列阵当空舞大典织彩虹

杨志成 刘飞保

挥画长空，气势如虹。9月3日，纪念抗战胜利70周年阅兵典礼上，由空警-2000和8架歼-10A表演机组成的领队机梯队，飞跃天安门上空。“蓝天仪仗队”的歼-10A战鹰拉出长长的彩烟，为后续梯队铺出绚丽的空中走廊，那紫、红、蓝、黄四色烟带，犹如亮丽的舞空彩练，在蓝天飘飞，为此次阅兵盛典增加了精彩炫丽的色彩。

这次歼-10A飞机彩色拉烟为什么比平时表演的拉烟效果好？为什么在阅兵航迹上的彩色烟带这么鲜艳、烟雾这么大、留空时间这么长？这些留在人们心中不解的问号，其实更是凝结了军、地科研攻关团队不懈努力的结果。下面为大家逐一解开亮丽彩虹之谜。

任务，需求的牵引

今年年初，阅兵任务下达到空军八一飞行表演队。具体任务要求是：飞机从北京市东三环路国贸立交桥开始拉烟，通过天安门上空后到西二环复兴门立交桥结束，全长约9.1千米。经计算空中拉烟时间约在80秒左右。

那么问题就来了，表演队歼-10A飞机自装备以来，一直使用机翼固体拉烟弹，而这种拉烟弹的发烟时间最多只能维持45秒左右，无法满足阅兵要求。

这时，人们想起了一直被束之高阁的歼-10A飞机液体拉烟吊舱。这种吊舱是飞机出厂时随机携带的标准装备，其外形由机身副油箱改进而来，但由于外形尺寸、重量和外挂方式等因素限制，不能承受大载荷强度的飞行表演。因此部队一直没有启封使用。考虑到此次阅兵飞机没有大载荷动作，只是以固定速度平飞通过天安门广场上空，因此液体拉烟吊舱完全可以胜任。

但随后进行的地面和空中试验都发现，多种彩色烟雾都不能达到需要的效果。因此，部队迅速将试验情况逐级上报到北京军区空军装备部，请求机关帮助协调解决相关技术难题。北空装备部高度重视，立即成立以沙云松部长为组长，外场处处长冯国信、副处长杨志成为副组长，空军某师、八一飞行表演队和北京金合泰科贸有限责任公司相关人员参加的“表演机拉烟系统改装”技术攻关课题小组。同时，邀请原北空装备部副部长刘飞保担任技术顾问。课题组认真详细地分析了飞机的现状，列出了技术攻关的方向和节点，进行了具体试验安排。

首先，协调飞机制造厂家来人研究解决。工厂接到通知后，立即派出技术人员到部队，全面细致地对飞机进行了认真检查和试验。检查后工厂认为装机的液体拉烟系统工作是正常的，设备工作电压、电流、气体压力等各项参数满足要求，管路畅通，设备完好。一切都符合出厂标准。至于拉烟效果，那是仁者见仁、智者见智，全凭个人观察，没有统一定量的好坏标准。工厂检查后认为飞机没有问题，技术状况符合出厂标准，但部队试验又是拉烟实际效果很差，根本不能满足阅兵要求。

课题组考虑到能不能对固体拉烟弹进行改装，延长拉烟时间，满足阅兵任务需求呢？于是又积极联系固体拉烟弹制造厂。而厂家答复目前使用的固体拉烟弹是定型产品，在机上挂弹位置也是固定的，如果要延长拉烟时间，要么增大体积，要么降低燃烧速度或减少发烟量。但时间紧迫，工厂目前无法完成改进型拉烟弹的试验生产。

两条路都走不通，一切似乎都回到原点，从零开始。距离阅兵剩下不到半年时间，任务越来越紧，困难和问题摆在面前，课题组何尝不了然于心。表演队作为蓝天仪仗队，平时表演任务都能圆满顺利完成，到了阅兵关键时刻，准备接受党中央、习主席亲自检阅，怎么能掉链子！这正是我们体现价值和发挥作用的时候！一班人首先形成共识：必须把圆满完成阅兵任务放在首位，责无旁贷肩负起使命，困难再大也要上，坚决啃下这块“硬骨头”！

攻关，曲折而艰难

课题组经过积极讨论，决定首先从理论上“参透”烟雾形成的原理和影响因素。目前世界各表演队液体拉烟均是采用“蒸发型”方式进行拉烟。所谓“蒸发型”，就是通过将高沸点液体发烟剂送入发动机喷出的高温燃气中，形成高温过饱和蒸汽状混合物进入大气形成浓浓的烟迹。其烟雾的形成质量，与发烟剂液滴大小、高温燃气的初始温度、彩色燃料与高沸点液体的混合情况以及发烟剂的加温时间（过程）密切相关。

通过全面综合地对比分析，最终将拉烟效果不理想的问题源头指向飞机拉烟设备装置的最后一环—拉烟工作喷嘴。飞机液体拉烟工作喷嘴装在飞机尾部，位于发动机尾喷口上方，负责将液体烟剂输送到发动机排出的热气流中。工作时它不但要承受发动机燃气高温，还要承受发动机排出的高速气流的冲击。因此，喷嘴材料需要耐高温、高强度，设计生产上要求很高。

90年代，表演队换装歼-7表演机后，拉烟喷嘴被移到尾喷口后部，直接处在发动机喷口气流中，拉烟效果也比较好。但是在飞行表演使用加力情况下，烧坏喷嘴头部的情况时有发生，为解决这个问题，工厂研究人员又采取将歼七飞机拉烟工作喷嘴缩短的方案，以避开发动机喷口高温区。

歼-10A表演机设计人员，在设计拉烟系统自然也沿用了这个歼-7飞机上的“成功”经验，将拉烟工作喷嘴设计较短，且向顺气流方向倾斜30度角。这样的设计既避开了发动机尾气的高温区，又顺气流方向倾斜，减小工作喷嘴的受力强度，材料的安全余度更高了。

工厂的难题解决了，可却给部队带来了问题。由于歼-10A表演机喷嘴设计，短喷嘴，又向后倾斜，远离发动机尾流高温区，以至于在拉烟过程中正常喷出的烟剂大部分还未来得及加温、升华就被吹散了，自然就不会有太好的拉烟效果。同时，由于工厂设计歼-10A飞机拉烟喷嘴开口孔径相比歼-7飞机变化不大，会造成烟剂喷射流量相对较小。但是歼-10A飞机发动机喷气流量比歼-7飞机大得多，相同的烟剂流量会使歼-10A飞机拉烟效果差很多。

没有解决不了的问题，只有发现不了的问题，问题找到了，就好办了。要立竿见影、提升效果，一是要提高烟剂初始加热温度；二是要延长烟剂加热时间；三是进一步优化改进彩色烟剂配方和各种溶剂配比，降低雾化温度点。课题组决定从两个方向进行改进攻关，由地方拉烟剂厂家负责改进烟剂配方，装备部门和部队负责改进拉烟系统。

课题组先后7次召开技术研讨会和协调会，借鉴表演队过去歼教-5、歼-7系列几代飞机液体拉烟系统的使用维护经验，全面测量歼-10A表演机尾喷口各位置温度场之后，提出了改进措施和方案：一是改变歼-10A表演机液体拉烟喷嘴安装角度。安装角度由原来的30度外延改进为与尾喷口轴线垂直；二是增加拉烟喷嘴长度，使其延长至尾喷口温度最高的中心点；三是扩大烟剂喷嘴出口，由原来的3毫米槽孔扩大至φ=14毫米圆孔，增大彩色液体烟剂喷射流量。

因为在飞机上正式加改装需要按程序实施的特殊性，部队首先使用由北京金合泰科贸有限责任公司提供的委托加工生产的加长喷嘴安装接管座，装机进行地面试车试验。当机械师在座舱内打开拉烟开关，发动机尾部喷出浓浓的彩烟时，现场全部人员都兴奋了，异口同声地欢呼起来，太棒了！太漂亮了！烟太浓了！当这一股股彩烟随风飘到附近马路时，期间通过的车辆在浓雾中不禁立即降低车速，缓慢通过，有的甚至停了下来，驻足观察是哪里来的鲜艳的“怪烟”。

地面试验的成功证明理论指导实践的方向是正确的，大家满怀信心地进行下一步工作准备——空中试飞验证。按照流程，北空机关紧急给北空航空中心修理厂下达任务，按样品规格，尽快生产一根高质量的接管嘴，10天内送达部队。难熬的10天过去了，部队迎来了这个崭新的接管座，航修厂生产的产品质量过硬，加工精细，尺寸精准，整体重量还减轻了2千克。

部队将新工作喷嘴装机并完成各种检查后，即刻申报飞行计划，组织空中试飞。5月的北方，正赶上连续的阴雨天，还是表演队队长曹振忠亲自驾驶03号歼-10A表演机，仍然拉红、黄两色，就是要跟之前的试验进行对比。首先拉黄烟，飞机呼啸升空，曹队长按下拉烟操作按钮，黄色烟雾喷出，效果大幅提升，浓浓的烟迹像是飞舞的绸缎，久久不散。飞机转了几圈，改拉红色，在云雾的衬托下，红色烟剂更加醒目。空中的曹队长也从座舱反光镜中看到了尾部浓浓的红色烟雾，兴奋地情不自禁驾机做了一连串标准的盘旋、上升转弯、大速度俯冲等表演动作，在机场上空留下了道道鲜艳夺目的轨迹。

理论和实践都证明课题组对飞机拉烟系统改进方案的正确，随后课题组将改进情况、飞机拉烟效果对比、飞机改装方案和具体技术要求上报空军机关，得到认可后就开始了紧张地改装工作。

6月24日，早已进入阅兵分练程序的表演队，终于迎来了2架可以正式空中拉烟的参阅飞机。10点30分，由飞行员米录军和女飞行员何晓莉共同驾驶的11号歼-10A表演机冲天而起，在机场上空拉出黄、蓝二色浓艳的彩虹，在场的所有人员几乎都欢呼起来了。随后部队和工厂历经半个多月时间，一鼓作气连续完成了其余的全部表演机拉烟系统改装工作。大家满怀信心地准备迎接大机群合练的空中试飞。

7月16日，表演队队长带领9架表演机进行了9机4色（红、黄、蓝、紫）空中拉烟综合试验飞行。飞机第一次通场完全模拟阅兵通过天安门时要求的高度、速度飞越机场上空，结果除黄色外，其他颜色的彩烟空中效果十分糟糕，而且烟迹还有一段浓、一段淡的现象，完全达不到阅兵效果。课题组和在场人员无不目瞪口呆、非常丧气，都以为是自己的眼睛出了毛病。

当第二次通场采用较高发动机转速和空速时，拉烟效果又出奇的好，但这又高于阅兵需要的空速。两次通场的拉烟效果天壤之别、差别巨大，这是为什么呢？

机群落地后，课题组调集了所有飞机的飞行参数记录仪数据，结合现场摄影摄像，进行认真详细的比对分析，认为由于歼-10A飞机外形采用鸭式气动布局，升力系数较高，在飞机载重量不变的情况下，需要维持相同空速的发动机转速较低，也使发动机尾喷口的排气温度比较低，从而导致个别颜色的烟剂拉烟效果不好。而烟迹一段浓、一段淡的现象，则是由于飞行员在编队飞行中不断用油门调整飞机编队队型造成的，只要发动机转速上去了，拉烟效果也就出来了。

由于阅兵空中指挥部对飞行空速有严格规定，必须达到米、秒不差的标准。飞机空速不能变，这就意味着发动机也无法使用高转速，所以课题组将目光对着烟剂配方的调整上。但在同样的小转速飞行中，为什么有的颜色的烟剂拉烟效果好，有的又效果很差呢？烟剂设计、生产单位北京金合泰科贸有限公司总经理王显敏说：这样的现象是由于各种颜色的染料特性决定的，不同的染料有不同的特性，小转速情况下，个别烟剂就不能拉出满意的效果。

在外界条件不变的情况下，课题组只能在改变烟剂配方上下功夫了。在课题组的要求下，烟剂厂的技术人员全部动员起来了，夜以继日地投入到烟剂新配方的调整、试验工作之中。设计室里，抓紧时间、没日没夜查找资料、理论分析、科学计算，给出一个个新的调整配方。这里有个最大的难题是所有使用的染料、助剂和溶剂必须是环保型无毒无公害的材料，不得含有二甲苯之类有毒有害物质。但在彩烟剂的配方中，二甲苯等类材料的溶解性、适应性又比较好（国外许多彩色烟剂配方仍在使用二甲苯类物质）。我们要选用环保型材料，就很难提升同体积烟剂的综合性能。

期间，工厂试验选配出比较理想的配方后，马上小批量加工生产一批送到部队，由部队即刻组织飞机地面试车和空中试飞验证，给出试飞试用结果。工厂再根据部队意见，再进行配方调整，如此反复，经过烟剂厂500余次配方调试效果试验，部队组织了6次地面试车试验、8次空中试飞、4次合练验证，其中8月15日还专场组织机群编队试验12种烟剂配方。最后终于确定了阅兵用彩色烟剂的最终配方，效果达到预期目标。

成功与展望

8月23日，阅兵部队在京进行全状态预演——通过天安门。8点26分，当8架歼-10A表演机在领队的空警-2000预警机带领下，飞入北京东四环附近上空时（由于液体拉烟可以拉烟8分钟以上，因此开始拉烟的时间提前在东四环附近上空），随着指挥员一声令下，一瞬间8条烟带从飞机尾部喷射而出，随后在天安门上空惊艳亮相，如同彩笔一样，在湛蓝的天空里描绘出一道靓丽夺目的彩虹。亮丽的彩烟美图，瞬间在全国乃至全球互联网、手机、电脑上刷屏，赞美之声不绝。

9月3日，纪念抗战胜利70周年正式阅兵，整个空中受阅梯队实现了“主题突出、效果震撼、精准精细、米秒不差”的总目标，并很好地落实了习主席“首战必胜、打个漂亮仗”的战略要求。8架表演机编着整齐的队形、拉出五彩缤纷的烟带，从天边低空掠过天安门广场，亮丽、壮美的彩带装点了古老的紫禁城，渲染了北京的天空，犹如一道绚丽彩虹在蓝天绽放，在场人员无不为之动容，壮我军威，扬我国威！这横贯天际的当空彩练是对装备保障人员无私奉献的肯定，是对艰难研制攻关工作的最好回报。

唯一有些遗憾的是当天整个阅兵空中梯队的效果，由于各梯队间高度差的排序问题以及由于领队机梯队的八一飞行表演队液体拉烟效果太好，艳丽浓厚的彩烟飘逸在后续空中梯队航线上的下方久久不能散去，不同程度地遮挡了后续梯队的飞机，使空中阅兵梯队的整体效果受到影响、打了折扣。事后有许多朋友来电询问，为什么你们的烟这么浓，将后面的飞机挡住了，人家辛辛苦苦训练了半年多，最后一次亮相却被你们给“毁”了，人家不“恨”你们吗？

我们只好无奈抱歉地说：当时给我们彩色拉烟的技术指标是：色彩鲜艳、烟雾量大、留空时间长，我们就是按此实现的，只能说是各梯队高度差排序问题，或者当天空中没有侧风，影响了后面的阅兵飞机，真不好意思……

目前为止，世界上使用现役超声速战斗机做表演机的仅有6个表演队，分别是美国的雷鸟飞行表演队（F-16飞机）、蓝天使飞行表演队（F-18飞机），俄罗斯的勇士飞行表演队（苏-27飞机）、雨燕飞行表演队（米格-29飞机），新加坡的黑骑士飞行表演队（F-16飞机），还有就是中国的八一飞行表演队（歼-10A飞机）。这6支飞行表演队中除中国的八一飞行表演队外其他飞行表演队均不能拉彩烟，只能拉白烟和使用彩烟弹、彩光弹。因此，可以说：目前在环保型液体彩色拉烟这个领域中我们八一飞行表演队是世界领先、世界一流的。不积跬步无以至千里，不积小流无以至江海，正是中国空军歼-10A表演机液体彩色拉烟工作人员的不懈努力，才填补了中国乃至世界空军三代表演机液体彩色拉烟表演的空白。

对于八一飞行表演队来讲，彩烟就是“颜料”，飞机就是蓝天中的“画笔”，飞行员就是“蓝天书法家”，9月3日的绚丽表现仅是书法家中规中矩的正楷，在今后的飞行表演过程中，表演队将会在祖国的蓝天上书写出更加秀美的草书、行书。

2016年，八一飞行表演队将再次换装新型歼-10A表演机，液体拉烟系统将由外挂式改为内藏式，飞机外型更加“干净”利索，并且这套系统将不再受飞机动作、载荷的限制，可以用于大动作量的飞行表演之中。下一步，课题组的全体工作人员将把液体彩烟在特技表演中的应用列入研究内容，重点解决新系统存在的设计、应用的实际问题，争取在2016年珠海航展上为观众们奉上更加绚丽的特技液体彩色拉烟表演，继往开来，再创辉煌。