從航空模型到航空科研

青少年時期的航?；顒?/h3>

在青少年中開展航?；顒樱瑢ζ占昂娇罩R、培養(yǎng)航空后備人才具有非常重要的作用。通過制作和放飛航模，青少年不僅能學(xué)到航空知識，還能激發(fā)出探索航空奧秘的興趣。

上小學(xué)時，我經(jīng)常用香煙盒折紙飛機(jī)。中學(xué)時期，開展航模活動的條件漸好，學(xué)校的雅克福列夫航模組里有很多航空書刊，同學(xué)們可以按照書中的圖形繪制工作圖、制作模型飛機(jī)，再到操場放飛。一架小牽引模型一般要用三四個月的課余時間才能完成，放飛時又容易損壞，壞了修，修好了再放飛，循環(huán)往復(fù)多次，模型才能調(diào)整好。而且，辛辛苦苦調(diào)試好的模型，在飛行中“吃”了上升氣流后還可能飛跑，是令同學(xué)們最苦惱的事。

在航模輔導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，我按蘇聯(lián)“支援陸?？哲娭驹竻f(xié)會”的教材學(xué)習(xí)航模技術(shù)。隨著制作水平的提高，我參加比賽的機(jī)會也多了。1958年，我獲得了重慶市牽引模型滑翔機(jī)比賽的第一名;在成都參加四川省航模比賽時，我又獲得了第一名，隨后赴昆明參加全國航空模型分區(qū)競賽時，我再次取得了第一名。在那個年代，一個普通中學(xué)生能去成都、昆明，是一件很了不起的事情。

1961年，我和隊友為參加全國航模比賽進(jìn)行訓(xùn)練。

步入航模專業(yè)隊——打破世界紀(jì)錄

1959年，我成為四川省航模隊的一名專業(yè)運(yùn)動員。我先改學(xué)了線操縱特技項目，4個月后與兩位教練代表四川隊，在廣州參加全國線操縱模型飛機(jī)分區(qū)賽時，榮獲團(tuán)體第二名;后又學(xué)無線電操縱項目，與隊友費(fèi)敏（教練兼運(yùn)動員）搭檔一起參加了1963年全國Fl A航空模型比賽，獲得第三名，并被授予運(yùn)動健將稱號。

在學(xué)習(xí)無線電操縱航模時，我特別用功，天天握著操縱盒練習(xí)操縱手法，并移動模型舵面，弄清在各種飛行姿態(tài)時它的相對位置。既有地面苦練，更能空中精飛，加上徐俊英和費(fèi)敏兩位老飛行員的悉心指導(dǎo)，所以有時第一次做新的特技動作，我都能較好地完成。

在航模隊的那些年，創(chuàng)造世界紀(jì)錄的經(jīng)歷尤其令我難忘。1960年，在四川省體委的要求下，省航空運(yùn)動學(xué)校動員全體職工開展了轟轟烈烈的創(chuàng)紀(jì)錄活動。我心里清楚，運(yùn)動員有責(zé)任為國爭光。我痛下決心，一定要打破世界紀(jì)錄為國爭光。

為此，我設(shè)計制作了一架大型橡筋動力模型飛機(jī)，但第一次試飛就摔壞了機(jī)翼和螺旋槳。接下來又是艱難的模型制作和調(diào)整試飛，全?？盏厍谌藛T和航模隊隊友都給予了我大力支持，尤其是趙濟(jì)和（世界紀(jì)錄保持者，國家級航模教練）和林萬勛（航模運(yùn)動健將）等人全力配合。

第一次正式飛行時，這架模型因“吃”到強(qiáng)上升氣流，上升速度太快，導(dǎo)致地面裁判組很快就丟失了目標(biāo)。第二次正式飛行是1960年12月15日。那天多云間晴，裁判下達(dá)起飛口令時，風(fēng)速較小。模型穩(wěn)定直立起飛，在爬升至80米左右高度時即“吃”到上升氣流。繼續(xù)上升到約200米時，早已等候在附近的飛機(jī)按塔臺指揮員的導(dǎo)引，跟上模型并圍繞它盤旋飛行，并幫助地面裁判組觀察目標(biāo)。坐在飛機(jī)后座的空中裁判與地面裁判跟蹤記時，準(zhǔn)確記錄下模型的飛行時間。最終，這架模型以1小時35分45秒的成績，打破了匈亞利運(yùn)動員保持的橡筋動力模型飛機(jī)留空時間世界紀(jì)錄。

在1個多月的創(chuàng)紀(jì)錄活動中，全校職工付出了艱辛的勞動，而我只是這個創(chuàng)紀(jì)錄隊伍中的領(lǐng)跑者。打破世界紀(jì)錄后，中央人民廣播電臺進(jìn)行了報道。這項新的世界紀(jì)錄則被收入《中國大百科全書體育卷》和《四川省志·體育志》等文獻(xiàn)中。

跨進(jìn)科研單位——模型自由飛試驗

1970年，我應(yīng)招進(jìn)入解放軍某基地從事科研工作。高速所政委喬澤對我說：“我們基地負(fù)責(zé)飛行器科研工作，已建成了幾座風(fēng)洞，空氣動力數(shù)值計算工作也開展了。現(xiàn)在正在開展自由飛試驗研究，這就是研究空氣動力的三大手段。特別邀請你來參加。”進(jìn)入208室飛行力學(xué)工程組后我得知，自由飛試驗是對在空中飛行的飛行器模型進(jìn)行氣動力、氣動熱、飛行力學(xué)以及其他空氣動力問題進(jìn)行研究的一種模擬飛行試驗方法。

用于零升阻力模型自由飛定量試驗的火箭

這項試驗研究涉及飛行器的多種學(xué)科，對科研人員的知識水平和創(chuàng)新能力要求較高。因此，我下定決心要補(bǔ)上大學(xué)的功課。所里有很多從大學(xué)來的老師，我們工程組僅西工大的老師就有4位，這給了我很好的學(xué)習(xí)機(jī)會。那段日子，我每天堅持晚上自學(xué)到12點(diǎn)。老師們也很熱情，幫助我擬定課程計劃，甚至擠出時間給我輔導(dǎo)，使我只用3年時間就學(xué)完了大學(xué)課程，并通過了大學(xué)干休班的畢業(yè)考試。

20世紀(jì)80年代末，國防科工委副主任錢學(xué)森來基地檢查工作，特別安排時間與我們自由飛室的3名負(fù)責(zé)人座談。我們匯報完工作后，錢老說：“自由飛試驗研究對我國國防建設(shè)有很大作用，希望你們把科研工作做好，把這支隊伍建設(shè)好?！彼€對我說：在實踐中學(xué)到的知識比書本上的更多，華羅庚教授初中沒讀完，后來還是成了大數(shù)學(xué)家。錢老的這番話給了我極大的鼓舞。

最初的自由飛試驗是為遠(yuǎn)程轟炸機(jī)模型進(jìn)行定性試驗，我很快就完成了任務(wù)，增強(qiáng)了搞科研的信心。接下來，又開展了零升阻力模型自由飛定量試驗，當(dāng)時使用的是火箭助推全金屬模型。

試驗在西北某靶場進(jìn)行，很快就獲得了超聲速、跨聲速、高亞聲速和低速等各速域的數(shù)據(jù)，與美國自由飛試驗的零阻數(shù)據(jù)基本吻合。與風(fēng)洞試驗相比，由于沒有洞壁干擾和模型支架干擾，因此自由飛試驗的數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確可靠，特別是在跨聲速段。

隨后，我又參與了殲9飛機(jī)的“縱橫向動靜導(dǎo)數(shù)模型自由飛試驗”（簡稱“動導(dǎo)數(shù)試驗”）。試驗?zāi)Ｐ筒捎螟喪綒鈩硬季?，長2.2米，起飛重量約100千克，助推火箭長約3米。模型結(jié)構(gòu)為金屬骨架、玻璃鋼殼體。其上還安裝了多種無線電測控設(shè)備和小擾動火箭及回收系統(tǒng)。

模型與火箭的連接和分離是這次試驗的關(guān)鍵技術(shù)之一，但當(dāng)時找不到有用的參考資料，爆炸螺栓也不適用。為此，我們設(shè)計了由陰陽錐配對、并在錐體內(nèi)設(shè)置“爆推盒”的方案，用氣動分離結(jié)合爆推分離的方法，確保模型與火箭的可靠連接與可靠分離。我們用了半年多時間，在風(fēng)洞排氣口和地面做了70多次實驗，又經(jīng)多次修改方案，終于獲得了適用的分離機(jī)構(gòu)。飛行試驗中，這套裝置承受了火箭發(fā)動機(jī)和火箭尾翼的強(qiáng)震動影響，分離時沒有對模型飛行姿態(tài)造成干擾。

但在進(jìn)行模型靜力試驗時，還沒加載到設(shè)計載荷時模型就“炸”掉了。技術(shù)員們一致認(rèn)為原因是玻璃鋼結(jié)構(gòu)強(qiáng)度太低不能用在火箭助推試驗上，建議做成金屬模型。我仔細(xì)分析了損壞的模型結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計了關(guān)鍵的翼身連接件，再次進(jìn)行靜力試驗時，安全系數(shù)達(dá)到了設(shè)計指標(biāo)，節(jié)省了很多時間和成本。

3年時間里，我們兩次到西北靶場做殲9飛機(jī)模型動導(dǎo)數(shù)試驗，取得了試驗大綱要求的結(jié)果。最終，該課題獲得了國防科工委科技進(jìn)步二等獎。

飛機(jī)尾旋是一種復(fù)雜而危險的飛行狀態(tài)，國外把它叫作“魔鬼之吻”。飛行員們說，戰(zhàn)斗機(jī)在5000米以下高度進(jìn)入尾旋是最危險的。尾旋自由飛試驗的目的就是研究飛機(jī)尾旋特性，獲取定量數(shù)據(jù)和操縱方法，以此來答復(fù)飛行員最關(guān)心的問題：飛機(jī)會不會進(jìn)入尾旋？在什么條件下會進(jìn)入尾旋？用什么方法可以改出尾旋？我們采用了飛艇和飛機(jī)帶飛/投放的方式，先后完成了無人機(jī)、殲7LP、殲了E飛機(jī)的尾旋模型自由飛砍金。

當(dāng)時，中國試飛院還沒有進(jìn)行過殲7飛機(jī)的尾旋飛行。按仿真計算和試驗大綱要求，模型要在1200米高度上投放才能完成3圈尾旋飛行。我們在成都太平寺機(jī)場進(jìn)行了幾次試投，只要開傘高度稍高或風(fēng)速稍大，傘降模型就會隨風(fēng)飄出機(jī)場，存在損壞民房和危及人身安全的潛在危險。于是我提出把模型投放高度降低到900米，不少人反對，認(rèn)為開傘高度太低，稍有閃失即會發(fā)生飛行事故。我心里也清楚，降低投放高度將降低開傘高度，會對操縱帶來不少困難。但我仍冒著風(fēng)險，承受住心理壓力，按照低高度開傘的方案進(jìn)行了尾旋試驗，結(jié)果試驗順利完成。

根據(jù)前幾次的試驗情況，我又提出一次投放做兩次尾旋的新方案，并被上級批準(zhǔn)。于是我們又開始了“冒險試驗”。試驗在一個好天氣進(jìn)行，模型投放后，我先操縱各個舵面使模型保持一段平飛，然后操縱它失速并進(jìn)入尾旋，尾旋3圈后改出，緊接著又重復(fù)上述過程，完成了兩次尾旋并安全回收模型，獲得了兩套完整的試驗數(shù)據(jù)。

我和用于飛機(jī)尾旋試驗的殲7E飛機(jī)模型

在一個起落中完成兩次尾旋試驗，這在當(dāng)時國內(nèi)外還未見有先例。一次學(xué)術(shù)會議上，我國飛機(jī)尾旋研究專家許光明同志說：“飛機(jī)尾旋模型自由飛試驗是一種特殊的試驗，如果沒有曠天金這種航模人才，是完不成這一試驗的。”

我（右）與遙控?zé)釟怙w艇

運(yùn)載器的研制

課題負(fù)責(zé)人不僅要研究飛機(jī)的飛行性能，還要研究自由飛的試驗技術(shù)，要用盡量簡便的方法獲取試驗結(jié)果。考慮到飛機(jī)帶飛/投放方法牽涉面較廣，為了縮短試驗周期，節(jié)省試驗經(jīng)費(fèi)，我設(shè)計出遙控?zé)釟怙w艇和無人機(jī)兩種用于自由飛試驗的運(yùn)載器。其中，遙控?zé)釟怙w艇長31.5米、最大直徑12米、氣囊容積2070立方米、發(fā)動機(jī)35馬力。

我們與湖北宏偉機(jī)械廠合作，歷時半年完成了飛艇制造工作。在湖北試飛時，由試傘員帶領(lǐng)兩人上飛艇負(fù)責(zé)飛行操縱。完成初步試飛后，轉(zhuǎn)場到陜西華陰靶場，由我們自己完成遙控操縱試飛。記得有一次，飛艇剛飛到黃河邊，突然直向黃河沖去，我從遙測指示器上看到飛行高度下降很快，猛然間想起了航空模型遇到強(qiáng)下降氣流時的情景，便立即指揮操縱人員開大燃燒器閥門，使飛艇快速上升;同時加大發(fā)動機(jī)油門提高飛行速度，并配合調(diào)轉(zhuǎn)飛行航向。經(jīng)過十多分鐘努力后，飛艇終于飛回到安全空域。當(dāng)時如果再晚幾分鐘，飛艇就可能掉進(jìn)黃河。航模的經(jīng)驗在關(guān)鍵時刻幫了大忙。

我和ST-3型遙控飛艇

飛艇遙控試飛取得成功后，我用它帶飛/投放了殲7LP飛機(jī)模型，完成了尾旋試驗。這次試驗除了無線電遙測數(shù)據(jù)外，還獲得了高精度電影經(jīng)緯儀的光測數(shù)據(jù)。這艘飛艇在中國航空博覽會上展出時，《航空周刊》（中國）以“中國第一艘遙控?zé)釟怙w艇”為題進(jìn)行了報道。這一成果也獲得了國防科工委科技進(jìn)步二等獎。

退休不退航空情

2004年，我從基地總體技術(shù)部退休。退休后，我心里仍記掛著國家的航空事業(yè)，每當(dāng)看到航空技術(shù)的新發(fā)展，心中的喜悅便油然而生。我覺得，自己還可以為社會做點(diǎn)事情。退休前，我就曾與黃克文老師（原四川省體委處長、國家級航模裁判）討論過研制氦氣飛艇的事。我們將該項目掛靠到成都錦江區(qū)科技局，并由馮正高（航模運(yùn)動健將，曾打破過全國紀(jì)錄）和楊維威（航模高級教練，曾獲全國冠軍）等4人組織飛艇生產(chǎn)。參加研制工作的還有十多位高級工程師和教授。在錦江區(qū)工業(yè)園區(qū)的大力支持下，經(jīng)過近兩年的努力，完成了ST-3型遙控飛艇的研制。該飛艇長17.63米、最大直徑4.1米、氣囊容積163立方米、最大起飛重量145千克、最大飛行速度75千米/小時、續(xù)航時間3.5小時。

2003年12月，ST-3型遙控飛艇在成都桑園機(jī)場完成了首飛。在隨后的7年中，我們對飛艇的推力矢量機(jī)構(gòu)、G PS定位控制、航拍與圖傳系統(tǒng)等不斷進(jìn)行改進(jìn)。這艘飛艇在成都市區(qū)與龍泉驛、華陽、溫江之間往返飛行過多次。2008年6月，應(yīng)中央電視臺（體育頻道）邀請，我們操作這艘飛艇對“鳥巢”進(jìn)行了航拍。該飛艇還在烏魯木齊、石家莊、南京和海南等地進(jìn)行過演示飛行。

北方總公司在購買前，曾請3所航空大學(xué)的教授組成專家組對ST-3型遙控飛艇進(jìn)行了技術(shù)評審。專家組的結(jié)論是：飛行性能良好，技術(shù)國內(nèi)領(lǐng)先。中國通用航空研究院則將這艘飛艇列為“中國第一艘遙控飛艇”。

多年來，我設(shè)計過多種遙控飛行器。飛行實踐表明，航空模型、無人機(jī)和自由飛試驗?zāi)Ｐ停陲w行與控制原理上有很多相似之處。航空模型的結(jié)構(gòu)和控制相對簡單一些;無人機(jī)側(cè)重于導(dǎo)航飛控和任務(wù)載荷，而自由飛試驗?zāi)Ｐ蛣t側(cè)重于高精度傳感器和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。我的親身經(jīng)歷證明：參與航?；顒?，能夠為從事航空事業(yè)打下基礎(chǔ)，為航空創(chuàng)新積蓄動力。

國家的未來靠的是青少年。中國青少年有很多發(fā)展機(jī)遇，必定會涌現(xiàn)出一大批優(yōu)秀人才。我相信，在不久的將來，中國一定會成為世界航空強(qiáng)國。

如今，我還和很多成都的老航模一起玩航模。放飛航模是一種很好的養(yǎng)老之道，對眼睛和頸椎都有好處。

寫以上回憶的初衷，是想鼓勵更多青少年參加航?；顒?，從小學(xué)習(xí)航空知識，接受“航模精神”的洗禮，將來為建設(shè)航空強(qiáng)國做貢獻(xiàn)。