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我空军某研究所飞机研究室开展科研攻关纪事

http://www.sina.com.cn 2000年8月19日 解放军报

  这里似乎远离战场。洁净的实验室,现代化的科研设备,使人很难把它与硝烟弥漫的战场联系起来。

  这里离战场又很近。未来空战场上需要回答解决的课题,正在这里紧张攻关……

  空军某研究所飞机研究室,一个不足40人的科研单位,近年来相继完成了航空装备科研课题和任务500多项,其中129项获国家和军队科技成果奖,填补了20项国内空白,创造了我军航空武器装备科研史上的73个第一。这些成果的推广应用,在有效提高我军现有飞机作战能力的同时,还带来了数十亿元的经济效益。“袖珍”科研群体的辉煌业绩,吸引记者走进地处京郊一隅的这个研究室,走近一个个充满传奇色彩的科研人物……

  多攻下一个难题就多一分“打赢”把握

  1999年10月1日,气势磅礴的国庆大阅兵在天安门广场举行。由几架陆军航空兵武装直升机组成的编队,疾速飞过广场上空,接受党和国家领导人的检阅。但是,许多人不会想到,在编队中,有一架性能十分先进的武装直升机是由空军某飞机研究室设计改装的。

  海湾战争中,多国部队出动的直升机与固定翼飞机的使用比例基本是1∶1。而当时我军武装直升机不仅数量少,质量也有相当的差距。

  今天多攻下一个难题,明天打赢就多一分把握。跟直升机打了36年交道的游中校,大胆地挑起了“运输直升机改装为武装直升机”的课题。直升机加装火箭后遇到的最大难题是颤动。气动力的复杂性、振源的多种性,稍微处理不好,就会产生共振,甚至造成直升机空中解体。而机箭相容后,火箭发射喷出的烈焰,高达3000摄氏度以上……

  游中校带领科研组的同志迎难而上,科学论证,对各种数据进行了测量计算,建立了计算机计算模型,撰写的各种文件资料摞起来足有一米多高,拟定各种方案达70多个。进入改装阶段,为了检验飞机加装后的综合性能,年近花甲的游中校不顾个人安危,第一个踏上直升机与飞行员一起首次试飞。

  实弹射击这一天终于到来了,武装直升机飞临靶场,只见机身下火光齐闪,上百发火箭弹喷吐着长长的火舌呼啸直下。瞬间,足球场大小的靶区被火焰吞噬。现场的官兵兴奋地把游中校抛向空中……

  进入90年代,信息战作用凸显出来,世界发达国家纷纷不惜血本研制性能先进的信息战武器。我空军要在未来战争中战胜强敌也要有自己的长空“猎鹰”。

  改进某型飞机的任务交给了飞机研究室。正准备出国考察的高级工程师刘宏印听到消息后,毅然放弃出国机会,挑起了总设计师的重担。这又是一项高精尖工程,涉及飞机结构、气动、材料、电子等诸多专业,协作单位数十个,需要加装数百套设备。

  横在刘宏印课题组面前的第一个难关是测绘飞机外形。这种飞机没有现成的外型资料,测绘飞机外形非常困难。

  世界上许多成功,常是在偶然中得来的。一天,刘宏印在电视中看到有人利用“近景摄影法”测量大佛铜像,不禁心中一动:“有了!”当即,他就和黄岬嵋等同志连夜拟定了一套方案。随后,又带领课题组的同志跑科研单位,请教专家,在飞机上设置了上百个典型切面、几千个标志点,测绘出上万个数据,综合误差小于1.5毫米。不仅缩短了近3个月的时间,而且投入的人力仅为传统方法的1/3。

  试验进入试飞阶段,难题又接踵而来。刘宏印跟机观察,逐一测试、排查可能出问题的部件,采用对比法进行分析。在解决了一系列技术难题后,这种新型飞机问世了,并且在诸多相关性研究方面创造了一系列突破性成就。

  90年代末,我国又一种具有先进性能的某新型战机定型。为了给新型战机装上“千里眼”,必须研制出新型雷达。这首先要有空中试验平台———实验机。

  刚满27岁的总设计师李航航受命攻关。他翻阅了近20年来中外出版的所有相关资料,拜访了50多家科研单位,足迹踏遍大半个中国,仅方案就设计了几十种,现场实验搞了近百次。他们还大胆采用新工艺、新技术,使一道道难题迎刃而解……经过700多个日日夜夜的奋斗,实验机终于如期研制成功。在鉴定会上,受到数十位专家教授的高度评价。

  不能让祖国的空防留下“死角”

  在我国辽阔的疆土上,西藏高原曾是直升机飞行的禁区。

  平均海拔四五千米的雪域高原,含氧量只有海平面的一半,任何以氧气作为助燃剂的动力机器,功率都会减少40%左右。在世界屋脊使用直升机,被世界航空界的许多人士视若畏途。多年来,我军装备的某型直升机,只能在海拔3000米以下地区使用,一些外国专家甚至断言:中国的直升机在海拔3000米以上地区无使用价值。

  空防领域留下“死角”,未来空战就后患无穷,雪域高原不应该是中国直升机的“飞行禁区”。新中国培养的第一代直升机设计专家、飞机研究室直升机组组长温清澄担当了从平原飞往高原的空中“开路先锋”。

  到世界屋脊去飞行,首先要确定3000米以上的飞行航线、各种高度起飞重量和载重,解决启动功率等一系列理论难题,然后再实地试飞论证。他们经过3个月的计算、试验,取得了数十万个数据,把外国专家规定的最高飞行标高提高了20 00多米,为直升机的高原试飞和使用提供了理论依据。

  试飞,从海拔1700米的某机场向高原进军。随着海拔高度的不断增加,直升机的上升愈加困难。到了标高3000米以上,发动机功率急剧下降,升力严重不足。经过90多个日日夜夜上百次的试验,温清澄和同伴们解决了一系列技术难题,终于突破了升力不足这一技术“瓶颈”。

  为试飞出该直升机的准确性能,课题组的同志将航线选择在地形和气象条件最复杂的后藏地区。载着试验直升机的车队从塔里木盆地到后藏,要在一条只有三四米宽结冰的悬崖小道上穿行,稍有不慎就会跌入万丈深渊。一天,突然下起了大雪,车队被迫停止前进,在风雪里等了整整一天。瑟瑟寒风中,他们用被褥将发动机裹住,在下面用温火给发动机“取暖”,自己却冻得手脚麻木……

  一千多个日夜拼搏,使直升机终于成功地飞越海拔5200多米的唐古拉山,降落在人口稀少的阿里地区。小镇沸腾了,狮泉河人倾城出动,夹道欢迎,这是他们第一次迎来人民空军的“战鹰”。

  理论研究,也随着试验的进展升华。温清澄撰写的《直升机在高原的使用和维护》论文,在国际上引起很大反响。美国直升机学会主席迪克·刘易斯评价说:“直升机在像西藏这样的高原地区使用是非常困难的。温先生的研究开辟了世界直升机使用的新领域。”

  成功之后,他们又进一步挖掘我军其它型号飞机的高原作战潜能,使我军现役歼击机、直升机、强击机、运输机的作战性能全部实现了从平原到高原的跨越。

  一个领域突破带来万架飞机“再生”

  准确测算飞机使用寿命,可以延长装备服役时间,提高利用率,产生巨大的军事效益和经济效益。这是当前世界航空界的科学家们竞相角逐的难题。

  去年初,中国《航空学报》发表了中国工程院院士、飞机研究室高级工程师张福泽的《关于飞机日历寿命的计算模型和确定方法》论文。此文一出,航空界为之一振。有专家预测:按此思路发展,中国有可能率先攻克这一世界难题。

  从飞机定寿延寿的实现到日历寿命课题的提出,张福泽用了整整33年。

  那年,空军上海飞机修理厂修好了一架歼击机,但迟迟出不了厂。张福泽奉命一查,原来是飞机没有标明使用寿命,厂方不敢签字。他想:收音机寿命到了,顶多不响声;汽车寿命到了,大不了开不动;而飞机寿命到了,如果还在天上飞,后果不堪设想;如果飞机没到寿限便停飞又会造成巨大浪费。他还了解到,因为没有标明使用寿命,类似厂方不敢签字出厂的飞机还有的是。

  那么多战机不能发挥战斗效能,对于一个经济不发达的国家是一种多么大的浪费!张福泽暗暗发誓:一定要解开飞机寿命之谜。

  给飞机定寿,先得通过疲劳试验来确定飞机的使用寿命。对此,世界上一些发达国家一般采用整架飞机疲劳试验的办法,设备昂贵,耗资巨大。能否通过更加经济的试验办法来实现?

  张福泽苦苦思索。在修理厂,他凝视着被分解的飞机,突发奇想:一个人的身体主要靠脊梁、腿骨支撑,飞机也应该是这样。

  最伟大的科学设想,往往孕育在最普遍的逻辑推理之中。张福泽提出:用机身和机翼大梁代替整机疲劳试验!然而,工厂的师傅听了直摇头:“行不通,过去我们也试过,没有搞成功!”

  “过去失败不等于现在失败!”张福泽到图书馆查资料,找专家请教咨询,蹲车间观察……3个月后,一份立足现有条件、设备进行大梁疲劳试验的定寿方案草图摆到了所领导案头。接着,他用简单的材料和原始的工具,在世界上首次研制出一次可以试验3个部件的自身平衡疲劳实验设备,在走廊里做起了疲劳试验。

  4年呕心沥血,张福泽在国内首次为两种主战型号飞机作出了定寿结论,使其“寿命”延长到一倍多,这一成果被国际航空疲劳界普遍使用,并获得国家发明奖。

  之后,张福泽又大胆地把这一定寿方法运用到其它“在研”和“正在服役”的十几个机种上,使近万架飞机的寿命延长一倍,为国家节约经费数十亿元。该课题荣获国家科技进步一等奖。

  张福泽的定寿延寿系列法在国际上也引起了轰动。他首创的裂纹形成寿命类比法,为疲劳寿命估计提出了一个新途径,找到了寿命标准差分布的新规律,改写了美国军标中关于分散系数的规定。在澳大利亚召开的“第一届环太平洋国际航空学术会议”上,他的论文被大会誉为是飞机疲劳研究领域中“一次壮丽的日出”,美国权威学术刊物《SAE》立即予以全文转载。整整33年,张福泽咬住飞机定寿延寿课题,先后完成了30多项重大成果。

  80年代末,一种新型国产高速歼击机装备到空军部队,威武漂亮的造型,使飞行员们打心眼里高兴。然而,飞上蓝天进行空中格斗,却发现这种飞机火控和雷达系统严重先天不足,于是有人戏称该机为“和平鸽”。

  眼看投巨资研制的新型战机难展雄风,上下都很着急。为把“和平鸽”变为善战的“鹰”,有关部门向飞机研究室下达了改装任务,女高级工程师彭志焕受命领衔。

  她带领课题组的同志,细细研究了未来战争对飞机作战攻击能力的要求,博采众长,先后60多次修改方案,大胆地将先进的计算机控制技术“嫁接”到飞机上,用较小的投入实现了飞机综合作战能力的“跃升”。

  彭志焕的脑子里,有两个不同的“效益公式”:对待科研,不遗余力地追求少投入、多产出;对待自己的身体,却只有付出,不计“成本”。改装中,为解开一个技术难题,彭志焕苦思冥想,近乎痴迷。一次,她边骑自行车边思考问题,不慎摔进沟里,摔断了股骨。手术后,还没有恢复好,她就“溜”出医院参加科研,造成股骨头部分坏死。医生警告她,再不休息就可能瘫痪。可当时课题攻关已进入关键阶段,每步试验都少不了她。那些天,人们看到彭志焕提着药罐、拄着双拐,跑东北、上武汉、去西北,一瘸一拐地活跃在改装现场。几经曲折,这种新型歼击机如愿完成了改装,具备了全天候的作战能力,整体作战效能大幅度提高。昔日的“和平鸽”,如今变成了叱咤长空的“雄鹰”。

  踩着别人的脚印永远走不到前头

  据资料统计,飞行事故有一多半是在起降过程中发生的。而飞机在“零高度、零速度”状态下发生事故时,舱盖、座椅弹射快慢,对飞行员救生至关重要。过去,航空界普遍认为世界最好的“双零”救生设备是美国斯坦泽尔公司生产的,它的弹射抛盖时间为0.3秒。

  如今,这个保持多年的世界纪录,被一个中国普通科技人员突破了。

  北京南郊的一片荒芜的草地上,人们的目光都注视着草地中央的一个模拟座舱。由飞机研究室高级工程师杨新明牵头研制的“双零弹射”救生设备试验正在进行。

  “发射!”只听“嘭嘭”两声,飞机座舱和座椅依次弹起,在空中划出两道优美的弧线。测试仪表显示:0.289秒!它比“斯坦泽尔纪录”还快0.011秒。

  此刻,杨新明百感交集。6年前,一起惨烈的空难令他刻骨铭心:某师一架歼击机夜训返航时,发动机意外熄火,造成空中停车,在飞机坠毁那一刻,飞行员想弹出座舱却怎么也跳不出来。机毁人亡的场面,令搞了大半辈子救生研究的杨新明心如刀绞。从那一刻起,他发誓,一定要尽快设计出世界最好的救生设备,为飞行员编织一条“空中护身毯”。

  当时,关于研制“双零”系统,有两种不同的意见:一种建议“照猫画虎”,仿制国外设备来装备部队;一种主张走创新之路,自己研制。杨新民经过详细调查,力主自己研制,理由是:随着现代技术的发展,0.3秒的“纪录”肯定不是极限。能跨过去,就不要跟在人家后面跑。

  创新之路多坎坷。起初,他们先后设计了十几个方案都失败了。经过两年多上百次的综合试验,杨新明带领课题组的同志硬是啃下了这块“硬骨头”,其座椅“双零”性能,防掉盖技术、抛离机体、结构形式、可靠性等均达到国际前沿水平,这一成果荣获军队科技进步一等奖,国家科技进步二等奖。去年8月,课题组的同志带着这一成果,在西部高原成功地完成了某新型战机弹射救生试验,使我军高原航空救生能力有了新的突破。

  攻关无尽头,创新无止境。为了追赶对手,飞机研究所的科技工作者们争分夺秒,向新的领域进军。

  以色列耶路撒冷,第16届国际航空科学大会在这里召开。这是一次国际航空界最具权威的学术盛会,名流云集,号称“国际航空学术界奥林匹克”。

  会上,一个戴着眼镜、个头瘦高的中国人,用流利的英语正在宣读论文《直升机空中振荡的试验研究与预防》。话音刚落,掌声如潮。专家评价:该文解开了直升机领域的一个世界性难题。

  那年,忻志明只有40出头,是我国直升机研究界第一个走上国际科学大会讲坛的人。当时,我国引进的某型直升机,飞行中也时常突然出现振荡,不长时间,又神秘消失。振荡剧烈时,飞机就像惊马一样乱跳乱窜,严重危及飞行安全,被航空界喻为“魔振”。生产该机的某国专家对此也束手无策。

  一场无声的角逐开始了,谁先解决这个难题,谁就将在这一领域占据主动权。飞机研究室组成了强有力的攻关组,汇集各专业高手,向“魔振”发起总攻。他们乘坐一架曾经因为“魔振”停飞3年的直升机,亲身体验空中振荡的感觉。当“魔振”出现时,飞行员使出浑身解数也难以驯服这匹“空中烈马”,不得不中断飞行。忻志明和战友们冒着危险,数十次随机升降试验,终于找出了症结。故障原因找到了,但是再现这一故障的机理又成了难题的“瓶颈”。按照国际上常规排查法,很难解决这个难题。忻志明独辟蹊径,大胆提出国际上还没有采用过的全机物理模拟试验研究新办法。

  此法果然灵验。“魔振”的来龙去脉终于让他们捕捉到了。他们据此准确地计算出了“防止魔振”所需的数据和需要建立的数学模型及对策,在世界上首次解开了直升机空中振荡之谜,开创了我国计算机模拟技术参与飞机故障研究的新途径,该成果荣获军队科技进步一等奖。忻志明的论文被翻译成十几种文字,在世界各国发表。忻志明和他的课题组也因此成为这一领域竞赛的“领跑人”。

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