王勋年:献身风洞27年铸国产歼十战机
记者 唐先武 通讯员 黄从军 周建君
飞机呼啸而过,导弹翱翔九天,还有卫星、火箭,无不从这里试验定型。
风洞,是现代航空航天飞行器的摇篮。在川西北大山深处,坐落着亚洲最大的风洞群。神舟飞船、长征火箭、歼十战机、高速列车,都是在这里完成风洞试验,实现了中华民族腾飞的夙愿。
这里有一位科技强军先锋,扎根深山27年,主持和参与国家、军队重大科研项目90余项,探索掌握了13项具有重大科研应用价值的新技术,空气动力学专家、总装某基地研究员王勋年用青春和智慧,为祖国的空气动力学事业谱写了一曲壮美之歌。
肩负强军使命,顽强拼搏刻苦攻关
2009年10月1日,天安门广场。
一架架歼十战机列阵长空,呼啸而过。
这是我军装备的最新型战机,是我国航空工业发展的最新成果。在2007年召开的全国科学技术大会上,该项目荣获国家科技进步特等奖。
然而,人们并不知道,在歼十研制成功背后,有风洞人付出的艰辛。
成功的准备是从1985年开始的。王勋年参加工作还不到两年,就作为年轻科技干部佼佼者,参与歼十低速空气动力试验研究。他主持的第一项试验任务,就是歼十大迎角试验,这是歼十先进性最重要的标志之一。研制部门要求在一个月内完成这项试验。开始很顺利,但一周后测量数据出错,试验进度受阻。歼十总师三番五次催要结果,上级领导也不断督促,王勋年第一次感受到从未有过的压力。他在风洞里熬了几天几夜,苦思冥想,细心推敲,一个个环节演练、排练,终于找到了原因。
1999年,年仅37岁的王勋年担任了歼十低速气动研究项目的总负责人。歼十从论证设计到选型定型,再到试飞成功,历经20年。王勋年也伴随奋斗了20年,从工程组长到研究室主任,从总工助理到总工程师,他与课题组先后突破了歼十大迎角、进气道、弹射座椅等五项关键试验技术,反复进行了5000多次试验,为歼十飞机展翅翱翔作出了重要贡献,大大提升了我国低速风洞试验模拟能力和综合研究水平。2005年,歼十低速气动问题风洞模拟与分析研究获得军队科技进步一等奖。
飞机在飞行过程中,既有周围气流的作用,还存在发动机进气和喷流的影响。
我国以往的风洞,只能进行单一的进气或喷流试验,世界上也只有少数几个发达国家掌握了同时模拟发动机进气和喷流的试验技术,模拟进气量最高可达70%。
要实现同时模拟飞机发动机的进气和喷流,需要研制一个能够抽吸大量空气又能产生喷流的动力模拟装置。
王勋年带领课题组深入分析进气和喷流的流动特性,几经探索,反复试验,终于研制出了新型的引射式动力模拟器,模拟发动机进气量达到90%以上,处于世界先进水平,在我国新型飞机研制中发挥了重要作用。在此基础上,他们还专门研制了能够同时模拟进气和喷流的测力试验模型,成功进行了飞机模型低速风洞试验,开创了我国低速风洞试验的先河。
几年前,某科研部门研制的新型水雷在试射时不断发生弹道失控,他们想通过改进外形设计来解决这个问题,找到了王勋年。
水下试验,并非王勋年熟悉的空气动力学试验领域,有人劝他别啃这块“硬骨头”。但王勋年却说,部队需要就是号令!他通过反复查阅情报资料、测算数据,提出了在风洞中模拟深水压力环境的构想,并精心设计试验方案,专门研制相关试验装置,经过180多天试验,终于找到了该型水雷弹道失控的症结。照他的研究结果修改设计后,水雷在南海试射一次成功。
胸怀风洞事业,紧盯前沿大胆创新
从弹道导弹到洲际导弹,从单引擎飞机到喷气式飞机,从滑翔升空到超音速飞行,世界科技发展史的一次次飞跃证明:航空航天飞行器的更新换代,离不开风洞试验技术的一次次突破。
大飞机,被称为“现代工业之花”,代表了“一个国家竞争力的制高点”。2007年3月19日,我国大飞机项目正式启动。其实,早在1997年,王勋年和他的课题组就开始了大飞机空气动力学研究。大飞机研制必须借助空气涡轮动力模拟器(TPS)装置进行风洞试验,这是一项国外严密封锁的核心技术,王勋年决定自主设计研制配套设备,最终研制成功高精度流量控制单元,使高压空气流量控制精度达到世界先进水平。
2007年8月7日,王勋年主持的低速风洞TPS试验设备顺利通过技术性能测试,准确获得了发动机工作状态对飞行特性及推力变化的影响,各项关键数据均达到先进指标,实现了我国大飞机研制进程中的一次重大技术进展,使我国成为继美国、欧盟之后又一掌握这项试验技术的国家。
飞机在高空飞行穿越云层时,机身表面往往会结冰,从而改变气动外形,造成飞机失事。
研究飞机的结冰现象,需要研制建设结冰风洞。结冰风洞不同于常规风洞,不仅要产生速度可控的气流,还要通过实现低温环境产生结冰云雾。
2002年,国家还没有立项建设结冰风洞。王勋年出于强烈的使命感,带领科技人员开始了结冰风洞的预先研究。一切都得从零开始。王勋年带领课题组在深入调研的基础上,先后写出了40余篇技术报告,绘制了500多张设计图纸。经过3年艰苦努力,终于突破了人造结冰云雾、换热、除冰等多项关键技术,建成了国内第一座1∶10缩比的引导性结冰风洞。
尾旋,是指飞机在持续失速状态下,沿螺旋线急速旋转、急剧下坠的一种危险状态。一旦陷入尾旋,经常造成机毁人亡的严重后果,是长期困扰飞行安全的一项世界性难题。
2005年9月18日,我国第一座立式风洞建成并试车成功。从那一天起,王勋年带领课题组历经一年多的自主创新、集智攻关,解决了尾旋模型设计制作的难题,还采用微型电机控制飞机模型舵面,研制成功了我国第一个立式风洞尾旋试验模型,成功地在立式风洞中进行了尾旋试验,获得了该型号的尾旋运动特性和改出尾旋的方法。试验结果表明,主要技术指标已经达到世界先进水平,我国具备了开展立式风洞尾旋试验研究的能力。
心向科学之美,一丝不苟严谨求实
王勋年常说,只有数据准确率百分之百,装备安全率才会百分之百。
在某新型预警机研制过程中,需要进行飞机脉动压力和飞行参数测量。王勋年带领课题组自主研制了脉动压力和飞行参数测量系统,解决了在飞行过程中高速同步采集和记录脉动压力及飞行参数、大样本动态数据处理的难题。
为了验证脉动压力和飞行参数测量系统的可行性,王勋年决定在真实飞行状态下测量脉动压力和飞行参数。在飞机首次试飞时,他冒险登机,参与试飞试验,不仅获得了真实宝贵的飞机脉动压力和飞行参数测量数据,而且验证了自主研制的软硬件设备性能是可靠可行的。在其后的风洞试验中,信号测量的同步性好,测试结果便于现场分析处理,使设计部门非常满意。同时,这也是风洞试验与飞行试验实现有机结合的一次重要实践。通过飞行试验和风洞试验测量,真实掌握了飞机雷达罩表面的脉动压力,获得了飞机起飞、降落、爬升、平飞和快速下滑等过程的飞行参数和雷达罩的脉动压力,为雷达罩的结构设计提供了重要的依据,为我军新型预警机的研制做出了重大贡献。
有什么样的风洞,就有什么样的飞行器。风洞的质量,决定着试验数据的质量,并直接影响武器装备的质量。27年来,王勋年始终把质量作为风洞试验的生命。
2003年,我国开始筹划建设Φ5米立式风洞,王勋年担任总质量师,负责风洞工程建设质量管理。这是我国第一座立式风洞,也是一座世界级的风洞,建设难度大、施工要求高。王勋年始终坚持质量第一的标准,组织制定了立式风洞建设的一整套质量管理措施。大到论证立项、设计施工、管理制度、成本核算,小到每一个部件,他都严格把关。某外协设备到位后,王勋年发现形状差了1毫米左右,提出要返工。对方通过各种方式说情,希望在原有基础上进行修改。但王勋年寸步不让,坚决要求重新加工。2005年9月,Φ5米立式风洞以优异的质量通过了国家鉴定,2007年获得军队科技进步一等奖。
2008年5月12日,汶川大地震突如其来,风洞群身处地震灾区,情况危急。为了准确掌握地震对我国首座Φ5米立式风洞的影响,震后第二天,他冒着余震不断的危险,亲自爬厂房、钻风洞,仔细察看科研试验设备设施受损情况,连续十几天坚守风洞值班一线,在大大小小余震中反复观察洞体及有关设备的情况记录并分析第一手资料,为确保该风洞尽快完成应急恢复作出了重要贡献。