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歼—11、歼—11B、歼—15——苏—27的国产化与自主创新

发布时间:2021-06-30 09:02:22 浏览数:


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歼-11的诞生

整个“十一号工程”的第一步工作,就是建立和打通生产线,而其中第一件事就是接收俄方生产许可证设计资料。1996-1998年,俄方先后向沈阳空运了6批苏-27飞机相关资料。沈阳飞机设计研究所于1996年7月1日成立了“十一号工程”图样资料领导小组和技术资料接收小组。

俄方提供的苏-27技术资料质量比较差,导致飞机设计资料与工艺资料存在大量错误和不匹配。此外,资料引用文件也不全,外购成品汇总表与总合同附件不一致。之所以有这种情况,可能是苏霍伊设计局与共青城飞机制造厂在分工和利益分配上有一些衔接问题,但最后为这些问题承受损失的是中方。

为了建立和打通生产线,1997年3月底至4月初,中国航空工业总公司与俄罗斯国家武器公司在北京就俄方向中方派遣专家,以及中国专家在俄培训及咨询等问题举行会谈,并签订了补充合同书。

依据补充合同书,沈阳飞机设计研究所先后于1998年9月、10月、11月接受了3批共26名俄方专家的国内技术培训,培训专业涉及飞机总体、气动、结构、强度、发动机和功能系统、无线电电子设备、地面保障设备等,沈阳飞机设计研究所的工程技术人员基本上都接受了相关的技术培训。通过培训,使工程技术人员进一步加深了对苏-27飞机的认识。

随后,“十一号工程”进入翻译发图阶段。该阶段主要是将俄方交付的许可证技术资料翻译成中文,按中方标准变成中国化的图样,再按中方程序发往生产线。由于历史的原因,沈阳飞机设计研究所对米格系列飞机资料系统比较熟悉。但是苏霍伊设计局的资料标识与米格设计局差异很大,在图样编号、附注内容、缩略语、专业名词等方面均有不同。由于没有相关的文件说明,要弄清和摸透非常困难。

1996年后,许多参加过米格飞机图样复制的老同志先后退休,而新来的设计员大多数只学过英语,俄语基础差,甚至完全没有学过。因而在沈阳飞机设计研究所接收资料之前,在全所范围内开展了俄语培训工作。

1996年8月6日翻译发图领导小组成立,下设4个专业工作组。这次翻译发图是沈阳飞机设计研究所有史以来规模最大的一次,由于俄方移交的图样中大量的缩略语和专业名词难以理解和准确翻译,并且图样配套关系较乱,错误较多,给工程化协调带来一定难度;而图面较脏、污点多,也给计算机处理增添了很多工作量。

1997年10月10日,首批飞机结构设计图样汉化工作全部完成,并按程序完成了全部审签工作,正式移交沈飞公司。一周后向沈飞公司移交了第二批飞机结构设计图样。10月底将全部飞机结构设计图样移交沈飞公司和其它部件制造厂。11月28日飞机航行驾驶系统和液压操纵系统的设计图样交付完毕。至此,首批飞机设计资料全部移交给生产线。

翻译发图后,飞机生产线也随之开始建立。1998上半年,沈飞公司开始组织生产首批2架苏-27。1998年11月和12月,第一阶段大散件飞机相继完成了总装和系统调试。

12月6日和25日,空军第一试飞大队分别对0001架和0002架飞机进行了工作试飞。1998年12月29日,航空工业总公司在沈飞公司举行了0001架飞机的首飞仪式,首席试飞员为空军第一试飞大队大队长付国祥。中央军委副主席张万年、迟浩田,中央军委委员王瑞林、曹刚川等领导出席了首飞仪式。工程总指挥、航空工业总公司总经理朱育理宣布首飞开始后,付国祥大队长驾驶飞机飞上蓝天,飞行20分钟后安全降落,飞机一切正常,首飞成功。

经过近一年的试飞考核,1999年11月29日,首批0001架、0002架两架飞机通过交付评审,12月24日两架飞机顺利转场交付部队。首批飞机在部队服役表现优良,圆满地完成了大纲规定的飞行训练任务,并执行了飞赴西藏的任务。

2000年,沈飞公司顺利完成第二、第三阶段的生产。这批飞机中的0003架作为科研试验用飞机;0004架飞机则换装国产“太行”发动机进行试飞;0013架飞机装备国产导弹进行试飞;0016架为静力试验用飞机。

随着0016架飞机全机静力试验圆满完成,标志着跨国转厂生产苏-27飞机已获成功,产品质量完全符合原定要求,生产线已完全打通。

这批国产歼-11基本型与苏-27SK相比,几乎没有区别。除了换成中文标示之外,最初生产的歼-11在座舱右上方临时安装了一个GPS显示器。后来生产的歼-11开始安装多功能显示器,将GPS的导航界面集成进去。此外,国产型号的机身上增加了编队灯。

2001年,中国空军开始批量换装国产歼-11战斗机。

苏-27的国产化

“十一号工程”的总规划中,国产化是一个重要阶段和目标。1997年4月,沈阳飞机设计研究所召开首次苏-27国产化研讨会,主要议题是对沈阳飞机设计所提交的《“十一号工程”国产化立项论证报告(讨论稿)》进行研讨,并对“苏-27国产化,包括部分国产化和全部国产化两部分,一次立项,同步实施”的基本设想进行讨论。

1997年8月,空军在北京组织召开苏-27国产化立项论证研讨会,空八所做了《苏-27国产化立项综合论证报告(讨论稿)》的报告。1997年11月,空军与航空工业总公司会同电子工业部、兵器总公司在北京再次组织了论证会,明确了“立足现有,着眼未来,配套发展,高度自主”的总体设想,而国产化的基本原则是“继承平台,重构航电,突出质量,降低依赖,协调配套”。

1997年12月,空军和中航总联合向总参谋部和国防科工委上报了苏-27国产化研制的立项请示。1998年12月,总装备部部长曹刚川视察了“十一号工程”,对国产化工作提出了“先描正楷,再写草书”的原则。本着这个原则,空军和工业部门对苏-27国产化方案做了调整,并于1998年12月上报了《苏-27国产化研制总体设想汇报》,重新确定了国产化飞机研制的指导思想、总体安排和经费需求,提出苏-27国产化研制主要涉及两大任务,一是解决机载设备体制的兼容和弹药的自主保障问题,这需要进行部分机载电子设备和弹药的加换装与替代;二是换装国产“太行”发动机、新研制的航电系统和新型的空空导弹,实现国产化。

1999年10月25~27日,苏-27国产化方案评审会在沈阳召开,评审会顺利通过了这份国产化方案报告。2000年8月,苏-27国产化技术方案评审会和成品协调会在沈阳召开。

在国产化论证之初,歼-11飞机的任务是部分国产化,即解决空军在训练和使用苏-27SK战斗机时遇到的一些问题,一是机上电子设备与中国地面设备体制的兼容,如航管应答机、数传导引设备、导航与着陆系统、卫星导航设备等;二是武器弹药的自主供应问题,因为购机时配备的弹药基数很少;三是人机界面的汉化问题,中方飞行员对机上的俄文标识与显示的信息不太适应;四是地面保障设备的国产化。

加快国产化进度

2001年,总装备部正式批复了歼-11全国产化飞机的研制总要求,分为两批研制。然而,因当时部分外场苏-27的设备、附件故障较多,备件供应不足,加之军方的修理能力差距大,追加备件订货也遇到不少困难。空军急切希望先研制国产化的备件。

相关成品厂在得知军队的急需之后纷纷加快了研制进度,并根据备件的轻重缓急以及替代成品的研制进度,分期分批地在歼-11上进行替代件的试飞考核,逐步解决了外场使用上的困难。

沈阳飞机设计研究所经过与空军连续多年、多轮的协商,将歼-11B的主要研制内容最终确定为:使用国产武器;装自行研制的“太行”涡扇发动机;新研综合航电系统;功能系统、机体结构材料、标准件国产化;实现综合后勤保障等。很快,“十一号工程”国产化的研制工作全面展开。

按总合同的规定,俄方仅提供用于生产的设计资料。而有关飞机的原始设计资料,俄方均严格控制,对必须提供的资料也做了简化处理。在这种情况下,要想掌握设计主动权,就必须消化摸透苏-27的设计技术,这和当年全面摸透米格-21的设计,为自行设计研制歼8飞机提供技术支持的情况类似。

随着许可证资料陆续运抵沈阳,沈阳飞机设计研究所在翻译发图的同时,也在有计划地全面开展对苏-27的技术摸透工作,主要包括飞机总体布局及重心的研究分析,利用飞机理论图建立几何外形数学模型;收集整理许可证资料中的气动力数据,建立气动力数据库的框架,设计并加工全机高速、低速和进气道风洞试验模型进行试验,以及对飞机强度设计规范和准则进行研究分析。

结构部的材料专业人员在翻译发图时,认真整理了全机所使用的材料种类、牌号、品种规格、所执行的标准与工艺条件,以及所用的标准件及其标准等,从而为材料国产化的方案研究提供了依据。

强度专业建立了全机结构有限元模型,分析各种载荷条件下的应力、应变,既为0016架飞机的全机静力试验提供了有力支持,又通过静力试验结果检验了所建模型的正确性与准确性。

颤振专业的摸透分析最初是按照已有分析方法进行计算分析的。但飞机的颤振特性计算结果与地面共振试验实际结果不相符,一时没能找出原因。之后,中方根据合同中有“在建线过程中对中方技术人员进行培训和提供技术支持”的条款向俄方发函,要求俄方派专家来讲课和答疑。经过与俄方专家研讨后,了解了苏-27所用的颤振分析方法。

要在歼-11B上加装或换装中国生产的制导武器,只搞清硬件接口是不够的,必须对苏-27上各类数字装置中的软件进行摸透分析。为此,从事歼-8主动控制技术项目的技术人员对苏-27软件进行分析,多个单位同时联合攻关,经过3个阶段的接力工作,终于取得了成功。

歼-11B问世

早在1997年,沈阳飞机设计研究所派人前往沈阳发动机设计研究所,同“太行”发动机总设计师进行协调与研究。当时,“太行”发动机原定配装歼10飞机,虽有工程样机,但尚没有歼-10飞机能供其装机试飞。双方经过协调达成一致意见:首先,联合向上级写报告,将“太行”的首装机种改为歼11;二是建议用一架歼11飞机,只换装一台“太行”进行科研试飞,以检查与提高发动机的成熟度。不久,上级同意并要求在歼-11上完成"太行"的设计定型。从这时起,“太行”被正式纳入“十一号工程”的国产化研制中,两所又对之后的工作做了详细安排,将研制分成了3步。

第一步是在苏-27SK飞机上换装一台“太行”进行科研试飞,以检查发动机接口的匹配性以及进气道与发动机的匹配性,并考察发动机的主要特性和对飞机性能的影响,尽早暴露问题;考察发动机的成熟度,为下一阶段决策打下基础。

风洞试验表明,“太行”发动机与AL-31的流量特性不同。“太行”发动机流量更大,苏-27进气道喉道面积偏小,从而对匹配性能有一定的影响。为此,发动机需要控制最大流量,同时加大进气道喉道面积。而在飞机进口外形不变的条件下,除调整波系组织外,还要减薄调节板的厚度,以增加一定流道面积,但变薄后的调节板承受不了进气道作用的载荷,只好将金属调节板改为碳纤维复合材料调节板,另外进气道调节系统也做了相应的更改。此方案尽管在科研试飞和定型试飞中出过一些故障,但经过更改和优化,成为正式方案沿用至今。2002年6月,付国祥成功完成了配备一台“太行”发动机的歼-11试飞平台的首飞。

第二步是在苏-27SK的基础上换装两台“太行”发动机,完成定型试飞,达到“太行”发动机设计定型要求。

第三步是“太行”发动机配装歼-11B并完成适应性定型试飞。在突破和掌握了数字式电传操纵/主动控制技术和综合航电系统技术的基础上,结合苏-27的优秀气动布局,加之有大推力的国产“太行”发动机可供使用,只要机体材料实现较高水平的国产化,研制出高水平的第三代重型战斗机歼11B是水到渠成的事。

经过参研人员的努力拼搏,歼-11B飞机按期进行了首飞评审,并于2003年12月6日由毕红军驾驶成功实现了首飞。

电传操纵的遗憾

在歼-11B飞机研制过程中,只有一点让总设计师李明感到不足,那就是没有实现电传操纵系统的数字化,只是将其原有的纵轴四余度模拟式电传操纵系统实现了国产化。李明当初在哈军工学的就是飞机自动化专业。后来在歼-8II飞机研制时,李明任自动控制与操纵总设计师。1982年,他提出了用歼-8飞机验证主动控制技术的方案,得到上级批准,首次在国内进行放宽静稳定度的试飞,大大缩短了中国在这一技术领域与先进国家的差距。

对于歼-11B没能实现电传操纵系统数字化,李明说:“之所以如此,主要原因是从立项到设计定型的研制周期太短,难以在规定的时间内完成从顶层设计到C型件和S型件两轮研制和综合试验,再到试飞考核。而对于这种关乎飞行安全的关键系统,考核节点比较多,因此只好暂时割舍。此外,兄弟单位刚刚摸透了苏-27上使用的模拟式电子计算机系统,并且己经开始了该系统的国产化生产和测试。”

不过李明并没有因此放弃,沈阳飞机设计研究所自筹资金开展数字式电传操纵系统的研制。随后,沈飞所召集曾参加ACT预研的研究单位商量,共担风险、各自筹资投入系统研制,直至在该所“铁鸟”试验平台台上完成综合试验,然后等待机会用到型号上。终于,在研制歼-11B双座型飞机时,实现了全面数字化电传操纵。

2006年,歼-11B飞机完成设计定型,正式交付空军部队使用。

航母舰载机歼-15的诞生

早在1973年10月25日,周恩来总理在接待外宾时就说过:“我们的南沙、西沙被南越占领,没有航空母舰,我们不能让中国的海军再去拼刺刀,我搞了一辈子军事、政治,至今没有看到中国的航母,看不到航空母舰,我是不甘心的啊!”

2012年9月25日,我们终于有了自己的航空母舰:“辽宁”号。

中国的第一艘航空母舰是在乌克兰的“瓦良格”号航母平台的基础上改建而成,因此,与之配套的舰载机,最简单也是最稳妥的选择当然是原配的苏-33。

苏-33是一种1975年研制、1987年首飞的机种。虽然承袭了“侧卫”系列优秀的机动性和敏捷性,但是雷达和电子设备方面和早期的苏-27基本相同。其雷达是N001的改进型,在中距对空作战时仅能使用R-27这种旧式导弹;虽然俄罗斯宣称,该机可以使用令人生畏的Kh-41导弹进行反舰攻击,但至今该机也没有证明其能够挂载这种笨重的导弹从航空母舰上起飞。苏-33的其它性能和机载设备水平也和早期的苏-27相差不大。可以说,苏-33与美制F/A-18E/F“超级大黄蜂”、法制“阵风”这些先进战斗机基本不占优势。

但是,俄罗斯拒绝了中国关于进口苏-33战斗机的请求。原因是中国的采购数量太少,只要2架。中国再次转向乌克兰,购得了T10K-3。这是苏-33生产型的第3架原型机,又被称为“第一架生产型”,也就是说它和标准的苏-33几乎没有什么不同,包括修改过的边条和降低的垂直尾翼。这两项是苏联在对T10K-2进行试验时发现并修改的问题。因此这架飞机对于中国来说极有参考价值。

更重要的是,苏-33的研制很早,机身主体结构和早期苏-27基本一样,而苏-30及以后的“侧卫”系列机体结构都发生了很大改变。这对于仅有苏-27基本型制造能力的中国来说无疑是个好消息,可以比较简单直接地在歼-11基础上参考T10K-3来发展出自己的舰载机。这种在歼-11B基础上发展的舰载机命名为歼-15“飞鲨”。

歼-15之于歼-11的区别,就如同苏-33之于苏-27的区别,包括增加鸭式前翼;可折叠的主翼、平尾、尾锥和空速管;双轮直立式前起落架;更粗壮的主起落架;以及着舰尾钩。此外,也同样增加了可收放的空中受油探管、夜间受油照明灯,并把红外搜索跟踪探头挪到了座舱盖右侧。

歼-15最重要的特点就是换装国产的新一代机载设备,并具备国产先进导弹的操作能力。而苏-33在这方面最为欠缺。2009年8月31日,歼-15舰载战斗机首飞成功。2010年5月5日,歼-15完成首次滑跃起飞。2011年4月25日,第二架歼-15原型机加入试飞。

2012年11月25日,飞行员戴明盟驾驶编号为552的歼-15在 “辽宁”舰上完成了漂亮的首次降落和起飞。

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