歼20首飞引发的技术猜想

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宋晓军：歼-20的首飞出乎了很多人的意料之外，国外有人曾经预言中国的五代机至少要到2020年才能首飞，国内军迷在为歼-20首飞高兴的同时，也对首飞的如此迅速感到意外。作为一名直接参与军机研制试飞的试飞员，你对中国五代机研制的进度有何评价？

    徐勇凌：尽管我不是中国五代机试飞团队的成员，但作为从事试飞工作多年的试飞员，我一直关注并跟踪五代机的研制进度。我们注意到2009年军方官员曾经高调宣布，中国四代机（那时隐身战机通常称为四代机）将在明后年首飞。在没有任何背景消息的情况下，当时军方的表态的确令许多人感到震惊，但作为局内人我对非常清楚军方高层信心的来源。

    我作为歼-10研制和试飞团队的一员，曾经亲历歼-10研制的艰苦过程，歼-10定型的最后一个起落就是我飞的，其实直到定型前的一个月，整个试飞团队对于能否在2003年底拿下歼-10试飞任务依然是充满怀疑的，因为我们在研制和试飞过程中遇到了太多的坎坷，有时我们甚至不知道下一个起落会发生什么问题。歼-10研制历程的艰苦是由于我们技术上的欠账造成的，80%的新技术，电传飞控、航空电子、先进气动布局、高性能传感器、涡扇发动机，所有这一切都是新的，在一架新机上承载如此多的新技术，这在世界航空史上都是罕见的。现在回过头来看歼-10的研制，恰恰是我们通过艰苦的努力突破了这么多的坎坷，中国的航空科技实力才实现了前所未有的飞跃。其中最大的收获是我们掌握了气动布局设计、飞控系统设计、航空电子技术等高端技术。这一切是我们研制四代机的基础，我们用近20年的时间，将我们与西方在航空科技领域40年的差距赶回来了20-30年。没有亲身参与过歼-10飞机研制的人，是很难体会它对中国国防工业和国家综合实力的贡献的，可以说，没有歼-10的研制成功，就没有今天的歼-20首飞。

    其实，我们在五代战机领域的技术探索已经超过了10年，与歼-10上马的艰苦时期不同，中国的综合国力已经大大增强，我们可以有计划地在关键技术上进行大量投入，由于歼-10的研制培养了一支高素质的技术队伍，歼-20的研制团队可谓人才济济。在下一代航空电子系统、飞发一体化的飞行控制系统、先进武器系统和新一代涡扇发动机的技术研发中，技术突破不断涌现。我们年轻的试飞员队伍经过歼-10等三代机的试飞也茁壮成长起来，成为可以信赖的四代机试飞主力。在四代机试飞员队伍中，直接参与试飞的试飞员没有一个是三代机试飞的主力，但几乎都参与了三代机试飞，这种人才的迭代显示了我国近年来在试飞员队伍培养中远见和魄力。与三代机首飞不同的是，我们在四代机的技术上已经真正做到了胸有成竹，因为我们的研制和试验手段与当年研制歼-10时条件不可同日而语。我们发现四代机的地面滑行阶段的试验周期非常短暂，足见我们技术的成熟度已经到了一种很高的水平。

    宋晓军：广大军迷对于新机的首飞总是抱有很高的热情，在试飞员眼中首飞是一项什么性质的飞行，它的重要性体现在哪里？

    徐勇凌：随着科技的普及，国民对于航空知识的了解已经越来越专业，对于国家军事与国防的关心和热情也不断高涨，这是一种很好的现象。

    中国人有一句话叫“万事开头难”，还有一句话叫“第一个吃螃蟹的人”，首飞从某种意义上讲就是吃螃蟹的第一口，新机的首飞引起国民的关注是非常正常的事情。

在我看来首飞对于一架新机而言意义重大。从工程技术的的角度分析，首飞是对飞机工程设计理念与制造技术的考验。一架新型战机在设计中为了达到优越的技战术性能，往往要采用许多新的技术，例如在歼-10飞机中我们首次采用了数字电传操纵系统、综合航空电子系统以及以平显为主显示系统的玻璃座舱，这些新技术的可靠性、安全性和使用效果如何，都需要在首飞中进行考核。另一方面，从政治的角度看首飞也是非同小可的事情，新型军机的研制成本巨大技术风险高，研制进度和质量要求都是很严格的，为了确保研制节点，首飞的日期是计划好的，能否按时完成首飞是具有一项政治意义的一件事情，在这样的压力下如何确保首飞的安全，对研制团队而言的压力巨大。

为了确保首飞的成功研制团队要做大量的工作，首先要确保新机首飞前的状态完好，这需要大量的测试和联机试验；二是要对飞机的各种系统进行大量的地面验证试验，包括飞控系统、航点系统、强度震动和环境适应性等；三是要对首飞试飞员进行严格的培训，使其熟悉新机的各种性能特点，掌握新机各种系统的使用方法，另外还要多首飞的方法进行反复的训练；四是要进行严格的安全性评估，这包括各种技术评审，应急预案的制定。

    宋晓军：徐先生刚才反复谈到了首飞的风险，你认为首飞的风险主要体现在那些方面？在如此高风险的首飞中如何确保安全？

    徐勇凌：一架从未升空的飞机，它的第一次飞行的风险是不言而喻的。然而据我了解，世界各国在军机首飞时发生事故的事情是非常罕见的，很多事故都是在试飞深入到一定阶段时发生的。这并不是说首飞的风险不大，到目前为止各种飞机的首飞之所以有较好的安全历史，其原因还是大家对首飞的重视。

    首飞中最大的风险是系统失效，尽管新机的各类系统都进行过严格的试验考核，但工程上的的系统故障与失效等问题的发生具有很大的偶然性，地面试验不发生问题并不代表首飞中就不发生问题。首飞的风险还体现在技术风险上，新机的技术状态在试飞过程中是逐步调整的，首飞时系统的许多功能并没有达到定型状态，首飞时有些技术是冻结的，例如俄罗斯的T-50首飞时矢量推力技术并没有开发出来，飞控系统的软件也是初级版本。首飞的第三个风险是设计缺陷的暴露，首飞前无论对飞机的技术与安全考虑的如何细致，有些设计缺陷在地面时暴露不出来的，首飞中试飞员可能遇到各种技术问题，这就对试飞员提出了很高的专业要求，要能够随时处置各种异常情况。

    首飞的安全意义重大，首飞的风险有是如此之高，为此从试飞工程的角度我们要做大量的工作。

    一是要对飞机的各类系统加装测试设备，安装各类传感器和测试记录设备，采用遥测手段实施传输各种测试参数。二是要对试飞进行严格的监控，监控团队是一个包括各类技术专业的高技术人才队伍，各类系统都有专人监控，他们要对所负责的系统的质量安全负责，在发现问题时要立即向飞行员报告，并及时提供处置信息指令。三是在首飞前要完成必要的地面试验，包括测试系统联试、飞控系统地面试验、航空电子系统地面试验、飞机振动试验、结构耦合试验、电磁兼容性试验等。四是要在首飞前进行上电、开车及滑行试验，滑行试验阶段速度要达到接近离陆速度。值得一提的是美国人在YF-16试验机的地面高速滑行试验中，由于遇到了意外的横侧耦合震荡，为了避免事态的恶化试飞员选择了迅速拉起的正确处置，飞机被迫离陆从而实现了一次意外的首飞。

    宋晓军：军机的试飞往往是由一名首飞试飞员独立完成的，可以想象首飞试飞员所承受的巨大压力，请功勋试飞员谈谈试飞员首飞的感受。

    徐勇凌：首飞从某种意义上讲，压力更多的是来自于心理层面的。因为对于试飞员而言，单独驾驶一架新机是家常便饭的事情，在我的试飞生涯中我曾经驾驶过超过 20余种型号的飞机，甚至包括滑翔机与运输机，随着试飞经验的增加，飞新机时的恐惧感基本没有了。但是飞一架自己从未飞过的飞机与飞一架从未升空过的新机，心理的压力是截然不同的，因为一架自己未驾驶过的成熟飞机，技术上毕竟是可靠稳定的，这方面的压力比较小，唯一需要克服的只是对“新家伙”的陌生感，这种陌生感在飞行前的地面准备中基本已经克服了。但一架新机的首飞却不同了，第一次升空什么问题都可能发生，此时最大的压力来自于要对可能发生的各类问题做好准备，这需要试飞员对新机进行大量细致的研究和学习。试飞员自身对于首飞的新奇与恐惧还是小事，首飞试飞员所承受的巨大责任才是最大的压力，个人的成败事小型号的损失却是天大的事，加之试飞员对于职业的高度责任感，这份压力就显得尤为沉重。歼-10首飞试飞员雷强曾亲口对我描述他首飞时的紧张与压力，他说为了给他人提供信心他必须把这份压力深埋在内心，要向外人表现出镇定与轻松。尽管开车、滑行与首飞的程序已经在地面无数次地重复，但当自己坐进座舱时，剧烈的心跳还是难以抑制，当时的生理记录仪记录的心跳达到了每分钟140多次，可见紧张的程度。但是一旦按下开车按钮，发动机机的轰鸣声响起，自己很快进入了飞行状态——专注而镇定，心情也慢慢平复了。飞机一离陆一切都在自己的掌控之中，首飞技术中发挥的特别出色，首次着陆是他歼-10前10次着陆中最精彩的。

    1998年9月，我在自己的试飞生涯中也有过一次首飞的经历，那是我国第一架配备综合航空电子系统的飞机。为了此次首飞我已经经历了将近4年的学习和准备，首飞前光是开车和首飞程序就反复练习了7天。其实，克服首飞巨大的心理压力的最大动力，还是来源于试飞团队的整体力量，首飞时你不是一个人在战斗，部队首长亲自将你送上飞机，并帮助你检查飞机设备，指挥员监控人员及时而亲切的提示，机务人员试飞工程师目送你升空的殷殷目光，这些都像一股温暖的力量。尽管飞机离陆后座舱显示中不同以往的大量的数据信息扑面而来，但我还是很快适应了新的座舱，因为试飞的经验告诉我要抓住主要信息，正确的分配注意力和精力，复杂问题就变得简单了。而首飞成功后，当你走下飞机时，你可以暂且忘却所有的努力与艰辛，尽情享受那份成功的喜悦，那种感觉奇妙无比！

    记者：你在央视的采访中说过这样一句话：从某种意义上将飞机不是设计出来的，而是试验出来的。那么，对于试飞员来说，除了首飞和后续的试飞，他对于新机的研制有什么重要作用，试飞员在研制团队中扮演的是什么样的角色？

    徐勇凌：我们对试飞员在新机研制中的重要作用的认识，是有一个过程的，80年代以前我们工程领域的许多人对试飞员的认识比较肤浅，认为试飞员只是试飞的执行者，随着近几十年大量的新机研制实践，我们越来越认识到试飞员对于新机研制的重要性，在国外试飞界有这样一种观点：试飞员的水平将直接决定新机的水平，这种观点越来越为我们试飞行业所认同。对试飞员重要性的认识需要我们从两个方面开展工作，一是要加大试飞员能力的培养。在歼-10飞机的研制试飞过程中，作为试飞总师我始终把试飞员的培养看成重中之重，我们花大力气把试飞员送到国外进行培养，国家给与了巨大的支持并为此付出了巨大的成本。歼-10飞机的试飞团队中每名试飞员都到国外进行过培训，从后来的试飞进程看这种投入是完全值得的。我们说歼-10试飞中我们实现了10个突破，包括试飞内容、架次、强度、速度、高度等，这些突破中绝大多数是有试飞员高超的技术和艰苦的努力得来的。二是要把试飞员看成是设计团队的一员，而不仅仅是一名操作者。我们把试飞员队伍纳入设计研制团队，从新机的初步设计就让试飞员参与，包括后来的大量的气动布局设计、飞控地面试验、航电综合实验、座舱界面设计以及各种系统武器的试验，都是在试飞员直接参与下完成的，像操纵飞机的驾驶杆油门就是由试飞员亲手捏出来的。

    试飞员的技能与试飞才华既要靠大量的试飞实践来锤炼和积累，也需要不断的学习和充电。我们从对外合作交流中不仅学到了试飞技能，更中要的是学到了先进的试飞理念。试飞员不同于一般的飞行员，他需要具备丰富的知识、高超的技能和敏锐的感知能力，他的飞机的正确评价是基于他对未来战机需求的深刻理念，以及对试飞对象感知所获得的正确评价。通过参与研制和试验，使试飞员对于飞机的认识上升到工程的高度，而不仅仅是表面的感知，试飞员从某种意义上讲就是工程师，除了高超的试飞技能外，还需要具备丰富的工程知识。对于试飞员而言知识和经验就像金子一样宝贵，这也是为什么大多数的新机首飞都是由经验丰富的老试飞员来完好的。

    宋晓军：首飞从程序和技术上有什么要求和特点，从你们所了解的国外四代机的首飞中，发现了什么新的信息？

    徐勇凌：首飞的目的就是检查与考核飞机的基本飞行操纵品质，检查各系统的基本功能和状态。需要说明的是新机的首飞状态与最终的定型状态是有较大区别的，有些系统在试飞前只具备基本的功能。首飞最重要的原则就是安全，为此，要尽可能地减小首飞的技术风险。如首飞的构型要尽可能的简单，一般采用干净构型（无外挂）；首飞时发动机一般不使用加力状态；首飞的剖面也设计得相对简单，飞行包线也在较为安全的区域；首飞的高度一般选择比较安全的高度，既不能太高也不能太低，因为首飞一旦发生异常，足够的高度有利于试飞员的处置；传统的首飞中一般不收起落架。首飞中还有在安全高度上模拟飞机进场着陆的过程，检查飞机着陆阶段的操作品质，让飞行员熟悉着陆程序。

    我们注意到国外在四代机的首飞中有许多新的特点。一是首飞时间延长了，俄罗斯的T-50和美国的F-22的首飞时间都超过了40分钟，F-22首飞更是达到了1个小时。二是首飞的包线有所扩展，F-22的首飞高度达到了6100米，最大过载达到了3G；俄罗斯T-50试飞中进行了较多的机动飞行，甚至包括滚转机动。三是不再拘泥于不收起落架的传统，F-22和T-50在首飞中都进行了收起落架的飞行。

    四代机试飞的另一个特点是试验架次大大增加，试飞周期也相对延长，美国的F-15试飞周期不超过5年，而F-22的试飞周期近10年， 97年首飞，2005年装备美国空军，期间共试飞3500起落，将近7000小时，飞机装备空军后的后续试验也一直在延续。从技术上讲四代机的复杂程度是三代机无法比拟的，因为对它的技术要求是综合的，隐身与超音速巡航性能的要求，从技术上实现起来势非常困难的，为了满足隐身要求，内埋挂架对飞机的结构设计增加了很多难度，也会造成飞机重量的增加，F-35就遇到了重量超过设计指标的问题，为了减重研制团队付出了巨大的努力，但问题依然没有得到很好的解决。一系列的技术问题使F-35的研制周期一拖再拖。

    宋晓军：说到国外的五代机，媒体上有这样的评价，他们认为中国的五代机在技术上无法与F-22相比，只能算作四代半，在你看来歼-20与美、俄五代机有那些差异，我们在技术上的差距到底有多大。

    徐勇凌：我注意到国外专家在给与歼-20巨大关注的同时，也对它未来的技术潜力进行了比较专业的分析，其中蒂尔集团的专家还从五代机技术的11方面对歼 -20给与了评价，认为中国的歼-20很难在11项技术上都有突破。从某种角度我同意他的观点，因为空军装备的整体水平是工业能力和科技实力的体现，在这方面我们与美国还存在明显的差距，比如在功能和系统的整合上、在隐身技术的水平上、在局部材料和结构制造技术上、在先进武器打击能力上，中国的五代机都会与美国有较大差距。承认差距并不代表我接受这位专家的所有看法，五代机最终的比拼毕竟是作战效能的比拼，而不是工艺技术的对照明细表，就像当年美国的F- 4战机从各项技术上都不比米格-21差，但在空中较量中却很难胜过米格-21，有时作战飞机的一个方面的优势就足以在空战中起到决定作用。

从技术的角度分析，歼-20的技术瓶颈并非不可突破。比如发动机技术是国际上对歼 -20的最大怀疑之处，但大多数专家都认为歼-20的首飞采用的是国产发动机，如果他们的猜测是对的，我们可以看出中国的研制团队的决心和勇气，中国在发动机领域的技术突破是显而易见的。与俄罗斯T-50一样，歼-20的隐身技术方面从目前看还未达到尽善尽美的水平，隐身技术是美国人的专利，俄罗斯和中国在这方面说实在的基本处于模仿阶段，但关键技术的突破还有待时日，这一点可以从歼-20和T-20的细部设计中可以看出来。工程上的最佳处理是：与其在技术短板上绞尽脑汁，还不如先设置较低的技术标准，在其他方面进行技术弥补。

    除了这些技术缺陷外，在我看来歼-20的研制团队体现了足够的勇气和创新精神，我们已经结束了以往在技术上亦步亦趋的状态，开始了关键技术的自主创新。歼 -20气动布局设计上的突破是要有非凡的勇气和雄厚的技术做支撑的，长间距的耦合鸭式布局设计，采用全动垂尾，以及在矢量推力和飞发一体化控制上的突破，这些技术的采用没有大量的试验是不可想象的，我为歼-20团队在这些领域所取得的技术成果感到欣慰和赞许。

    需要指出的是，中国在航空电子和传感器领域的技术研发已经达到了相当高的水平，这一技术领域的差距在迅速缩小，也是未来最有可能实现超越之处，这一点国人要有信心。其实，俄罗斯和中国相对于美国在航空装备方面最大的差距在于高技术武器的研发，由于美国人长期处于战争状态，他们有条件在实战情况下检验各种武器的实战效能，因此从60年代开始，美国人在武器领域的技术逐渐与其他国家拉开了差距。美国人在机载武器领域至少领先其他国家20年，这种领先不是用所谓的单向性能指标可以衡量的，我们有些专家仅从所谓的截获、攻击距离的对比，就自信的认为我们的武器技术已经与美国接近了，这种认识是非常危险的。美国在武器领域的技术领先主要表现在攻击方式的多样性、反防御手段的先进性、攻击精度的准确性和武器操控的便捷性，最重要的是武器的杀伤效果和可靠性。他们的武器经过实战的检验，其战场环境的适应性，是我们实验室和靶场试验出来的武器无法比拟的。中国在武器领域的追赶必须有高度的紧迫感，否则，即使我们在平台技术上有再大的突破，也是要在未来战争中接受教训的。

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能否按时完成首飞是具有一项政治意义的一件事情 -- für Gates?

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