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第17章 十年铸剑(1)

怎么样才能使“飞豹”无论在战场上,还是在和平竞争环境下都立于不败之地呢?很重要的一条就是把握“积极防御”这个方针。“积极防御”方针是******提出来的,“攻防兼备”是江****提出来的。

“防御”是国家体制决定的,我们不是侵略性国家,而是以防御为主,以保证和平环境为主。但是要准备跟敌人较量的话,你只有防守之力显然是不够的。因此“积极”这两个字,充分体现了中央的高明。开始搞这个飞机的时候,我们就想应该怎么样理解中央这个精神。当时航空工业的发展方向一直是偏的,积极防御方针没有得到有效的贯彻。没有打击力量就谈不上积极的防御,基本只能处于被动挨打的地位,我认为,这个飞机就体现出积极防御方针里面“积极”的成分。

事实上“积极防御”的战略方针也是由20世纪70年代末暗潮汹涌的国际形势所决定的。当时我国北方边境有苏联布下的重兵,南方海疆又时常受到周边国家的骚扰,为了实现“不战而屈人之兵,御敌于国门之外”的目的,我军亟需一种在平时能对敌人起到威慑作用,战时又能取得现代局部战争胜利的新型战斗机。

1982年,英阿马岛海战,阿根廷空军的两架法制超级军旗式攻击机在距离英国舰队20千米的地方发射了两枚空射型AM39“飞鱼”导弹,击沉英国耗费近两亿美元巨资建成的最新式军舰,使被誉为“皇家海军骄傲”的“谢菲尔德”号驱逐舰葬身海底。这给中国军方留下了深刻的印象。马岛战争后,中国海军开始探讨轰炸机、水面舰只、潜艇三位一体的联合作战模式。军方战略指导思想的根本转变,决定了“积极防御”方针指导下的“飞豹”飞机设计指导思想的最终取舍。对我们来说,“积极防御”的指导意义99%是体现在技术工作上,但如果99%的技术工作没有这1%的原始指导思想,后面的工作就全乱了。

军方当时的要求大概有这么几条:第一,飞机必须是超声速的,其航程应该能够覆盖南沙;第二,载弹量要大;第三,飞机把弹投掉以后,应具有与歼击机相当的自卫能力。还有一个就是低空为主。那时候还没有隐身设计这种办法和概念,有一种低空突防的办法,就是远距离飞行时躲进敌方雷达的盲区——地球是圆的,而电磁波是直线传播,所以,飞机只要在盲区里飞行,雷达就发现不了。到了它发现的时候,飞机已经在它上空了。

要满足军方的上述要求,唯一的办法就是设计一种同时具有对地、对海精确打击能力和自我保护能力,攻防兼备、规模更大的飞机。

大是什么意思呢?就是在超声速和巡航不变的情况下,飞机容量增大,携带的外载、武器就多了,再一个是油多了,武器带多了,“积极”的因素就体现出来了;而油带多了,覆盖南沙才会成为可能。为此,我们确定了“飞豹”设计的“三突出”原则,即突出低空性能、亚声速性能和攻击特性。

作为中国第一个没有原准机,无外援,完全独立设计的现代化机型,“飞豹”的设计综合了国内航空工业发展的诸多成果和国外多种飞机的合理设计,整体设计比较协调。能够利用当时不算先进的航空制造技术和材料技术,在20世纪80年代末设计出在空气动力和机体结构上达到国际70年代中期先进水平的歼击轰炸机,足以证明这支队伍较高的理论与工程技术水平。

到1982年,“飞豹”飞机已经完成了基本的气动力设计,由于“飞豹”属于全新研制的较先进的机型,在技术难度上超过了当时曾进行过的各个项目。同时,由于坚持“全机最优,稳妥可靠”的研制思想,使得“飞豹”飞机没有重蹈一些型号因技术力量无法支撑,达不到预想指标而最终“下马”的覆辙。

减重到“克”

“飞豹”飞机初步完成打样设计后,发现飞机机体设计超重600千克左右,成了飞机设计成功的第一道“天障”,若不解决超重,飞机性能就达不到要求。后来,我们召开全所减重动员会,高镇宁所长主持,我作动员报告,从航天讲到航空。我在会上提出“为减轻一克重量而奋斗”的行动口号。

1982年1月,我们调整了“减重及控制重量”领导小组成员,抓减重措施,分配详细设计阶段的重量指标及控制重量的办法,给予总体室重量分配与控制组很大的权力,包括发减重奖。随即又发出通知,公布图样设计重量与重量控制指标的比较数字,发动群众为减轻一克重量献计献策。很快,由设计员提出的150项减重措施被归纳为50大项,迅速发放到各单位,供大家认真研究。同时,所里定期发重量简报,让大家了解减重的情况以及各单位好的经验。

我们还采取了一系列措施:要求总体室重量组到各室去发简报,跟设计员宣传重量分配、重量减轻的意义。这些办法最后还形成文件,发到各个厂所去,给出各机载设备的重量指标,不允许增重。增重要罚,减重有奖,虽然钱很少,但的确不失为情急之中的良方,起了很大作用。例如工艺,发图的时候工艺审查,关于重量我给他们做了很多工作。我说过去搞飞机设计给工艺的增重指标一般是1%以上,现在技术发展了,且“飞豹”的重量指标实在是太紧张了,我只能给你0.8%,就这样硬性定下来了。此外,工人在零件加工的时候一般会用正公差,以求稳妥,但这样就会使飞机增重。我要求他们尽量使用负差,这样加工起来就有难度,搞不好会引起报废。但大家共同努力,满足了这个要求。最后重量不但减下来了,还余了几十千克。

经过近一年的努力,在详细设计结束时,实际重量又比控制指标轻了170.1千克。

原副总师郑作棣:

飞机作为一种重于大气的飞行器,与一般的交通工具、机电产品相比,有一个极大的特点,就是要严格控制其重量和重心位置。在飞机研制生产的全过程中,自始至终都要牢牢掌握好重量。高镇宁、陈一坚等几任总设计师都强调重量工作的重要性,告诫我们:“飞豹”飞机千万不能在重量上出纰漏。

任长松:

在飞机设计阶段的重量控制方面,陈一坚总师做出了重要贡献。在重量分配情况下制定的重量指标,确保不超,减重有功者奖,当然也包括工艺上的重量控制。控制重量的做法在全行业都是首屈一指的。

计算机辅助飞机设计

“飞豹”飞机是国内最早开展计算机辅助设计的机种之一。

20世纪70年代末80年代初,计算机开始在国外大量使用,而在国内尚未普及。我国的导弹、飞机等高科技产品的设计,依然没有摆脱趴图板、拉计算尺的老路子,工作效率低、易出错,工程技术人员的劳动强度也很大。由于我们在“飞豹”设计之初选择了美国规范,先进气动力、强度、动强度等新技术的使用都离不开计算机设计、有限元分析等强力工具。我的想法是,既然规范改了,计算机也必须跟上。虽然当时硬件条件有限,但计算机辅助设计的新概念还是得以实施。

“飞豹”开始研制的时候,改革开放刚刚起步。那时候603所只有一个X2机和DJS-7计算机,都是晶体管式的小机器,根本满足不了“飞豹”研制的需要。我那时候刚被任命为总师,了解这个情况后非常着急,立即去北京,向部里反映“飞豹”研制亟需大型计算机的情况。为了办成这件事,我在北京待了40多天,终于拿到了当时最好的655计算机。

“勒紧裤腰带”买计算机,现在看来绝对是一条正确的路!要是没有这个决策,我们在航空系统计算机应用方面也不会走在前面。一个是计算机我们比人家用得早,第二是用了计算机以后,每人的工作速度加快了几百倍,质量提高了,精确度也显著提升。

以前我们搞设计用的计算机都是手摇的,为了适应新的设计工具,我就买了很多计算机方面的书籍、资料,自己先学,从头学起,看不懂的,就向计算机水平高的同志请教。后来我就自己学着编程,编完之后打孔有错的我就在计算机上校正,上机有一大堆曲线出来我还要整理,开始就是这么慢慢干起来的。

新增655机的时候,正值“飞豹”设计最为繁忙的阶段,计算机在我们所的应用得到全面普及。凡是有计算任务的专业,基本上都能上655机,全所的计算机应用水平提升了一大块。这一时期,全所在计算机应用的深度和广度上发展很快,而且也培养了不少专业人才。

计算机辅助设计接下来要面对的问题就是数据传递。载荷算完之后,要算强度和结构,每个人的结果都很快,但是这么多数据怎么和下游的工作联系起来?这就需要将上游的计算结果输出,再输入到下游的计算机中,这样效率很低,质量也不高。后来,我在一本美国杂志上看到有个计算机“集成”的概念,里面的几个框图让我颇受启发:我们能不能把这些数据通过计算机的连接直接传给下游计算机,这样就减少了数据下载上传的过程,工作质量和效率不就大大提高了么?实际上,几乎是在同一时期,美国人也遇到了同样的问题,而且已经尝试着搞起了计算机网络集成。

机缘巧合的是,1983年,航空工业部“六五”期间的关键预研项目7760计算机辅助飞机设计、制造及管理系统(7760CAD/CAMM)主任工程师的重担又落到我肩上。我们与西安地区140多位教授和科技人员联手,用五年时间,共同研制成功了在当时集成度最高的7760CAD/CAMM计算机辅助飞机设计、制造及管理系统,该成果被评为1986年度国家科技十大成就之首,获国家科技进步奖二等奖。

刚开始的时候,是在冯钟越(623所原所长,我的清华同班)领导下干起来的。后来老冯生病去世了,高镇宁决定让我接替他干。我既是“飞豹”总师,又是7760CAD/CAMM总师,所里也有很多事,所以就把那边的日常工作基本上交给了赵学训。

当时没钱,得自己想办法解决研究经费。我们就从办公费里挤出一点儿,给在西安活动的几十个人当经费。有时候我们一周开一次会,把大家召集起来,汇报一下前面的工作,讨论一下后面的问题。我也不是都明白了再指导大家干,而是边学边干,决策由我来做,责任由我承担,干出来成绩是大家的。

那时候,603所只有万次计算机,能力不够。正好631所引进了德国的7760计算机,这是当时最好的设备。我们以603所、631所和西北工业大学教授等力量为主体,利用7760计算机完成了140多万语句的软件,搞出了一套7760CAD/CAMM系统,使计算机辅助设计、制造及管理走在了各工业部门的前面。

大概到了1977年,我们计算出160多万条数据,获得了1987年全国十大科技成就奖。

7760CAD/CAMM系统是以“飞豹”飞机研制为背景发展起来的,其中的总体优化、结构有限元非线性分析、CAD/CAMM等先进的计算机技术都首先应用于“飞豹”飞机的研制,并取得了明显效果。

有了计算机之后,我们就可以进行先进的气动力学计算、强度计算、有限元分析。这些以前只知道课本里面有,但是没有真正用于实践。在“飞豹”设计中,我们勇于实践先进的规范、计算方法,先进的气动力学和有限元分析技术,可以说都走在了前面。

原7760副主任工程师兼办公室主任、631所梁梦珏:

7760之前,国内还没有系统的计算机辅助设计、制造及管理系统,只有零散的计算机设计。这个项目是国内第一次,而且是真正应用在飞机设计上。整个系统采用模块设计,这在当时是比较先进的。

陈总是“飞豹”飞机的型号总师,他精通飞机设计,对于设计方案考虑得很多,他可以在设计方面对7760系统提出很多要求。603所有这个设计任务,我们也希望这个系统能用来辅助飞机设计、制造。否则,我们设计的系统往哪儿用?那不成了盲目设计?

陈总接管以后,整个系统的面貌有了很大变化,各部门的力量都动员起来了。大家觉得这下子我们目标明确,可以有的放矢地干一场了。

陈总非常平易近人,工作中我们和他配合、协调得比较好。陈总提出方案,大家讨论,然后分工去做,进度明显加快。陈总也非常支持和信任我们,但一些大的问题我们都会向陈总请示、汇报。

603所原强度室主任全文经:

陈总当时跟我们说,有限元要用,因为它比较快,但以往的工程办法也要用。我们用有限元算好了,能不能在机身找几个强度上容易出问题的典型剖面,用传统手摇计算机再算算,跟有限元的结果对比一下,看看有多大差异,再决定敢不敢用。

接着,陈总进一步提出,全面应用有限元法代替传统的工程梁法对机体结构进行总体应力分析,实现了飞机设计从局部求解到全机求解的重大飞跃。此举在国内尚属首次。这一分析技术的采用对后来全机静力试验的一次成功和飞机试飞中总体强度未出现问题起到了决定性作用。

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