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“幽静战场”的科研攻关

2000-06-07陈方宝

航空知识 2000年10期
关键词:课题组直升机飞机

郭 凯 陈方宝

飞机研究室的所有科研人员,始终怀着一切为了作战,一切为了“打赢”的强烈责任感和紧迫感,根据不同时期军事斗争的需要,不断将一项项新的科研成果嫁接在现役飞机上,有效地解决了制约部队战斗力生长的装备落后的难题,先后完成提高飞机效能的改进改型等重大工程30多项,创造了巨大的军事效益和经济效益。

让“战神”换新颜

80年代末,一种新型国产高空高速歼击机装备到了部队。但是,由于这种新型飞机的火控和雷达系统存在先天不足,因此,长期以来一直未能形成战斗力。在蓝天,人们只能欣赏那优美的飞行姿态,却感受不到它做为航空武器的那种空中利箭的锐气。在训练之余,许多飞行员便把这种飞机戏称为“和平鸽”。

眼睁睁地看着用巨资研制出的航空装备形成不了战斗力,上级主管部门心急如焚,军委和空军领导也为此焦虑。为把这只“鸽”变为能攻善守的“鹰”,军委决定不论用何种手段,一要给该型飞机加装一套先进的雷达和火控系统,为这只“和平鸽”装“火眼”、配“铁拳”。

飞机研究室的科研人员闻听此讯,个个摩拳擦掌,纷纷递交请缨书,要求完成这一艰苦任务。经过激烈竞争,最后重任落到了60年代初毕业于哈尔滨军事工程学院的女高级工程师彭志焕肩上,由她担任课题组组长。

由于提高了科研起点,加上加改装的机件多、重量大,随之也带来了加装结构空间紧张、全机电磁兼容和雷达通风、增压等一系列技术难题,给课题增加了很大难度。这时一些知道内情的人开始劝老彭:“这些都是目前很新的技术,国内还没有人搞过,你们就不要跟自己过不去了,何必要冒这个风险呢。”对此,课题组的同志们觉得,对现在落后的航空装备进行改装,就是在与自己过不去,就是要给自己出难题。今天我们多攻下一个技术难题,在明天的空战中我们的军队就能多一份胜利的把握。

改装过程中,课题组长彭志焕一次骑自行车不慎摔倒,造成股骨骨折,手术时用了3根钢钉固定。因为课题任务急,术后没有很好恢复就参加了科研,以至引发了股骨头坏死,后经再次住院进行矫正,医生反复嘱咐她一定要注意休养,否则极易造成瘫痪。可这时的课题已经进入到了最后的攻坚阶段,实在容不得半点马虎,没办法,彭志焕只得提着药罐、拄着双拐、一瘸一拐地带着课题组的同志南征北战。

经过3年多的奋力攻关,课题组的同志历经种种磨难,终于为这种新型歼击机加装上性能优良的雷达和火控系统,使之具备了全天候作战能力。该课题获军队科技进步一等奖和国家科技进步二等奖。改装后的战机整体作战能力提高了80%以上,成为我军新型主战装备。昔日这只温顺的“和平鸽”,如今终于变成咤叱长空的“雄鹰”了。

铸造蓝天“神毯”

1996年5月22日,在一片荒芜的草地上,聚集着一群各种肤色的人。此刻,他们的目光都注视着草地中央的一个模拟座舱上。

“发射!”一声令下,只听“嘭!嘭!”两声,飞机座舱盖和座椅迅即弹起,在空中划出两道优美的弧线。这时,测试仪表显示的数字令人吃惊:0.289秒!“成功了!”“成功了!”人们欢呼起来,庆祝这一新的世界纪录的诞生。外国武官也禁不住竖起大拇指,连称“OK!OK!”。

短暂的欢呼兴奋之后,人们不约同地把手伸向一个戴着眼镜、头顶微秃的中国军人,他就是飞机研究室高级工程师杨新明。

此时此刻,杨新明再也抑制不住激动的心情,泪水夺眶而出,思绪回到了6年前他亲眼目睹的那一幕:北疆航空兵某师一架某型歼击机,在进行夜航训练返航四转弯时,发动机突然熄火停车,当时飞机的姿态比较好,飞行员要求迫降。然而就在飞机着地时,前起落架折断,座舱突然起火,飞机在地面,飞行员无法弹射出舱救生。到这个部队进行调研的杨新明看到现场,作为搞了大半辈子航空救生的专家,在眼皮底下发生的这一幕,就像沉甸甸的包袱压在他的心头。从那一刻起,杨新明心里暗暗地下定决心:一定要设计出一套世界最先进的救生装备,铸造出一条神话中“天兵天将”的蓝天“神毯”。

装备在这个师的这种某型歼击机是我军的主战机种,但其救生系统缺乏在“零高度、零速度”(通常简称“0-0”)范围内的救生能力。一旦出现这种恶劣的险情,飞行员很难获救,座舱成为“死亡之舱”。

有统计资料表明,飞机发生事故的机率在起飞、着陆过程中占的比例最大,美军为55%。因此世界各国都把弹射救生性能作为衡量战斗机性能是否先进的一个重要指标。在“0-0”状态下实现安全弹射救生,要求舱盖抛离迅速、弹射通道清除彻底、座椅启动快、弹射轨迹高、空中姿态良好、人椅分离及时和救生伞稳定好,任何一个环节出问题,飞行员救生都可能失效,技术难度很大。国际上救生的主要技术指标——抛盖时间要求不大于0.3秒。美军装备的最先进飞机的抛盖时间为0.3秒,为世界上最短的抛盖时间。要想实现“0-0”弹射救生,必须解决“0-0”弹射通道清除和座椅“0-0”性能改进。

刚立项时,由于上级给的经费不足,没办法,杨新明只得带领课题组的人员挤进一间被列为危房的仓库做实验。这间仓库墙上的裂纹能放进一个手指,遇到刮风天是房外刮大风,室内刮小风;下雨了,雨水会顺着墙壁往下流。做实验需要有飞机座舱,可买一个座舱需要十几万元,他们买不起,怎么办?无奈之下只得用别人淘汰的模拟座舱应急。就这样一个座舱盖也得要6万块钱。为了不让抛起来的座舱盖掉在地上摔坏,他们采取了用人工接的办法来完成。一个盖有几十斤重,接不好落在人身上,轻者砸伤,重者有生命危险。就是这样也没有一个人后退,因为他们把这些实验设备看得比他们的生命都重要。他们说,那时只有一个信念,就是要保护好实验件!

刚开始试验时很不顺利,设计了几十个方案都失败了。杨新明整天泡在实验室里,方案就是出不来,连急加累,不几天,他的耳朵听力突然下降,左耳朵几乎失聪,眼睛的视力也下降到了0.3左右。在战友的劝说下,杨新明勉强同意住进医院。那几日,杨新明真想退缩了,可一想起那名牺牲的飞行员,他的信心又足了。渐渐地,“要用我的生命去救飞行员”这个信念,在杨新明的心底牢牢扎了根。

出院后的第二天,杨新明又走进了实验室。

经过两天的思考,他改变了主意,把试验场由室内挪到了室外。找不到合适的场地,杨新明就带领大家在实验室边的垃圾场上清理出一角,建起了后来蜚声军内外的弹射救生实验场。这个简陋的实验场夏天气温高达40多度,工作时臭气熏天不说,有时连计算机都“罢工”,不得不专门买一台电扇给它吹风降温;冬天天寒地冻,风一吹,沙土、废纸满天飞。但他们全然不顾,干劲不减,有时一天要进行4次试验,每次试验都要把所有的系统全拆装一遍,座椅加上假人就有三四百公斤,没有升降设备,就靠他们几个人抬上抬下。

课题组只有四五个人,他们既要当设计员,又要当试验员、记录员,每个人干的相当于通常情况下几个人才能完成的活。

功夫不负有心人。经过两年多100多次综合试验,杨新明带领课题组同志硬是啃下了这块“硬骨头”,研制成功具有世界一流水平的航空装备,其座椅“0-0”性能、防掉盖技术、抛离机体、结构形式、余度可靠性等均挤进了国际前沿。这一成果当年便荣获了军队科技进步一等奖、国家科技进步二等奖。

让“魔振”永失“魔力”

金秋10月,在以色列召开的第16届国际航空科学大会上,一个带着眼镜、个头不高的中国人,用流利的英语在宣读论文,会场鸦雀无声。当他将《直升机空中振荡的试验研究预防》论文宣读完毕,立即响起了热烈掌声,与会专家对该文给予了很高评价。这个中国人就是飞机研究室的高级工程师忻志明。

忻志明是有两个硕士学位的直升机专家,他前后上了11年大学,有相当深厚的理论基础和技术积累,同时,他又是一个具有挑战性格的人。用他自己的话说,越是难的事情,越是高精尖的科研,越有挑战性,他就越干越有劲。

80年代初,一架某型直升机在进行本场飞行时,突然发生骑马式剧烈振动。尽管飞行员立即采取了措施,可飞机还是没有解除抖动,最后不得不中断飞行任务进行紧急着陆。回到地面开车再检查时,振动却已经消失了。飞行故障的原因也随之查不清了。直升机空中振动故障一直是困扰国际航空界的一个难题,经常“突然”出现又往往神秘消失,被航空界喻为“魔振”。振动轻微时,直升机像“筛糠”一样颠簸、摇摆;振动强烈时,直升机又像惊马一在空中乱跳乱窜,常把飞行员颠离座椅。

任务下达给了空军某研究所,该所立即组成了以飞机研究室为主的课题组。室领导马上组成一个强有力的班子,汇集了各专业的专家,对故障展开了攻关。忻志明为课题组主要成员,他和课题组同志一起,大胆提出了国内还没有采用的全机地面物理模拟试验研究的新途径。

所谓地面物理模拟试验,就是用一架真实直升机与地面飞行模拟转台、以及计算机交联进行试验研究,以使空中振动故障现象再现,同时研究各种参数的影响关系,寻找故障机理原因。

在攻关的3个多月中,忻志明日夜拼搏,走遍了北京地区航空科技情报部门,翻阅了大量国内外文献资料。他放弃节假日休息时间,回母校与老师商讨计算方案,冒酷暑、顶雷雨到驻在江西山区的某研究所去搞计算,探索出了一种简便计算修正法。在分析大量实测数据和模拟计算的基础上,经过各方案的试验,课题组终于使故障再现,弄清了发生故障机理原因,研究出了预防措施和处置方案,“魔振”的来去行踪终于让他们捕捉到了。

问题解决后,他又和课题组同志们给自己提出了更高要求:将这些宝贵的研究结果和大量的试验数据上升到理论。善于挑战、勇于攀登的他,整整花了4个多月的时间,整理出了一份试飞记录报告和密密麻麻的试验数据。在此基础上撰写了论文。课题组经过反复研究试验,终于彻底解决了该型直升机空中振动难题,开创了我国计算机模拟技术参与飞机故障研究的先进途径。该成果荣获军队科技进步一等奖。

开辟高原的空中通道

五六十年代,在祖国的疆土上,西藏高原是直升机还未涉足的领域,也成了世界上直升机要攻克的主要堡垒。这片神秘的疆土被世界上最高海拔的山脉所围隔,四方都是险要的门户:南有喜马拉雅,西有喀喇昆仑,北有唐古拉山脉,东有山高谷深的横断山。这里含氧量是海平面的一半,任何以氧气作为助燃动力的机器到这里都会像人一样害上高原症,功率减少40%。在世界屋脊上使用直升机,有许多技术难题需要攻克。“不能让祖国的任何一寸疆土没有空防。”敢于挑战困难的飞机研究室科技精英们面对现状,主动要求对装备我军的某型直升机进行挖潜改进,成功地开辟了世界上第一条海拔4000米以上的直升机航线,打通了直升机进藏的空中战略通道。此后,又成功地使我军现役歼击机、强击机、直升机、运输机全部实现了从平原到高原的战略跨越。

开辟一条从内地通往雪域高原的航线,打开空中战略通道,绝不是一个轻松的话题。由于国情所限,当时我军装备的直升机是建国初期仿制苏联的某型直升机,战术技术性能比较差:飞行距离短,载重量小,飞行升限低,最高只能达到3000米,无法飞上青藏高原。况且,这种直升机在气候条件恶劣的高原执行任务,国内没有搞过,国外也没有先例。

当时前苏联专家断言:直升机在海拔3000米以上地区,无使用价值。

为了实现军委尽早开辟通往高原的空中战略通道的战略意图,飞机研究室成立了课题组。课题负责人由新中国培养的直升机设计专家、研究室直升机组组长温清澄担任。

到世界屋脊去飞行,首先要确定3000米以上的飞行包线、各种高度的起飞重量和载重、解决起动功率等技术难题,然后再实地试飞验证。接到任务,温清澄便带领课题组赵长年、游中校等同志进入了紧张的考察和研究中。当时确定进藏的某型直升机因为有许多先天不足,必须经过严密的计算和试验之后才能进藏。他们先与地方航空工厂一起,大胆采用增压二速的起飞状态,通过了功率关。之后又攻关解决了发动机在零下30多度的低温条件下顺利起动问题。经过3个月艰苦的计算、试验,取得了数十万个数据,并重新制订了新的最大起飞重量计算图,把苏联人规定的最大标高3000米的包线图延伸到了5000米,为直升机的高原试飞和使用提供了理论依据。

为了摸清进藏航线,温清澄小组找来标注精密的军事地图,反复分析、研究直升机进入和通过高原的最佳路线,查阅了大量气象资料,对航线沿途地区温度、湿度、风雪、空气密度等各种可能影响飞行的条件,都进行了详细调查,掌握了进藏试飞的第一手资料。之后,他们就开始了不同季节、不同标高场地的试飞,一步一步地探索着直升机的高原使用性能。

温清澄、赵长年从海拔1700米的某机场开始向高原试飞。初来高原,他们无不眼冒金星、两腿打飘。为了测试直升机载重,他们用卡车拉了一车的水泥块,每块25公斤左右,搬上搬下地给直升机加配重,高原缺氧,走路都喘大气,弯腰搬一块石头就感到双臂发酸、脑袋发沉、脸色发紫。

这是一片没有生命的土地。在标高4200米的鄂拉山,裸露的戈壁用凹凸勾勒成一片令人惊骇的轮廓,使人想到一座座坟堆。初到这里,他们看不见一片树叶、一根青草、一缕灯光,他们找了一个场地作停机坪,跳下直升机进行测试不到10分钟,就有好几个人晕倒,除两名藏族向导外,所有人都感到血压已不是正常值。因为在天气、饮食、住宿等方面极为艰苦的情况下,谁的身体也抗不住。温清澄的心率过速,血压开始升高;过去血压就偏低的赵长年,这会儿血压更低,太阳穴的血管老是“蹦蹦”地跳……试飞从标高3000米到4500米,一直飞行到沱沱河。在沱沱河住的几日,南国长大的温清澄和水乡出生的赵长年只用冰冷的雪水洗过一次手,洗脸洗脚却不敢奢望。以后赵长年接受了试飞西藏东线的任务,先到拉萨、日喀则、林芝和墨脱等地区进行了试飞。

几度春夏秋冬,他们逐渐增加海拔高度。游中校等同志接受了西藏本线试飞和开辟航线的任务。西起阿里狮泉河的冈底斯山脉,海拔多在五六千米,亘古的永冻层,被生物学家称之为生命禁区。沿新藏线试飞阿里地区航线选在了当年初冬。这种考虑是因为低温下的空气密度大,可以使直升机飞得更高一些,然而这个季节对于千里新藏线来说,却是一年中大雪封山期的开始,很多路段其实已不允许通车了。

游中校乘直升机从新疆和田到沿途海拔最低的喀拉喀什河山口观察地形。山口比较窄,宽度仅有100米左右,直升机贴着山飞时,他觉得就象穿梭在天井内,随时都会碰着两边的崖壁,但他全然不顾,继续测试着数据。以后,一站一站地选择起降点,并作出准确的计算和试飞。课题组乘车经过6000多米的界山时,头疼、恶心更为厉害。汽车水箱80度就沸腾。每当夜幕降临时,课题组的同志只得伴着直升机露宿在荒芜人烟的高原上。夜里温度低,怕发动机冻坏,也为了保证发动机起动,大家把所有能够挡风的物件搬来把发动机围住,并用暗火保温。经过两个多月的艰苦征程,直升机终于第一次飞过了平均海拔5000多米的昆仑山,降落在中国人口最稀少的阿里地区首府。

仅有上千人的狮泉河小镇沸腾了,老百姓倾城出动,夹道欢迎,人们载歌载舞,敬哈达、献酥油茶,像过节一般,围着有史以来第一次降落在此的直升机唱呀跳呀,尽一切所能来表达自己对直升机飞来的欢悦心情。

三度春又回。1000多个日夜的奋斗,直升机组迎来了丰硕成果:由温清澄主持的《直升机在高原的使用与维护》论文在国际上引起了轰动。当老温在国际直升机基础技术理论研讨会上用英文宣读论文时,引起了与会的150多位世界直升机专家的兴趣,会议专门留出半个小时的时间进行提问。美国直升机学会主席迪克·刘易斯对这篇论文给了很高评价:“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,开辟了直升机使用的新领域。”之后美国学会还专门将此文印成单行本公开发行。

其实,谁都清楚,课题组的成功并不在于论文得到了世界学术界的公认,而在于这一试飞成功,为我军在西藏高原地区执行作战任务赢得了战略上的主动,打通了直升机进藏的空中战略通道,也为其他军用飞机上高原作了理论和实践上的准备和探索。

直升机飞进雪域高原后,飞机研究室的科研人员又进一步挖掘其它型号飞机的高原作战潜能,经过长达10年的攻关,使现役的歼击机、强击机、运输机的作战能力,全部实现了从平原到高原的跨越。

如今,只要中央军委一声令下,我人民空军的作战飞机便可立即飞赴祖国西疆任何地方,并能对指定目标实施符合要求的防御。

独演活剧的“神雕”

面对军事高新技术的迅猛发展,飞机研究室的科研人员感到要缩小我军航空武器装备与世界先进水平的差距,必须瞄准世界航空技术前沿,提高科研选项的起点,奋起直追,自觉把科技强军落实到攻克科研难关的具体实践中。

当高技术含量正以加速度在战场上递增的时候,只有那些具有一流想象力的军事专家,才能构想出未来战争的大致轮廊。

1997年的秋天刚刚来临,一架墨绿色的武装直升机轰鸣着飞向华北山区某机场。只见它稍一低头,一簇簇火舌从机腹喷射而出,紧接着,“敌阵地”区域的要地上腾起团团烟柱,传来阵阵隆隆巨响……这架武装直升机是由运输直升机改装成的。而承担改装设计任务的,就是飞机研究室高级工程师游中校任组长的课题组。

游中校,飞机研究室直升机专业组的老高工,晒得黝黑的额头雕印着岁月留下的深深皱纹,眼镜后面,眼睛常眯着缝。当他谈起对某型直升机改装的事,总是呈痴迷状:某型运输直升机是我军近年来新装备的一种中型运输直升机,为这种直升机装上“铁拳钢牙”,一直是部队指战员的迫切愿望,也是打赢未来战争的迫切需要。

游中校等承担这个研制课题之初,难题是一个接着一个。课题组用了两年的时间进行酝酿论证,对各种数据进行了测量计算,建立了计算机计算模型,撰写各种成文资料,摞起来足有1米多高,成功地扫清了设计路上的一只只“拦路虎”。

经过近一年的苦干,终于进入到了改装阶段。改装地选在河北某机场。天不作美,这一年的夏季气温特别高,机场水泥地经过太阳的烘烤,温度达50多摄氏度,机舱内时常是近60度的高温,参加改装的同志,身上的汗几乎没有干过,工作服上的汗盐纹一层叠着一层。由于机场地理位置偏僻,周围没有旅舍,课题组的人员只能住在机场放零件的小工作间里,有好多人得了皮肤病。机场里的蚊子特别多,进行振动测试时,由于仪器受不了白天的高温烤晒,只能晚上做,晚上的蚊子一会儿就咬得人满身满脸疙瘩。几个月下来,课题组的人拉肚子、感冒、中暑者不断,尽管如此,但没有一个下火线。

改装完成后,为了检验飞机加装后的综合性能,已经年近60岁的游中校顾不得个人安危,第一个踏上直升机与飞行员一起进行首次试飞。试飞成功后,研究进入到关键的实弹打靶阶段。这一次加装的航空火箭,是历次直升机加改装武器火力最猛烈、杀伤力最大的一次,在靶试准备会上,打靶部队的领导很担心安全问题。为消除大家的疑虑,满头银发的游中校当众立下军令奖:“靶试安全我用脑袋担保。”话语铿锵有力,掷地有声。寂静的会场上,众人目光都注视着这位老专家,许多人的眼中都含着泪花。

当靶场上滚滚火柱直冲云天时,全场欢呼起来:改装后的武装直升机空中首次射击就取得了优良的结果。对这项课题,专家给的鉴定结论是:该课题成功地将国产先进的火箭武器系统加装到直升机上,使之成为运输和作战攻击能力兼备的突击型武装直升机。

在人类千载一逢的门槛上,在这个研究室从事了一辈子航空武器装备研究,刚刚从室主任位置上退下来的高级工程师胡世良兴奋地谈到,高技术是一个国家强大的重要标志,拥有一个高技术航空武器装备的空军,是一个国家稳定安全的重要支撑力量。作为一名新时代军队武器装备的科研人员,必须用高新技术增强我们的国防力量,这是每个中国军人的历史责任。

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