程不时在博客里透露“运10”设计内幕 (3)
aka 发表于 2007/04/13 23:55 一品 人文历史 (www.ywpw.com)
充满创新意识的过程
运10工程中,采用的新设计方法、新规范、新术、新工艺、新材料、新成品附件的幅度,是以前的型号设计中所罕见的。运10飞机上出现了许多国产飞机上从未有过的系统和设备。有些过去有过的项目也是原理、概念大不相同。这些出自型号特点而提出来的需要,通过这支生气勃勃的求实示新的技术队伍不懈的努力,终于迈过了一个又一个的门坎,使需要与可能得到良好的结合,使我国飞机设计的能力进入到一个新的境界。
在运10的各个环节充满了创新。比如系统试验室为模拟飞机整体在空中的各种姿态,设计了一种用三点支持全尺寸的机翼的万向支撑,就是一个很有创意的设计,受到航空部何文治副部长的高度赞扬。
总体组经常需要处理各式各样的事,不论问题大小,都要想出解决办法。一次负责设计外形的女工程师问我:一块蒙皮的形状到后方要与气流相切,应该怎样设计?我说,就用三角正切函数的数学规律好了,因为正切规律在数学上是光滑的,而到直角时数值等于无穷大,正好与气流方向相切。她听后想了想,点点头就按这样设计了。
我以前没有处理过同一问题,也没有在书藉或资料上读到过应该怎样处理这个问题,但飞行证明这部分的设计情况良好。后来我在总结中谈到我“灵机一动”解决这个问题的经过,有一位循规蹈矩的工程技术人员指出我“用词不当”:严肃的飞机设计问题应该总是经过严密推导才能解决的,怎么可以灵机一动呢?
我觉得这正是很多不懂得创新思维规律的人常有的观点,他们认为每一步都应该遵循先人踏出来的路走。事实上人们在解决问题的时候,常常需要调动大脑内潜意识中埋藏的各种信息,并进行特定的综合拼装才能找到途径。创新意念常常是思维的非逻辑运转下形成的,所以“灵机一动”是发明与革新中经常取得效果的来源之一,需要当事者丰富的知识内藏和灵活的处理能力。我后来写了一系列关于“灵感”的成因和思维锻练的文章,在许多报刊上阐述,有
几篇数十年后被收进“20世纪代表性科学小品文”选集中。
在部件技术设计和零件细节设计中,一次在各设计室主任的会议上,我着重谈了重量在飞机设计中的重要性。重量是设计质量的一面镜子,反映设计的优劣。在设计中应该控制重量的增长,控制的办法等等。我讲完后,一位与会的室主任大声地强烈提出:“这个报告应该向全体设计人员讲,让大家都听到……”
接下来两个星期,我几乎每天都要向一两个设计组的成员重复讲这个报告。很多年后,一位老资格设计人员告诉我说,他印象最深的是我当时讲到一个比喻,说“飞机上多余的重量并不像一堆煤一样堆在某地,只要把它铲掉就完事了的,而是隐藏在飞机各处,需要精心工作去把它们挖掘出来……”。
我自己倒不记得这句话了。当时我们下到每一个设计组去帮助具体减重,控制设计过程中重量的增长,并建立了一种重量通报,每周印发向全所通报重量工作进展的情况。
在运10研制过程中,我们运用计算机开发出138个应用程序。我自己也编写了不少计算机程序,使运10首次在我国飞机型号设计中大面积使用计算机辅助设计。此外我对工程设计中用电子计算优化方法进行了研究和开发。中国科学院的数学研究所派一个小组来向我调研过我的工作进展,我提了几条意见他们认为很有启发。国防工业系统也派人来了解我的工作进展,特邀我参加在烟台召开的专门会议,在会上特地给我四倍常规发言的时间来讲述我们在飞机设计中运用优化方法的结果和体会。
我开发出的这种程序,被用在解尾旋多元方程上,计算结果与价值昂贵周期冗长的试验很接近;也用在飞机水面迫降的水线计算上,用其它方法几乎无法计算。我还将这种办法用在以我为主进行的“大型飞机水系统调整重心的方法”上,在百吨以上的飞机上实际试飞时,用水系统达到灵活准确调整全机重心的目的。当时我就乘坐在飞机上,在水系统成排的水桶架旁按照计算机的计算结果调整着水量和全机重心。
1977年月11月,我参加了上海第一机电工业局科学技术大会。在万人体育馆举行。我写的《计算机辅助飞机设计》上下册专著被裹上红绸送上主席台作为单位的献礼。我结婚迟,这时快50岁了,而儿子还在小学低年级。我在锣鼓掀天中和一群受表彰的科技人员一同走向主席台时,穿过体育馆场地中载歌载舞的儿童,看到嘣嘣跳跳的儿子的双颊被老师涂成两个红饼,那形象实在好笑又可爱。他看见我胸前载着大红花,也很奇怪地不断转头看我。
紧接着,我在下个月又参加了上海市的科学大会。 1978年3月,全国科学大会在北京召开。我主持的“水系统调整重心的试飞方法”,获得了全国科学大会奖。
翱翔在祖国领空
1980年9月,自从任务下达的70年8月以来,全国多少人付出了十年辛劳,运10飞机完成了一切试验及地面准备。这时何文治新任航空工业部副部长,上任的第一个任务,就是集中一大批全国名地的航空专家来上海,对运10进行首飞前的技术审查。
专家们听了我们连续几天汇报设计过程及技术准备情况,观察了现场,检查了飞机,对我们的陈述基本表示满意,只提出一项补充试验。就是发动机灭火系统,因飞机上管道长度太长,过去只分段做过通气试验,认为在全系统在飞机上安装完毕之后,应该再作一次贯通的试验。试验时我在现场。虽然这是航空部审查组特意指出需要补充的试验,现场很慎重其事,到场的各方面人员很多,但实际的试验只在“接通!”一声令下,“卟哧”一声就完成了,前后只有2-3秒钟。
何文治副部长在审查结论会上说:“来上海前,听到关于这架飞机种种传说,感到主持试飞的任务不好办。但是来了以后,实际看到的情况,与我以前听到的完全不同。在你们工作的基础上,我可以签字,同意试飞。”
原来以前对运10在技术上指责的种种意见,主要来自航空工业内长期从事仿制外国飞机的人们。他们关心的角度集中在试制的工艺装备是否齐备,因为这是仿制现成的机型所遇到的主要问题。但研制一个新的型号时,主要问题应该注意设计思维是否健康,设计试验是否足够。而试制的工艺装备则允比成批生产时作很大程度简化。何文治本人在50年代亲身参加过我国早期一些新研制型号的研制,因此他能够掌握问题的主要方面,对一些不得要领的、或单纯出自情绪上的抵触而提出的批评意见能够作出正确的判断。
1980年9月26日,我们清晨从上海市南面龙华机场附近的居住地坐车来到北郊的大场机场,穿过整个上海市。到达机场时,阳光尚未升起。广阔的机场上,真是万人空巷。这时朝霞满天,巨大的机库的大门被推开了。机库里似乎还盛着昨夜的清凉,光线模糊。首先是一个小甲虫似的牵引车从库内缓缓开出,出现在门外的霞光里。慢慢地,在它身后五米,显出了运10巨大的流线型机头。接着, 驾驶舱的前风档玻璃出来了,像大睁着惊奇的眼睛探望着外面的世界!
运10庞大的身躯逐渐显现出来。啊呀,它是如此巨大!
中国历史上造出的最大的飞机,把厂房门撑得满满的,像是从隧道里开出一列列车似的。牵引车拉着飞机徐徐转了一个九十度的大弯,飞机像丁字台上的服装模特儿一样展示各个角度的优美线条,绽放着它新喷过漆的闪亮色彩。高大的机尾上喷上了巨大的五星红旗和红色的“Y-10”徽号,像电影中的摇镜头一样展现在万众面前。
这种景象,真使人心潮澎湃。设计人员几年来为它日夜冥思苦想,在每一点上争辩衡量。在每一根曲线上倾注着深情,在每一个细节上反复试验,现在把它交给了喷火的气流,呼啸的疾风,密如蛛网的线路上电子的奔涌,就像它是一具复杂的琴,如今供试飞机组用音乐家的手在天空奏响,用美术家的笔去到云端勾画。
机场,在平行于跑道的滑行道上,汇集着人头攒动的人群。更多的没有进入机场的飞机厂工人,则站在高大的厂房的顶棚上,看似南方的山峦上长着的许多树丛一般。他们要目睹自己产品的升空。一座厂房的高层有人推开一扇玻璃窗,映着初起的阳光明亮地一闪。
在现场的上万人群中,都为运10是否真能飞起来感到紧张。临跑道的一侧,摆上了几排坐椅。一群白发拘髅的老工人和一位老工程师坐在那里。那老工程师身上挂着从体内接出盛体液的瓶子,大手术之后拒绝了继续休养的安排, 要求尽快返回试制第一线,把手术刀下夺回来的有限生命献给这架飞机。终于他熬到了这一天, 执意要来亲自观看运10的首次飞行。
前面是一条为运10试飞新翻修的跑道。人们觉得分明看到了二十世纪初,还是仅70多年前我国航空先驱冯如开创的那条通天的路。我今天还无法平静地叙述参加运10试飞盛典时的感受。我只能说,能亲自将我国依靠本国的力量创造出的有史以来的最大飞机送上天空,真是一种难忘的体验。
当时在胸中充盈的是一种使命感。经过以后日子里时尚的变迁,现在我写这些文字时来谈使命感,似乎使人觉得有点滑稽。但这是我实在的感觉。
记得在20世纪80年代,当我们设计的运10飞机大鹏展翅飞遍祖国的大江南北的时候,电视台放映一出描写初中生的电视剧“十四岁的花季”。有一天荧屏上播出记者采访剧中的小演员。那个初中生对着镜头大方地说:“在剧中我演的是‘少年诗人’,但是其实我不想当诗人。我将来要当一个商人。”我看了不禁想到,这个小孩多么自信他把握了时代的脉搏,自认为比剧中人聪明得多,而且表现出他的执着,一往无前。在他看来,什么诗人,也许包括设计飞机,俱往矣,那是什么时代,是多么穷酸,是多么陈旧的过去!我的理想才跟上了时代,我的发财梦想是当今的最大时尚!我看到这个小孩的表现,心中掠过一丝悲哀。
一个稍懂得一点历史的人,会看到历史进程中出现过多少时尚,反反复复,起起落落。不要说古小说中的人物一个个都是理直气壮,仿佛他们都走在了时代的前列,就算30年代的小说中的才子佳人吧,哪一个不是在当时的时尚中时髦得不行。任何时候从微观来看时尚都是新的,但从宏观来看,不过是起伏的波浪中的一个环节罢了。真正有价值的东西才会沉积下来,精神上的东西也是同样。
试飞机长王金大,是民航局的第一批机长。他曾经驾驶过很多运输机机型,包括苏式螺旋桨推进的和美式的喷气客机,并曾上百次飞行在最艰难的进藏航线上。他在运10工程的早期就由民航局派来参加此项工程,参加了许多重要技术问题的讨论,与许多工程技术人员交了朋友。他把担任我国第一架自行研制的大型喷气飞机 “运10”当着一生最光荣的任务。
他胜利完成了试飞,驾驶运10在机场轻盈地着陆了,打开机翼上的减升板和发动机的反推力,如此巨大的飞机竟在很短的距离内停止了前冲速度。机组在锣鼓和鲜花的簇拥下将飞机驶回出发地停机坪,在万众欢腾下步下了机梯,个个满脸笑容有如晨光般灿烂。
我私下问机长王金大首次飞运10的感受,他悄悄对我说:“就像大个子打篮球一样。”我听了一时没有明白他的意思,他解释说:“一般大个子行动好像欠灵活,但是你看篮球比赛的运动员,个个都是个子高大,但动作却是十分机动灵活。运10在空中,就像篮球场上的运动员那样,这么大一架飞机,飞行起来却是生龙活虎!”
但是在正式的飞行汇报会议上,面对摄影镜头及众多期待的目光,他不能说“大个子打篮球”的比喻,而用了比较正式的评语:“飞机的操纵得心应手!”
1984年10月1日,在建国际35周年的国庆游行中,运10飞机的巨大模型代表我国航空工业的成就通过天安门,雄伟的图像传送到了全国各地和世界各方,载入了历史。
以后,运10除了进行常规试飞的一些项目以外,还对国内一些城市作了适应性航线试飞,曾从我国东部的上海起飞,越过泰山之颠,直飞北京。北京机关、部队及各方面人士约九千人观看了运10的飞行表演,并列队进入机舱参观。
接着,运10从上海出发,飞过东海海域,黄海海域、越过长白山、兴安岭、直达东北的哈尔滨,以观察运10对我国北部严寒地区的适应性。
运10又向南越过南岭和株江,到达广州。此行顺带运送了海关14吨货物。然后向西飞到昆明高原机场。在昆明巧遇百年未遇的大雪,运10在南方城市遇到这样罕见的瑞雪,也是可遇而不可求的巧事。而高原与大雪并未对运10造成任何有害影响。
由上海直飞西北的新疆乌鲁木齐,是我国东西向最长的航线。航程3,360公里。运10以全重起飞,满载新闻界的记者,在飞机上举行了记者招待会,翼下掠过长江黄河、太湖青海湖和河西走廊,以及大戈壁、秦岭、祁连山、昆仑山。
我乘坐这架装有四台喷气发动机的大型客机从长江尾的上海直飞长江头的成都,又顺流而下飞回上海。坐上自己参加设计的大鹏俯瞰祖国壮丽的山河,真令人浮想翩连。即便是幼年的梦幻,也没有梦到景象是如此的辉煌,心情感到如此舒畅。这架飞机是全国千万航空人共同的智慧和辛勤劳动的结晶,张扬着中华民族的创造力,虽背负着长期屈辱的历史,但被奋发的热烈期望所托举,高高飞翔在富饶的祖国山川河流之上。
我把眼睛尽可能贴紧舷窗向外看出去,内心极不平静,作为一名飞机设计师的情怀,也在这万米高空得到充份的放飞。脚下的景色真是十分壮观,江南水乡、湖汉平原、三峡奇峰、巴蜀云雾在翼下缓缓掠过,宛如纵览亿万年地质的变迁,展示着民族繁衍生息的辉煌文化。
壮哉此景!
乳汁般的浩浩长江,江水滋润着中国辽阔的土地,汇集着众多的支流河叉,“茫茫九派流中国”,形成气势滂礴的奔腾巨流。设想没有长江,那么如许的山泉溪水也只能成为断流内水,得不到渲泄,不能成为浩翰的水系,构不成流域的繁荣。而在昆仑长江上空飞翔的这只大鹏,粉碎了居傲的外国记者因中国没有自己的大型喷气客机而作出的“中国是一只没有翅膀的鹰”的讽剌,代表了腾飞的中国的气势。
紧接着,该机从成都试航有“世界屋脊”之称的西藏拉萨。这是一条过去被称为“空中禁区”、“死亡航线”的世界最艰难的航线。飞机飞越了积雪凝冰的大雪山、唐古拉山、飞越金沙江、澜沧江,雅鲁藏布江,飞抵拔海3540米的拉萨贡戛机场。该机按国务院命令执行特别运输任务七次进藏,成为在20世纪内唯一飞抵 “世界屋脊”西藏拉萨的中国自行设计的飞机,为阳光明媚的喜玛拉雅山增添了光彩。
这不禁使人想起:近百年来受到外敌欺凌的勤劳智慧的中国人民,在科技能力上更是受尽忽视和轻蔑,但终于经过顽强的攀登,有如赤脚踏着荆棘丛生坚岩积雪的山路,穿过浓烟烈火的熏烤,终于来到地球上最接近太阳的高地,享受着蓝天白云的开阔。
如果展开一张我国的地图,将运10以华东的上海为基地起始所飞过的这些航线在地图上画出来,就可以看到运10飞过的航迹几乎是一张大网,复盖了我国版图内所有大山大江,高原和平地,荒漠和沃土、湖泊和领海。
至20世纪末, 中国的航空产业、以及中国的空军、民航运输业,都成为世界上不可轻侮的力量。我能亲历这个过程, 感到生命的充实和荣幸。
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