一次错过的创新

秦蓁

程昭武，1932年生，北京人，中国航空博物馆飞行技术顾问兼航空史研究员，中国航空史研究会副秘书长。

1947年参加中共领导的革命工作，曾在中共北京市委任干事、秘书等职务。

1955年参加空军，毕业于第六飞行学院。既是一名优秀飞行员，又是一名出色的飞行气动工作者。1966年首先提出“抬式”飞机气动设计概念。1987年离休后，参与创建中国航空博物馆，主持编研室工作，做出了重要贡献。曾编写和翻译多种飞行教材200余万字，出版《中国名机珍藏》等多部著作。

记者（以下简称记）：包括我在内，很多军迷不了解751战斗机，也不知道什麼叫做“抬式”飞机，您能先介绍一下吗？

程昭武（以下简称程）：好的。常规布局的飞机，水平尾翼在后面，机翼升力在后部产生一个低头力矩，水平尾翼翘起来产生一个负的升力，和一个抬头力矩，取得平衡。鸭式布局等于把水平尾翼放在前头，从重心来说这个前翼是个抬头力矩，后翼是低头力矩，是由两个正的升力配平的。

记：很多专家认为鸭式布局的平衡并不容易。

程：是的，鸭式飞机好像是多了一块升力，少了一块负升力，可以缩短滑跑距离，提高升力。但实际搞过鸭式的人都知道，它有两个不好解决的问题。

第一个是，气流经过前翼后向下洗，降低主翼的升力，有时甚至把前翼产生的正升力全部抵消。另外，在各个不同的迎角和状态下，对后翼的干扰不一样。所以鸭式飞机的力矩曲线非常混乱，在过去没有电传操纵、只是利用飞机自然安定性的年代，很难保持适合的重心。

第二个问题是，前翼在前面，配平能力不足，反而限制后翼增升。如没有前翼，机翼可以放下后缘襟翼增升，普通布局水平尾翼力矩比较长，可以配平。而鸭翼即使采用最大迎角，也很难配平后缘襟翼向下的偏转，有时还上翘（见图）。

记：那您就想到了用新的办法。

程：“抬式”飞机就是要想办法解决鸭式飞机的不足。就是综合利用动力装置的能量，解决前翼的配平能力，比如喷流、滑流。不仅要前翼配平能力强，还要给后翼弥补升力，两头“抬”。如果是战斗机，就在鸭翼的后缘设一个喷嘴，从发动机的压气机后面引一些高压喷流出来，诱导出前翼的脱体涡，将其一直引导到后机翼上，这样，前后机翼的升力都增大了，力矩曲线就是一个直线。

但不能说吹气就是“抬式”。美国人也做过吹气试验，从前翼前缘吹，结果飞机变得不安定，就把重心前移，但前翼升力增大，后翼受下洗，小个的前翼反而担着主要升力，后翼等于成了一个尾翼，就不合算了。但我们的“抬式”升力曲线是直线上升，这是很难得的。

记：这个布局算我们独创的吗？

程：应该算独刨，吹气试验虽然美国在我们之前，启发了我们，但他们并不成功，而我们成功了。美国人发现效果不好后，就放弃了。我们经过摸索，是从前翼后缘、主翼前襟翼拐角45度吹出来，效果很好。

所以，总结我们的经验就是，综合利用动力装置的能量，来主动诱导和加强前后翼之间的有利干扰，还能够弥补前翼对后翼的下洗损失，保持焦点的稳定，发挥“两头抬”的积极作用。

记：这个构想最初是如何萌生的呢？听说是和您从事滑翔运动有关？

程：1958年，正值“大跃进”，体育界也要“大放卫星”、“打破世界纪录”。可是滑翔纪录很难打破，世界纪录是留空50多小时，我们只有几小时，而且我们的滑翔机也比较落后，都是外购波兰的。所以，当时就从空军各战斗机航校分别调一名素质好、肯钻研的同志集合在一起，希望打破滑翔世界纪录。

当时我在北京南郊的第六航校当教员，被抽调出来，此外还从运输机部队抽调了3名女飞行员。我们经过努力，虽然仍未创世界纪录，但是我的夫人创造了国内纪录，且至今仍未被打破——在没有动力装置，只依靠气流的情况下，滞空8小时零9分钟。我们是利用太阳晒地面产生的热气流，但是太阳一下山，这个热气流就没有了，无法滞留更长时间。国外是利用山坡气流，例如风可以刮3天，就利用这个风力长时间留空。

当时滑翔机由飞机牵引起飞，每天在天上磨，我们就感觉普通布局飞机需要升力时，尾翼却要付出10%-20%的负升力，效率低。当时就想我们应该自己设计滑翔机，于是看了很多飞机设计书，发现国外试验表明，两个机翼离的很近就会产生有利的干扰。当时还不清楚具体原理，只是觉得如果前后有两个翼面，飞机大迎角时升力大，小迎角时阻力小、速度快，很符合我们创纪录的需要。

1959年由于经济困难，我们解散回部队，我继续当教员，但我一直想这个问题，就是设计一种飞机，两个翼面抬着飞。我在航校时也想做个模型，但工作很紧张，不允许。整整10年后，1969年为了照顾我和爱人在一起，我被调到运输机部队，当时在团司令部值班，看了很多航空杂志，那时的热门就是瑞典的“萨博”37飞机。原来的鸭式布局为了配平，都把前翼放得离主翼很远，“萨博”37放得很近，反而找到了有利干扰。这个有利干扰慢慢弄明白了，就是前翼的脱体涡给后翼增升，所以能拉很大迎角。

当时我看了相关报道后很激动，就给部队打报告想做试验。因为当时部队所在地郑州有个航模俱乐部，其成员都非常想做模型，但由于文革，只能改做毛主席像章等。我希望和他们一起做模型，搞试验。当时的16师师长王洪志很支持，并希望我做全过程试验，包括起飞、上升、平飞、下滑、着陆。1969年11月7日，我带着部队介绍信来到郑州附近的上街，和伞兵部队的人说明来意。由于我在运输机部队，当时首先是想做运输机模型。我说我设计的飞机可以多运人员，飞行速度快，还能短距起降。他们一听很高兴，就集合了8个航空模型运动员，2个航海模型运动员协助。怕别人打扰，还专门给我找了一间屋子搞试验。我们把航模运动员的能耐都发挥出来了，用纸模型来找飞机的焦点，又用线模型解决操纵问题，用木质滑翔机模型试验气动效率、升阻比。第一次试验，模型机就顺着气流飞出很远，失踪了。我们只好根据气象资料依据风向寻找，最终找到。endprint

这些成功鼓舞了我们，前后做了60多次试验，但存在一些安定性的问题，很多地方无法准确计算，比如滑流。我们找了很多书，如苏联奥斯道斯拉夫斯基的书。真正成功完成全过程是在1970年5月27日，此时已过去近半年时间。在这期间，大家积极性很高，白天试飞，晚上加班。

当时运-9运输机设计组（航空工业部的一个类似今天运-20的四发喷气运输机项目）去部队征求意见，我们把想法一说，他们很感兴趣，让我们试飞时一定要拍摄下来，以备今后分析。我们没有摄影机，就把飞机上的照相枪改装成摄影机，它是每秒16格的，真正摄影机是每秒32格，但也能观看。试验时，模型机滑跑了一个半机身的长度，也就是2.5-3米后，一下就起来了。由于此前60多次试验，模型不是抬不起来，就是不安定，大家就兴奋地喊：“抬起来了，抬起来了。”所谓“抬式”就是这麼来的。我们把影片送到当阳13师师部，当时的空军常乾坤副司令正在那里。他是个老学者，当时部队正搞“夺权”，他不愿参与，就去下面看看有没有什麼新东西。大伙就把试飞影片给他看，他说很好。正好北京有一个关于航空工业的会议，就叫我们去表演。来了一架专机到郑州，把我们的模型小组和模型一起拉到北京。表演非常成功，别人的飞机是顺着跑道起飞，我们横着就能起飞着陆。

表演之后，常副司令要求照着模型做一架飞机，把任务下达给西北工业大学，西工大保证当年设计、当年上天。当时提出，“拾式”飞机要全国大协作，各个厂所“共同抬”，热火朝天地干了起来。需要哪个工人、技术人员、设备都可以打报告抽调，模型也吹过了风洞，机头的木模也做了出来，就准备造飞机了。到了1971年，因为林彪叛逃事件，要“肃清林彪的干扰”，因此整顿、调整，所有工作都停了下来，我又回到部队。

此后，四川安县气动发展中心的技术员许光明让项目峰回路转。他在西工大时看过我们的飞机，后来写信问我飞机的情况，我说下马了。当时航空工业的人对很多项目都轻易下马多有抱怨。他就通过单位写信给李先念，说很有希望的一个试验，不知为什麼停下来了。李先念回了三页纸的批复，说：过去航空工业搞不好是林彪干扰，现在干扰没有了，再搞不出来就是我们的责任了，并提议全国大协作，在材质、设备方面都要给予支援。

1974年，叶正大主持的国防工办在北京和平宾馆开会，空海军、航空工业部、六院等单位参会，会上读了许光明的信，并把我们找来汇报。汇报后，大家认为试验很有必要搞，但提出能不能不搞运输机，搞国家急需的战斗机。我们还是选择与西工大协作，因为该校无人机水平比较高。

1975年，三机部下达768号文件，确定“抬式”飞机为国家重点科研项目，代号“751”，要求各单位协作。我们一方面搞风洞试验，一方面搞了一个自由飞模型，相当于现在的无人验证机。当时的模型是在后部装活塞发动机。

1976年在新乡做了无动力空投滑翔试验，1978年做出能完成全过程、遥控、还能在地面遥测的模型。但试飞刚成功，遇到“粉碎四人帮”，研制经费没有了，就停下来。1979年，空军在北京大雅宝招待所开论证会，拨了2万元让我们去哈尔滨继续风洞试验。哈尔滨的试验，由我主持，没有其它协作单位，彻底贯彻了我在气动方面的想法，做的效果反而最好。不过最终，后续经费问题还是无法解决。

后来机构变了，空军科研部变成装备部，支持的领导和人员也有人事变动，因此这个项目也没说下马，但停下了。部队也催促我快回来飞行，否则就停飞了，于是我最终又回到部队。

整个“抬式”飞机的发展过程就是这样。

记：“抬式”在试验时遇到的最大问题是什麼？

程：在上街试验运输机模型时，最大困难是配平和安定的矛盾。前翼升力小了，不配平。升力大了，焦点前移，飞机就不安定，其表现就是一起飞，控制不住，就一直抬头，最后啪的一下坐下来。后来慢慢找到规律，就是一定不要单独增加前翼升力，而是主动加强前后翼之间的干扰，不是像“萨博”37那样单纯靠前翼脱体涡，到一定迎角破裂，就完了。我们的设计是在需要时脱体涡就诱导产生出来，而且要送到哪就送到哪。

傅前哨同志曾提出从前翼粘一条侧板一直延伸到后面，认为有可能把前翼脱体涡带到后面，但做了风洞试验却发现，侧板一到后翼上面，涡是反的。因为后翼上面是低压区，脱体涡到了它上面变成附着涡了。当然，这样设计减少了干扰阻力，相当于翼身融合体，把前翼的脱体涡和翼尖涡稳定住了。

在我们试验的同时，1976年美国搞了“海玛特”HiMAT验证机，就是RPRV——遥控的研究性质的飞行器，我们的模型机实际就是这种性质。

记：操控问题容易解决吗？

程：很好解决，我们在上街的线操纵模型，操纵很灵敏。引气问题当时是个难题，现在看，用涡扇发动机较容易解决。当时计划是从涡喷6发动机压气机后引喷流，但引气多了，发动机推力会受影响，增加专门引气的小发动机又不合算。现在就简单了，直接从涡扇发动机外涵道引两股喷流，而且喷流还是低温的，不会烧坏机身材料。

记：鸭式最早是哪国先搞的？“抬式”今后有没有前景？

程：鸭式最早是美国搞的，莱特兄弟就搞鸭式布局，但鸭式近距耦合是瑞典先搞出来的。我认为“抬式”用于四代飞机是比较理想的，因为四代机要解决高机动，尽量增加可用升力。实际现在的飞机机动性是围绕飞机纵轴和延着飞机纵轴的机动性。

例如歼-10，就可以做相关引流吹气试验，其盘旋半径、起飞着陆距离完全可以进一步缩短，气动外形也不用改变。现代飞机机动主要就是盘旋半径和最大可用升力。我们当年在试验时，喷流可用开关控制大小，实际真正应用后，完全可以调节为最佳喷流量一直喷，不用调节。但对于第六代战斗机，“抬式”也许就不适应了。俄罗斯苏-35可以向后翻筋斗，但只是特定状态下。包括俄五代机T-50，很多国家在研究水平螺旋或小半径水平转弯。现在的飞机一蹬舵就侧滑，无法水平转弯。我们最近试验了一个圆翼无人验证机，能水平转弯。endprint

超视距攻击更需要战斗机超机动，具备直接升力、直接侧力这些非常规机动能力的飞机，今后才有可能躲避导弹。例如导弹打过来，我机突然直线上升就能规避。现在靠转弯肯定是不易躲避导弹了。现在的优势是操纵问题解决了，如矢量推力，飞机发动机体化控制技术等。

记：当年歼-9战斗机方案也是采用鸭式布局，有什麼特点？

程：歼-9的设计思路不是解决机动性，而是提高升限。当时外国搞双三飞机（3倍音速，30000米升限），我们低一些搞双25（2.5倍音速，25000米升限）。但发现达到最高升限时，升降舵向上翘，增加了一些阻力，如前面加鸭翼，有一个抬头力矩，升降舵就可以放平，继而可以减少阻力。歼-9的鸭翼是远间距，而且是固定不动的。

记：美国现役飞机没有鸭式，均为常规布局，您认为鸭式和常规布局那个更好一些？

程：高机动战斗机鸭式布局还是好一些，当然，美国用边条、矢量技术也能达到高机动。歼-10增加了一个升力面，但后缘襟翼起不到增升作用。美国的常规布局，靠后缘襟翼增升效果也很大。或者采用三翼面，也可解决配平问题，但翼面太多阻力也增加了，隐身性能降低。总之各有各的选择，看自己的技术积累。比如当年二代机追求高速，多用三角翼或后掠翼，但F-104反而用小展弦比梯形翼，机翼很薄，只有两个刀片的厚度。我们航空博物馆在接收F-104时，其机翼前缘还包着布，防止伤人。但叶正大给我看过F-104的数据，它的力矩曲线是直的，重心是安定的。

记：F-104不是有“寡妇制造机”的绰号吗？

程：F-104那麼小展弦比，机翼很薄很窄，容易失速，低速操控性肯定不好，所以飞机失事多在着陆的时候。但该机设计师约翰·凯利不承认这个飞机不好。

记：“抬式”飞机艰难的研制经历，其经验教训是什麼？

程：我国以前过于强调研制飞机就一定要使用，对验证机不重视。我们往相关学报投稿论述自己的研究成果，学报说不明白，不给登。为了在杂志上发表成果，我们和一些航空刊物谎称是外国的理论，杂志就给登了。这说明我们过于重视外国的研究，忽视自己的创新，当然现在有所改观。

在研制期间，总是受各种政治运动和事件影响，效率不高，经费也无法持续。例如，“抬式”飞机不是鸭式飞机，只有引气才是“抬式”飞机，吹气可使升力提高60%，但吹气试验很多时候都无法做。

我们建国后也有很多创新和探索。例如徐舜寿主持设计的歼教-1就有很多创新，一上来就是一个喷气式基础教练机、两侧进气设计，这在后来都成了主流。记得当时苏联专家坚决反对两侧进气，说飞行员两个耳朵呼呼作响，但现在看俄罗斯战斗机全是两侧进气。

记：现在看苏联很多技术也是对西方亦步亦趋，我们今后发展还是要依赖于自主创新。谢谢您接受我们的采访。endprint