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主题:天地英雄——JH-7战斗轰炸机发展历程 (讨厌的字数限制 很讨厌) -- q42474112

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家园 三、

自主研发之路

到1982年JH-7已经完成了基本的气动力设计,由于JH-7属于全新研制的较先进的机型,在技术难度上全面超过了当时曾进行过的各个项目。在JH-7 研制项目中应用的上单翼、外露尾喷口、八字型机身主起落架都是国内首次在实际飞机上采用。为了提高基础设计的完善性,在JH-7的设计中初步利用了电子计算机进行辅助设计,与大量的风洞试验相结合,使中国航空科研系统对现代飞机的先进气动和结构设计的了解上有了很大提高。研制JH-7所进行的前期准备工作十分细致,在技术上也比较完善,所以JH-7原型机的气动外形和整体设计与最初的设计方案相比没有出现明显的变化。

JH-7研制中提出了几个方面的技术要求,首先是新机的载荷和作战半径要超过轰-5;攻击力强,可外挂5000千克载荷或者4枚反舰导弹;具有比较好的低空飞行和全天候作战能力;具有先进的航空电子设备和一定的自卫空战能力。JH-7最后确定的总体设计方案是在当初所设计的4个方案中选择出来的,这个设计与被放弃的方案比较起来,在技术标准上并不是最先进的,但是以中国当时的航空工业研究和制造水平来看,却是最经济和最现实的。这些要归功于总设计师陈一坚(603所副所长兼总设计师,1982年被国防科工委正式任命为型号总设计师)在JH-7的研制过程中坚持“量力而行”、“稳妥可靠”的研制思想,这使 JH-7没有重蹈歼-9、歼-10、歼-11、歼-13(注4)等飞机因技术力量无法支撑型号研制,达到预想指标而导致最终下马的覆辙。

JH-7在设计中采用很多以前没有尝试过的技术手段,除了使用计算机进行辅助设计,在设计过程中应用可靠性和安全性补充设计,实施新一代航空电子系统和早期的数据总线技术,具有新一代综合航空电子系统的基本技术特征。在设计概念上比同期的歼-8II有大幅超前。JH-7的电子系统是同时期中国在研飞机中最全面和先进的,装备以惯性导航系统和先进火力控制雷达为核心的综合航电火控系统,机上的火控装置包括以对空、地目标为主的平显火控系统和反舰导弹火控系统这两类。

机身为带面积律设计的全金属半硬壳结构,机体规格和体积较大,机头雷达罩直径很大,可以装载大口径的雷达系统。雷达罩采取不对称结构,上表面的弧度明显比下表面大的多。这个设计使飞行员的前下方视野达比较开阔,较大的机头下视角十分有利于进行低空飞行中对地标和地面目标搜索时的目视观察。串列的双座舱空间比较大,飞行员的空间视野较开阔,座舱前方有带框的固定风档,每名飞行员都有向上打开的独立座舱盖。机身两侧有固定的矩形进气道,每个进气道两侧都各有2 个辅助进气门,在进气道下方的飞机右侧安装有1门携带炮弹200发的23-3型23毫米双管航炮。

在机翼设计上在国内首次采用了中等展弦比后掠式上单翼,机翼有比较明显的下反角,翼根部分有增加后掠角的填角。在机翼中段前缘有锯齿结构,在锯齿外侧的机翼上表面安装有翼刀,在机翼上同时采用了功能类似的锯齿和翼刀是十分罕见的设计。这应该是对在飞机上首次采用的锯齿结构信心不足所致。经过实际飞行验证证明翼刀并没有实际的意义,所以在改进型JH-7的机翼上已经取消了翼刀。在锯齿外侧的机翼外段部分使用气动扭转来提高机翼的气动力效率。机翼后缘内侧为半翼展的增升襟翼,外侧为可差动的副翼。选择大面积的单垂尾和单腹鳍,在垂尾前缘还加有向前延伸的背鳍。斜轴全动平尾安装位置较低,外缘还带有锥形配重。这些设计使JH-7具有比较好的方向安定性。

进气道为外侧边角修圆的矩形,进气道唇口向外侧有小倾角,每个进气道侧面翼根位置各有2个小面积辅助进气门。前、主起落架都使用双轮,前起落架向后收入前机身,外偏的八字形主起落架向前收入机身外侧舱内。在中国生产的战术飞机中,JH-7的起落架结构设计与同时期的歼-8II相比具有明显的优势,配置机身主起落架使JH-7的机翼很“干净”,整个机翼的下表面都可以布置挂点,而歼-8II机翼内侧挂点受主起落架的影响,对外挂物的重量和规格都有很多的限制。

在JH-7的设计过程中,在603所科技人员的支持下,总设计师陈一坚大胆决策,在结构设计上一改中国长期以来师法苏联的标准,采用了国际上先进的美国军用规范,开始了中国航空型号设计摆脱苏联标准的尝试。在飞机装配工艺上推广多项较先进的技术,JH-7机翼上采用了带整体壁板的多梁抗扭盒结构,在装配上也首次应用机翼无余量装配工艺。在JH-7飞机上对钛合金、整体壁板、金属蜂窝等先进结构和材料的成规模应用,使飞机的结构重量系数和当时国内已经完成的其他型号相比有很大提高。

新军用标准的实施,使JH-7原始设计更加完善,在飞机结构重量控制方面达到了很高的水平。JH-7在设计中没有出现在新研制的飞机上常常出现的结构超重问题,在设计完成后的结构重量比最初要求的设计指标还要低180公斤。与同时期发展的采用苏联标准的歼-8II型相比,JH-7的结构设计更加先进和合理,有效载重系数更大。在机翼装配上使用新的“以骨架为基准的无余量装配技术”。该技术与传统的“以外形为基准的装配技术”相比明显提高,JH-7的飞机翼面外形精度得到大幅度提高。不过,由于国内整体技术和工艺上的差距,虽然JH-7与同时期国内其他型号相比有明显提高,但与国外相应飞机仍存在很大差距。在整机推重比超过“狂风”IDS的情况下,最大速度、低空最大表速、突防速度、载弹量等方面仍存在明显差距。

作为一种全新研制的现代化战斗轰炸机,在没有现成的经验可以参考的情况下,进行了长时间、高强度的试飞工作,试飞科目和试飞架次之多是国内飞机研制中前所未有的。在试飞过程中也经历了很多的艰苦和困难,并且付出了血的代价,空军试飞员们用他们年轻的生命和沸腾的热血推动JH-7走向成功。

21年铸一剑

1982年,在大量业已完成前期工作基础上,JH-7进入细化设计阶段。JH-7原型机在1988年12月14号进行了首次飞行。首飞的预定试飞计划, JH-7只需要在1000米的高度上完成绕机场一圈的飞行,但是当飞机起飞后不久就出现了严重的故障,飞机在空中剧烈的振动,在飞机紧急着陆过程中超过一半的仪表从仪表板上被振掉。一般来说首飞中就出现这样严重的故障是十分罕见的,这也似乎暗示JH-7试飞过程和发展道路的曲折和困难。在对飞机进行了充分的检查和改进后,1989年1月23日由黄炳新和邢彦才驾驶的JH-7,为时任军委副秘书长刘华清上将等16名将军以及航空航天工业部、陕西省委、省政府的领导进行了成功的飞行表演。

在厂内进行了二十多次的初步调整试飞后,JH-7于1989年9月29日正式移交飞行试验研究院进行第二阶段的试飞。1989年11月17日,JH-7飞机在跨音速飞机中出现侧向抖动,减速后又出现了左右飘摆,继而又出现腹鳍撕裂、垂尾局部变形和破坏的严重问题,为此进行了长达3年的振动排故攻关。 1992年8月25日,首席试飞员黄炳新驾驶JH-7做专题试飞以检查飞机的振动情况,飞机在高度5000米、时速1100公里飞行时出现了严重的振动,方向舵因为强振动而在瞬间脱落。黄炳新在面对这个前所未见的高危险困难下,坚持利用发动机推力差所形成的有限的偏航控制力矩,将这架完全失去了气动方向控制的飞机安全的飞回机场,为问题的解决保存极其宝贵的数据。

根据JH-7在试飞中所暴露出的严重振动问题,各参研单位经过长期分析和试验后,确定问题主因是因垂尾部分出现颤振所造成的。根据故障原因,对JH-7的垂尾进行有针对性的改进,通过修改垂尾翼尖外形、加强方向舵管梁和支臂等结构的强度和刚度、加装扰流片等技术措施,使这个问题得到一次性解决。经过改进后的JH-7在之后的试飞和训练飞行中再没有出现过类似的振动问题。

研制周期过长是中国飞机发展中常见的固有问题。由于国内基础科研设施落后,缺乏早期技术积累和研制经验不足,造成JH-7在采用的技术同世界相比并不过于先进的情况下,其研制和试飞的时间仍然拖的过长。JH-7从1973年提出研制计划到1978年基本完成前期论证选型,确定飞机的基本结构与性能参数。从 1982年开始正式进入研制阶段到1988年底完成首飞,1989年开始试飞到1994年完成试飞投入小批量试装备,整整用去21年时间。时间上的差距使设计时还比较先进的JH-7到服役时又已经开始落后,只能在完成试飞的同时就开始进行进一步改进型的研制。这种现象如何解决和根除,还需要更加宏观的调整和改善来解决,这样才能更加有利中国航空工业的发展和未来。

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