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                    《兵器知識》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    以普及兵器科技知識,提高中國全民國防觀念,為實現國防現代化,特別是武器現代化服務為辦刊宗旨,面向中國廣大青少年軍事愛好者,廣泛宣傳兵器科技知識,大力普及軍事高新技術,介紹世界軍事科研生產情況,展示各國武器裝備風貌,宣傳中國兵器工業發展道路和成就。

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                    如花綻放 中國軍用飛機的研制全過程(二)

                    2013-01-31 02:29:24

                    設計定型階段

                    設計定型階段的定型機與正式裝備的飛機已經沒有大的差異,試飛工作主要是對與作戰有關的成品性能和技術指標進行檢驗,這個試飛階段稱為鑒定試飛或者是定型試飛。定型試飛主要是全面的驗證產品是否達到設計標準的要求,樣機將按照試飛大綱的指標和規劃的試驗步驟,按照標準分階段驗證飛機、發動機、機載成品和電子設備和性能,評價飛機氣動、動力和機載設備的配套性和兼容性,并且通過戰術和武器試驗來評估飛機作戰能力的標準,并將試驗飛行取得的數據與計劃書和技術指標規劃進行比對。

                    定型試飛階段已不需要在機上安裝大量測試設備,飛機將按照設計要求安裝全部的機載設備和系統,飛機的結構和成品類型也完全符合裝備標準,與正式產品完全一致。因此將這樣技術標準的試驗機稱為——全狀態。

                    全狀態樣機的技術標準主要針對飛機本身的技術特征,并不意味著飛機上裝備的成品或其它設備的標準,比如早期國內航空電子設備發展速度比機體要慢,就經常出現全狀態飛機缺裝重要成品的問題。這時,全狀態飛機缺裝成品時往往需要對鑒定標準進行調整,比如用現有的成品雷達或發動機替代計劃中的先進產品,目的是首先完成設計指標鑒定試飛的過程,然后再通過對專項成品裝機的補充試驗保證飛機設計要求的全面性。

                    全狀態飛機的鑒定試飛是設計定型階段的代表性標志,這個狀態的飛機意味著型號結構和氣動設計已經滿足要求,全狀態樣機也是為生產型飛機的生產進行基礎性準備工作。全狀態樣機在完成基本科目試驗后如果沒有出現大的問題,那么飛機的設計就可以進入技術凍結的狀態,飛機的設計圖紙、工裝、型架的設計和成品選擇方案將會確認,不出現新的需要則凍結后的技術狀態不再會發生大的變化。

                    全狀態樣機的試驗工作不僅僅是對飛機本身的技術和戰術性能進行試驗,同時也將根據使用保障的需要調整飛機隨機系統的設計,完善配套的地面維護保障、測試系統和隨機工具的適用性,并根據飛機試驗中的初步經驗給出故障間隔和備件儲備的基本數據。

                     

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                    ■如果飛機本身已經是比較成熟的技術平臺,在項目過程中可直接在成熟平臺基礎上發展以設計要求為標準的全狀態樣機。圖為中國以伊爾-76為平臺研制的空警-2000預警機

                     

                    全狀態樣機接續原型機,一般是全新生產的機型。如果飛機本身已經是比較成熟的技術平臺,在項目過程中完全可以跳過原型機階段,直接發展全狀態樣機。直接發展全狀態軍用飛機主要用于現役飛機的改進型,空中加油、電子對抗和預警等大型特種飛機因為使用成熟平臺,因此在樣機標準上往往也是直接進入全狀態標準。特種飛機原型機的技術標準主要根據飛機達到的技術狀態,飛機上安裝的成品和設備是依賴機體平臺的標準而存在,判斷全狀態與否需要看飛機平臺自身的設計要求而不是機上裝的設備。

                    全狀態樣機在完成試飛規劃中的科目試飛和試驗項目后,試飛/試驗結果和數據符合項目任務書的指標要求,飛機沒有大的遺留問題時就可以提出設計定型的審核要求。

                    試生產階段

                    全狀態樣機在完成試驗項目后就進入小批量試生產階段,原型機和全狀態樣機由試飛單位使用和掌握,小批量試生產飛機將交付最終用戶使用。使用用戶將根據需求標準對試生產型進行全面的考核鑒定,鑒定試飛除檢驗生產型能否達到試飛中取得的指標外,還需要根據飛機性能研究戰術方式和作戰方案,以及編制飛行訓練與作戰的相關標準與手冊。試生產型主要為用戶提供熟悉飛機和培訓維護保障體系的條件,部隊也可以根據使用中存在的問題向科研系統提供反饋意見,由科研單位進行補充修改。

                    小批生產型的驗證試飛是部隊按使用標準對飛機進行最后檢驗的步驟,通過檢驗可以彌補科研系統和使用單位在設計上存在的偏差,糾正早期設計和試驗上存在的不合理和不方便的地方,為完善飛機性能和后續的改進改型提供技術和實踐上的依據。小批量生產中的檢驗和促進效果非常明顯,根據葛文墉同志《飛行札記》一書中關于殲-8試用過程的回憶文章記載:殲-8 提高滾轉性能、低空大表速穩定性的改進依據都是由使用單位反饋,航炮射擊吞煙試驗也是在小批交付后由部隊飛行員進行。國內曾經出現過因設計單位缺乏使用經驗導致的問題,如某機先進雷達武器系統已經通過定型試飛的標準,但在部隊試用中卻無法滿足實際戰術使用要求,依據理論的操作方式在實際使用上無法滿足戰術指標的要求。

                    試生產階段的飛機在使用部門實踐驗證過程中暴露出問題后,設計和生產單位在解決問題并完成技術調整后,完成生產準備和生產工藝的技術凍結,完善飛機和機載設備與成品的生產線建設,完成飛機部件和整體的結構壽命試驗工作,建立可以保證飛機批量穩定生產和裝備的生產體系,該機型就可以向上級提出進行生產定型的鑒定審核要求。

                    驗證機是提高研制效率的有效手段

                    驗證機是國外已經普遍應用的高效率飛機研制方式,“陣風”A、EAP、X-35都是比較著名的驗證機,這些驗證機的終端產品就是“陣風”、EF2000F-35。國外技術驗證機的發展類似國內原形機階段,都是以驗證氣動和結構作為主要目標,用較低的投資對項目的基礎工作進行早期檢驗和研究。驗證機的試驗結果可以直接促進原型機的發展,即使項目不成功也可以通過投資較少的驗證機取得經驗。驗證機作為技術探索項目,其投入比正式項目要少的多,而且也不會占用正式項目研制的時間和資源,是目前先進作戰飛機研制過程中經濟和技術效率比較突出的方式。

                     

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                    ■利用成熟平臺研制驗證機事半功倍。F-16XL驗證機盡管在雙重任務戰斗機的招標中輸給了F-15E,但設計和飛行所得的許多結果對下一代戰斗機的設計具有重要意義。1989~1996年,F-16XL-1重新啟封被用于NASA超音速流場和聲爆研究。F-16XL-2于1992年啟封用于NASA超音速層流控制研究

                     

                    驗證機的驗證目標是無論是氣動和控制還是單項先進技術,都可以盡可能多的選擇現有的成品和設備,不需要為新機研制成品,可以節約很大部分科研經費和時間。驗證機的強度和壽命只需要滿足技術驗證階段的基本需要,這樣不但可以采用低成本的材料和常規的加工工藝,也可以廣泛使用替代的材料、成品和動力裝置,在結構設計理論計算結果可靠時甚至不用制造靜力試驗機。

                     

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                    ■正在試飛的俄羅斯T-50原型機,在正式定型之前,它只能以研制單位給予的編號進行試飛

                     

                    國外驗證機在研制中對性能和成品只有個大致的規劃,這樣就可以讓設計師有更大的自由度,飛機的結構設計和成品的選擇也可以借用現役飛機的部件,很多驗證機的成品甚至結構都是成熟部件的組合,如F-117的驗證機上應用了F-16、F/A-18 A-7 等機型的成品,X-31高機動驗證機結構上甚至應用了50年代F-86戰斗機的設計,先進的外殼下包裹的卻是合理拼湊出來的低成本方案。在理論儲備較好時,技術驗證機的研制和生產成本很低,國外技術驗證機的機體生產成本并不比同規格實用機高,氣動或單項技術驗證機的投入只占型號研制的很小部分,但通過驗證機卻可以獲得型號實踐積累的80%以上的技術成效?!瓣囷L”A、EAP這些先進戰斗機的驗證機也都采用了成熟的動力系統,飛機的結構和材料也應用了成熟的低成本技術來實現。驗證機整體投入規模并不大,但在科研成果的經濟和技術價值上卻有無可估量的意義,其提供技術基礎對縮短科研時間和降低風險的效果,對高投入的現代戰斗機研制更有無可取代的價值。

                    中國航空工業近20年來通過內部發展和外部引進的綜合手段,使技術水平得到了提高,國外先進技術的參考和借鑒也獲得了后發的優勢。隨著西方發達國家和俄羅斯在冷戰后裝備發展的放緩,中國在航空技術裝備和成品技術標準上已經大幅度縮小了差距,部分成品和尖端技術已經達到了世界較先進的水平,但需要看到很多國內項目的進步都是模仿國外先進產品的成果。航空技術上想青出于藍必須有深厚的基礎技術積累,單純的模仿和學習可能在表面上表現很好,但在技術水平和發展潛力上顯然無法和原開發國相抗衡。驗證機到原型機的過程雖然類似國內原型機到全狀態的過程,但因為國內原型機也是在方案規劃下設計的產品,因此原型機和全狀態的不同階段有著相同的氣動和結構要求,同樣需要按照成品和性能指標要求確定整體設計的標準,因此也就無法取得降低成本和提高科研效果的收益,原有科研過程在技術更新速度迅速提高的今天已經不能滿足實際的需要。

                    加強低成本的先進技術驗證機的系統開發和試驗工作,是建立中國自己的先進航空技術科研體系的有效措施,不但能夠促進相關裝備型號的發展和裝備技術的進步,更能夠通過對基礎科研的探索提高航空發展潛力和技術人員的靈活性。

                    定型驗收各階段的要求

                    中國軍用飛機定型包括設計定型和生產定型兩個階段,這兩個定型過程的對應階段并沒有一個標準的點來判斷,有的型號在沒有設計定型前就已經開始小批生產裝備,而有的機型則到接近裝備才達到生產定型的標準,所以在描述定型標準時主要按照理論上的階段目標。

                    設計定型是當飛機完成規劃的飛行試驗工作后,由設計/生產單位和軍代表提請國家定型審核單位對項目進行驗收。設計定型需要科研單位提供項目設計過程的簡要說明;飛機完成技術戰術指標試驗的結果和達到的標準;遺留的問題和解決的措施;提請設計定型需要的相關文件。審核獨門根據申請材料的內容和飛機試驗過程與結果,在飛機整個系統達到(或調整達到)設計指標要求,項目沒有重大遺留問題,遺留問題有切實可行的解決措施的情況下,按照項目目標的實現程度選擇批準定型或要求科研系統補充試驗工作。

                    生產定型是當飛機完成小批量生產和裝備使用檢驗后,根據飛機生產線的建設和遺留問題的解決情況,由科研系統報批后由定型審核單位進行確定。

                    生產定型必須保證飛機的生產性、維護性、保障設備和隨機工具的完整;生產企業的生產線可以滿足需要的產量和品質要求;生產周期和成品供應條件能夠滿足規定的批生產標準;飛機的成品、備件、工具和相關技術文件完整;設計定型時的遺留問題都已經全部(或基本)得到解決。經過設計定型階段的飛機只是證明了產品設計的成功,生產定型的飛機才是真正具備穩定的生產供應能力,成為配套完整、生產穩定、保障可靠的實用型作戰裝備,整個飛機研制項目生產定型后才算是取得了最終意義上的成功。

                    [編后語]本文簡單地描述了現代軍用飛機研制上的常規步驟,這些過程的描述可以讓讀者對飛機研制有個基礎的認識。隨著現代飛機設計技術的發展,電子樣機和模擬試驗手段的應用已經開始改變傳統的飛機設計過程,未來先進戰斗機的發展也將會出現新的變化和進步,中國航空工業也會隨著技術的進步在飛機科研上取得更大的成功。




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