列陣當(dāng)空舞大典織彩虹

楊志成 劉飛保

揮畫長空，氣勢如虹。9月3日，紀(jì)念抗戰(zhàn)勝利70周年閱兵典禮上，由空警-2000和8架殲-10A表演機(jī)組成的領(lǐng)隊機(jī)梯隊，飛躍天安門上空?！八{(lán)天儀仗隊”的殲-10A戰(zhàn)鷹拉出長長的彩煙，為后續(xù)梯隊鋪出絢麗的空中走廊，那紫、紅、藍(lán)、黃四色煙帶，猶如亮麗的舞空彩練，在藍(lán)天飄飛，為此次閱兵盛典增加了精彩炫麗的色彩。

這次殲-10A飛機(jī)彩色拉煙為什么比平時表演的拉煙效果好？為什么在閱兵航跡上的彩色煙帶這么鮮艷、煙霧這么大、留空時間這么長？這些留在人們心中不解的問號，其實更是凝結(jié)了軍、地科研攻關(guān)團(tuán)隊不懈努力的結(jié)果。下面為大家逐一解開亮麗彩虹之謎。

任務(wù)，需求的牽引

今年年初，閱兵任務(wù)下達(dá)到空軍八一飛行表演隊。具體任務(wù)要求是：飛機(jī)從北京市東三環(huán)路國貿(mào)立交橋開始拉煙，通過天安門上空后到西二環(huán)復(fù)興門立交橋結(jié)束，全長約9.1千米。經(jīng)計算空中拉煙時間約在80秒左右。

那么問題就來了，表演隊殲-10A飛機(jī)自裝備以來，一直使用機(jī)翼固體拉煙彈，而這種拉煙彈的發(fā)煙時間最多只能維持45秒左右，無法滿足閱兵要求。

這時，人們想起了一直被束之高閣的殲-10A飛機(jī)液體拉煙吊艙。這種吊艙是飛機(jī)出廠時隨機(jī)攜帶的標(biāo)準(zhǔn)裝備，其外形由機(jī)身副油箱改進(jìn)而來，但由于外形尺寸、重量和外掛方式等因素限制，不能承受大載荷強(qiáng)度的飛行表演。因此部隊一直沒有啟封使用?？紤]到此次閱兵飛機(jī)沒有大載荷動作，只是以固定速度平飛通過天安門廣場上空，因此液體拉煙吊艙完全可以勝任。

但隨后進(jìn)行的地面和空中試驗都發(fā)現(xiàn)，多種彩色煙霧都不能達(dá)到需要的效果。因此，部隊迅速將試驗情況逐級上報到北京軍區(qū)空軍裝備部，請求機(jī)關(guān)幫助協(xié)調(diào)解決相關(guān)技術(shù)難題。北空裝備部高度重視，立即成立以沙云松部長為組長，外場處處長馮國信、副處長楊志成為副組長，空軍某師、八一飛行表演隊和北京金合泰科貿(mào)有限責(zé)任公司相關(guān)人員參加的“表演機(jī)拉煙系統(tǒng)改裝”技術(shù)攻關(guān)課題小組。同時，邀請原北空裝備部副部長劉飛保擔(dān)任技術(shù)顧問。課題組認(rèn)真詳細(xì)地分析了飛機(jī)的現(xiàn)狀，列出了技術(shù)攻關(guān)的方向和節(jié)點，進(jìn)行了具體試驗安排。

首先，協(xié)調(diào)飛機(jī)制造廠家來人研究解決。工廠接到通知后，立即派出技術(shù)人員到部隊，全面細(xì)致地對飛機(jī)進(jìn)行了認(rèn)真檢查和試驗。檢查后工廠認(rèn)為裝機(jī)的液體拉煙系統(tǒng)工作是正常的，設(shè)備工作電壓、電流、氣體壓力等各項參數(shù)滿足要求，管路暢通，設(shè)備完好。一切都符合出廠標(biāo)準(zhǔn)。至于拉煙效果，那是仁者見仁、智者見智，全憑個人觀察，沒有統(tǒng)一定量的好壞標(biāo)準(zhǔn)。工廠檢查后認(rèn)為飛機(jī)沒有問題，技術(shù)狀況符合出廠標(biāo)準(zhǔn)，但部隊試驗又是拉煙實際效果很差，根本不能滿足閱兵要求。

課題組考慮到能不能對固體拉煙彈進(jìn)行改裝，延長拉煙時間，滿足閱兵任務(wù)需求呢？于是又積極聯(lián)系固體拉煙彈制造廠。而廠家答復(fù)目前使用的固體拉煙彈是定型產(chǎn)品，在機(jī)上掛彈位置也是固定的，如果要延長拉煙時間，要么增大體積，要么降低燃燒速度或減少發(fā)煙量。但時間緊迫，工廠目前無法完成改進(jìn)型拉煙彈的試驗生產(chǎn)。

兩條路都走不通，一切似乎都回到原點，從零開始。距離閱兵剩下不到半年時間，任務(wù)越來越緊，困難和問題擺在面前，課題組何嘗不了然于心。表演隊作為藍(lán)天儀仗隊，平時表演任務(wù)都能圓滿順利完成，到了閱兵關(guān)鍵時刻，準(zhǔn)備接受黨中央、習(xí)主席親自檢閱，怎么能掉鏈子！這正是我們體現(xiàn)價值和發(fā)揮作用的時候！一班人首先形成共識：必須把圓滿完成閱兵任務(wù)放在首位，責(zé)無旁貸肩負(fù)起使命，困難再大也要上，堅決啃下這塊“硬骨頭”！

攻關(guān)，曲折而艱難

課題組經(jīng)過積極討論，決定首先從理論上“參透”煙霧形成的原理和影響因素。目前世界各表演隊液體拉煙均是采用“蒸發(fā)型”方式進(jìn)行拉煙。所謂“蒸發(fā)型”，就是通過將高沸點液體發(fā)煙劑送入發(fā)動機(jī)噴出的高溫燃?xì)庵?，形成高溫過飽和蒸汽狀混合物進(jìn)入大氣形成濃濃的煙跡。其煙霧的形成質(zhì)量，與發(fā)煙劑液滴大小、高溫燃?xì)獾某跏紲囟?、彩色燃料與高沸點液體的混合情況以及發(fā)煙劑的加溫時間（過程）密切相關(guān)。

通過全面綜合地對比分析，最終將拉煙效果不理想的問題源頭指向飛機(jī)拉煙設(shè)備裝置的最后一環(huán)—拉煙工作噴嘴。飛機(jī)液體拉煙工作噴嘴裝在飛機(jī)尾部，位于發(fā)動機(jī)尾噴口上方，負(fù)責(zé)將液體煙劑輸送到發(fā)動機(jī)排出的熱氣流中。工作時它不但要承受發(fā)動機(jī)燃?xì)飧邷?，還要承受發(fā)動機(jī)排出的高速氣流的沖擊。因此，噴嘴材料需要耐高溫、高強(qiáng)度，設(shè)計生產(chǎn)上要求很高。

90年代，表演隊換裝殲-7表演機(jī)后，拉煙噴嘴被移到尾噴口后部，直接處在發(fā)動機(jī)噴口氣流中，拉煙效果也比較好。但是在飛行表演使用加力情況下，燒壞噴嘴頭部的情況時有發(fā)生，為解決這個問題，工廠研究人員又采取將殲七飛機(jī)拉煙工作噴嘴縮短的方案，以避開發(fā)動機(jī)噴口高溫區(qū)。

殲-10A表演機(jī)設(shè)計人員，在設(shè)計拉煙系統(tǒng)自然也沿用了這個殲-7飛機(jī)上的“成功”經(jīng)驗，將拉煙工作噴嘴設(shè)計較短，且向順氣流方向傾斜30度角。這樣的設(shè)計既避開了發(fā)動機(jī)尾氣的高溫區(qū)，又順氣流方向傾斜，減小工作噴嘴的受力強(qiáng)度，材料的安全余度更高了。

工廠的難題解決了，可卻給部隊帶來了問題。由于殲-10A表演機(jī)噴嘴設(shè)計，短噴嘴，又向后傾斜，遠(yuǎn)離發(fā)動機(jī)尾流高溫區(qū)，以至于在拉煙過程中正常噴出的煙劑大部分還未來得及加溫、升華就被吹散了，自然就不會有太好的拉煙效果。同時，由于工廠設(shè)計殲-10A飛機(jī)拉煙噴嘴開口孔徑相比殲-7飛機(jī)變化不大，會造成煙劑噴射流量相對較小。但是殲-10A飛機(jī)發(fā)動機(jī)噴氣流量比殲-7飛機(jī)大得多，相同的煙劑流量會使殲-10A飛機(jī)拉煙效果差很多。

沒有解決不了的問題，只有發(fā)現(xiàn)不了的問題，問題找到了，就好辦了。要立竿見影、提升效果，一是要提高煙劑初始加熱溫度；二是要延長煙劑加熱時間；三是進(jìn)一步優(yōu)化改進(jìn)彩色煙劑配方和各種溶劑配比，降低霧化溫度點。課題組決定從兩個方向進(jìn)行改進(jìn)攻關(guān)，由地方拉煙劑廠家負(fù)責(zé)改進(jìn)煙劑配方，裝備部門和部隊負(fù)責(zé)改進(jìn)拉煙系統(tǒng)。

課題組先后7次召開技術(shù)研討會和協(xié)調(diào)會，借鑒表演隊過去殲教-5、殲-7系列幾代飛機(jī)液體拉煙系統(tǒng)的使用維護(hù)經(jīng)驗，全面測量殲-10A表演機(jī)尾噴口各位置溫度場之后，提出了改進(jìn)措施和方案：一是改變殲-10A表演機(jī)液體拉煙噴嘴安裝角度。安裝角度由原來的30度外延改進(jìn)為與尾噴口軸線垂直；二是增加拉煙噴嘴長度，使其延長至尾噴口溫度最高的中心點；三是擴(kuò)大煙劑噴嘴出口，由原來的3毫米槽孔擴(kuò)大至φ=14毫米圓孔，增大彩色液體煙劑噴射流量。

因為在飛機(jī)上正式加改裝需要按程序?qū)嵤┑奶厥庑?，部隊首先使用由北京金合泰科貿(mào)有限責(zé)任公司提供的委托加工生產(chǎn)的加長噴嘴安裝接管座，裝機(jī)進(jìn)行地面試車試驗。當(dāng)機(jī)械師在座艙內(nèi)打開拉煙開關(guān)，發(fā)動機(jī)尾部噴出濃濃的彩煙時，現(xiàn)場全部人員都興奮了，異口同聲地歡呼起來，太棒了！太漂亮了！煙太濃了！當(dāng)這一股股彩煙隨風(fēng)飄到附近馬路時，期間通過的車輛在濃霧中不禁立即降低車速，緩慢通過，有的甚至停了下來，駐足觀察是哪里來的鮮艷的“怪煙”。

地面試驗的成功證明理論指導(dǎo)實踐的方向是正確的，大家滿懷信心地進(jìn)行下一步工作準(zhǔn)備——空中試飛驗證。按照流程，北空機(jī)關(guān)緊急給北空航空中心修理廠下達(dá)任務(wù)，按樣品規(guī)格，盡快生產(chǎn)一根高質(zhì)量的接管嘴，10天內(nèi)送達(dá)部隊。難熬的10天過去了，部隊迎來了這個嶄新的接管座，航修廠生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量過硬，加工精細(xì)，尺寸精準(zhǔn)，整體重量還減輕了2千克。

部隊將新工作噴嘴裝機(jī)并完成各種檢查后，即刻申報飛行計劃，組織空中試飛。5月的北方，正趕上連續(xù)的陰雨天，還是表演隊隊長曹振忠親自駕駛03號殲-10A表演機(jī)，仍然拉紅、黃兩色，就是要跟之前的試驗進(jìn)行對比。首先拉黃煙，飛機(jī)呼嘯升空，曹隊長按下拉煙操作按鈕，黃色煙霧噴出，效果大幅提升，濃濃的煙跡像是飛舞的綢緞，久久不散。飛機(jī)轉(zhuǎn)了幾圈，改拉紅色，在云霧的襯托下，紅色煙劑更加醒目?？罩械牟荜犻L也從座艙反光鏡中看到了尾部濃濃的紅色煙霧，興奮地情不自禁駕機(jī)做了一連串標(biāo)準(zhǔn)的盤旋、上升轉(zhuǎn)彎、大速度俯沖等表演動作，在機(jī)場上空留下了道道鮮艷奪目的軌跡。

理論和實踐都證明課題組對飛機(jī)拉煙系統(tǒng)改進(jìn)方案的正確，隨后課題組將改進(jìn)情況、飛機(jī)拉煙效果對比、飛機(jī)改裝方案和具體技術(shù)要求上報空軍機(jī)關(guān)，得到認(rèn)可后就開始了緊張地改裝工作。

6月24日，早已進(jìn)入閱兵分練程序的表演隊，終于迎來了2架可以正式空中拉煙的參閱飛機(jī)。10點30分，由飛行員米錄軍和女飛行員何曉莉共同駕駛的11號殲-10A表演機(jī)沖天而起，在機(jī)場上空拉出黃、藍(lán)二色濃艷的彩虹，在場的所有人員幾乎都?xì)g呼起來了。隨后部隊和工廠歷經(jīng)半個多月時間，一鼓作氣連續(xù)完成了其余的全部表演機(jī)拉煙系統(tǒng)改裝工作。大家滿懷信心地準(zhǔn)備迎接大機(jī)群合練的空中試飛。

7月16日，表演隊隊長帶領(lǐng)9架表演機(jī)進(jìn)行了9機(jī)4色（紅、黃、藍(lán)、紫）空中拉煙綜合試驗飛行。飛機(jī)第一次通場完全模擬閱兵通過天安門時要求的高度、速度飛越機(jī)場上空，結(jié)果除黃色外，其他顏色的彩煙空中效果十分糟糕，而且煙跡還有一段濃、一段淡的現(xiàn)象，完全達(dá)不到閱兵效果。課題組和在場人員無不目瞪口呆、非常喪氣，都以為是自己的眼睛出了毛病。

當(dāng)?shù)诙瓮▓霾捎幂^高發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和空速時，拉煙效果又出奇的好，但這又高于閱兵需要的空速。兩次通場的拉煙效果天壤之別、差別巨大，這是為什么呢？

機(jī)群落地后，課題組調(diào)集了所有飛機(jī)的飛行參數(shù)記錄儀數(shù)據(jù)，結(jié)合現(xiàn)場攝影攝像，進(jìn)行認(rèn)真詳細(xì)的比對分析，認(rèn)為由于殲-10A飛機(jī)外形采用鴨式氣動布局，升力系數(shù)較高，在飛機(jī)載重量不變的情況下，需要維持相同空速的發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速較低，也使發(fā)動機(jī)尾噴口的排氣溫度比較低，從而導(dǎo)致個別顏色的煙劑拉煙效果不好。而煙跡一段濃、一段淡的現(xiàn)象，則是由于飛行員在編隊飛行中不斷用油門調(diào)整飛機(jī)編隊隊型造成的，只要發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速上去了，拉煙效果也就出來了。

由于閱兵空中指揮部對飛行空速有嚴(yán)格規(guī)定，必須達(dá)到米、秒不差的標(biāo)準(zhǔn)。飛機(jī)空速不能變，這就意味著發(fā)動機(jī)也無法使用高轉(zhuǎn)速，所以課題組將目光對著煙劑配方的調(diào)整上。但在同樣的小轉(zhuǎn)速飛行中，為什么有的顏色的煙劑拉煙效果好，有的又效果很差呢？煙劑設(shè)計、生產(chǎn)單位北京金合泰科貿(mào)有限公司總經(jīng)理王顯敏說：這樣的現(xiàn)象是由于各種顏色的染料特性決定的，不同的染料有不同的特性，小轉(zhuǎn)速情況下，個別煙劑就不能拉出滿意的效果。

在外界條件不變的情況下，課題組只能在改變煙劑配方上下功夫了。在課題組的要求下，煙劑廠的技術(shù)人員全部動員起來了，夜以繼日地投入到煙劑新配方的調(diào)整、試驗工作之中。設(shè)計室里，抓緊時間、沒日沒夜查找資料、理論分析、科學(xué)計算，給出一個個新的調(diào)整配方。這里有個最大的難題是所有使用的染料、助劑和溶劑必須是環(huán)保型無毒無公害的材料，不得含有二甲苯之類有毒有害物質(zhì)。但在彩煙劑的配方中，二甲苯等類材料的溶解性、適應(yīng)性又比較好（國外許多彩色煙劑配方仍在使用二甲苯類物質(zhì)）。我們要選用環(huán)保型材料，就很難提升同體積煙劑的綜合性能。

期間，工廠試驗選配出比較理想的配方后，馬上小批量加工生產(chǎn)一批送到部隊，由部隊即刻組織飛機(jī)地面試車和空中試飛驗證，給出試飛試用結(jié)果。工廠再根據(jù)部隊意見，再進(jìn)行配方調(diào)整，如此反復(fù)，經(jīng)過煙劑廠500余次配方調(diào)試效果試驗，部隊組織了6次地面試車試驗、8次空中試飛、4次合練驗證，其中8月15日還專場組織機(jī)群編隊試驗12種煙劑配方。最后終于確定了閱兵用彩色煙劑的最終配方，效果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。

成功與展望

8月23日，閱兵部隊在京進(jìn)行全狀態(tài)預(yù)演——通過天安門。8點26分，當(dāng)8架殲-10A表演機(jī)在領(lǐng)隊的空警-2000預(yù)警機(jī)帶領(lǐng)下，飛入北京東四環(huán)附近上空時（由于液體拉煙可以拉煙8分鐘以上，因此開始拉煙的時間提前在東四環(huán)附近上空），隨著指揮員一聲令下，一瞬間8條煙帶從飛機(jī)尾部噴射而出，隨后在天安門上空驚艷亮相，如同彩筆一樣，在湛藍(lán)的天空里描繪出一道靚麗奪目的彩虹。亮麗的彩煙美圖，瞬間在全國乃至全球互聯(lián)網(wǎng)、手機(jī)、電腦上刷屏，贊美之聲不絕。

9月3日，紀(jì)念抗戰(zhàn)勝利70周年正式閱兵，整個空中受閱梯隊實現(xiàn)了“主題突出、效果震撼、精準(zhǔn)精細(xì)、米秒不差”的總目標(biāo)，并很好地落實了習(xí)主席“首戰(zhàn)必勝、打個漂亮仗”的戰(zhàn)略要求。8架表演機(jī)編著整齊的隊形、拉出五彩繽紛的煙帶，從天邊低空掠過天安門廣場，亮麗、壯美的彩帶裝點了古老的紫禁城，渲染了北京的天空，猶如一道絢麗彩虹在藍(lán)天綻放，在場人員無不為之動容，壯我軍威，揚我國威！這橫貫天際的當(dāng)空彩練是對裝備保障人員無私奉獻(xiàn)的肯定，是對艱難研制攻關(guān)工作的最好回報。

唯一有些遺憾的是當(dāng)天整個閱兵空中梯隊的效果，由于各梯隊間高度差的排序問題以及由于領(lǐng)隊機(jī)梯隊的八一飛行表演隊液體拉煙效果太好，艷麗濃厚的彩煙飄逸在后續(xù)空中梯隊航線上的下方久久不能散去，不同程度地遮擋了后續(xù)梯隊的飛機(jī)，使空中閱兵梯隊的整體效果受到影響、打了折扣。事后有許多朋友來電詢問，為什么你們的煙這么濃，將后面的飛機(jī)擋住了，人家辛辛苦苦訓(xùn)練了半年多，最后一次亮相卻被你們給“毀”了，人家不“恨”你們嗎？

我們只好無奈抱歉地說：當(dāng)時給我們彩色拉煙的技術(shù)指標(biāo)是：色彩鮮艷、煙霧量大、留空時間長，我們就是按此實現(xiàn)的，只能說是各梯隊高度差排序問題，或者當(dāng)天空中沒有側(cè)風(fēng)，影響了后面的閱兵飛機(jī)，真不好意思……

目前為止，世界上使用現(xiàn)役超聲速戰(zhàn)斗機(jī)做表演機(jī)的僅有6個表演隊，分別是美國的雷鳥飛行表演隊（F-16飛機(jī)）、藍(lán)天使飛行表演隊（F-18飛機(jī)），俄羅斯的勇士飛行表演隊（蘇-27飛機(jī)）、雨燕飛行表演隊（米格-29飛機(jī)），新加坡的黑騎士飛行表演隊（F-16飛機(jī)），還有就是中國的八一飛行表演隊（殲-10A飛機(jī)）。這6支飛行表演隊中除中國的八一飛行表演隊外其他飛行表演隊均不能拉彩煙，只能拉白煙和使用彩煙彈、彩光彈。因此，可以說：目前在環(huán)保型液體彩色拉煙這個領(lǐng)域中我們八一飛行表演隊是世界領(lǐng)先、世界一流的。不積跬步無以至千里，不積小流無以至江海，正是中國空軍殲-10A表演機(jī)液體彩色拉煙工作人員的不懈努力，才填補(bǔ)了中國乃至世界空軍三代表演機(jī)液體彩色拉煙表演的空白。

對于八一飛行表演隊來講，彩煙就是“顏料”，飛機(jī)就是藍(lán)天中的“畫筆”，飛行員就是“藍(lán)天書法家”，9月3日的絢麗表現(xiàn)僅是書法家中規(guī)中矩的正楷，在今后的飛行表演過程中，表演隊將會在祖國的藍(lán)天上書寫出更加秀美的草書、行書。

2016年，八一飛行表演隊將再次換裝新型殲-10A表演機(jī)，液體拉煙系統(tǒng)將由外掛式改為內(nèi)藏式，飛機(jī)外型更加“干凈”利索，并且這套系統(tǒng)將不再受飛機(jī)動作、載荷的限制，可以用于大動作量的飛行表演之中。下一步，課題組的全體工作人員將把液體彩煙在特技表演中的應(yīng)用列入研究內(nèi)容，重點解決新系統(tǒng)存在的設(shè)計、應(yīng)用的實際問題，爭取在2016年珠海航展上為觀眾們奉上更加絢麗的特技液體彩色拉煙表演，繼往開來，再創(chuàng)輝煌。