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第19章 主动控制技术(ACT)预研(2)

李明还认识到,要开展主动控制技术的研究并应用FBWS,还需要掌握国内实际研制生产和使用的各机型的飞行操纵系统与相关系统的可靠性水平,于是,决定对我国当时服役的战斗机(歼6、歼7、歼8)的机电式操纵系统和相关的能源系统及仪表系统等的可靠性进行摸底,并组织了相关人员下部队进行调查,参加的人员有王大瑜、尹庚吉、陈耀春、马俊杰等人,事前还组织他们参加了当时北京航空学院(现在的北京航空航天大学,北航)开办的可靠性学习班。在跑遍了大半个中国后,这个小组对空军1700多架飞机多年的飞行记录进行了调查,对其间出现的等级事故进行了总结和分析。分析结果显示,我国飞机与美国飞机的事故损失率大体相当。后来,李明又组织可靠性方面的专家对这个结果进行评审。评审后得出的结论是,我国飞机当时的机电式操纵系统的可靠性水平和故障率与美国同量级的飞机相当。从而为电传操纵系统的余度等级要求奠定了基础。

按照当时航空研究院制订的规划,主动控制技术预研项目的研究包含3个研究阶段。第一阶段,以试飞院的歼教6作为验证机,由609所和618所分别研制纵轴模拟式和数字式电传操纵系统,经过地面试验和试飞验证,确定电传操纵系统技术基本突破后,转入第二阶段;第二阶段的工作是以歼8飞机作为验证机,开展三轴数字式电传飞控系统的研制和试飞验证,同时还进行若干重要的主动控制功能(如RSS)的开发与验证;第三阶段则是在三轴数字式电传飞控系统的基础上,继续开发其他ACT功能,如GA、MLC、FAS等。

完成这3个阶段的技术研究验证之后,我国航空领域基本上较全面掌握了主动控制技术及电传操纵技术,同时也培养和造就了一支专业配套齐全、具有工程经验的ACT研发队伍,为新机研制和现役飞机的改进奠定基础。

然而规划执行两年后,由于国家财政支持达不到预期的规模(当时,预研是没有专项经费的,尽管部党组表示每年从型号科研经费中拿出30%用于预研,但随着国家财力紧缺,经费也就无法落实),另外,由于试飞院无法提供歼教6飞机的相关数据供609所设计纵轴电传操纵系统,同时,试飞院也无地面模拟试验台供系统进行地面综合试验,而要开展试验研究来提供数据以及要建模拟试验台等也都需要经费,由于上述种种原因,由609所和618所以歼教6为平台研制的两个纵轴项目都难以继续进行,这却为歼8平台提供了契机。与两年前相比,此时的歼8飞机也较为成熟了。

因此,在1981年后期,航空研究院的ACT处着手考虑提前使用歼8飞机作为两个纵轴电传操纵系统的验证机,在与沈阳飞机厂的唐乾三以及601所的顾诵芬、管德等领导商量并获得同意与支持后,提出成立一个以李明为首的工作小组,对以歼8飞机作为验证机继续开展ACT研究,进行调研和论证。

1982年10月,工作小组上报了“对歼8ACT验证机可行性的初步看法”的报告,报告由李明与张德发联合执笔。报告就歼8ACT验证机的使命、验证机的方案(包括对飞机的选择、验证机的飞行范围、总体布置调整设想、电传操纵系统的功能和主要技术要求以及纵轴数字式与模拟式两个需验证试飞的系统的主要部件的统一等)、系统的地面试验与试飞方案以及研制计划安排等提出了建议。

报告将歼8ACT的总体发展规划为3个阶段:

第一阶段:完成纵轴模拟式电传与纵轴数字式电传操纵系统的研制和试飞验证;

第二阶段:完成三轴数字式电传飞控系统的研制,以及重要的主动控制功能开发与试飞验证;

第三阶段:在三轴数字式电传飞控系统基础上进行其他主动控制功能的验证。

其中第一阶段要实现的目标,是通过纵轴模拟式和纵轴数字式电传操纵系统的研制和试飞,突破电传操纵系统的基本技术,完成原理性、可行性及系统可靠性的验证,建立信心,打下基础。第二阶段要实现的目标,是取得工程实用的三轴数字式电传飞控系统设计和研制经验,掌握系统设计综合、部件研制、软件开发、系统试验、飞机改装与试飞等一整套技术。在第三阶段,要实现的目标则是适时进行综合火力/飞行控制、综合推力/飞行控制研究及主动颤振抑制等难度更大的主动控制功能开发与验证。

1982年11月,航空工业部和航空研究院采纳了报告中的建议,同时以航技函(1982)1741号文决定停止歼教6ACT验证机的研制,提前启用歼8飞机作为ACT验证机,并决定601所作为ACT验证机总体设计单位,与609所、618所、631所和沈飞公司一起共同执行歼8ACT验证机计划。

现在,回顾歼8ACT验证机计划,无论在研究目标、技术途径还是管理方法方面都是开创性的,既体现预研工作的特点,允许有一定的探索性和攻关性,又要求像型号研制那样,要摸着石头过河;不会像型号研制那样,有较高强度的经费支持和必需的试验研究条件建设,但又必须充分利用已有的地面试验条件进行充分的地面试验研究,以保证验证试飞的安全。

在这样一个预研项目中,李明对可能遇到的困难有充分的认识,所以无论是在技术规划方面,还是在工程管理方面,他都提出了许多有创新性的建议。他认为歼8ACT虽是一个预研项目,但最终是要上天飞行的,因此,这个项目要作为准型号设计,要按型号研制那样进行管理,这样也能更有力地组织整个团队去顽强拼搏。

随后,航空工业部科技局发文组建了ACT项目主任设计师系统,并任命李明为主任设计师。从4年前初识主动控制技术,到接手掌管中国的ACT预研项目,用李明自己的话说,充满了在白纸上描绘最美丽的图画般的激情,他这一干就是18年。

纵轴模拟式电传操纵系统

按照李明在报告中提出的规划,歼8ACT验证机计划的第一步是完成纵轴模拟式与纵轴数字式电传操纵系统的试飞验证。

纵轴模拟式电传操纵系统是一个全权限闭环控制系统,是609所参照美国F-4高生存性飞行控制系统(SFCS)进行设计研制的,具备控制增稳、过载限制、失速告警和自动配平功能。

该系统基本按四余度结构进行配置,具有双故障/工作能力,并备有飞行前机内自检测(BIT)能力。

从1983年起,601所与系统研制单位609所开始进行方案设计研究和技术协调,并对选定作为系统验证机的歼8全天候0102架飞机开展飞机改装方案研究与设计。

关于0102架机的改装,主要涉及总体布置、重量重心计算与调整、座舱改装方案、机械备份系统设计、余度电源和液压源的设计以及仪表系统改装等,此外还对控制律仿真校核、飞行品质指标的研究和检查考核、气动伺服弹性耦合问题的分析研究与试验研究、地面模拟试验设施的改装以及机上地面试验的内容与方法研究等进行了大量的工作。

在开展上述工作的基础上,李明于1984年8月带队前往湖北襄樊(现襄阳),同609所正式签订了“歼8主动控制技术验证机纵轴模拟式电传操纵系统”产品研制协议书,这标志着纵轴模拟式电传操纵系统研制和验证机改装设计进入详细设计阶段。于是,609所转入了S型件的研制,而沈飞公司、601所则进入试验飞机的改装设计。

1986年3月,航空工业部科技局在609所主持了纵轴模拟式电传操纵系统的评审与验收会。经过评审,与会专家一致认为,该系统已基本符合预定的功能和要求,并要求609所按评审提出的改进意见进行适当修改后,即可提交601所进行地面“铁鸟”台试验考核;系统的各部件经过环境试验满足要求后,可提交装机。

评审会结束后,以李明为首的主任设计师系统对评审会上提出的转换瞬态、极限环振荡、系统稳定储备、助力器挡墙撞击、故障模拟试验、BIT的检测覆盖率、速率陀螺和加速度计的技术状态等问题和改进建议,逐项进行了认真研究,并确定了解决措施。

1985年10月,601所完成了0102架飞机的全部改装发图,之后沈飞公司开始了试制生产。1986年6月,609所将模拟式电传操纵系统装机试验件交付601所,经过近7个月的地面试验与联合攻关,解决了平尾后段抖动和某些飞行状态系统稳定储备不足等问题,使系统达到了可装机状态。

为了降低自主开发ACT的风险,当时航空工业部和科技局领导考虑,作为一种辅助措施,最好能找到国外的技术合作伙伴。但是,在这样的高技术领域,在研制经费有限的条件下,这样的国际合作实现起来困难重重。尽管如此,当时航空工业部和科技局的领导仍然坚持多方联系,寻找对外合作的机会。

1983年10月,以航空工业部科技局总工程师方宝瑞为团长的一行8人考察团赴西欧考察,除上级的主管外,成员都是当时ACT预研项目各承担单位的技术负责人,李明也是成员之一。

这次西欧考察的第一站是联邦德国的慕尼黑,同联邦德国主要的航宇企业MBB公司探讨进行合作的可能性,其间双方还进行了一定的技术交流。考察的第二站是英国的马可尼公司。

这是李明第二次参与对外考察,西欧考察有两个主要收获,一是通过技术讨论,对数字式电传系统是采用四余度结构还是三余度带自监控的结构方案,外方有了较明确的回答与说明;二是经过考察发现,MBB公司有进行技术合作的意向,而马可尼公司则比较傲慢。这次考察结束后,航空工业部和科技局根据考察团提交的考察报告,考虑同德国MBB公司开展技术合作,并专门为此事进行了筹划。

1984年12月,科技局总师方宝瑞再次率团前往MBB公司商谈技术合作事宜,目的是希望MBB公司的专家(当时他们已经完成了CCVF-104随控布局验证机的试飞验证计划,在电传操纵系统研制和设计方面积累了一定经验)对我们的纵轴数字式电传操纵系统的设计进行评审,如有可能,希望再增加一些可能的技术合作内容。

当时MBB公司对与中国进行技术合作,态度还是很积极的。他们派出的谈判人员除主管这个项目谈判的Rikus先生外还有若干技术人员,为首的Kubut教授曾是CCVF-104验证机计划的技术主管,后来去大学任终身教授。谈判中,Kubut教授等对中方介绍的歼8数字式电传系统提出了不少问题,弄清楚了这次技术合作的任务与德国方面要做的事情。

谈判期间,考察团参观了MBB公司CCVF-104的“铁鸟”试验台架,以及MBB公司为“狂风”(Tornado)飞机编辑、出版使用资料的出版部,它的组织形式、工作体制,乃至数字式录入装置等,让每位考察团成员印象深刻。

经过多轮谈判,双方认为开展技术上的合作是可行的。但进入技术合同经费谈判时,对方的要价与中方可能支付的数额差距太大,他们向MBB公司主管领导汇报后认为中方的报价太低,根本不值得他们去做这件事情。

在当时的情况下,国家能够拿出经费支持预研项目已属不易,想要再申请更多的钱已经不可能了。但是如果按照中方的报价,德国方面跟本不愿意继续谈下去,谈判走入了“死胡同”。

谈判结束时已经是周五了,周六、周日是联邦德国的法定假日,而考察团周一就要启程回国了,合作面临着功亏一篑的危险。但是这盘死棋却在方宝瑞总师“坚持、再努力一下”的建议下峰回路转了。考虑到当时MBB公司参加谈判的技术人员的态度是积极的,愿意同中方合作,并希望能到中国访问,方宝瑞总师认为,谈判能否取得最后成功的关键在于说服对方的领导。

谈判结束后,方宝瑞告诉Rikus,希望他向领导报告一下,中方希望同他最后再谈一次,地点由他们定,并表示希望德国方面着眼于长远,不要轻易放弃这次难得的合作机会,否则太可惜了。

也许是中国人的坚持和诚意打动了对方,中方得到的回复是周六去领导家里谈。答应和中方进行最后一谈的这位领导是MBB公司军用分部的副总裁,他当时还是多国联合设计的“狂风”战斗机的副总设计师。

按照约定的时间,周六,中方人员来到副总裁家里,家里只有他和夫人两个人。去了之后,他并不急于和中方人员谈合作的事,而是让大家参观他的画室。他是油画爱好者,他的画作大多是风景画,画幅不大,都用画框装裱好的。李明等人的心思显然不在这里,但还是耐心地参观并听他介绍。最后,终于进入正题,开始会谈,当方宝瑞总师诚恳地谈完中方的想法后,没想到他居然拍板同意了中方的报价,在他家就把准备好的技术合同当场签了字。之后,他拿出香槟酒,让他夫人拿来点心,方宝瑞、李明等人就在他家餐厅里举杯庆祝,祝愿合作顺利成功。

后来,在执行合同的过程中,李明又拜访了这位副总裁,他还在MBB公司的餐厅里宴请李明。交谈中,李明得知,第二次世界大战结束时,这位副总裁还是个孩子,那时生活十分艰难,就靠美国人提供的土豆等食物生活,自那时起他就养成了节约的习惯,每次吃饭都不能浪费。果然,在吃饭时,他的盘子都用面包擦得干干净净。

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