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【歼7E首飞三十年】为了建立强大的空中威慑力量——记研制歼—7E系列战斗机的西工大群体
发布时间:2020-05-21 08:26:11 作者:王正平 徐澄 来源:航空学院 已浏览:

西工大新闻网521日电王正平 徐澄)2009年10月1日,在新中国成立60周年大庆上,八一飞行表演机歼—7E型飞机同由中国自行研制的大型预警机——空警—2000组成9架机的第一梯队,雄壮地飞过天安门上空,接受党和国家以及亿万中国人民的检阅,随后歼—7E型飞机于l1月l5日在庆祝中国人民解放军空军建军60周年时进行了精彩的飞行表演。而在此十年前,歼一7E型机参加了中华人民共和国50周年国庆阅兵。歼—7E的成功为西北工业大学争得了荣誉,它是我国产学研的典范,也是我国有关机型中唯一以高校为副总师单位研制的型号。这一型号的优越性能使其获得了国家科技进步二等奖。它的出口型号歼—7MG装备了巴基斯坦和孟加拉等国家并引起了多国的兴趣,成为了其研发基础平台,也为西工大培养了大量的飞机设计人才。

歼-7GB型飞机在新中国成立60周年大庆上接受检阅

西北工业大学获得集体立功奖

这一切引起笔者思绪万千,回忆起歼—7E飞机诞生的情景:

1993年5月6日至7日,我国最大的歼击机生产基地沉浸在节日的欢乐气氛中——历时5年半、厂校合作研制的歼一7E型飞机经试飞鉴定全面达到和超过总参谋部、国防科工委批准的战技指标,航空军工产品定型委员会第51次会议正式批准该机设计定型。

设计定型会前夕,一架银白色的客机降落在成都双流机场。时任空军副司令员林虎中将一下飞机就向迎接他的成都飞机工业公司杨宝树总经理等人问:“西工大的同志来了没有?”当他得知刘元镛、沙伯南、刘千刚、李为吉几位教授都到了时,满意地点点头说:“来了就好,来了就好。”

5月6日晚,空军在成飞宾馆单独宴请西工大的几位老师。时任国防科工委副主任怀国模、原航空航天工业部副部长王昂以及总参的领导同志作陪。林虎代表空军把刻有“为歼一7E型飞机研制成功作出重要贡献”字样的景泰蓝杯赠给西工大,并宣布给西工大参演人员物质奖励。刘元镛副校长接过奖杯说:“感谢空军对我们的鼓励和鞭策,我们一定要再接再厉,为空军作出更多的贡献。”

头发花白的老师们心中再次奔涌着喜悦的浪花:

1990年5月18日,歼一7E型飞机在原航空航天工业部部长林宗棠、原四川省省长张皓若、空军副司令林虎等领导同志的注目下,从成飞机场腾空而起,首飞成功!机场上想起了热烈的掌声。国务院总理李鹏、军委副主席刘华清均批示表示热烈祝贺!

1990年5月18日下午歼-7E型飞机首飞成功

紧接着6月、10月,歼一7E型飞机又分别向航定委、总参和科工委领导作了漂亮的汇报飞行:超低空飞行、低空盘旋、超低空倒飞、上升滚转等机动飞行动作。空军司令员王海兴奋地说:“改型机表演非常成功,并不比我在国外看到的飞行表演差!”

望着用智慧和汗水孕育出来的的共和国之鹰,老师们只觉得喉梗鼻酸,沙伯南悄悄拭去了挂在疲惫憔悴脸上的泪花……

沙伯南教授是我国著名飞机设计专家、航空教育专家。他于1963年毕业于哈尔滨军事工程学院空军系飞机设计专业。1950年2月在杭州空军预科总队参加工作,1951年4月至1956年10月在空军六师、空军九师、海军航空兵六师历任机械师、机械长、大队机务主任,1956年10月至1957年12月任海军航空兵工程部工程师,1957年12月至1970年5月任哈尔滨军事工程学院空军系教员、讲师,1970年5月至1994年10月在西北工业大学任副教授、教授。历任西北工业大学飞机系502教研室主任、党支部书记。

在今天充满激烈竞争的社会里,人们开始相信“成功=机遇+奋斗”这样的生活信条。也有相当一部人把人生的不得意归咎于没赶上那犹如“白驹过隙”的“机遇”。其实,机遇也只垂青于那些有心人。沙伯南对改型飞机的浓厚兴趣完全是由大学里常规的大学生下厂生产实习引发的。1982年,沙伯南带学生在成都飞机公司实习中,看到歼-7机机头有130公斤的“死配重”,并且了解到该机在使用中存在着航程短、机动性能和起飞着陆性能差等缺陷。作为当时的主力机种,这些缺陷在未来战争中意味着什么,明眼人看得清楚。“拿掉死配重,提高飞机作战性能!”这个念头强烈地冲击着沙伯南的心扉。这不仅是一名航空教育工作者的责任,而且还是一个老战士的心愿:沙伯南从1950年到1957年底,在空军部队呆了七年多,任过飞行大队机务主任,参加过抗美援朝,三次荣立战功并获得两枚朝鲜军功章。1983年至1984年,作为大学生毕业设计选题,沙伯南率先开展了研究工作。

1984年底,该项课题得到国防科工委大力支持,西工大组织起有总体、气动、结构、载荷、强度等各专业教师参加的课题组,从理论分析到气动实验同时开展了预研。

拿出一个什么样的方案来提高飞机的性能?头炮打不响将会使美好愿望成为泡影。研制新机,当然是一条路,但要耗费巨资和时间,需要很大的投入。这不符合发展中的中国国情。沙伯南聪明地看到这一点,走上了一条“渐改”的道路:立足原型机,改进某气动布局以提高性能。这个渐改方案,既考虑了国情,又能从实际出发,当即得到校系大力支持,也得到刘千刚、杨庆雄、赵令诚等老教授的赞扬和肯定。后来无数次的实验,又不断地印证着方案的正确性。

沙老师亲手设计、研制的歼-7E型飞机风洞试验模型

其实,就连欧美那样的发达国家,也不全是贪大求新。美国F5,法国幻影系列,独联体米格21,与我国的歼-7机同属第二代战斗机型,他们并不是因为有了更先进的F16、苏27、米格29飞机就放弃了对旧机的改进和改型。

1985年1月,西工大与成飞公司签订了意向协议,得到了当时的公司总经理谢明、老总师戴世然对渐改方案的肯定和支持,从而为了歼-7机的改型厂校结合在一起。科研、生产优势的结合和互补,为歼一7E型机上天奠定了坚实的基础。

1986年,根据当时的航空装备和航空技术发展水平,提出了歼-7机大改的设想。当时,有关部门手里已有好几家单位提供了改型方案,但成飞公司和西工大联合上报的“关于歼-7改飞机研制总体设想的报告”被有关单位所瞩目并选中。该方案不仅考虑到国情和空军实际,更重要的是大胆采用了先进的气动技术,它只改动机翼的外翼,而全机结构基本不动,就可根本改变原型机存在的弊端。老师们4年来的预研成果,也有力地支持着方案不可动摇的地位。无疑,这是一项投资少、效益高、周期短、风险小的渐改途径。

从1987年10月对改型飞机正式立项,到1993年5月正式设计定型,期间经过了研制、首飞、调整试飞、定型试飞等环节,各方面信息反馈:改型相当成功!歼-7E的改进不仅在于双三角翼,它的前后缘机动襟翼也是一个在气动布局方面的创新设计。风洞实验和实际飞行都表明歼-7E的飞行升阻特性比歼-7有非常大程度的提高,这样飞机的可用迎角增加了32%,有效地提高了飞机的中低空机动性能。

而改型机从批准立项到定型,前后只用了5年半时间,研制经费不到7000万!

有关人员对此评价极高——

林虎副司令员:“歼一7E型机研制成功,对保持和提高部队战斗力有重要作用。在气动布局上,西工大老师和设计部门下决心改,改得很成功!”

怀国模副主任:“该机研制成功是使用、科研、生产三结合的产物。西工大提供了很好的技术基础。”

航空航天部飞机顾问组:“歼一7E型机气动布局方案符合飞机研制任务要求,设计方向是正确的。”

3架改型飞机进行了长期的试飞鉴定,飞行员最有发言权:“这架飞机改得好,早应该这样改了。”有的飞行员甚至说:“飞了这架飞机再也不想飞别的飞机了。”

二十世纪90年代中期,为提高飞机超视距作战能力,沙伯南教授再次与成都飞机工业公司合作成功研制了歼-7FS试验机,1996年8月由成飞公司、黎阳发动机公司、航空附件研究所、航空复合材料特种结构研究所、成都清江仪表厂、陕西凌云电器总公司、西北光学仪器厂、陕西千山电子仪器厂等9个单位自筹经费,分担风险进行研制的预研验证机。1998年6月8日下午,在空军第三试飞大队大队长钱学林的驾驶下,以发动机最大状态起飞,经过22分钟飞行后正常着陆,成功地实现了首飞。2001年完成飞行试验。歼-7FS最突出的改进在于沙老师提出的更换新的带下颌进气道的进排气布局,配装大推力涡喷-13改进型发动机,安装大功率的机载雷达和交流电系统,加装视频记录系统、飞行参数记录系统和武器管理系统。使歼-7飞机首次具有了发射中距空空导弹的能力。

-7FS首飞前沙老师项目组与总设计师陆英育合影

199868下午在成都黄田坝观看歼-7FS首飞

可以毫不夸张地说,歼-7系列改型机研制成功是一曲团结、拼搏、奉献、奋斗的凯歌,是互补优势、通力协作的典范。

飞机的改型是一个超大规模的科研项目。沙伯南任整个改型工程的副总设计师,全面负责技术工作。西工大承担了总体、气动、载荷、静气弹、颤振、操稳品质计算分析、结构强度计算等课题的研究。

学校把此项工程摆在突出位置,列为代表西工大水平的重点课题,由主管科研的副校长刘元镛亲自抓。原校长傅恒志、戴冠中、党委书记李保义多次亲临指导;傅恒志在飞机系现场办公,当场解决问题;中国航空学会理事长、我校名誉校长季文美先生,在厂校之间做了大量的协调工作。科研处则把签合同、谈判、计划管理等事务性工作揽起来,使老师们专心致志搞科研。

一个以科技部长虞企鹤教授、飞机系副主任李为吉教授任正副指挥,沙伯南教授兼任总设计师的校方现场指挥部应运而生。

整个研制队伍以飞机系为主干,自动控制系、航天工程学院等大力配合。内含总体和性能组、结构强度组、空气动力载荷计算组、颤振计算组、操纵品质组和吹风组等,充分体现了高校学科门类齐全以及很强的科研理论实力的特色。而整个队伍只有30余名老师,其中包括型号总设计师顾问刘千刚、杨庆雄、赵令诚三位博士生导师和20名正副教授。可谓精兵强将!

为了改型机,教师们把心操在一起。按常规,机翼结构强度工作是等外形定型后,经过吹风、定载荷、定重量,然后才是方案设计与计算。但杨庆雄和他的结构组却走了“跟随设计”、“并行设计”这样一条给自己“找麻烦”的路子。既然结构强度计算与总体和其他环节工作同步进行,那么版本(结构方案)的修改甚至推倒重来就成了家常便饭。机翼前沿边条经吹风要取消,机翼因横向安定性不好加大上反角,机翼里装进东西后重量发生变化,等等,版本都要做大幅度的调整和修改。全组共搞了10个版本20多个方案,计算模型中的小调整还不算。经常的调整和修改,成倍地加大了计算工作量。题目大,上一次计算机要10多个小时,耗资一两千元,并且为了不影响白天其他人上机,他们经常是晚上干通宵。课题经费,基本上花在计算和出差上。跟随设计虽然又苦又累,花钱又多,但好处是抢了时间。外型一定,方案就出来了,避免了课题组和厂校之间的互相等待;还可以及早发现一些技术问题,防患于未然。70隔板与机身的联接过去一直没有很好解决,这次及早发现并在计算和接头刚度上找到原因,弄清了受力数据,通过逐步修改得到较彻底解决。

研制人员不仅牺牲局部利益顾全大局,而且课题组之间也团结协作、配合默契。整个改型设计工作时间要求急,工厂等着加工。课题组之间工作交叉,来回循环,一个环节卡住,设计工作就无法正常运转。年长资深的刘千刚教授是1992年国家科技进步一等奖的得主,他和三个博士生承担了整个气动力的计算。在初步设计中,外形因不断变化而无法吹风,飞机飞行时的外力、阻力、力矩主要靠他们来计算。刘千刚与博士们凭着雄厚的技术基础和“为国家设计飞机来不得半点马虎”的责任心,终于使计算结果与吹风测出的数据误差没超过3%(一般允许值在10%以内),工厂十分满意。气动计算对结构强度、颤振速度、副翼效应都要满足要求,一个方面不过关,就要重新计算。仅1987、1988两年,来回大的变动就有十多次,可见工作量之大!气动、结构强度、颤振是三个大的课题组。对结构强度和颤振速度方面的要求,气动组都千方百计予以保证;而前者的一次次修改与调整,又使气动计算一步步接近准确的设计值。

课题组的配合与协作还体现在应付困难和故障上。1990年4月26日,是人们翘首以盼的首飞日。但因某部件用于起飞着陆是一个不安全因素,故推迟了首飞。此时,大家没乱分寸,而是互相鼓励,很快拿出过渡方案,并于5月18日首飞成功,前后只用了22天。对此,不少同志很是惊奇,他们说:“一般遇到这种情况,飞机起码要趴半年。”在以后的调整试飞阶段,还先后出现过副翼嗡鸣并导致副翼摇臂折断故障、跨音速大过载盘旋时“反坡度”现象等,课题组的同志都是临乱不惊,冷静分析原因,与工厂的同志联合攻关,使问题得以解决。

在课题组遇到一些较大技术难题时,飞机系组织全系教师给予支持。在总体方案、气动吹风、性能计算等环节,多次请学术造诣高、经验丰富的林超强、乔志德、张仲寅、高浩等教授,听取汇报,提供咨询,集思广益。院系之间也是通力合作。航天学院的姜晋庆教授、自动控制系何长安教授等,本身就是课题组的骨干,合作得十分融洽。

采用新的气动布局,老师们是要承担各种风险的。比如颤振速度未能达到设计要求,飞行时就会造成机毁人亡的一级事故。上天的东西非同小可,老师们如履薄冰。但使他们感到莫大安慰的是,空军、国防科工委和航空航天部自始至终的信任和支持。时任军委副主席刘华清,副总参谋长何其宗,国防科工委主任丁衡高,副主任谢光、怀国模、叶正大,空军原司令员王海、政委朱光,海军副司令员李景,原四川省省长张皓若,原航空航天工业部部长林宗棠等,都曾经视察改型机现场和观看飞行表演,特别是时任空军副司令员的林虎,亲自抓此项工作,对西工大老师的工作高度重视,充分肯定,坚定了大家的信心和决心。

“夸父与日逐走,入日,渴欲得饮,饮于河、渭;河、渭不足,北饮大泽。未至。道渴而死。弃其杖,化为邓林。”《山海经》里所记载的夸父追求进取的英雄壮举和表现出牺牲自身造福于后世的崇高品格,在他的后代——歼-7E型机研制人员身上得到完满的体现。

随着研制改型工作的深入,新的问题和技术难点接踵而至。由于机翼改动,展弦比加大,带来了颤振特性的降低。因此,提高颤振速度成了颤振组和结构组必须攻克的难关。赵令诚、李凤蔚、杨庆雄、姜晋庆等教授带着博士生、硕士生,当时住在陕西长安县203所和四川安县西南计算中心,精心计算。根据颤振要求,再在结构上采取措施。既要提高刚度又不能增加飞机的重量。经过半年多十几轮的计算,反复调整和修改,终于找到了办法,使颤振计算速度达到了指标要求。

在近音速范围,飞机大迎角出现轻度纵向力矩曲线“鼓包”,直接影响飞行安全。由此研制工作一度中断。总体组、气动组等和工厂密切配合,采取了相应措施,消除了纵向力矩的“鼓包”,同时还改善了飞机大迎角气动特性。

顽强攻关,不断进取。为了改型机早日上天。老师们活得很累:没有常规的上下班时间,节假日也不休息,工作紧张时经常干通宵。刘千刚、杨庆雄、赵令诚都近古稀之年,仍然频繁地奔波在西安、成都之间。

歼-7E型机研制成功用了五年半,但这里没有统计前期预研的时间,实际上沙伯南和他的同伴们整整干了10年!“十年磨一剑”,人生又有几个十年?!

为了改型机,老师们付出的太多太多:

59岁的姜晋庆教授体质较差,连续加班半个多月,一次骑车时竟晕倒在路旁,脸也摔破了。他太疲劳了,但稍事休息,又投入了紧张的工作。

杨庆雄最感内疚的是对不起妻子。1987年他在四川安县忙着算课题,其间爱人在学校摔成骨折;但善解人意的妻子没把这事告诉杨庆雄,自己悄悄地住进了医院。而杨庆雄家里还有个瞎眼耳聋的老母和一个弱智的儿子。

开夜车对刘千刚来说已不是新鲜事。1988年暑假一天夜晚,因刘千刚加班忘了告诉看门的老太太,结果半夜12点多钟从机房出来却出不了大门,只好放下斯文,翻窗而出。在成都飞机现场,他的痔疮累犯了,满便池都是血。

沙伯南作为副总设计师,操的心更大。他既要确定改型方案、总体方案论证、新技术的采用以及难题攻关,又要协调厂校和课题组之间的工作。为了不误工作进程,他从牡丹江坐火车硬座,三天三夜赶到成都,直坐得双腿肿胀,站起来都很困难。他常在第一线顶着干,在工厂一住就是三、四个月。首飞推迟,他的压力最大,饭送到招待所房间他吃不下,觉也睡不着,同伴们说那段时间他瘦得厉害。

巫泽晕倒腿部摔伤后仍然出差到气动试验现场;赵令诚有严重的萎缩性胃炎仍然坚持和年轻人一块干;何长安爱人出差新疆,女儿得肝炎住院,但他没有顾得上看她一眼……

懂专业的人都知道,搞飞机设计受条件限制出不了什么论文。而在现实社会里,论文的多少又是衡量一个教师学术水平以及职称晋升的重要指标。十年中,老师们很少顾及纯理论的研究,而把论文写在共和国的蓝天上。

对这些事,刘千刚置以淡淡一笑:“既然承担了工作,就要付出劳动代价。”

也许刘教授的话代表了老师们的心声。一生清苦,却安贫乐道,功名利禄全能抛下,为的是在有限的生命里踏踏实实地做几件事,这就是中国知识分子的情怀!

歼7-E型机能够以最小的经济代价获取最大的性能效益,一个关键因素是高等院校的科研理论优势与工厂企业的工程实践优势的成功结合。

从方案预研、争取立项、合作研制直到设计定型的全过程,西工大与成都飞机公司合作卓有成效。

成飞公司作为改型机总承包单位,在其设计定型总结报告中客观地指出:“改型机是厂、校结合的产物。西北工业大学承担了合作研制改型机翼和飞机总体、气动、机翼结构、强度、寿命、颤振等方面的分析、计算工作。由于西北工业大学在研制过程中的全面介入,发挥在理论研究上的优势,对改型机的研制成功,发挥了重要作用。改型机的研制成功,也是西北工业大学参研人员的劳动结晶。”由此可见,厂校结合已成为厂、校双方的共识。

厂校研制人员不会忘记密切而愉快的合作——

工厂领导和总师对老师尊重和信任,为老师的工作提供各种方便;

学校在对重要的气动部件原理、方案、工作范围、安全措施等深入研究后,工厂以及618所密切协作,及时安排了各种风洞试验,强度试验,系统原理、性能、操作试验,可靠性分析和寿命试验。试验中发现的问题又反馈到设计中,改进了原设计,从而保证了气动部件的研制成功;

原样机机身不是改型部件,且又是工厂设计的,自然没有学校的事。杨庆雄和他的结构组研制中发现机身上连接70隔板的框受力要失稳,他们就主动为工厂着想,专门做试验和研究,提出了改进方案,及早消除了机身隐患。……

高校作为技术承包方参与大型型号工程的研制,从提出方案、批准立项、付诸实践到研制成功,用赵令诚教授的话讲:“这在全国高校中仅此一家,是破天荒的,是空前的!”厂校在歼-7E型机上的合作,甚至超过了在改型机上所采用的先进气动布局的意义!同时,它也以不可辩驳的事实说明:高校完全有能力承接和完成大型工程项目,为国防现代化建设作出更多更大的贡献!

在歼-7E型机航定会上,林虎、怀国模、王昂等主要领导对厂校合作的科研形式给予了高度评价,认为是“走出了厂校结合研制型号工程的路子!”

应该说,学校在坚持教学科研为社会主义建设服务、为国防现代化服务的同时,自身也是受益的。这不仅反映在经济增益上,更重要的是为人才培养打下了质量基础;更新了老师知识结构,丰富了教材内容,提高了教学效果,培养了学生的动手能力。高校学生听课率都不太理想,但当时沙伯南结合工厂具体实践所开出的“飞机总体设计”课确是全勤。围绕改型机研制过程,飞机系举行了多次诸如“航空发展的现状和前景”专题报告会,研究生和高年级学生踊跃参加,报告厅场场爆满。

而后为提高飞机超视距作战能力,沙伯南教授再次与成都飞机工业公司合作,成功研制了歼-7FS试验机。1996年8月由成飞公司、黎阳发动机公司、航空附件研究所、航空复合材料特种结构研究所、成都清江仪表厂、陕西凌云电器总公司、西北光学仪器厂、陕西千山电子仪器厂等9个单位自筹经费,分担风险进行研制的预研验证机。1998年6月8日下午,在空军第三试飞大队大队长钱学林的驾驶下,以发动机最大状态起飞,经过22分钟飞行后正常着陆,成功地实现了首飞。2001年完成飞行试验。歼-7FS最突出的改进在于沙老师提出的更换新的带下颌进气道的进排气布局,配装大推力涡喷-13改进型发动机,安装大功率的机载雷达和交流电系统,加装视频记录系统、飞行参数记录系统和武器管理系统。

沙伯南教授以求实创新的精神为国防建设做出了卓有成效的贡献,为西北工业大学创造了荣誉,先后创新性地设计并研制了歼-7E系列战斗机,获得国家科技进步二等奖。沙伯南和同伴们的生命虽然减去了十岁,但他们并不懊悔。社会的发展和人生的真谛不就在于不断进取、不断搏击么?!

(审稿:宣建林)

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