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【人文】新中国第一架喷气式飞机研制始末
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2020-11-22 04:46
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新中国第一架喷气式飞机研制始末
新中国成立后,在苏联政府的帮助下,很快就建立起了自己的航空工业,仅用5年多的时间,就完成了由修理飞机到制造飞机的这一历史性跨跃。尽管这种速度令世界刮目相看,但是,这毕竟是仿制。仿制得再好,那也不是最先进的航空技术。因为没有任何一个国家能把最先进航空技术转让给我们。所以,把国家的航空工业建立在依赖他人的基础上,不仅难以满足国防建设的需要,而且也是十分危险的。因此,在“56式飞机”试制成功并顺利转入成批生产后,当时我国航空工业最高领导机构——第二机械工业部四局,以及新中国第一批建设的航空工业基地——沈阳飞机制造厂,简称国营112厂,根据国家发展航空工业的方针,着手考虑建立自己的航空科研机构,探索走自行设计飞机的道路。
其实,早在1955年,四局副局长徐昌裕来112厂工作时,就向工厂提出了要培养我们自己的飞机设计师的问题。这一指示很快得到了贯彻。工厂先是把重点放在了对设计人员的培训上,飞机设计科首批就选定了38名重点学员,利用苏联专家在厂的机会,分别请米高扬总设计师代表等5名设计专家授课和带训。
苏联专家十分支持工厂的这项培训计划,还提出了加快飞机设计人才培养的建议。根据他们的建议,112厂增设了主任设计员的编制,由莫斯科航空学院毕业的叶正大担任这一职务。这样一来,叶正大便可以同米高扬总设计师代表克拉西沃夫一起工作,直接参与引进飞机的改进设计,同时协助设计科长处理设计技术问题,并审签设计文件。叶正大充分利用这一机会尽可能多地学一些东西,后来他成为我国航空工业的领军人物。
1956年,成立飞机设计室的问题被正式列入国家航空部门的议程。8月2日,四局王西萍局长签署命令,要求112厂成立飞机设计室,并明确该室在行政上委托工厂领导,业务上直接隶属四局领导。
不久,王西萍专门在四局主持召开了关于成立飞机、发动机、仪表、附件设计室座谈会。座谈会邀请了苏联总顾问等专家参加。会上,总顾问切尔尼柯夫提出:“为在12年内赶上世界科学先进水平,飞机设计室应早日建立。建立后可分为两个阶段来工作。第一阶段是组织培训干部,整理和学习国内已有的设计资料;设计室下设若干组,并与中国科学院和航空学院联系,取得他们的支援。第二阶段是飞机设计阶段,要征求空军等各方面的意见,确定设计什么样的飞机。”他的这些建议均被采纳。
9月初,我国第一个飞机设计室在112厂正式成立。国家航空工业局任命徐舜寿为主任设计师,由曾在英国参加过喷气式飞机设计的黄志千和从苏联回来的叶正大担任副主任设计师,由程不时担任总体设计组长,顾诵芬任空气动力组组长。
徐舜寿,1937年以优异成绩毕业于清华大学机械系,后被分配到杭州览桥飞机制造厂任检验员。“8·13”日军进攻上海,览桥飞机制造厂被炸,工厂停工,他抱着航空救国的热望考取中央大学机械特别研究班进修航空技术,结业后任成都航空研究院助理研究员。由于工作勤奋,刻苦钻研,他在飞行力学研究上颇有建树。1944年8月,在调任重庆国民政府空军印度军官学校教员途中,适逢招聘公费留美实习生,他应试并被录取,遂赴美国韦德尔公司学习塑料零件制造。半年后转麦克唐纳飞机公司任雇员,参与FD-1、FD-2飞机的设计工作。1946年初入华盛顿大学主攻力学,同年8月回国,在南京国民政府空军第二飞机制造厂从事气动力研究和飞机设计,担任中运2号和3号飞机的总体设计和性能计算工作,并被破格提拔为研究课长。1949年春南京国民政府命令他准备搬迁台湾,在我地下党的帮助下,他毅然举家辗转来到已经和平解放的北平。此后历任中国人民解放军东北航空学校机务处设计师,华东军区航空工程研究室飞机组副组长,第二机械工业部航空工业局飞机科科长、总工艺师等职。
黄志千,1937年毕业于上海交通大学机械系,怀着抗日救国的梦想参加了南京国民政府空军,在航空机械学校受训。1938年4月结业后,他辗转于云南垒允、昆明,缅甸八莫,四川新津等飞机制造厂,负责并参加了Hawk-Ⅲ、И-15、И-16等飞机的修理及机场服务工作。1943年10月赴美国康维尔(CONVAIR)飞机制造公司任雇员,参加了B-24轰炸机的设计、制造和240型双发运输机——“空中行宫”的应力分析工作。1945年8月进入密歇根大学航空研究院攻读力学。1946年9月南京国民政府与英国格洛斯特(GLOSTER)飞机制造公司签订了合作设计喷气式战斗机的协议,黄志千等遂转赴英国参加设计工作。在此期间他认真研究了英国先进的“流星”(Meteor)战斗机和E-144喷气式战斗机的技术资料,直接参加了机身后段的结构设计。通过这次设计工作黄志千受益匪浅,为他后来设计歼击机提供了技术借鉴和宝贵的实践经验。
1949年初,黄志千不顾南京国民政府空军当局要他到广州报到而后转赴台湾的指令,毅然于当年4月乘船离英,于6月抵达天津。归国后,他先是在华东军区航空工程研究室负责新中国成立初期航空工业建厂计划的草拟工作,不久调任沈阳飞机制造厂设计科代理科长,负责抗美援朝作战飞机MИГ-9和MИГ-15的修理工作。1954年9月,他受任航空工业局第一技术科设计组组长,参与具体组织、领导和管理各飞机制造厂的设计工作。1956年初,作为航空工业专家,他参加了我国科学技术12年发展规划的制定。
叶正大,1955年毕业于苏联莫斯科航空学院飞机制造系。作为烈士遗孤,有着远大抱负的他早就梦想着建立新中国的航空工业,并亲自设计新中国自己的飞机。他深知作为新中国培养的第一批航空专家身负重任,因此在莫斯科航空学院学习期间,他十分勤奋。1950年,毛泽东和周恩来到莫斯科访问时,在中国驻苏大使馆举办的春节联欢晚会上接见了叶正大等22位新中国首批留苏学生,并逐个询问了他们各自所学的专业。当毛泽东问到23岁的叶正大时,他自豪地说:“我是学飞机设计与制造的!”毛泽东非常高兴。借此机会,叶正大试探性地问道:“主席,你能给我题个词吗?”毛泽东不假思索,当即在叶正大的笔记本上写下“建设中国强大空军”几个大字。
调这样几位飞机设计专家来组织领导飞机设计室的工作,无疑是正确的选择。设计室一成立,就明确其主要任务是集中一批技术力量,一方面学习苏联的产品设计资料和有关规范,掌握设计计算程序和方法;一方面在工厂进行生产实习,熟悉产品的工艺过程。在此基础上开始进行部件或整个产品的实习设计,为将来建设飞机、发动机设计所准备条件、培养干部。
为早日设计出适合我国特点的特殊机种,国家航空工业局还决定从全国各航空工厂抽调一批航空工程技术人才,充实到新成立的飞机设计室。到1956年11月,飞机设计室人员已增至92人,组成了一个充满朝气和活力的特殊群体,除徐舜寿、黄志千等几位老工程师外,整个设计室人员平均年龄只有22岁。在条件艰苦、设备简陋的情况下,这个群体凭着一颗赤诚的报国之心,不计得失,全身心地投入到飞机设计这一全新领域,为国家的独立和自强开始绘制新的蓝图。
开始自行设计第一架喷气式飞机
飞机设计室成立后,首要问题就是如何开展工作和设计什么样的飞机?为此,国家航空工业局先是到空军走访,专项了解空军的现实需求。然后,根据空军作战和训练的实际需要,研究设计什么样的机型。
初步意向确定后,徐昌裕副局长直奔沈阳主持召开座谈会,专题研究讨论开展自行设计飞机的计划。他首先向与会的工厂领导和飞机设计人员通报了国家航空工业局走访空军的情况,然后说:“根据空军扩编的总体要求,空军不仅需要大量的新型战斗机,而且还急需训练新飞行员用的高级教练机。那么,下一步就要看我们的了,关键是能给空军提供什么样的飞机。”
与会人员的讨论十分热烈,最后基本上归结为两种意见:一种认为,从我国面临帝国主义包围的严峻国际形势来看,必须要壮大空军力量来保卫国家领空的安全,更何况我们还要准备解放台湾,因此主张首先设计一种性能优良的战斗机。另一种认为,我们已经试制成功了“56式”飞机,成批生产后可以逐步满足空军部队的需要。但目前空军扩编需要培养大批新飞行员,部队急需的是教练机,因此主张先设计一种性能先进的喷气式教练机。
在最后确定究竟应该先设计哪种飞机时,设计室主任徐舜寿的主导思想是,要把需要和可能结合起来。因此他提出:“我们设计的第一个机型,应是一种喷气式歼击教练机,这不仅是因为培养新飞行员需要,而且新中国的飞机设计队伍本身也需要一个‘教练’过程,应该通过这架教练机的设计,使我们自己的设计队伍成长起来。因此,这个‘教练’是具有双重含义的。另一方面,从我们现有的技术力量和可能性来看,飞机工厂已经具有制造喷气式飞机的基础,所以设计一架亚音速喷气式教练机是完全有可能的。”这个意见经过几次讨论,最终赢得了航空工业局领导的支持和同意。
飞机是一个汇集当代多学科最先进技术的集合体,通常也是一个国家实力的象征。飞机设计包含多学科复杂的高新技术,如航空材料、能源动力、信息系统等等。从飞机本身的构成来看,它是由特殊的外形结构,以及内部复杂的动力系统、操作系统、仪表系统、燃油系统、导航系统、火控系统、救生系统等诸多系统构成。因此,飞机设计是一项极为庞大、复杂和艰巨的工程。
这是一条充满风险的探索之路,新中国第一代年轻的飞机设计师们,开始了新中国第一架喷气式教练机的设计工作。
在设计中,一个重要步骤,就是要征求空军飞行员对新型飞机的设想、意见和要求。为了设计出真正适合部队飞行训练需要的新型教练机,徐舜寿、黄志千和程不时三人,先后深入东北几个空军训练基地和航校,现场征求部队领导和飞行员的意见。当飞行员们听到我们将要自己设计制造喷气式教练机后,都非常激动和兴奋,纷纷根据自己的飞行体验,提出许多新的设想和建议。徐舜寿等也把设计中遇到的问题提出来,请飞行员们反复讨论,最后把他们的意见汇集起来,作为飞机设计的参考,力求在新型飞机的设计上,尽可能满足飞行员们提出的要求。
经过反复斟酌,飞机设计室决定把设计的第一架飞机取名为“歼教1”,即歼击教练机1型(又称101号机)。几个月后,飞机设计室拿出了歼教1设计方案,并于1957年1月4日正式向国家航空工业局呈报了《歼教1型喷气歼击教练机草图设计书》。设计书提出新教练机的设计原则,除要保证一般教练飞机在强度和安全方面的要求外,还应保证:1、战术性能接近世界同类飞机的先进水平。2、制造、使用、维护简便,所用材料、成品、附件立足于国内。3、既不轻而易举,又不高不可攀;是喷气式,但不超音速;适合空军需要,又不作为战斗机。
设计书送审后,很快得到空军司令部的同意。经国家航空工业局批准,飞机设计室随即展开了歼教1飞机的草图设计,我国首次自行设计喷气式教练机的工程正式启动。
设计飞机与“熟读唐诗三百首”
尽管当时112厂已经仿制成功苏联设计的MNΓ-17Φ歼击机,同时也掌握了制造喷气式飞机的技术,但仿制毕竟不同于自行设计。我们试制成功的苏式MNΓ-17Φ歼击机,是一种已经过设计定型和生产定型的飞机,因此仿制成功后,不需要再进行设计定型,只需经过生产定型后,即可投入成批生产。
自行设计飞机则必须首先经过设计定型阶段,而设计定型是一个极为复杂的过程,其试飞试验周期也很长。当时西方发达国家的飞机研制资料表明,通常新设计的第一架飞机首飞成功后,飞机设计部门还得做总设计工作量的50-70%的后续工作,才能进入批量生产。何况因受技术、材料、工艺、需求和国家财力等多方面因素制约,飞机设计的成功率不可能是百分之百。当时,苏联飞机设计的成功率约为48%,美国飞机设计的成功率约为42%。可见,飞机设计成功的概率还不到50%,也就是说,只有一小部分飞机能幸运地通过设计定型这一关。
在开创中国自行设计飞机的初期,以徐舜寿为代表的新中国第一代飞机设计师,就努力探索一条独立自主的设计道路。在设计歼教1的初始阶段,徐舜寿就提出,新设计的飞机是根据飞机的任务需要,从世界航空技术总库中挑选合适的手段,进行新的“工程综合”来形成自己的设计。在这一设计思想指导下,徐舜寿向设计人员提出:“要‘熟读唐诗三百首’,但不要‘惟米格论’”。也就是说,设计人员要熟悉各种不同的飞机,从中提取新的设计思路。尽管我们已经积累了试制MNΓ-17Φ飞机的经验,并对米格飞机的构造和部件都很熟悉,但在设计歼教1时,仅能作为参考,绝不能抱着“米格”不放。
因此,在设计歼教1的具体方案时,设计师们没有沿袭苏式飞机现成的传统机头气动布局,而是大胆突破,决定选用当时只有美国和英国才掌握的两侧进气方式设计方案,安装的发动机也是由沈阳黎明发动机厂研制的离心式涡轮喷气发动机——“喷发1A”。从而使我国自行设计飞机迈出了历史性的一步。
传统的飞机设计都是采用前进气道设计方案,因而在后续改进及加装雷达和其它机载设备时,也就没有多少空间和余地。而两侧进气方式设计,是当时机头气动布局最先进的一种设计方案。这种设计方案最大的优势是,可以让出机头部位的全部空间,用于安装机载雷达,而先进的机载雷达对于现代化作战飞机来说是至关重要的。
虽然教练机不必安装复杂的机载雷达设备,但设计师们认为,掌握这种两侧进气设计技术,可以为将来设计高性能的歼击机打下良好的基础。然而,这毕竟是我国第一次采用两侧进气设计方案,既没有技术资料,又缺乏实践经验,更缺少实验设备。当时设计人员最大的顾虑就是担心出现进气道喘振,以至直接影响到整个设计的进度。为此,设计人员先做了一个两侧进气的低速模型,然后派人到哈军工进行风洞试验。副总设计师黄志千为了彻底弄清进气道喘振的成因,亲自到哈军工参加了两个多月的风洞试验,终于取得了满意的实验结果,彻底解除了这一困扰。
歼教1采用先进的两侧进气方式设计,不仅填补了技术空白,而且培养和锻炼了新中国自己的飞机设计队伍,为以后的飞机设计作了必要的技术储备。在后来我国自行设计歼5强击机时,飞机设计室总体组组长程不时就是在吸收歼教1成功技术的基础上,大胆提出采用两侧进气的超音速强击机设计方案,一举获得成功,使歼5强击机在相当长的一段时期内成为我国空军的主力战机。
1957年4月,中国航空工业局发出《关于开展歼教Ⅰ型飞机设计和制造的决定》。12月,飞机设计室开始设计歼教1的生产图纸。1958年3月,生产图纸设计完成。加上前期准备,整个设计周期仅530天。
1958年4月,国家军工产品鉴定委员会正式批准研制歼教1飞机,并计划在1959年实现首飞。但在全国“大跃进”高潮的鼓舞下,首飞时间被提前到1958年年底前。不久,研制进度又由年底提前到“十一”,把首飞作为标志性成果向国庆节献礼。
为了缩短研制周期,飞机工厂的工艺部门突破常规,在设计绘制飞机生产图纸的同时,就同步开始工艺性审查和工艺装备设计工作。这样一来,不仅提高了工作效率,而且可以随时发现和解决生产图纸和生产工艺之间出现的新问题,同时还可以节省大量时间。在接到生产图纸后,工厂组成生产突击队,仅用148天就完成了飞机的制造任务。1958年7月23日,第一架歼教1飞机顺利完成总装下线,创造了新型喷气式飞机生产短周期的纪录。 6park.com
歼教Ⅰ的历史功绩
1996年8月25日,是空军某试飞大队难忘的日子。这一天,前来沈飞视察的空军司令员于振武上将,专程来到试飞大队看望试飞员和全体官兵,因为这里是他曾经工作和生活过的地方。
这位有着试飞员经历的司令员,这时一下子又融入了这个昔日非常熟悉的特殊群体。他与大家亲切握手,询问大家的工作和生活情况,但他最关心的还是新一代战斗机的试飞细节。
上世纪50年代末,于振武风华正茂。在研制歼教Ⅰ的时候,我国还没有专门培养试飞员的学校,新型飞机试飞只能从飞行部队经验丰富、飞行技术过硬的歼击机飞行员中挑选。经过严格挑选,最后确定由年轻的飞行技术检查主任于振武担任歼教Ⅰ的首次试飞任务。因为他的飞行技术一流,而且是空军的打靶英雄。
试飞前,设计人员不仅向于振武详细介绍了新型飞机设计中考虑的各种问题,而且还多次让他观看了歼教Ⅰ的结构试验机在静力试验室进行强度试验的过程。这在过去是从来也没有过的。一次,当整个结构加载逐渐增大时,于振武亲眼看到飞机结构承受越来越大的载荷而没有出现任何异常,于是心里有了底。而当他面对一大堆空气动力学计算数据和试验曲线时,又感慨地说:“没想到这架飞机做过这样详细的技术准备。”从而,他对我们自己设计制造的飞机的质量和可靠性深信不疑。在试验加载刚超过80%,也就是说还没有完成全部实验时,他就在试验现场正式向组织上提交了早已写好的坚决完成试飞任务的决心书。
1958年7月26日,中国航空史上一个难忘的日子。年轻的于振武肩负新中国的航空使命和全体航空人的重托,自信地跨进了飞机座舱。
这时,“啪”的一声,一颗绿色信号弹从塔台射出,在碧蓝的天空上划出一条优美的弧线……这既是对我国自行研制的第一架喷气式教练机——歼教1放飞的信号,又是我国航空工业历史性跨跃的起飞信号。此刻,于振武全神贯注,随着指挥员一声令下,他目视前方稳加油门,只见尾喷流吹起一股热浪,歼教1昂首呼啸直冲云天……转眼间,飞机便上升到预定高度,旋即开始跃升、盘旋、通场等飞行动作演示。于振武以精湛的飞行技术,使整个飞行过程全部展现在人们的视野。
随着飞机平稳着陆,整个机场欢声雷动。它向全世界宣告:新中国自行设计制造的第一架喷气式教练机首飞成功!歼教Ⅰ型飞机试飞成功!新中国航空史上又翻开了崭新的一页。当于振武兴奋地跨出飞机座舱时,在场的设计人员和工人,一齐涌向了这位开创中国自行研制飞机试飞先河的英雄。总设计师徐舜寿眼含热泪地和于振武热烈拥抱,激动的心情无法用语言表达。兴奋的人们不知如何才能表达自己心情,只是一次次地把于振武抛向空中……
喜讯报到中南海,党和国家领导人高度赞扬,甚至打算让歼教Ⅰ在当年国庆节时飞过天安门接受检阅。但由于当时国际环境复杂,经过通盘考虑后认为,这种新型飞机还不宜公开。周恩来深情地说:“同志们干得很有成绩,但我们要留一手,做好点,不要什么东西都给外国人看。告诉这架飞机的设计人员,要做无名英雄。”但新华社还是为这架飞机的首飞成功发了一条内部消息。
歼教Ⅰ飞机的历史功绩人们难以忘却,因为它不仅开创了中国独立自主研制喷气式飞机的先河,而且还成就了一位中国空军的最高将领,但它更为新中国造就了一大批飞机设计专家和航空工业精英,如徐舜寿、黄志千、程不时、顾诵芬、陈一坚等,其中顾诵芬、程不时、陈一坚等还成为两院院士。这批专家后来都成为我国航空工业的栋梁,至今仍在为我国的国防建设发挥着重要作用。
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现在咱们创研能力不断提高,自主还是最重要的,再来几年和平的外围环境,中国梦就是强国梦了。
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