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轉自：航空製造網
新一代戰鬥機，從這裡飛向藍天
—— 訪航空工業首席技術專家 王海峰
王海峰，航空工業首席技術專家。航空工業成都飛機設計研究所總設計師。工學博士，自然科學研究員，從事國家重點型號殲20 飛機、殲10 系列飛機、梟龍系列飛機、多型無人機研製工作，主持推力矢量技術飛行驗證項目、TBCC組合動力飛行驗證項目、下一代戰鬥機研製等多項“十三五”未來發展重點預先研究項目，涉及飛機設計、試驗技術、信息技術、系統工程和計算機軟件等多學科的綜合和交叉，在飛機總體、氣動、飛行控制、試飛、售後技術支持、飛機全壽命技術狀態管理、四性、綜合保障、故障預測與健康管理、自主保障系統等方面做出了突出貢獻。
航空製造網：您長期主管型號、預研的技術工作，預研是軍機產品離不開的重要技術準備，請談談您對提高軍機產品的先進性和縮短預研週期的看法。
王海峰：首先，要堅持型號與預研工作的有機結合。型號和預研工作是不可分割的，型號工作是完成現有裝備的工程設計並解決實際使用問題，而預研則是對新的理念、新的技術、新的裝備進行探索。預研的成果一旦成熟，一方面可以適時應用於現有裝備，這就是型號的能力提升和改進改型；另一方面也可以發展新的裝備，形成新的型號產品。成都所的預研隊伍一般不脫離型號研製任務，這樣能更準確瞭解型號工作中的現實問題，把握好預研的方向和需求，同時也能更好地把現有型號作為未來先進技術的驗證平臺。型號和預研工作的結合，能夠使我們的團隊“既能腳踏實地，又能抬頭看路”。
其次，要堅持走自主創新的道路，對於看準的技術方向要堅持不懈，耐得住寂寞、受得起質疑。對於一些前沿技術甚至是顛覆性創新技術，在預研階段遇到挫折或者受到外界質疑在所難免，而此時科研人員的堅持是縮短週期和少走彎路的關鍵。
成都所殲10、殲20 的研製成功，得益於60 年代中後期開始的鴨式佈局機理研究工作。當時除瑞典的J-37外還沒有第二家，可是宋文驄等科研人員看到了鴨式＋靜不安定佈局比正常式佈局有更好的升阻特性，堅定不移地通過大量的風洞試驗數據，摸清和掌握了鴨式佈局的佈局參數和氣動特性，做好了技術儲備，使我國戰鬥機獲得了持續發展的能力。
第三，不能閉門造車，要在牢牢把握研製主動權的前提下積極掌握瞭解國際發展動向。核心技術是買不來的，但是在某些方面可以借鑑。對於國外先進的研製方式和設計方法，強調“學會”和“掌握”其關鍵技術，而不是“引進”。在消化吸收的基礎上再創新，有利於提高產品的先進性和縮短技術預研週期。
最後，也是對於技術研究和攻關很重要的一點，就是基礎設施設備的建立。當年在國防科工委的領導和支持下，殲10飛機建立的一大批戰鬥機研製的試驗、試製和試飛測試設施，是成都所乃至我國進行新一代戰鬥機技術研究的基石。比如飛行品質模擬器、飛行控制系統鐵鳥臺，這就是正如在第12 屆珠海航展中大家看到的推力矢量技術能如此迅速、順利地從預研飛向藍天的強有力保障。
航空製造網：據悉您首次建立了型號“故障預測與健康管理系統”和“自主保障信息系統”，實現了數據同源與全壽命保障的功能，極大提高了飛機交付部隊後的保障效能與作戰能力，可否做具體介紹。
王海峰：新一代戰鬥機擔當的任務使命要求其具備強大的保障能力，具體表現為通過較低的保障規模和使用保障費用使飛機具備高的出動架次率、可用度和強大的機動能力，規避三代機維修時間長、裝備機動性差、維修費用高的問題。
為實現新一代戰鬥機的保障能力要求，我們在維修保障理念上進行了創新，包括預防性維修由“定時”轉為“視情”，故障排除由“事後”轉為“先導”，維修管理由“首翻”轉為“全壽”，保障方式由“被動響應”變為“主動反應”等。在新保障理念的指導下，採用了很多跨代技術支撐跨代裝備的能力特徵實現，在保障能力方面的跨代技術就包括首次在型號中建立的“故障預測與健康管理系統”和“自主保障信息系統”。
“故障預測與健康管理系統”是在傳統三代機測試性設計的基礎上，儘量採用機上現有的硬件和數據資源，增加增強診斷、預測以及健康管理能力綜合而成的先進系統。構建了一個分層的診斷架構體系，信息從底層的成員級，往上傳遞給區域級和飛機級，逐層進行信息的融合和綜合判斷，從而獲得比傳統方法更強的故障診斷和隔離能力。通過故障診斷和健康評估，對部件壽命和可能的故障進行預測，是實現先導式保障和主動反應保障的基石。
“自主保障信息系統”在傳統信息化保障的基礎上，基於面向設計、製造和使用的全壽命週期技術狀態管理，實施飛機狀態數據管理、動態資源調度、分析和決策支持，建立任務規劃系統接口驅動飛機使用保障，通過嵌入式訓練系統實時監控飛機和消耗品狀態，自主觸發保障，實現覆蓋飛機戰訓任務、維修保障、供應保障、遠程技術支持全任務過程。通過數據同源管理，實現新一代戰鬥機維修保障支持系統相關數據與設計數據、出廠數據和改裝數據技術狀態同步。
通過建立“故障預測與健康管理系統”和“自主保障信息系統”並交付部隊使用，首次實現了快速、精確的敏捷保障。飛機故障診斷、狀態監控水平有大幅提高，實現了全壽命週期技術狀態管理以及使用和維修保障任務全過程管理，有效提高了飛機保障效能和使用可用度，降低了壽命週期費用。
提高飛機的保障能力，從某種意義上說就是增加可用飛機的數量、提高飛機的作戰效能。
航空製造網：為適應新形勢下的型號研製和技術發展需要，您和團隊做了哪些工作？目前研製中有哪些技術需求？
王海峰：新形勢下的型號研製需要我們大幅縮短型號研製週期，降低研發成本，同時還要保證能實現與強敵對抗的能力要求。
首先要創新研發體系，我們採用漸進研製、漸進採辦、螺旋式研發的模式，基於能力、基於全壽命保障，自頂向下設計飛機。同時我們實現了“作戰概念→系統建模→ 3D 發圖→數字製造→信息化保障”的全流程數字化研發體系建設，設計模式由2D → 3D 的轉變，在國內首次實現全三維模型貫穿新機研製全過程，推進全生命週期無紙化、無實物樣機、數字量傳遞、數字化管理。設計手段、研發體系的創新大大縮短了殲20 的研發週期，創造了在超短研發週期內實現首飛的“奇蹟”。
裝備是用來博弈的，無論研發什麼裝備都得有權衡，權衡的理念之一就是非對稱。完全跟著別人做，那就不存在非對稱，是一種對稱式地與別人的比較。在權衡的時候，必須突出或提高一些東西，同時應該放棄或降低一些東西，這樣就會形成非對稱優勢。我們在新的型號研製中，貫徹不單純談論技術先進性，而是以未來戰略需求來佈局戰機能力、規劃技術路線。我們在世界上獨創了殲20 的“升力體邊條鴨式佈局”，使飛機既有很好的隱身性能又有很強的超聲速和機動飛行能力。 型號應用了包括內埋彈倉、先進結構材料、先進系統架構等一批適應新機發展趨勢的新技術，填補了多項國內空白。在飛機任務系統方面，在態勢感知、信息對抗、機載武器和協同作戰等多個方面取得了不少突破。
在第12 屆珠海航展中所展示的推力矢量技術，其驗證項目面臨高要求、高難度、高風險等挑戰，需要攻克飛機、發動機、飛/ 發綜合控制、試飛等多方面的技術難關。首先，過失速機動飛行是在常規飛行不會涉足的大迎角區域進行飛行。其次，發動機採用可偏轉噴管（也就是所謂的推力矢量）是增強大迎角飛行控制的重要手段。再次，大迎角區域精準可控飛行直接關係到飛行安全和飛機性能。要實現大迎角精準可控飛行，一是要採用全新的方法獲得在大迎角區域很難測準的迎角、側滑角等信息；二是要將矢量噴管與飛機的氣動舵面進行深度耦合，進行飛機、發動機綜合控制；三是要在常規迎角、過失速區域等不同特性的區域進行自動切換、無縫連接。最後，針對推力矢量這種高風險的試飛，我們創新採用了一系列新的試飛測試手段、試飛方法與評價體系，試飛員全程參與設計、試驗和試飛，發揮了重要作用，確保了試飛的高效、安全。
我們成功實現了推力矢量這一航空關鍵領域的創新突破，這是飛發一體綜合設計與應用的典型範例，也是航空核心技術自主創新的又一次成功實踐。
在型號研製過程中，打造一支卓越研究團隊本身就是一項重要目標。我們的團隊多達半數的是35 歲左右的青年骨幹，絕大部分經歷了殲10、殲20 兩代多個型號的磨礪和錘鍊，這一批人將要支撐起祖國的藍天，他們中間會產生下一代戰機的總設計師。
美國發布了未來的2030 空中優勢飛行計劃，歐洲也公佈了未來戰鬥機作戰概念和方案，有一些技術方向是普遍認可、比較明朗的，比如說有人/ 無人協同技術、人工智能技術、極高隱身技術、全向探測全向攻擊技術等，也有一些不太確定的創新顛覆性技術，像激光武器技術、自適應發動機、高超音速武器、蜂群作戰，這些技術可能會改變未來的戰爭模式。
我們根據自己設計的戰爭，選取、補充了一些技術方向，根據其特點和成熟度的不同採取不一樣的組織模式開展預研攻關，相信在2035 年或者更近的未來，會看到，現在的努力正轉化成守護海天的利器。
航空製造網：作為總設計師，您對後續環節中涉及的航空製造技術的提升有哪些期待？
王海峰：首先是複合材料結構與承載/ 隱身功能一體化結構製造技術。複合材料具有高的比強度、抗疲勞、耐腐蝕以及可設計性強等特點，已成為現代飛機結構的主要材料之一。在我們的新一代戰鬥機結構中大量應用膠接/ 共固化技術來製造大型整體化複合材料結構，採用了RTM、縫合/RFI 等技術來製造多種複雜結構，大幅減少零件和連接件數量，減輕了結構重量。隨著複合材料結構的應用日益廣泛，以及承載/ 隱身等一體化結構的應用，為滿足日益苛刻的重量、壽命和成本要求，我們期待更高性能的複合材料、承載/ 隱身等功能一體化結構以及低成本複合材料結構的製造技術，提升構件尺寸精度，提高製造效率，增加質量穩定性，降低製造成本。
其次是大型複雜金屬整體/ 整體化結構製造技術。為了減輕結構重量、提高結構壽命，現代飛機結構廣泛採用鋁合金和鈦合金大型整體結構，如採用大規格厚板和大型整體鍛件作毛坯加工出整體零件，大量採用電子束焊接、激光焊等高性能焊接技術以及精密鑄造技術等方法來製造各種大型結構和異形複雜結構，以及減少零件和連接，降低結構重量。
我們期待高性能焊接和精密鑄造技術製造出的結構尺寸更大，形狀更復雜，製造過程更穩定，以滿足不斷提升的設計需求。
第三是增材製造技術。增材製造技術具有研製週期短、適應設計能力強等特點，被認為是製造技術領域的一次重大突破。目前，採用激光和電子束的增材製造技術既用於無餘量零件的精密製造，也用於製造近淨成形的零件毛坯，可以實現很多傳統技術無法制造的結構，大幅提升了設計空間，在實現快速原型製造、單件或小批覆雜構件的生產等方面具有明顯優勢。為了在飛機結構上充分發揮該技術的優勢，我們期待優質穩定的增材製造用原材料，提高工藝穩定性，提升製造效率，降低製造成本。
第四是長壽命、高可靠製造與檢測技術。為提高使用壽命，現代飛機結構廣泛採用抗疲勞製造和連接技術，如冷擠壓和干涉連接、激光衝擊和噴丸、自動化制孔與連接；採用精密製造、高速加工等提高結構的表面完整性；針對大型複合材料結構和複雜金屬結構等採用新型高效的無損檢測技術。為滿足長壽命和高可靠的設計要求，我們期待新型的抗疲勞製造技術和複合強化技術，提升表面完整性的加工技術以及新型高效的無損檢測技術。
最後是飛機全數字化設計與製造技術。飛機全數字化設計/ 製造技術打通了設計、生產和管理的全數字化信息流，廣泛用於波音、空客的新一代客機以及美國第四代戰鬥機的研發，大幅縮短研製週期，顯著降低了研製費用及生產成本。我們期待基於知識庫與資源庫，提高製造與設計的快速協同，實現零件無餘量製造與精確裝配。
來源：《航空製造技術》雜誌 記者 海山閱讀更多 航空維修專業者 的文章
