文/王莉芳
唐长红:五载巨笔雕鲲鹏
文/王莉芳
唐长红 中国工程院院士航空工业副总工程师运20总设计师
研制大飞机是中华民族的一个梦想,也是航空人证明自己的最好途径,必须全力以赴!
运20 的研制在中国航空发展史上是一个奇迹——五年的首飞周期、“三十年不落后、五十年可用”的研制要求,在一支年轻且人数远远不足的设计团队手中成为了现实。伴随着运20的首飞及列装部队,中国成功跻身“大飞机俱乐部”,成为世界上少数几个能独立自主研制大飞机的国家。
为了奇迹的诞生,以型号总设计师唐长红院士为首的研制团队一路风雨兼程却甘之如饴,只因他们深深懂得:研制大飞机是中华民族的一个梦想,也是航空人证明自己的最好途径,必须全力以赴!
“大飞机是新中国几代人的梦,是航空工业追求了几十年的目标,再难也要做!我们有信心让它站在国际舞台,履行好国家赋予的使命。”
对于搞一型什么样的飞机,上级机关、用户及总师系统内存在两种不同的态度:一是主张先解决有无的问题;二是以一飞院为代表,主张搞一型“三十年不落后、五十年可用”的飞机。唐长红在总师会上铿锵发声:“始终拄着拐棍的人,永远都跑不起来。研制运20是国家意志,现在责任交到我们手上,我们就要从实现中国人能自主研制大型运输机这个高度去认识、考虑,克服一切困难都要将接近世界先进水平的飞机拿出来!”
型号立项之初,唐长红便提出了“面向使用、面向制造、面向市场”的“三个面向”的原则,引入适航理念,并带领总师系统着手梳理关键技术路径,明确了要突破包括先进超临界机翼设计、先进电传飞行控制系统研制、数字化生产装配和检测等在内的六大关键技术以及由此衍生出的几百项技术难关。在总师系统的统一安排下,方案论证与关键技术攻关得以同步展开。
超临界机翼是“六大关键技术”之一。为了掌握这项技术,攻关团队不知道吃了多少苦、流了多少汗。2008年5月,他们在四川某地进行风洞试验,正赶上汶川地震,试验人员一次次冒着生命危险从风洞中抢出试验数据,并在余震不断、水电资源极其有限的条件下,将所有能源集中供给了支持试验的系统设备,持续攻关。
经过三年多的艰难探索,研发团队不仅为运20寻找到了最优的机翼气动外形,并进一步创新优化,为其打造出了迄今为止最复杂的增升系统。充足的升力像一双巨手,推举着运20翱翔于蓝天。
在国家意志面前,团队和个体的一切努力都是那么地顺理成章。
飞控系统是运20最为关键的系统,既要保证空投空运货物的任务需求,又要满足载客的安全可靠性要求。从研制先进飞机的角度出发,唐长红提出,将具有机械备份操纵功能的电传飞控系统,作为大运主飞控系统的方案。
经验不足且年轻的飞控设计团队感受到前所未有的压力。唐长红勉励大家:“这是型号工程必然要走的路,只要我们咬紧牙关,坚持探求,就一定能走过去。”
遇到可改可不改的地方,唐长红从不轻易放过,给时间、给经费、给人力,一定要改!技术上出现难题时,他则耐心与大家讨论,分析原理、建立模型,甚至亲自动手编写程序。
飞控系统在唐长红“精细机构设计”理念指导下,进行了多轮次的迭代与优化,一些机载设备经过了翻天覆地的优化改进。“我们就是要用这种多轮次更改,来弥补原有设计能力的不足,把飞机做成精品!”
控制律设计是电传飞控技术的难点和关键。年仅28岁的设计主管黑文静在攻关最紧张的那段时间,过起了“三点一线”的生活,每天穿梭于试验间、机上和设计大厅之间。她怕怀孕影响工作,于是找到领导,说型号成功前不准备要孩子,组织可以放心把任务交给自己。为了祖国的利益,为了型号的成功,许许多多的黑文静就这样牺牲了小我来成就大我。
运20首飞那天,飞机在空中盘旋,首席试飞员邓友明作了个举起双手的动作,这是大运飞控系统特有的松杆姿态保持功能。首飞结束后,邓友明在向首长汇报时说:给飞控系统打满分,给飞机打满分!
“从来就没有什么救世主,也不靠神仙皇帝。干中国的大飞机,只能靠我们自己。”
项目启动后,管理层曾到访某国,希望寻求技术支持与合作。对方了解节点要求后开玩笑说:你们想用10个老婆一个月生出孩子,这怎么可能?唐长红向他们解释:“机不可失,时不再来。大飞机研制这辆列车已经开动,我们现在只能考虑该从哪一站上车、在哪一站下车,而不是去想怎么挡住列车。”
“人在没有指望的时候是最强大的,正所谓背水一战。”有“中国造飞机领军人”之名的唐长红从来都把命运牢牢掌握在自己手中,也由此,千钧压力就搁在了他的心头:“最难的是如何把时间、进度、关键技术协调好,要快就得有快的办法,要好就得有好的招数。”这期间,唐长红办公室的灯光常常彻夜长明,很多关键技术经历了艰难决策。
如何缓解工作量大、人员不足的矛盾?如何保证“一院六厂”这一新的研制模式下的有效沟通及飞机的装配质量? 唐长红表示,唯有采用先进的数字化手段,依靠手段的创新!
第一次研制这么大、这么复杂、技术要求这么高的飞机,团队积累不够,出现反复不可避免。为了加快设计迭代速度,抢回一些时间,唐长红和他的战友们大胆创新,通过技术攻关,将当时仅在波音787上应用过的关联设计技术应用到型号研制中,不仅确保了设计信息传递的准确性,而且大大加快了研制周期。
与此同时,强度专业在唐长红指导下用两年多时间开发出国内第一个强度分析自动化平台,实现了结构强度设计的快速循环迭代,解决了全机强度计算多轮次自动优化、迭代的难题,设计效率提升三倍以上,也为载荷、结构、强度的专业协同和互动优化奠定了基础。
即便拥有再先进的手段,但跨代的技术要求、严苛的节点,使得运20研制依然成为一场名副其实的“时间争夺战”。每个参与者的背后,都有一段感人的故事。
深夜的一飞院,灯光闪烁,宛若星空。
因为很多人每天加班到很晚,各所所长不得已数次到办公室“赶人”。但是,直到凌晨,明亮的灯光依然投射在一个个伏案工作的背影上……
期间,行动不便的准妈妈们不搞“特殊化”,而是一日接一日地持续加班。“难得有机会可以参与其中。”从工作现场直接进产房的高玉伟的话代表了这样一个群体的共同心声。她们克服各种各样的困难,负重赶工,恪尽职守。在团队的共同努力下,运20如期首飞,惊艳世人。
此后不久,外方派专家来考察。他们钻进飞机各个舱,对其中的零部件均由中国造表示难以置信。
“我们研制大飞机,不仅是一型装备,不仅是对一个行业的带动,更重要的是形成了研制大飞机的工业基础体系。”唐长红说。
就工业技术而言,大飞机研制涉及空气动力学、材料科学、机械制造、通信导航等40大类、200多个技术单元的课题,制造一架大型运输机,等于是对一个国家基础工业的“集体考试”。
运20是国内第一个运用MBD技术(基于模型的全三维设计)的型号,也是国内首个通过协同平台全线使用,建立了面向型号研制的数字化多厂所研制环境的型号。为确保研制质量,总师系统会上明确提出:没有MBD这套技术,就没有资格参与配套研制!刚性的要求促使所有协作配套厂所在数字化制造技术上迅速填平补齐,急起直追。
对此,运20副总工程师、陕飞总经理高级助理王成贤感触颇深:MBD技术对陕飞传统生产模式触动很大。以前觉得时间、周期、进度上都保证不了,通过这一技术手段,装配、加工质量、生产进度等难度很大的问题都实现了突破。更为重要的是,数字化技术让整个制造业的理念发生了质的改变。
运20研制的最大压力源于没有基础、没有规范、没有标准,很多单位水平参差不齐。如何把各厂家的水平提升到满足飞机研制需求这个基础上来,以唐长红为代表的总师系统提出“填平补齐”与“基础提升”二者同步的方案。
面对国内装机成品参差不齐的现状,总师系统提前启动了近百项成品研制,并对关键技术、关键设备的研究工作进行重点扶持,加大技术和经费投入力度。同时,引入竞争机制,开展了23 项重要机载设备的竞争评比,促使研制单位提高产品质量、缩短研制周期、降低成本;对部分重要机载设备,采取“双线并行,同时装备,互为备份”的研制模式,通过保持竞争关系,鼓励研制单位进一步提升技术。
此外,在研制过程中全面推行产品成熟度管理,特别是在C型件研制当中,通过对成熟度的梳理,及时发现了很多高风险的项目,并投入大量的人力和物力重点突破,有效规避了风险。这些国产新品的研制,对材料工业以及成品单位的技术拉动和能力提升都产生了深远影响……
历史,总是在重要的时刻标注下鲜明的印记。
仅仅用五年时间,运20研制团队完成了中国航空工业浓缩六十载的奋起直追,走过了国人期待了半个世纪的圆梦之旅。
“强国赖重器,鲲鹏振军威。展翅从兹去,蓝天任搏击”,在运20首装交付仪式上,唐长红深情寄语。在欣喜自豪之余,他和他的团队明白:成绩是下一段征程的开端,后面的路还很长很长……
航空工业一飞院)