大马赫数 2.4，升限 20-21 公里，最大航程 3,000 公里，作战半径 600 公里，最大续航时间 3 小时，最大爬升率 180-200 米每秒。

六零一所对四种机翼平面形状方案均做出了模型，进行了风洞实验。其中主要是考虑采用后掠翼还是三角翼，后掠翼和三角翼都是采用前缘后掠的方法来增加机翼的临界马赫数。但是如果超音速飞行增加到马赫数为 2.0 时，要采用亚音速后掠翼方案就必须使前缘后掠角大于 60 度，但前缘后掠角过大，翼根结构受力就会恶化，将增加结构重量；另外，低速时空气动力特性也将恶化，升力下降，阻力增加。故采用大后掠翼很不利，而三角翼则比较适用，不但具有后掠翼所具有的优点，而且比较长的翼根弦长保证了根部结构受力状况，减轻结构重量，而且还有助于保证飞机的纵向飞行稳定性。所以六零一所淘汰了前三个方案，又把三角翼的前缘后掠角改为 55 度，称为歼9IV 方案。这是一种正常布局形式的三角翼方案，起动外形上除机头改为两侧进气外，其余均与歼7，歼8 相同，类似于超7 的早期型，也就是歼7CP 的气动外形，只是尺寸上要大得多。由于这种方案对米格-21 的改动并不算很大，所以成功的把握性挺大。

但从 1966 年第四季度到 1967 年初，经过风洞实验发现，歼9IV 方案的机动性不够理想，于是又提出无尾三角翼方案，称 V 方案。V 方案是两侧进气的无尾三角翼飞机，前缘后掠角 60 度，翼面积达 62 平方米。由于降低了翼载荷，V 方案的机动性较好，但升降副翼的刚度和操纵功率问题以及零升力矩带来的操纵困难却难以解决。

然而在此期间，歼8 则发展的较为顺利。1966 年底，六零一所完成了全部图纸设计工作。8 月由一一二厂开始试制两架原型机，1968 年 6 月，01 号原型机总装完成。12 月 19 日完成首次地面滑行，虽然滑行中前轮摆振严重，紧急刹车时左侧主轮轮胎爆破。但是歼8 仍于 1969 年 7 月 5 日，由试飞员尹玉焕驾驶，在一一二厂完成了首次航线起落试飞，历时 30 分钟，试飞中飞行高度 3,000 米，速度 500 公里每小时。

但是随后“文化大革命”开始，两机的研制工作也就处于了停顿状态。

1968 年 3 月，六院召开了“动员落实歼9 飞机研制任务”会议，决定采用 V 方案，并提出力争 1969 年“十一”前把歼9 送上天，向国庆 20 周年献礼。由于 V 方案一些技术问题难于解决，加上国内生产不正常，V 方案一直搞不下去，于是六院指示停止了 V 方案的试制。

1969 年 2 月 3 日，六零一所决定抽出部分力量继续进行歼9 飞机的研制。1969 年 10 月 10 日，航空工业领导小组决定研制歼9，并决定先试制两侧进气的正常布局三角翼方案，即歼9IV 方案。把试制工作安排在了一一二厂，要求 1971 年底上天。1969 年 10 月 30 日，三机部和六院军管会根据实际情况，决定把歼9 试制任务定点在一三二厂（成都飞机公司）。

1970 年 5 月 4 日，六零一所抽出 300 多人到成都空军十三航校（后组建成六一一所），从事歼9 飞机的试制工作。1970 年 6月 9 日，航空工业领导小组在北京开会审查歼9 方案，要求“歼9 的机动性要好，活动半径 900-1,000 公里，重量 13 吨，使用过载8g，升限 25 公里，飞行马赫数 2.5。

1970 年 11 月，六院在西安召开厂，所领导干部会议。空军领导对正在研制中的歼9 又提出了新的要求：“双 25 太小，双 28 太高，应该是双 26，即最大使用马赫数 2.6，静升限 26 公里，最大使用表速 1,300 公里每小时”。

根据这一新要求，歼9 原有布局均不能满足，最后选择了鸭式布局，腹部或两侧进气的方案。可是工作一段后发现，升限指标太高，发动机性能达不到，歼9 飞机的研制工作又可能搁浅。

1975 年 1 月 10 日，三机部以（75）三院字 8 号文“关于请求继续研制歼9 飞机的报告”上报国务院，中央军委。文件希望对歼 9 的指标作些调整，即最大马赫数 2.5-2.6，升限 23 公里，最大爬升率 220 米每秒，基本航程2,000 公里，作战半径大于 600 公里。

1975 年 2 月 18 日，国务院，中央军委下达国发（1975）34 号文，同意按调整后的指标继续研制歼9 飞机。

1975 年 12 月 23 日。国家计委，国务院国防工办以（75）工办字 395 号文批准三机部上报的歼9 飞机研制实施计划。同意零批试制 5 架，1980 年首架上天，1983 年设计定型。并原则上同意到 1983 年拨给研制费 4 亿元。

1976 年初。六一一所进一步调整了歼9 总体气动力布局和设计参数，形成歼9VI-II 方案，其特点是：鸭式布局，60 度三角翼。面积 50 平方米，鸭翼为 55 度三角翼，面积 2.58 平方米，固定安装角 3 度，机身长 18 米，两侧进气。进气道为二元可调节多波系混合压缩式。装一台 910 涡扇发动机，地面全加力静推力 12,400 公斤。装 205 雷达，探测距离 60-70 公里，跟踪距离45-52 公里。带两枚 PL-4 拦射导弹，最大有效射程 8 公里，导引头截获距离 18 公里。

1978 年，由于六一一所承担的歼7 大改（即歼7III）的设计发图工作要求紧迫，歼9 的研制工作开始收缩。1980 年，为贯彻国家国民经济调整方针歼9 的研制工作即全部中止。机体研制费约 2,122 万元。

但歼8 的研制工作并没有停下来。根据最初的战术技木要求，歼8 飞机本来就是全天候的。但歼8 拟装用的交流供电系统和新雷达的研制工作动手较晚，赶不上歼8 的研制进度，于是上级决定歼8 飞机分两步设计定型。第一步按直流供电装测距器的“白天型飞机”定型，第二步再按交流供电装新雷达的“全天候型飞机”定型。1979 年 12 月 31 日，航空产品定型委员会同意歼8 设计定

型，1980 年 3 月 2 日，中央军委常规军工产品定型委员会以（80）军定字第 40 号文批准。1986 年 2 月 20 日。国务院、中央军委常规军工产品定型委员会批准歼8 白天型飞机生产定型。

中国在下一代主力歼击机选择上，本着务实，求稳的态度，最终选择了歼8 路线。虽然一开始时该方案仅仅是米格-21 的简单放大，性能也并不出众，但经过后来的不断改进，在技术指标上具备了三代机的水平，并最终成为了一种成功的歼击机。而歼9 设计思想前卫，在设计性能上无疑是大大超越了歼8 方案，但是在研制过程中所遇到的不可逾越的困难屡屡不断，研制工作很难进行。所以在这个事关祖国命运的重大抉择上，选择了歼8 这个渐改方案显然是正确的，而歼9的研制过程中也取得了许多经验和技术，并在后来成功地运用于歼8 的研制开发中。

在此之后，歼8II 又经过不断的改进，形成了今天闻名遐尔的歼8 系列重型歼击机。并作为我国的主力歼击机，承担起构架我伟大国土防空圈的重任。

2.制作过程

2.1制作前准备工作

首先，考虑到是绘制已有战斗机的外形，可以找到相关的图纸或图片作为参照，进行绘制。但是歼击机9这个型号只是停留在图纸上的概念型号，只能找到如下的图片作为参考，精度无法保证，只能做到形似。

图2.1.1歼9三视图

模型的制作

首先将三面图导入到CATIA中，具体操作步骤如下：

（1）打开CATIA，依次点击开始->形状->Sketch Tracer

图2.1.2 Sketch Tracer

点击图标，导入之前准备的图片，如下图所示。

图2.1.3参照图1

将坐标原点定位在如上图所示的小红点处，注意右边大的红圈中所标记的内容“use a cube”

此时，图像是按照原比例原大小导入到CATIA中的，但是不是图像中所有的内容都有用，此时将鼠标指针指向图像的四个角中的一个，发现指针处出现可以拖动的“四个箭头”标记，

如图所示：

图2.1.4参照图2

移动箭头到合适的位置，调整坐标轴到机头空速管根部，图像调整的最后结果如图所示。

按照上面的方法导入三次，中间用“快速查看“分别调整视角，形成三视图。

调整如下图所示放大缩小使三个视图的位置大小坐标系一致。

图2.1.5参照图3

最终效果如图所示：

图2.1.6参照图4

2.2 绘制飞机截面图

首先点击菜单栏的“插入”->“几何体”，向Product中插入一个几何体，之后再向part中插入一个“几何图形集”，取名为“截面”，在这个几何图形集下我们将绘制飞机的截面图。

因为在网上没能找到合适的截面线图，所以只能通过一些简单的参照进行绘图。

首先点击图标，进入该视图，绘制飞机的右视外轮廓线条，方法如下：点击“开始”->“形状”->“quick surface recomstruction

”，进入自由曲面模块下，点击图标（3D曲线），就是空间曲线，注意此时要将优先平面锁定于与屏幕平行，具体方法如下：

右击“罗盘”，弹出菜单项，点击“将优先平面方向锁定为与屏幕平行”。

图2.2.1参照图5

绘制飞机外轮廓的空间曲线，右视图结果如下图所示：

图2.2.2参照图7

俯视图结果如图所示：

图2.2.3参照图8

选取若干位置绘制截面图，选取的平面如图所示：

图2.2.4参照图9

绘制截面与轮廓线的交点，如图所示：

图2.2.5参照图10

绘制交点主要是为了定位机身的各个截面，和上面所述相似，做所有截面的交点。结果如图所示：

图2.2.6参照图11

接下来绘制截面图，方法如下

点击“开始”->“形状”->“创成式外形设计”，选取平面，进入“草图”，绘制截面。

如图所示，要将之前所作的“交点”投影到所在的草图上，以此作为参照绘制草图。先画出轴线，结果如图。注意红色圈中的构造元素，因为我们所做的是“半个模型”，为了使边界光滑，要用连接线将截面断点与之前所绘制的“构造元素”连接，这样可以保证曲面在对称平面处的光滑。

图2.2.7参照图12

2.3绘制飞机机身

绘制机身前端雷达罩

首先进入Free Style自由曲面设计，点击图标（网状曲面net surface），将图中三条线选中作为引导线，将之前所做的截面选定，作为轮廓。如下所示

图2.3.1参照图13

绘制机身后段

方法与上面所示相同，如果所绘制的曲面不理想，可以更换主引导线或者更换住轮廓，点击不同曲线上标记的引导线，该曲线将变成主引导线，轮廓也是用同样的方法，具体如下图红圈中所标记的：

图2.3.2参照图14

最终结果如图所示：

图2.3.3参照图15

绘制中段机身

选择先制作飞机前端和后段，再绘制机身的中段，主要是为了使机身曲面光滑，主要方法是使用桥接曲面，点击桥接曲面图标，分别选择前段机身的边界线和后段机身的边界线，进行桥接。

绘制进气道前段附面层格道

方法也是使用桥接曲面，并且进行一定的调整。机身最终效果如下图所示：

图2.3.4参照图16

2.4 绘制飞机翼面

方法很简单，就是用桥接曲面。先在翼根和翼梢画出机翼翼型的上端，使用桥接命令，选择两条曲线，就会生成曲面，光顺程度是可以接受的。机翼的下翼面的绘制与上翼面一样，注意，将机翼与机身留有一定的间隙，为的是绘制飞机翼根处的整流片。翼面的效果图如下所示：

图2.4.1飞机翼面图

绘制翼根处的整流片，将在曲面上的曲线命令和桥接曲面搭配使用，最终效果如下图示：

图2.4.2飞机整流片图

2.5绘制座舱

方法是使用网状曲面，效果如图：

图2.5.1飞机座舱图

3. 最终效果图

图3.1正视图

图3.2右视图

图3.3俯视图及总体效果图