书城经济中国航空工业改革开放三十年
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第25章 科技创新(11)

外形建模就像是给飞机搭起了一副“骨架”,而对一架飞机而言,一身钢筋铁骨又何止千千万。总体设计室外形组4个年轻人“初生牛犊不怕虎”,在“一片黑暗”的攻坚隧道中,一方面熟悉新软件,一方面搜集外形数据。他们对各部位做了数以百计的切面,采集了上万个数据,漂亮的电子样机展现在人们的面前。更加难能可贵的是,这架数字样机起到了样板和标兵的带头作用,为其他重点型号飞机研制适时提供了技术支持,解决了燃眉之急,为保证完成型号任务起到了关键作用。这项技术将两年半设计周期缩短为一年,使工程更改单由常规的六七千张减少至1082张。该成果荣获2003年度国家科技进步二等奖。

苦尽甘来,一旦尝到了技术创新的甜头,后续设计的效率就成倍提高。攻关成功也为全行业应用飞机三维设计技术做出了贡献,把设计人员从单调繁重的劳动中解放出来,让他们有更多时间去创新设计。

一飞院人设计出了国内第一架飞机全机电子样机,也是世界上第一次在微机上实现了飞机三维设计。当消息传出后,在国内外引起了震动,业内人士为之震惊。这不仅意味着一次难关的攻克,更重要的是标志着中国人飞机设计手段有了质的飞跃。

CATIA软件的创始人之一、法国达索系统公司的副董事长伯纳德先生得知这一消息后,在发给总设计师的传真中竟用了3个“!”号,把一飞院列为他们全球重点支持的用户之一;美国波音公司专家得悉世界上第一个应用NT版CATIAV5的电子样机在中国问世后,要求来一飞院访问交流。

综合航电火控系统是飞机的“大脑”和“神经系统”,是飞机的“总指挥部”,是追赶世界先进水平的关键项目。“飞豹”前后舱综合显示控制技术在国内是最复杂的。作为总设计师单位的一飞院,以前别说没干过综合航电火控系统总体设计和主控软件开发,就连一条上天的语句也没有编过,而这个专业又是新组建的薄弱专业。首先受到考验的是顶层设计攻关组。攻关组的年轻人一腔热血,从受命开始往后近1000个日日夜夜,参与顶层设计研制的所有同志经过了无数从完全不懂到一知半解,从半瓶子醋到一肚子墨水,从全盘否定到清清楚楚,从模模糊糊到精益求精,只用了短短3个月,顶层设计攻关组便保住了航电系统重要节点,完成了飞行员操作程序、基层设计文件、系统设计规范、接口控制文件等编程。

软件编好后,接下来就要进行软硬件联试。软件虽然编写完成,但是否满足功能、运行是否可靠这才是最终考核的目标。由于在开发过程中没有调试运行的硬件和软件平台,软件性能无法验证,参加调试的同志深感压力巨大,大家心中并没有十足把握。攻关组前后经历了50天艰苦奋战,通过了多边联试,前前后后编制、调试了7万条机载软件程序,终于攻克了这道难关。这标志着中国人自己全新研制的综合航电火控系统取得了重大突破和阶段胜利。

然而此刻,被称为“尖刀班”的NAMP组也拉开了另一场恶战的序幕。NAMP系统管理着七大非航空电子子系统9个种类、130多个信号。一般情况需要二三十人,耗十年之功才可能完成。可该组6人只用了不到一年时间,克服难以想象的困难,完成了6000多张A4标准页软件设计文档;在23个非航电分系统交联、测试中,没有一次误报或虚报,真正起到了故障监控作用。顶层设计和分项目报捷,鼓舞了整个航电研制线。综合航电实验室昼夜灯火不熄,攻关人员在新辟的实验室建线,进行技术改造,编写测试方案。从事软件编写的同志不但拿出了详细设计文件,而且拿出了软件编写文件。他们在软件开发和调试中,还到上海与兄弟单位一起进行软硬件联试攻关。试验中的各成品件都是“独生子”,稍有闪失后果不堪设想。试验人员精心安装,精心调试,在完成地面联试的基础上,又顺利地完成机载软件试验和上天件交付。

在“飞豹”重点型号飞机研制中,一飞院还设计了国内最大的全机低速颤振模型;运用我国自己开发的应力分析全机求解技术,对飞机进行有限元整体求解;在国产飞机上首次采用全复合材料平尾等,使“飞豹”重点型号飞机的性能和水平实现了历史性跨越。

“飞豹”重点型号飞机研制时间要求紧,技术台阶上得高,作为总设计师单位的一飞院,在研制中呈现四个重要特点。

一是狠抓质量。在“飞豹”重点型号飞机研制中,质量是保证完成任务的重要法则。质量师系统在质量控制中首先重视质量评审。在方案设计、试验等具体业务中,通过本单位或者邀请外单位专家共聚一堂,品头评足,查漏洞、找不足,然后逐条梳理,列出细则,使其完善。重要的设计或试验如航电、复合材料等还要试前、试后分阶段评审。在重点型号中,共评审试验107次,提出了700多个问题,都分别不同情况进行了处理,及时解决问题。

质量把关的另一个手段就是质量复查。研制中一共进行了8次全机质量复查。特别是在首飞工作一切基本就绪情况下,一飞院组织了近百名参加过“飞豹”飞机研制的老专家对整个设计进行复查。技术最复杂的综合航电火控系统软件开发中,还请航天专家检查、指导。在整个研制过程中所有问题都实行“问题归零”管理。

二是顽强攻关。一飞院在“飞豹”研制中多次组织攻关。“飞豹”性能要求高,在技术、材料、成品、工艺上有许多难点。一飞院在攻克综合航电、复合材料平尾等科技难题中,调集精兵强将,组成攻关组,重点突围,集中优势兵力,各个击破,解决了一系列技术难题,收到了理想的效果。

三是精心试验。地面进行各项试验是飞行安全的重要保障。一飞院不仅承担型号设计,还负责大量的试验任务,其中大型试验就有16项。先后进行静力试验、吹风试验,进行操纵、液压、燃油、高空、疲劳、电气等大型试验,掌握了大量有效数据,为成功设计“飞豹”奠定了坚实的基础。

四是并行工程。“飞豹”战机是一个庞大的系统工程,它包括设计、计算机仿真验证、制造、地面试验、空中试飞各个重大研制环节。传统方法是“流水”作业,一家干完一家接着干,费时多耗力大。并行工程则是对传统工艺流程的再造,大、小界面不但交叉,而且尽可能同时开展工作。研制初期,一飞院与西飞公司成立了“联合工作队”。在设计过程中,西飞公司1999年年底就拿出了第一件无纸设计部件,大大缩短了研制周期。

在重点型号科研试飞中,一个个故障被排除。正当飞机即将定型之际,燃油导管裂纹漏油故障却始料未及,频繁出现。鉴于排故的复杂性和紧迫性,这项攻关被排到了显著位置。由于燃油导管安装结构复杂,造成裂纹的故障因素很多,涉及到振动、疲劳、强度、材料和制造工艺等多个方面,并与成品厂、飞机制造厂和使用方等多家单位密切相关,因此故障定位非常困难。2006年夏末一个星期六早晨,太阳刚刚升起,西飞公司试飞站飞机前已是人头攒动,所有人都在紧张而有序地忙碌着。此刻,他们正在进行“飞豹”燃油导管裂纹漏油改进验证地面测振试验。部分试验结束,攻关组立即召集在场技术人员开会,研究讨论当天试验情况;并立即返回实验室,重新导出数据原型进行分析,终于在当日凌晨4点,将所有试验数据分析完成。经过大量地面试验以及空中飞行试验,终于在2006年11月底完成了排故工作,保证了“飞豹”正常飞行。

一飞院首创的“三维”数字化设计吹响了“飞豹”实体制造进程的号角。

二、数字化制造“飞豹”

“飞豹”出身名门,由航空工业重点企业———西飞公司生产。20世纪80年代,“飞豹”研制已进入了攻坚决战阶段。作为航空航天工业部重点型号,它被西飞公司排在重中之重的位置。

为加快“飞豹”研制进度,设计工作开始不久,以西飞公司的工艺审查工作组为主的联合工作队便宣告成立了。运用系统工程和并行工程,开创了一条飞机研制的新路子。实践证明,新机研制走这个路子是符合客观实际与我国国情的。特别是在无工程样机、无功能样机情况下,不但缩短了研制周期,而且减少了研制费用。联合工作队的首要任务就是协调解决设计中存在的工艺质量问题。“飞豹”大量采用新材料,尝试新技术,试验新工艺,安装新成品。这给研制工作带来了意想不到的困难。仅工艺审查单就近万份,审查图样文件约13.3万张A4标准页,历时两年多。制造单位和设计单位的合作在“飞豹”研制中越来越广泛,越来越密切。当时数控加工技术刚刚在我国兴起,“飞豹”要达到全新的设计和制造水平,必须运用现代化制造手段,实行全新管理,进行科研攻关和技术改造。厂房内如何布置,设备怎么摆放,照明、通风、温度、噪声……一系列具体规划落在攻关组身上。数控厂房刚刚落成,紧接着就宣布成立数控车间。采用整体数控机加件,减轻了以后的装配工作量,缩短了加工周期,提高了零件质量,从而保证了大部件无余量装配和对接一次成功。应用数控技术使西飞公司制造加工能力大大增强,并且培养了一大批数控专业人才。随着数控技术和计算机技术发展,工业控制机和软盘取代了纸带和穿孔机,数控加工替代了模拟加工,西飞公司的数控设备也日益增多。

20年前,甚至更早的时候,计算机远未普及到现在的程度,但它的先进性和不可替代性已在实践中证明。“飞豹”理论图发出后,模线车间采用CAGD技术,建立了全机曲面外形几何信息三级数据库:飞机外形曲面数据库、零件剖面外形数据库和绘图信息数据库。飞机几何外形存取、变换和传递在计算机内自动进行。三级数据库建立后,在计算机双机共享磁盘的软件和硬件支持下,实现了绘图信息不用穿孔带,直接通过磁盘输入计算机,控制绘图机绘图。6名程序设计员以及绘图员、模线校对员经过5个多月艰苦努力,完成了100%理论模线和85%结构模线绘制,比过去提高工效2倍,节省设计工时费十几万元,大大减轻了设计人员的劳动强度。“飞豹”全机采用CAGD技术,其水平在国内居领先地位,对航空技术发展有重要影响和促进作用。该科研攻关项目获得航空工业部科技成果二等奖。“飞豹”研制中28项科研攻关全部顺利完成,十多项获得部级科技成果奖。

3月大干,6月会战,三季度攻坚,各种劳动竞赛全面展开,厂房里昼夜灯火通明,在总装生产线上,设计、质量、特设、工艺等部门的人员以及工人、成品承制厂的人员近100人,几乎整天围着一架飞机转。大家每天都工作十四五个小时。“飞豹”研制率先贯彻全面质量管理,由过去“事后把关”变为“预防为主、过程控制”与“事后把关”相结合。研制工作高度平行交叉作业,矩阵管理的作用日益突出。工业工程和矩阵管理有力实施,推动着“飞豹”研制工作从一级网络图上的一个节点顺利走向下一个节点。“飞豹”研制取得了四个“一次成功”:首飞一次成功,大部件对接一次成功,机翼关键部件无余量装配一次成功,总体协调一次成功。这在我国航空武器装备研制史上是少见的,“飞豹”填补了我国航空武器装备一项空白。

上天不易,定型更难。这是人们对新机研制的经验总结,“飞豹”设计定型试飞道路充满了坎坷和曲折。大家对已交付的新机进行全面质量检查,发现问题和隐患及时排除,举一反三。为了配合设计定型试飞,西飞公司派出了跟飞服务组。

“飞豹”研制调动了几乎整个航空工业的力量,数百家辅机厂为它提供材料和成品。90年代一个初秋,“飞豹”急需一项零件,正常生产需要1个月的时间。西飞公司接到任务后,从设计到制造夜以继日地埋头苦干,只用8天就把零件生产出来了。“飞豹”通过机体设计定型后,经上级批准顺利进入了批生产。

回顾“飞豹”研制历史可以看出,西飞公司通过“飞豹”研制,管理水平上了一个台阶,技术能力上了一个台阶,制造能力上了一个台阶,产品质量上了一个台阶,员工素质上了一个台阶;技术进步使西飞公司整体实力产生了质的飞跃。这为“飞豹”批生产打下了坚实的基础。为在世界航空高科技领域占有一席之地,西飞公司制定了“航空为本、多种经营、高科技、外向型”发展方针,改革开放初期率先走出国门,引进吸收消化国外先进的企业管理方法与航空制造技术,经过近20年努力,如今已具备制造大飞机的能力。

“飞豹”研制中的科研攻关是一飞院与西飞公司合作完成的。到了批生产阶段,加工制造中仍有各种各样的“拦路虎”,需要工人和技术人员去扫清。生产线上最活跃的力量是一个又一个攻关小组,一飞院与西飞公司上上下下、方方面面高速运转起来,一切为“飞豹”让路开绿灯,各路精兵强将调集到与“飞豹”有关的岗位上来,保证了一架又一架高质量“飞豹”出厂,成批装备部队。