歼15舰载战斗机首飞10周年:这一次 目标大洋

歼15舰载战斗机首飞10周年:这一次 目标大洋

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歼15总设计师孙聪、沈阳所所长刘志敏与保障团队成员在舰上。

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沈阳所党委书记奚继兴与保障人员在现场。

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歼15常务副总设计师王永庆在舰上。

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歼15设计团队工作现场。 

2009年8月31日, 沈阳北陵机场。这是北方初秋极为平常的一天,但在航空人心中却有着特别的分量。这一天,中国的航空工业史上将诞生一个全新的飞机型号——歼15舰载战斗机,它还有一个更为形象和颇有威慑力的名字——“飞鲨”。8月31日,正是歼15陆上首飞的日子。

陆上首飞仅是歼15的“出生证”,这款机型真正被外界所了解,是三年后的事情。2012年11月23日,歼15舰载机成功地在辽宁号航母上完成了首次着舰和起飞,这是它第一次出现在公众的视野里。茫茫大海上,歼15降落航母时勾住拦阻索的精彩瞬间、甲板上一飞冲天的优美弧线让亿万国人沸腾,世界惊叹。从这天起, 中国航空工业的研发能力实现了从陆地到海洋的跨越,中国成为世界上少数能研制航母舰载战斗机的国家。

当一个新事物出现的时候,总会带给人们一种震撼和好奇,尤其是像舰载战斗机这种中国航空工业史从来没有的机型。记者带着这份好奇,走近航空工业沈阳所歼15舰载机研制团队,他们背后的故事更具力量,也更值得铭记。

沈阳所是歼15的“出生地”,作为新中国航空工业历史上第一个飞机设计研究所,在其近60年的奋斗历程中,几代科研人员心怀报国使命,默默奉献;歼8、歼11等多个系列的战斗机在这里被赋予生命,成为捍卫祖国领空的利剑。崇尚技术是沈阳所自诞生以来的优良传统,早在20世纪80年代,研究人员便紧盯世界航空装备发展趋势,颇具前瞻性地开展了拦阻钩、单双轴机翼折叠结构等与航母舰载战斗机相关的关键技术的预研与论证工作,有的技术还做出了试验件并进行了测试。“我那时承担的研究项目是着舰导引。”如今已是中国工程院院士的歼15总设计师孙聪回忆说,那时触摸到有关舰载机技术,并在研究中获得相关的参数时,非常兴奋。若干年后,当沈阳所真正开始研制舰载机时, 大家感觉之前的积累是远远不够的,“懵懵懂懂”是研制团队对舰载机的普遍心态。“歼15是沈阳所新老更替后完成的第一个机型。那时大家都憋着一口气,歼15,一定要干好!”孙聪和他的团队就这样从老一辈手中接过了重任。

创新,是进步的动力

且不说对沈阳所,就是对整个航空工业来讲,研制舰载战斗机都是一项前所未有的挑战。也正是这样,以孙聪为首的年轻的研发团队没有被传统思想束缚,从研制之初,就放飞着思想。创新,成为研发团队最明显的特征。

作为我国自主研制的首型舰载多用途战斗机,设计团队根据“舰机适配性”要求, 对歼15的气动外形、机体结构、机载系统等都进行了全新设计;采用了大量的新技术、新材料、新工艺。从首飞收放起落架、展示折叠机翼的性能,就能看出研制团队的信心有多大。

歼15要全部采用三维数字化设计!这意味着所有的结构、电气、管路全部实现精准的面向制造的三维设计,并作为零部件制造和装配的依据。

三维数字化设计在今天看来已经不是什么新鲜事物,但是在歼15项目上马之时, 在一个新项目上完全采用三维数字化设计, 还是存在着技术方面的风险,更何况是从未接触过航母舰载机项目。当所里把这个决定公布出来时,还是引起了一些质疑。要知道,舰载机研制是全新的领域,没有可借鉴的经验和模式,全靠大家边干边琢磨,发图也要颠覆掉之前传统模式,从人员能力到时间节点,能不能保证型号研制的顺利推进?

“变革是一个单位、一个集体进步的动力。”看清科技发展趋势后,沈阳所的领导没有退缩,条件已经基本具备了:2000年前后,为了追赶世界飞机设计的步伐,沈阳所就在不同型号结构、部件上开始有意识地进行小规模的数字化设计与应用,在打通设计与设计、设计与生产之间的壁垒上做着尝试。

然而,当用于歼15设计的整套数字化系统在全所层面运行起来后,系统稳定性、效率等方面的问题却频频出现。那段时间, 所里的培训特别多,既要提升设计人员的技术能力,更要改变原有的工作习惯和沟通模式。孙聪和担任歼15常务副总师的王永庆两个人更是每天都待在设计现场,一是可以随时解决各个团队所遇到的技术问题,二是通过近距离的观察来优化设计流程,找到影响发图效率的“卡点”。经过三个多月的磨合与适应,数字化系统变得愈加流畅和高效, 大大提高了歼15的设计、发图效率和质量。最终数据显示,歼15从详细设计到首飞, 从传统发图的四年缩短到三年。

歼15所采用的三维数字化设计,在改变了设计流程和设计方法的同时,对项目的管理也提出了更高的要求。为了适应这种改变,沈阳所在歼15项目中大力推行联合攻关团队(IPT)模式,即针对歼15的一些关键部件和系统的研发,从所有与之相关的专业和部门中抽调技术人员,组成一个临时性的攻关团队,实现内部的高效协同。同时采用并行协同的模式,与航空工业沈飞构建厂所之间的联合工作模式有效促进了设计与工艺的融合,实现了设计发图与工艺制造之间的无缝衔接。与传统三代机相比,工装数量减少60%,工装返修率由300%降至20%。

单从上面的数字,就能看出他们经历了多少变革。从组织模式、工作习惯、管理变革再到其他,新机、新人、新思想,歼15的成长,也是这些背后默默付出的航空人的成长。过程很艰难,结果很甜蜜。

细节累积起来的变革

“歼15配装2台大功率发动机,研制过程中攻克了机翼折叠技术,全新设计了增升装置、起落装置和拦阻钩等系统,使得飞机在保持优良的作战使用性能条件下,实现了着舰要求的飞行特性。”这段读起来用不了一分钟的文字,研制团队用了4年,这也是沈阳所创新设计的4年。“从过去与场站打交道,到现在要与航母打交道。使用上一点经验也没有,就是想,想得尽量充分全面。”王永庆说。王永庆一个“想”字,涵盖了太多的意思。

在航母上降落,拦阻钩、拦阻索系统直接决定了舰载机着舰的成功与失败。拦阻索的长度、离甲板的高度;拦阻钩的外形、结构、强度设计等方面都需要考虑到。为了实现钩与索的重逢和分离,找到最契合的点,研制团队记录下每一次试飞试验数据,通过大量的分析研究,对飞机与拦阻索不断进行匹配性改进。

当时26岁的结构部李福和他的同事们负责拦阻钩的设计与研究。“拦阻系统,国内从来没有人研究过,挺激动的。”他说, 但激动很快被研制的艰难所代替。外界看到舰载机降落甲板时,拦阻钩挂在拦阻索上的一个动作,包含着太多的技术细节。舰载机在着陆时,拦阻钩与甲板碰撞后会反弹,他们要解决的一个关键问题就是控制好拦阻钩的弹跳高度。“我们通过数字化手段,软件仿真模拟着舰过程进行分析。由于一开始并没有可供参考的数据,我们就根据计算机模拟先预估一个数值,然后通过反复试验来调节,找到最优结果。”李福说。

在歼15飞机上,有一个大型部件不但对结构强度要求高,并且对其重量的控制也直接关系整机减重,如果采用传统的加工工艺,不仅需要昂贵的加工设备,并且制造周期也无法保证。在创新思维的指引下,设计团队决定在歼15上采用3D打印技术加工该大型部件,不但开创了新机制造工艺的新领域,也使其成为歼15舰载机减轻机体重量的重大突破口,并一举为我国钛合金3D打印技术在航空制造领域的应用推广奠定了基础。

与同级的陆基战斗机相比,航母舰载机的机身重量要重10%到15%。飞机着舰后要在不足百米的距离内停下来,拦阻系统承受的载荷在这个过程中是如何变化的?这是个冲击动力学范畴的问题,不真正地摸透解决,舰载机在航母上起降就是一句空话。作为沈阳所在该领域的技术带头人,副总师曹奇凯和他率领的团队面对没有任何资料可借鉴、没有试验设备可实现这种冲击载荷的模拟施加。另辟蹊径,他们设计了一个以火箭为动力的冲击试验装置,最终得到了在此种冲击载荷作用下的相关试验数据。经过歼15的研制,动力学成为沈阳所综合强度部最重要的专业之一,相关研究也为国内其他型号提供了技术支持,该专业的多名成员也成长为国内该领域的专家。

舰载机长期工作在高湿度高盐分的环境中,这就要求其机体结构不但要强度高、重量轻,还要耐腐蚀。歼15设计团队联合国内多家科研院所和高校,先后完成了以起落架结构材料为代表的一批新型机体材料的研究和应用,形成了高强度、耐腐蚀材料的技术体系和产品体系,并带动了国内航空材料研制能力的提升。

每一个小细节,都决定着舰载机的研制能否成功,而细节的积累就会带来系统,甚至整个行业的变革。一个个航空人也像这看似微不足道的零件,坚守在自己位置,将责任注入歼15。通过歼15的研制,航空工业沈阳所在舰载战斗机总体/气动布局综合设计、起降动力学及飞行控制设计、强度及特征结构设计及验证、机载系统舰载特性设计、腐蚀防护及电磁兼容设计、陆基/舰基综合保障设计、机舰适配性设计及验证等7个方面,200余项关键技术上实现突破,极大地促进了我国固定翼舰载机体系化发展。

试飞,逐渐接近的过程

歼15在航母上起飞的画面一经播出, 指挥员手势随之走红。一时间“航母Style”风靡大街小巷,一个动作蕴含着国人对航母和舰载机多少骄傲与荣光。人们不知道,从无到有的航母、从无到有的舰载机,机舰完美结合的背后,是无数次的“试飞Style”。

舰载机是航母战斗力的核心,着舰更是飞行过程中的重要环节。“以前我们设计研制是不关注飞行员培训的,因为我们已经有强大的陆基飞行员培训体系。但舰载机从零做起,飞行员的培训也要从零做起,一切都是从无到有。”孙聪说。研制飞机的同时, 沈阳所研发团队的第二战场——飞行员驾驶策略的研究同时展开。舰载机的飞行事业是“刀尖上的舞蹈”,如何保护“舞者”的安全, 设计科学的飞行方法、起降流程,帮助他们找到并成功起降在大海上那片“树叶”和“邮票”,是舰载机设计团队的责任和使命。

“飞行试验反馈回来的信息也在促使我们对飞机的设计不断进行优化。”总体气动部张勇说,因为是第一次研制舰载机,很多地方还有完善的空间。随着试飞工作的展开, 他们陆续接到飞行员多次关于拦阻钩收放操作手柄操作不便的反馈。客户需求是第一位, 接到反馈信息之后,总体、航电、机电等部门迅速行动,对座舱、仪表板的布局进行调整论证,并在最短的时间内完成更新设计。重新设计之后,原有的拦阻钩收放操作手柄被一个按钮取代,并且安装位置也做了调整, 飞行员使用后非常满意。航母舰载机在着舰时,瞬间增大的过载会严重影响飞行员的操作准确性。为了解决这个问题,总体气动部魏金鹏和他的同事们为歼15研发了一套被称为“黑科技”的舰载机着舰操纵策略,以帮助飞行员准确操纵,实现精确着舰。

所里,科研人员一遍一遍在电脑上进行着相关模拟试验;陆基试验场,试飞跑道刚刚建成,他们就和试飞员并肩作战,边攻关、边试验、边训练,从飞机的一起一落中收集试验数据,严寒酷暑从不间断。进入陆基试验阶段,孙聪、王永庆带着科研人员更是长年驻扎在试验现场,开展机舰适配性试验试飞攻关。

看似简单“看灯、保角、对中”飞行员的操作口诀,是上千次试验得出的结果。“试飞最密集的时候,我们的工作时间从凌晨6点到夜里12点。”装备技术保障部副部长宋浩伟说,回到驻地大家要对当天数据进行总结分析,发现问题、解决问题,然后制定出第二天的训练方案,那段时间必须当日事当日毕。在航母上,飞机设计师与航母设计单位、部队官兵在一起工作,为了共同的目标, 所有人都在辛勤付出。歼15试飞时,试飞技术保障组全程跟进,飞机在甲板上起降和试飞,他们则在甲板下逼仄的舱室里随时候命,以解决各种可能出现的突发问题。“随舰保障,不是休闲度假,见一次太阳都是奢侈,有的只是责任。”劳累与艰辛,隐藏在了宋浩伟平静的话语里。

“2012年的9月,辽宁号航母入列之后, 西方国家曾断言中国的舰载机至少要五年的时间才能在航母上部署使用,没想到两个月以后,我们的飞机就成功着舰了,而且首批上舰试飞员小组五名成员,全部着舰成功。”孙聪自豪地说。这份自豪的背后是为了找到拦阻钩和拦阻索交汇一刻的最佳数值,无数次的近距离观察;是攻克拦阻钩的设计难题时,办公室里那彻夜不灭的灯光;是陆基飞行试验期间,跑道尽头烈日下的守候;是航母甲板下多日不见阳光却依然挥汗如雨……

随着飞机、试飞员、航母状态日臻完善, 试飞方法、飞行员培训等经验的不断积累, 今天已经有越来越多的舰载机飞行员自由翱翔在海天间。

未完的故事

2012年11月23日,辽宁号航母交接入列两个月后,歼15将进行首次着舰,并完成舰上滑跃起飞。对于在场的所有人来说, 只有“紧张”两个字能够形容。孙聪一遍遍地思考着有没有漏掉的环节;科研设计人员则在心中不停地拨着各自的“小算盘”,参数没错、程序没错……

上午9时许,海域上空传来飞机的轰鸣声,转瞬间,一架编号“552”的米黄色战机飞临“辽宁”号上空,接着从左舷开始向舰艉绕飞,将机头对准航母的甲板跑道。放下起落架、放下尾钩、调整好姿态……飞机以每小时200多千米的速度猛地“砸”向甲板。“嘭”!一道着陆胎痕“刻”在了飞行甲板上。战机瞬间精准地钩住阻拦索,像一头被牢牢驯服的怪兽,稳稳地停在了甲板跑道上。为了在航母上“画下”这道崭新的胎痕,研究人员、试飞员已经在陆基训练中练习了上千遍。一个多小时后,“552”号战机经过加油和地面准备,开始上演滑跃起飞。偏流板打开, 止动轮升起,两台发动机开始加力,淡蓝色的尾焰“呼呼”作响……一切就绪,只见起飞助理画出一个完美的“起飞”指令,“砰”! 止动轮挡迅即放下,歼15飞速冲向舰艏滑跃甲板,冲向海天。

成功了!这一刻让所有参研人员兴奋不已,这看似简单的一起一落,蕴含了航空人太多的汗水、泪水,还有为之付出的生命。罗阳的去世,参与歼15研制的每位成员有着最深最痛的感受,为了让这架舰载机飞上天空,他们付出了太多。今天,沈阳所的办公楼前,矗立着罗阳的雕塑。作为飞机设计师, 罗阳曾在这里工作了20多年。来来往往的航空人,也在汲取着罗阳精神、歼15精神的力量。

歼15的故事还有很多很多,首飞十年后再次问起往事,他们记住更多的是各项技术参数,我们只能从只言片语中找寻着曾经的他和他们。“十年很快,从首飞到今天,针对舰载机关键技术的研究试验从未间断。希望这个平台发挥更大的作用,实现新的作战能力。”王永庆说,歼15为中国的航空工业拓展了一个新的研究领域,设计、计算、仿真、试验,试飞,型号研制全流程的锻炼也让一批批年轻人成长起来。

如今,新时代的年轻人又站在了新的起点上,沈阳所“青年夜校”人工智能的课堂座无虚席。

时光穿越,沈阳所图书馆的灯光下,仿佛坐着二十几岁的顾诵芬、管德、李明、杨凤田……

“歼15只是一个开端。”孙聪的这句话, 不禁让人充满了期待。

歼15大事记

2009年8月31日,歼15陆上首飞。

2012年11月23日,歼15完成航母着舰。

2013年6月,歼15完成首次辽宁舰上驻舰飞行训练。

2013年9月,歼15首次挂弹在辽宁舰起降。

2015年9月3日,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式上,检阅首次出现舰载机受阅梯队,5架歼15以楔形梯队飞过天安门广场。

2016年12月25日,歼15随辽宁舰等舰艇组成的中国航母编队首次穿越宫古海峡,突破第一岛链进入西太平洋。

2017年7月30日,在朱日和举行的纪念人民解放军建军90周年沙场大阅兵中,7架歼15编队接受检阅。

2018年4月12日, 海上大阅兵。习近平主席察看辽宁舰歼15起飞训练情况。

截至2019年年初,歼15完成航母昼夜间起降、特级飞行、仪表导航、编队、实弹攻击等训练科目,并随航母完成复杂海况作战训练,已形成作战能力。

来源:看航空

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