“丝带”是这样炼成的

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　　去年岁末，今年年初，最让中国军迷兴奋的无疑是中国四代机歼－20在因特网上，据称是“爬墙党”拍摄的四代机图片和视频不胫而走，火透了整个虚拟世界网民们给它起了个十分婉约的昵称叫“丝带”这个名称很难与某个大杀器联系起来，不过这与苏联大兵们称一种火箭炮为“喀秋莎”有异曲同工之妙世界各国军事评论家和各大军事媒体也为此震动不已“丝带”首飞，离定型还有多远?离服役还有多远?想必是读者下一步关心的问题我们无法准确预测“丝带”未来的发展，但想在此分析一下军用航空器从首飞到定型的一般过程
　　
　　型号飞行试验
　　
　　飞行试验俗称试飞。当一个军用航空型号完成首飞之后，很快将进入设计定型阶段。在这个阶段，飞行试验是其最重要、最复杂的内容，也是最关键、风险性最大的环节，直接关系到型号研制的成败和研制周期的长短。
　　型号飞行试验主要试验飞机、发动机、机载设备和机上各系统，侧重于性能和可靠性的试验与鉴定。型号飞行试验按其任务、时机不同，又可分成以下几种。
　　首飞新研制型号的原型机首次升空的飞行。
　　调整试飞又称发展试飞。首飞后，鉴定试飞前，为调整飞机、发动机及机上各系统、机载设备，通过飞行试验使其符合鉴定试飞飞机的状态。
　　鉴定试飞：又称验证试飞，俗称定型试飞。其主要目的是全面鉴定飞机、发动机、机载设备的性能参数是否满足战术技术指标和使用要求，评定飞机系统、动力装置、机载设备的匹配性、适应性、可靠性和可维护性，确定与型号配套的地面辅助设施、随机设备和工具、随机备件和资料的适用性。它通常由研制单位和使用部门共同参加，一般同时投入几架甚至十几架试验飞机参与。
　　使用试飞：由使用部门对飞机在各种拟定的使用条件下试飞，考核是否满足使用要求。主要内容有全面考核飞机使用性能，研究有效的使用方法、最佳作战方案和训练方案，为编写和修订飞机飞行手册、条令、条例、规程等技术文件获取必需的补充数据，确定新飞机维护人员的组织编制和技术训练要求，确定外场的后勤保障条件：进一步暴露和发现设计缺陷，为改进改型提供线索与依据。通常需要投入10～20架飞机进行使用试飞。
　　出厂试飞：经批准定型投产的批生产飞机，按照订货方和制造厂签订的合同，为检验飞机生产质量而进行的试飞。
　　验收试飞根据订货合同规定的验收项目，订货方对飞机及其系统和机载设备的基本性能和质量进行验收考核而实施的试飞。
　　设计定型之前的试飞主要包括首飞、调整试飞和鉴定试飞等三种，首飞和部分调整试飞般在总装厂进行，鉴定试飞通常在试飞研究院进行。定型后的使用试飞一般由军队组织，在军队的试验训练基地进行。
　　军用飞机的型号试飞非常复杂，有几个主要特点需要我们关注。
　　综合性强。飞行试验不但包含了飞机研制所涉及的所有专业，还对飞行试验方法、试飞数据的采集、记录、监控、处理、分析等都有很高的要求。试飞工程师还要对试飞员的行为特征、对军队的战术有所了解。
　　风险高。一架新机除了飞机和发动机本身应用了许多新技术和新概念外，还包含了数十个新系统、数万个零部件，任何细枝末节的故障都有可能导致飞行的失败，甚至招致严重后果。对于那些新技术、新领域探索的飞行试验，更是充满了风险性。
　　耗资大、周期长。据统计，一架新机的飞行试验费用约占整个飞机研制经费的1／4～1／3。根据国内外统计数据，单架试验飞机月平均出勤率约为10架次，按试验飞机5架，飞行2500架次计算，整个试飞周期至少5年。
　　试飞内容庞杂。现代战斗机的飞行试验内容包括空气动力和性能、推进系统、飞行控制和飞行品质、结构、着陆系统、机械系统、燃油系统、航空电子系统、武器系统、机电系统、生命保障(航空救生)和环境控制系统等十一大类。每一大类下又有若干项内容，比如，推进系统的试飞就包含了22项内容。
　　
　　鉴定性地面试验
　　
　　军用型号首飞之后，除了大量的飞行试验、改进设计、改进工艺等需要花费时间之外，还要进行大量的地面试验，同样要花费时间和精力。在设计定型阶段的地面试验，大多属于鉴定性试验或称定型试验。
　　飞机都飞起来了，为什么还要搞地面试验呢?原因主要有三一是需要对机载系统和设备，在装机状态和近似真实的使用环境下的使用特性，进行全面的验证与评价，二是对试飞中发现的问题进行进一步的试验与分析，为改进设计、弥补缺陷奠定基础：三是飞机的首飞不一定需要所有试验都做完，只要关键试验做完、能够保证飞行安全就可进行首飞，首飞之后再完成这些试验，或进行补充试验。所以，这个阶段的地面试验与工程研制阶段的研制试验不同，大多属于使用性试验。
　　地面试验的内容很多，主要有空气动力学试验、结构强度试验、航空材料试验、寿命及RMS试验、环境试验、航空电子试验、飞行控制系统试验、机电系统试验、武器系统试验、航空发动机试验等。其中，空气动力学、发动机、结构强度、飞行控制、航空材料等重要试验必须在首飞前完成，其它试验中的部分内容则可在首飞后的设计定型阶段顺次完成。
　　通常飞机交付到试飞研究院后完成的鉴定性地面试验主要有以下几项。
　　环境试验。一般包括振动试验、随机振动试验、高温试验、低温试验、温度循环试验、温度冲击试验、低气压试验、日晒试验、淋雨试验、温热试验、沙尘试验、腐蚀试验、霉菌试验、防火试验、噪声试验、冲击试验、声振试验、大气暴露试验、爆炸大气试验、雷电模拟试验、结冰试验等。根据航空产品设计要求，这些试验可单独进行或由两种以上的环境综合进行。
　　寿命及11MS试验。RMs是可靠性、维修性和保障性的英文字头，RMS试验的目的是发现产品在设计、材料和工艺或维修与保障方面的各种缺陷。寿命试验是可靠性试验的一个重要组成部分，分为短时寿命试验和长时寿命试验。试飞研究院进行的寿命及RMS试验属于外场环境下的使用试验。
　　电磁兼容性试验。随着航空产品中的电子设备越来越多，电磁兼容性试验的重要性就非常突出。电磁兼容性试验是确定一个设备(分系统和系统)对特定的电磁环境的适应能力，以及该设备对外界造成的电磁干扰程度。
　　航空电子全系统综合试验。全系统综合试验是开发新一代综合航空电子系统所必需的基础试验。航空电子系统的工作性能与其它机上系统密切相关，因此必须在硬件环境下进行广泛的试验，以验证和测试航空电子的系统设计要求，一般也应在试飞研究院进行。
　　航空武器的地面发射试验、火控系统地面试验。尽管武器系统的地面试验都在武器研究所做过，但只有装在真实的飞机上才能发现与飞机之间的兼容问题，一般也要在设计定型阶段进行补充试验。
　　发动机匹配性试验。俗称“机发匹配”，是将发动机装到飞机上之后，对其性能、适用性和耐久性进行验证和评价。
　　
　　从首飞到定型需要多长时间?
　　这是读者普遍关心的问题，也是很难回答的一个问题。因为在这个过程中制约因素、偶然因素很多，不可知的非技术因素也不少。技术因素包括技术成熟度、技术储备、工程经验、技术环境、技术管理模式等。非技术因素包括军事战略、国家安全态势、军队的采购计划、国家的经济状况、员工的工作热情、项目管理者的能力等。分析上世纪80年代以来世界著名战斗机的研制过程，我们会发现最长的研制周期可达16年，最短的只有6年，F-22的研制周期是15年，试飞周期最长的为12年，最短的为4年，F-22的试飞周期是8年。除F-22和JAS-39外，试飞周期均占到总研制周期的2／3。
　　为什么战斗机的研制周期会这么长，主要是因为在设计定型阶段，各类试飞、试验太费时间，想快快不得。据统计，一架三代机的试飞项目共需要2500～5000架次，按照每月出动10架次计算，若只有一架原型机试飞，就需要250～500个月，即21～42年。F-22的型号飞行试验美国人共出动了9架原型机来进行各种飞行试验，即便如此，他们也用了8年时间。
　　
　　并行工程是一条出路
　　
　　“丝带”飞起来了，世界上不少人在震惊的同时也开始泛酸，说“丝带”要达到产品定型、真正形成战斗力的程度，还需要10～15年，这种说法让中国人很不爽，笔者也不以为然。事实上，加快研制进度的方法有很多，并行工程就是一条有希望的出路。
　　传统的航空器研制可以叫做“串行工程模式”，按照设计、试验、生产、改进的串行流程进行。这种串行的工作方法使很多设计上的缺陷无法得到及时纠正，造成资源上的浪费和时间上的拖延。为改变这种传统的产品开发模式，1986年，美国国防分析研究所发表了著名的R-338报告，首次提出了并行工程的概念，并给出如下定义：“并行工程是集成地、并行地设计产品及其相关的各种过程(包括制造过程和支持过程)的系统方法。这种方法要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品整个生命周期中从概念到产品报废处理的所有因素，包括质量、成本、进度和用户的要求。”
　　并行工程作为一种先进的工程管理理念，早就被中国航空工业界所接受，并且在诸多型号研制中得到创造性的应用。根据网络披露，“丝带”的研究(注意：这里指的很可能是预先研究)开始于20世纪末。按照一般工程规律，重大项目的预先研究一般需要五六年的时间，那么，“丝带”立项不会早于2006年。“丝带”从立项到首飞所用的时间比F-22少，这其中并行工程一定发挥了重大作用。可以预见，在试飞过程中肯定还会采用并行工程模式，以缩短试飞周期。
　　“丝带”会采取什么样的措施呢?并行工程模式有两个关键点，一是集成产品的团队，二是集成产品的过程。就过程集成而言，天上的试飞和地面工作同时干，搞多架原型机试飞，有的飞基本性能、有的飞发动机、有的飞航电、有的飞武器……甚至搞它机试飞，用它型战斗机、运输机进行某些系统的试飞，最后再进行全状态试飞，这样就可大大节省时间。就团队集成而言，搞军、产、学、研大联合，集中力量办大事，针对某个工程方向形成跨部门、多学科的团队，上下游之间不是按时间形成接口，而是依据技术接口进行对接――这不正是我们优越性的体现吗?
　　当然还有更重要的，中国的军工历来把国家利益看得高于一切，特别能吃苦、特别能奉献、特别能战斗，这种精神力量也是不容忽视的。
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