文/王莉芳
唐長紅:五載巨筆雕鯤鵬
文/王莉芳

唐長紅 中國工程院院士航空工業副總工程師運20總設計師
研制大飛機是中華民族的一個夢想,也是航空人證明自己的最好途徑,必須全力以赴!
運20 的研制在中國航空發展史上是一個奇跡——五年的首飛周期、“三十年不落后、五十年可用”的研制要求,在一支年輕且人數遠遠不足的設計團隊手中成為了現實。伴隨著運20的首飛及列裝部隊,中國成功躋身“大飛機俱樂部”,成為世界上少數幾個能獨立自主研制大飛機的國家。
為了奇跡的誕生,以型號總設計師唐長紅院士為首的研制團隊一路風雨兼程卻甘之如飴,只因他們深深懂得:研制大飛機是中華民族的一個夢想,也是航空人證明自己的最好途徑,必須全力以赴!
“大飛機是新中國幾代人的夢,是航空工業追求了幾十年的目標,再難也要做!我們有信心讓它站在國際舞臺,履行好國家賦予的使命。”
對于搞一型什么樣的飛機,上級機關、用戶及總師系統內存在兩種不同的態度:一是主張先解決有無的問題;二是以一飛院為代表,主張搞一型“三十年不落后、五十年可用”的飛機。唐長紅在總師會上鏗鏘發聲:“始終拄著拐棍的人,永遠都跑不起來。研制運20是國家意志,現在責任交到我們手上,我們就要從實現中國人能自主研制大型運輸機這個高度去認識、考慮,克服一切困難都要將接近世界先進水平的飛機拿出來!”
型號立項之初,唐長紅便提出了“面向使用、面向制造、面向市場”的“三個面向”的原則,引入適航理念,并帶領總師系統著手梳理關鍵技術路徑,明確了要突破包括先進超臨界機翼設計、先進電傳飛行控制系統研制、數字化生產裝配和檢測等在內的六大關鍵技術以及由此衍生出的幾百項技術難關。在總師系統的統一安排下,方案論證與關鍵技術攻關得以同步展開。
超臨界機翼是“六大關鍵技術”之一。為了掌握這項技術,攻關團隊不知道吃了多少苦、流了多少汗。2008年5月,他們在四川某地進行風洞試驗,正趕上汶川地震,試驗人員一次次冒著生命危險從風洞中搶出試驗數據,并在余震不斷、水電資源極其有限的條件下,將所有能源集中供給了支持試驗的系統設備,持續攻關。
經過三年多的艱難探索,研發團隊不僅為運20尋找到了最優的機翼氣動外形,并進一步創新優化,為其打造出了迄今為止最復雜的增升系統。充足的升力像一雙巨手,推舉著運20翱翔于藍天。
在國家意志面前,團隊和個體的一切努力都是那么地順理成章。
飛控系統是運20最為關鍵的系統,既要保證空投空運貨物的任務需求,又要滿足載客的安全可靠性要求。從研制先進飛機的角度出發,唐長紅提出,將具有機械備份操縱功能的電傳飛控系統,作為大運主飛控系統的方案。
經驗不足且年輕的飛控設計團隊感受到前所未有的壓力。唐長紅勉勵大家:“這是型號工程必然要走的路,只要我們咬緊牙關,堅持探求,就一定能走過去?!?/p>
遇到可改可不改的地方,唐長紅從不輕易放過,給時間、給經費、給人力,一定要改!技術上出現難題時,他則耐心與大家討論,分析原理、建立模型,甚至親自動手編寫程序。
飛控系統在唐長紅“精細機構設計”理念指導下,進行了多輪次的迭代與優化,一些機載設備經過了翻天覆地的優化改進?!拔覀兙褪且眠@種多輪次更改,來彌補原有設計能力的不足,把飛機做成精品!”
控制律設計是電傳飛控技術的難點和關鍵。年僅28歲的設計主管黑文靜在攻關最緊張的那段時間,過起了“三點一線”的生活,每天穿梭于試驗間、機上和設計大廳之間。她怕懷孕影響工作,于是找到領導,說型號成功前不準備要孩子,組織可以放心把任務交給自己。為了祖國的利益,為了型號的成功,許許多多的黑文靜就這樣犧牲了小我來成就大我。
運20首飛那天,飛機在空中盤旋,首席試飛員鄧友明作了個舉起雙手的動作,這是大運飛控系統特有的松桿姿態保持功能。首飛結束后,鄧友明在向首長匯報時說:給飛控系統打滿分,給飛機打滿分!
“從來就沒有什么救世主,也不靠神仙皇帝。干中國的大飛機,只能靠我們自己?!?/p>
項目啟動后,管理層曾到訪某國,希望尋求技術支持與合作。對方了解節點要求后開玩笑說:你們想用10個老婆一個月生出孩子,這怎么可能?唐長紅向他們解釋:“機不可失,時不再來。大飛機研制這輛列車已經開動,我們現在只能考慮該從哪一站上車、在哪一站下車,而不是去想怎么擋住列車?!?/p>
“人在沒有指望的時候是最強大的,正所謂背水一戰?!庇小爸袊祜w機領軍人”之名的唐長紅從來都把命運牢牢掌握在自己手中,也由此,千鈞壓力就擱在了他的心頭:“最難的是如何把時間、進度、關鍵技術協調好,要快就得有快的辦法,要好就得有好的招數?!边@期間,唐長紅辦公室的燈光常常徹夜長明,很多關鍵技術經歷了艱難決策。
如何緩解工作量大、人員不足的矛盾?如何保證“一院六廠”這一新的研制模式下的有效溝通及飛機的裝配質量? 唐長紅表示,唯有采用先進的數字化手段,依靠手段的創新!
第一次研制這么大、這么復雜、技術要求這么高的飛機,團隊積累不夠,出現反復不可避免。為了加快設計迭代速度,搶回一些時間,唐長紅和他的戰友們大膽創新,通過技術攻關,將當時僅在波音787上應用過的關聯設計技術應用到型號研制中,不僅確保了設計信息傳遞的準確性,而且大大加快了研制周期。
與此同時,強度專業在唐長紅指導下用兩年多時間開發出國內第一個強度分析自動化平臺,實現了結構強度設計的快速循環迭代,解決了全機強度計算多輪次自動優化、迭代的難題,設計效率提升三倍以上,也為載荷、結構、強度的專業協同和互動優化奠定了基礎。
即便擁有再先進的手段,但跨代的技術要求、嚴苛的節點,使得運20研制依然成為一場名副其實的“時間爭奪戰”。每個參與者的背后,都有一段感人的故事。
深夜的一飛院,燈光閃爍,宛若星空。
因為很多人每天加班到很晚,各所所長不得已數次到辦公室“趕人”。但是,直到凌晨,明亮的燈光依然投射在一個個伏案工作的背影上……
期間,行動不便的準媽媽們不搞“特殊化”,而是一日接一日地持續加班?!半y得有機會可以參與其中?!睆墓ぷ鳜F場直接進產房的高玉偉的話代表了這樣一個群體的共同心聲。她們克服各種各樣的困難,負重趕工,恪盡職守。在團隊的共同努力下,運20如期首飛,驚艷世人。
此后不久,外方派專家來考察。他們鉆進飛機各個艙,對其中的零部件均由中國造表示難以置信。
“我們研制大飛機,不僅是一型裝備,不僅是對一個行業的帶動,更重要的是形成了研制大飛機的工業基礎體系?!碧崎L紅說。
就工業技術而言,大飛機研制涉及空氣動力學、材料科學、機械制造、通信導航等40大類、200多個技術單元的課題,制造一架大型運輸機,等于是對一個國家基礎工業的“集體考試”。
運20是國內第一個運用MBD技術(基于模型的全三維設計)的型號,也是國內首個通過協同平臺全線使用,建立了面向型號研制的數字化多廠所研制環境的型號。為確保研制質量,總師系統會上明確提出:沒有MBD這套技術,就沒有資格參與配套研制!剛性的要求促使所有協作配套廠所在數字化制造技術上迅速填平補齊,急起直追。
對此,運20副總工程師、陜飛總經理高級助理王成賢感觸頗深:MBD技術對陜飛傳統生產模式觸動很大。以前覺得時間、周期、進度上都保證不了,通過這一技術手段,裝配、加工質量、生產進度等難度很大的問題都實現了突破。更為重要的是,數字化技術讓整個制造業的理念發生了質的改變。
運20研制的最大壓力源于沒有基礎、沒有規范、沒有標準,很多單位水平參差不齊。如何把各廠家的水平提升到滿足飛機研制需求這個基礎上來,以唐長紅為代表的總師系統提出“填平補齊”與“基礎提升”二者同步的方案。
面對國內裝機成品參差不齊的現狀,總師系統提前啟動了近百項成品研制,并對關鍵技術、關鍵設備的研究工作進行重點扶持,加大技術和經費投入力度。同時,引入競爭機制,開展了23 項重要機載設備的競爭評比,促使研制單位提高產品質量、縮短研制周期、降低成本;對部分重要機載設備,采取“雙線并行,同時裝備,互為備份”的研制模式,通過保持競爭關系,鼓勵研制單位進一步提升技術。
此外,在研制過程中全面推行產品成熟度管理,特別是在C型件研制當中,通過對成熟度的梳理,及時發現了很多高風險的項目,并投入大量的人力和物力重點突破,有效規避了風險。這些國產新品的研制,對材料工業以及成品單位的技術拉動和能力提升都產生了深遠影響……
歷史,總是在重要的時刻標注下鮮明的印記。
僅僅用五年時間,運20研制團隊完成了中國航空工業濃縮六十載的奮起直追,走過了國人期待了半個世紀的圓夢之旅。
“強國賴重器,鯤鵬振軍威。展翅從茲去,藍天任搏擊”,在運20首裝交付儀式上,唐長紅深情寄語。在欣喜自豪之余,他和他的團隊明白:成績是下一段征程的開端,后面的路還很長很長……
航空工業一飛院)