四月初的宁北,春风渐暖。
试飞场周围的杨树已经抽出嫩绿的新芽,叶片在阳光下泛着油亮的光泽。
晨光洒在跑道上,给灰色的混凝土带镀上一层淡淡的金色,连细微的裂纹和轮胎摩擦留下的黑色印记都变得柔和起来。
自从十号工程1001号原型机首飞成功的消息传开后,整个东大航空工业系统都震动了。
成飞,沈飞,西飞,哈飞……各大飞机制造厂的工程师们纷至沓来,航空工业集团总部,空军装备部,总参装备局……各个相关部门的专家们也接踵而至。
名义上是“交流学习”,实际上谁都知道,这是来看宝贝的。
毕竟是东大第一架自主研制的三代机,是几代航空人做梦都想看到的东西。
最大起飞重量超过25吨,最大载弹量6.5吨,作战半径1200公里,这些数字在图纸上躺了十几年,如今终于变成了一架真实存在的飞机。
谁不想亲眼看看?
谁不想亲手摸摸?
谁不想在图纸上,在数据里,找到那个“我们也能行”的证据?
于是,试飞场成了东大航空工业的“朝圣地”。
早上七点半,试飞场办公楼的走廊里已经人头攒动,黑压压的一片。
陈建军刚从宿舍出来,就被一群人堵住了。
为首的是个五十多岁的老工程师,戴着一副厚厚的眼镜,镜片像瓶子底一样,头发花白,但精神矍铄。
他是成飞派来的飞控专家,姓郑,在行业内干了三十年,是公认的“飞控泰斗”。
他身后还跟着五六个人,有拿笔记本的,有拎着公文包的,还有两个扛着一卷图纸的。
“陈工!”郑老一把抓住陈建军的手,那力道大得让陈建军差点叫出声。
“我可算堵着你了!”
“我想问一下,昨天那份飞控数据我看了,那个大迎角下的滚转-俯仰耦合项,你们是怎么优化的?”
“我们成飞搞了五年都没搞定,你们三年就做出来了?”
陈建军有些不好意思地笑了笑:“郑老,您别这么说,我们也是摸着石头过河,失败了好多次……”
“失败不要紧,关键是最后成了!”郑老打断他,眼睛在厚厚的镜片后面闪闪发光?
“我看了你们的试飞数据,迎角32度时滚转速率还能达到150度秒,耦合系数控制在0.15以内。”
“这个水平,已经接近f-16的block15批次了!走,去你们实验室,你得给我好好讲讲!”
陈建军苦笑,只能带着这位老前辈往飞控实验室走。
一路上,郑老还在不停地问:“你们用的什么控制律?lqr还是h∞?反馈增益怎么整定的?有没有用动态逆?”
陈建军一边走一边回答,心里却暗暗感慨。
这些老前辈,是真的把一辈子都扑在飞机上了。
航电实验室里,陈致宁同样被围得水泄不通。
围着他的是一群来自沈飞和西飞的航电工程师,年纪从三十到五十不等,每个人手里都拿着笔记本,眼里冒着求知的光芒。
实验室内,各种仪器设备发出轻微的嗡嗡声,示波器上的波形在不断跳动,几台显示器上显示着复杂的雷达回波图。
“陈博士,这个多传感器融合算法,数据更新率20赫兹,延迟才0.3秒,你们是怎么做到的?”
“这太不可思议了。”一个四十来岁的中年工程师急切地问,他的笔记本上已经密密麻麻记了好几页。
“那个自适应杂波抑制算法,信噪比从4.2db提升到13.7db,用了什么数学模型?是卡尔曼滤波还是粒子滤波?”另一个年轻一些的工程师接着问。
“火控雷达对低可探测性目标的跟踪距离,你们测出来是多少?rcs按0.5平方米算,能跟踪多远?”
听着大家争先恐后的询问,陈致宁扶了扶眼镜,难得地露出笑容。
他平时话不多,但聊起技术来,就像换了一个人,格外的享受这种技术上的渴求感。
他走到白板前,拿起笔。
“一个一个来。”
他开口说道,声音不大,但实验室里立刻安静下来。
“先说多传感器融合,我们的核心是卡尔曼滤波加运动补偿,时间同步精度控制在0.02秒以内。”
“雷达,红外,电子支援措施三种传感器,数据融合采用加权平均,权重根据实时信噪比动态调整。”
他在白板上画出一个框图,标出各个数据流的走向。
“这是雷达数据处理通道,数据率50赫兹,延迟0.12秒,这是红外通道,数据率30赫兹,延迟0.18秒。”
“两个通道的数据先进行时空对准,然后用卡尔曼滤波器做最优估计,最后这个融合后的目标轨迹,更新率20赫兹,延迟0.3秒。”
白板上,公式和图表渐渐铺满。
工程师们或站或坐,有人奋笔疾书,有人若有所思,有人频频点头,一个老工程师摘下眼镜擦了擦,又赶紧戴上,生怕漏掉任何一个细节。
那场景,像极了大学里的研讨课。
气动组这边更是热闹。
王海波带着十几个来自各厂的气动工程师,正在风洞实验室里做现场演示。
巨大的风洞发出低沉的轰鸣,那是变频电机驱动风扇的声音,频率大概在60赫兹左右,震得人胸口发闷。
气流以每秒80米的速度流过110的模型机翼,模型表面贴着上百个微型压力传感器,数据通过细如发丝的导线传输到采集系统。
“你们看,”王海波指着屏幕上跳动的数据,那是一个三维压力分布图,用红蓝两色显示?
“这是35度迎角下的压力分布。红色区域是高压区,压力系数1.2左右;蓝色是低压区,压力系数-2.8左右。”
“涡流发生器的位置,正好在这个临界点,看到了吗?”
“就是机翼前缘这个位置,相对弦长15%的地方,在这里加一个小凸起,就能让气流分离推迟8度迎角。”
一个工程师举手问,他的声音在风洞的轰鸣中显得有些模糊:
“王工,那45度迎角以上的抖振呢?我们厂的飞机到了45度就抖得厉害,抖振频率12赫兹,幅度0.5g,根本没法飞,飞行员说感觉像坐在打桩机上。”
王海波笑了笑,他知道这个问题,马上调出另一组数据,随即屏幕上出现一个频谱图,横轴是频率,纵轴是幅度。
“你看,这是我们的抖振频率,8到12赫兹,幅度在0.2g以内。”
“为什么可控?”
“因为我们在设计机翼时,刻意把翼根加厚了15%,提高了扭转刚度。”
“机翼的一阶扭转频率从原来的8赫兹提高到14赫兹,避开了抖振的主频,抖振虽然存在,但不会引发结构共振。”
听到这里,年轻工程师恍然大悟,飞快地在本子上记下。
旁边一个老工程师凑过来看他的笔记,点点头,反应过来:“这是结构动力学的基本原理,但是实际上真正用好的没几个。”
发动机实验室里,张利正在给一批来自各发动机厂的同行做涡扇-10的“解剖”讲解。
发动机被拆解成几十个部件,整整齐齐地摆在工作台上。
风扇叶片,压气机盘,燃烧室涡轮叶片,尾喷口……每一件都像艺术品一样精致,金属表面泛着冷冽的光泽。
工作台上方挂着放大镜和测量工具,旁边是一台显微镜,用来观察叶片表面的微观结构。
“这是风扇叶片,三维流线型设计,钛合金材质,tc4。”
张利拿起一片叶片,递给旁边的工程师。叶片在他手里轻轻翻动,灯光下可以看到表面有一层淡淡的蓝灰色涂层。
“你们摸摸,表面涂层是咱们自己研发的,主要成分是二硫化钼和陶瓷颗粒,厚度0.02毫米,可以减少气流摩擦损失15%,提高效率3%。”
一个老工程师接过叶片,翻来覆去地看,眼里满是惊叹。
他用指甲轻轻敲了敲叶片,发出清脆的“叮叮”声,又凑近看了看叶片的边缘,那里薄得几乎透明。
“这叶片……比我们厂做的薄了至少30%!弦长差不多,但最大厚度只有3.5毫米吧?我们那个要5毫米。强度够吗?”
张利笑了,从旁边拿出一份测试报告:“强度测试做了三千多次,极限载荷是设计值的1.8倍。”
“静力试验拉到2.2倍才破坏,破坏点在叶根,是我们预期的位置,高周疲劳试验做了1000万次循环,没发现裂纹。放心,飞不坏的。”
老工程师点点头,但手里的叶片还是舍不得放下,他翻到背面,看到叶片根部有一串激光打标的编号:“tj-10-0047”。
“这是第47片?”他问。
“对,”张利说,“前面46片,有22片做破坏性试验报废了,剩下的都是测试样件,这是第一片合格的装机件。”
老工程师沉默了一会儿,把叶片轻轻放回工作台上。
周海峰则在另一个角落里,和几个年轻工程师讨论系统工程中有关于发动机控制系统的代码。
电脑屏幕上,密密麻麻的c语代码滚动着,旁边是实时的参数监控界面。
燃油流量压气机转速涡轮后温度、喷口面积……几十个参数在不断变化。
周海峰指着其中一段代码,光标在屏幕上闪烁。
“你们看这一段,”他说,“这是加力燃烧室的燃油控制逻辑,从慢车到最大加力,燃油流量从620kgh增加到4120kgh,响应时间5.2秒。”
“为什么这么快?因为我们用了前馈加反馈的控制算法,提前预判了燃油需求。”
“前馈部分根据油门杆角度变化率,预估需要的燃油增量,反馈部分根据实际转速和温度的偏差,做精细修正。”
“周工,那如果在高空,低氧环境下,这个算法还准吗?空气密度低,燃烧效率会下降吧?”
周海峰点点头,眼里闪过一丝赞许:
“问得好,这也是我们当初考虑到的问题,所以我们后来做了13个高度层的测试,从1000米到12000米,每个高度都标定了不同的控制参数。”
“这是高度修正系数表。”他调出一个表格。
“你看,5000米以下,修正系数1.0;5000到8000米,系数0.92;8000米以上,系数0.85。”
“飞控系统会根据气压高度自动切换,同时根据实际排气温度做闭环修正。”
工程师在本子上记下,眼里满是敬佩。
旁边另一个工程师问:“那加力点火成功率呢?我们厂的发动机,到了8000米以上,加力点火经常失败。”
周海峰笑了:“我们做了200多次高空点火试验,成功率99.5%。失败那一次,是点火器故障,后来把点火器能量从2焦耳提高到3.5焦耳,再没失败过。”
……
整个四月,按照林默的安排,试飞场的节奏是:飞、测、改、再飞、再测、再改。
每天清晨六点,1001号原型机准时滑出机库。
发动机点火时的轰鸣声能传到五公里外,震得办公室的窗户嗡嗡响。
七点,飞机升空,执行各项测试任务,下午两点,数据传回地面,各专业组开始分析。
晚上六点,问题被汇总、讨论、分解,然后连夜攻关。
“问题不过夜!”
这是林默定下的规矩。
陈建军的飞控组,成了最忙的部门之一。
“陈工,今天做8g过载的持续转弯时,飞机有极其微弱的‘下沉’感。很小,大概0.1g左右的波动,频率2赫兹左右,持续两三秒就没了,不影响安全,但……总感觉不对劲,飞行员的感觉,你知道的。”
陈建军知道,顶尖试飞员的感觉,比任何仪器都灵敏。
他说不对劲,就一定有问题。
于是,陈建军带着团队连夜调出数据。
飞参记录仪里存着三千多个参数,从迎角,侧滑角到三轴加速度、三轴角速率,从舵面偏度到杆力杆位移。他们一条一条看,一条一条分析。
凌晨一点,没有发现。
凌晨两点,还是没有。
凌晨两点十五分,一个年轻工程师突然叫起来:“陈工,你看这里!”
屏幕上显示的是升力系数曲线。在8g过载的那个时刻,升力系数有一个0.5%的微小波动,持续时间0.3秒。
与此同时,平尾偏角有一个0.2度的修正,但那个修正晚了0.05秒。
0.5%的误差。0.05秒的延迟。
普通人根本感觉不到。但雷雄感觉到了。
“问题找到了,”陈建军说,声音里带着疲惫和兴奋。
“飞控系统在大过载下,对升力系数的计算有0.5%的误差,导致自动配平有微小的延迟,原因是气动数据表在大过载区域插值精度不够。”
凌晨三点,陈建军拿出修改方案:把气动数据表在大过载区域的插值点数加密一倍,从原来的每0.5g一个点加密到每0.2g一个点,同时修正配平逻辑,加入加速度前馈。
凌晨四点,新参数导入飞控计算机,地面仿真验证,升力系数波动降到0.1%以内,延迟降到0.01秒。
凌晨五点,在地面模拟器上,雷雄亲自验证,他坐在模拟器里,看着面前的屏幕,双手握着驾驶杆。
模拟器平台随着他的操作倾斜,振动,各种仪表上的数字在不断变化。
“8g转弯,开始。”他说。
模拟器猛地倾斜,过载表上的数字迅速上升:6g、7g、8g。
雷雄死死盯着仪表,感受着身体承受的压力。
“稳住。”他说。
三秒、五秒、十秒。
“好了。”他松开驾驶杆,模拟器缓缓恢复水平。“那个下沉感,没有了。”
陈建军一夜没睡,但听到这句话时,终于放下心来。
上午八点,雷雄再次驾驶1001号升空,飞机在跑道上加速、离陆、爬升,很快就变成了一个小点。
二十分钟后,无线电里传来他的声音:“塔台,01报告。8g转弯测试完成,一切正常。那个感觉没了。”
无独有偶,没隔多久,也就七八个小时后,陈致宁的航电组,也经历了一次类似的突击。
问题来自雷达下视模式。在一次低空突防测试中,飞机以200米高度,0.8马赫的速度在山谷中穿行。
雷达开机,对地面杂波中的模拟目标进行搜索。目标是一辆卡车大小的金属反射器,rcs约10平方米。
测试结果是:目标识别置信度从95%降到了82%。
82%理论上也够用,但陈致宁不满意。
“95%和82%的区别,可能就是打中和不打中的区别。”
他分析了一夜,发现问题出在算法的时间窗口上,雷达信号处理的时间窗口是固定的,0.1秒。
但地面杂波的特征是变化的,飞过山地时杂波强,飞过平原时杂波弱,飞过树林时杂波乱,飞过水面时杂波静。
固定窗口,意味着在某些时刻,有用的信号会被当成杂波滤掉。
他改写了算法,让时间窗口可以根据信噪比自动调整。
信噪比高时,窗口缩短,提高分辨率;信噪比低时,窗口加长,积累更多能量。
凌晨四点,新算法导入雷达信号处理器。
凌晨五点,地面测试通过。
用模拟器生成各种地形的杂波,新算法都能把目标识别置信度稳定在95%以上。
上午九点,雷雄再次升空验证。
飞机起飞后,直接飞向昨天的测试区域,同样的高度,同样的速度,同样的目标。
“塔台,01报告。”十分钟后,无线电里传来雷雄的声音,带着一丝笑意。
“下视模式恢复正常,置信度97%。山地,平原,树林,水面,都测了一遍,全部95%以上。”
陈致宁听到这声音,才趴在桌上睡着了。
秦老看着这一切,既欣慰又感慨。
对身边的林默说着,“林默,咱们的三代机,一定要做到完美。量产后,不能有任何问题。”
林默点点头:“秦老,您放心。咱们不会带着任何隐患上天。”
秦老看着他,笑了:“我知道。我就是……忍不住多说一句。”
就在这时,保密电话响了。
林默看了一眼来电显示,是加密线路。他拿起话筒:“喂?”
“林默,告诉你一个好消息。”是李振华的声音,带着压抑不住的兴奋,电话里能听到他走路的声音,皮鞋踩在地板上,嗒嗒作响。“
你上次汇报的三代机首飞情况,今天我已经上报给最高首长了,首长听了之后,非常高兴,大为感慨!”
林默握紧话筒,带着笑意的问道:“首长怎么说?”
“首长说。”李振华清了清嗓子,语速放慢,每个字都咬得很清晰,“你小子干得不错,‘咱们终于有自己的三代机了!这是国防现代化建设的重大成果!’”
林默的心跳漏了一拍。
李振华继续说,声音又恢复了平时的语速:“首长还特别指示,等到三代机量产定型的那一天,他亲自来红星厂观摩祝贺!”
林默愣在那里,半天说不出话。
最高首长亲自来?那是多大的荣耀?那是多大的肯定?
“林默?林默?你还在吗?”
“在……在!”林默回过神来,声音有些颤抖,“部长,您放心,我们一定不负重托,把三代机做到最好!”
“设计定型还有几项试验要做,我们保证按时完成!”
最高首长要来。
这个消息,像一颗石子投入平静的湖面,激起了层层涟漪。
但他很快平静下来,最高首长期待的,不是一两次成功的试飞,而是一架真正能保卫国家领空的、成熟可靠的战机。
路还长着呢。
三代机的成功,让林默心里的一块大石头落了地。
他站在办公室的窗前,望着远处的试飞场。