速度與高度，用創(chuàng)新鑄造航空強(qiáng)國夢(mèng)

劉宏福 何歡

直20是航空工業(yè)最新研制的第四代多用途直升機(jī)，代表當(dāng)前中國直升機(jī)工業(yè)的最高水平，它的橫空出世見證了中國直升機(jī)工業(yè)技術(shù)能力的不斷提升，也彰顯了我國航空裝備領(lǐng)域跨越式發(fā)展。作為直升機(jī)研發(fā)的“國家隊(duì)”，航空工業(yè)直升機(jī)所在航空?qǐng)?bào)國的征途上砥礪奮進(jìn)，建立起與世界先進(jìn)水平逐步接軌的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)和試飛技術(shù)體系，在產(chǎn)品、技術(shù)和能力等方面取得了輝煌成就，用“速度”和“高度”為國防建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展作出了突出貢獻(xiàn)，這是國產(chǎn)直升機(jī)飛行的速度和高度，更是直升機(jī)所趕超國際先進(jìn)的速度和打造中國直升機(jī)事業(yè)的高度。

攻堅(jiān)克難 鑄造國產(chǎn)騰飛利器

我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和國防建設(shè)的需要，推動(dòng)了直升機(jī)工業(yè)自主研發(fā)和制造能力的提升，為產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供強(qiáng)勁的動(dòng)力支持。中國直升機(jī)工業(yè)起步初期，工作基礎(chǔ)薄弱、各項(xiàng)資源匱乏、研制條件艱苦。伴隨著新中國的成長，中國直升機(jī)工業(yè)從無到有、從弱到強(qiáng)，取得了令人矚目的成就。

20世紀(jì)60年代末，國家在江西景德鎮(zhèn)成立了直升機(jī)設(shè)計(jì)研究所，在極端困難的條件下，直升機(jī)廠所聯(lián)合研制直8，為我國直升機(jī)事業(yè)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，培養(yǎng)鍛煉了一大批人才，初步探索出一條適合中國國情的直升機(jī)發(fā)展道路。直8的成功研制填補(bǔ)了我國大型直升機(jī)的空白，滿足了保衛(wèi)祖國海域的急需，同時(shí)也使我國成為世界上少數(shù)幾個(gè)能生產(chǎn)大型直升機(jī)的國家之一。

1994年，我國第一個(gè)自行研制、擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的直11型機(jī)首飛成功。不同于仿制、測(cè)繪仿制和改型設(shè)計(jì)，直11是第一次按照新機(jī)研制程序走完全過程的型號(hào)，它結(jié)束了我國沒有自行設(shè)計(jì)直升機(jī)的歷史。至此，直升機(jī)廠所成功邁出了自行設(shè)計(jì)研制直升機(jī)的步伐。從1991年開始研制到1994 年首飛成功的幾年，科研團(tuán)隊(duì)先后攻克全機(jī)靜力試驗(yàn)提前失穩(wěn)、地面共振、地面長試、壽命與可靠性等技術(shù)難關(guān)。

直9武裝直升機(jī)的成功研制為我國自主研制具有世界先進(jìn)水平的專用武裝直升機(jī)提供了技術(shù)和人才等多方面的保證。世紀(jì)之交，直10專用武裝直升機(jī)的研制拉開了國產(chǎn)直升機(jī)爭鋒世界的征程。2003年4月，直10成功首飛。此后歷經(jīng)持續(xù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。2012年11月，直10在珠海航展向公眾亮相。直10的研制的成功全面促進(jìn)了我國直升機(jī)工業(yè)的跨越發(fā)展，形成第三代專用武裝直升機(jī)創(chuàng)新研發(fā)技術(shù)體系，同時(shí)帶動(dòng)了航空渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)、直升機(jī)機(jī)載專用武器和輔機(jī)產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將中國直升機(jī)工業(yè)整體技術(shù)水平向前推進(jìn)了20年。

直升機(jī)天然具有軍民兩用性，20世紀(jì)90年代，直升機(jī)廠所開展民用直升機(jī)研制。在直8基礎(chǔ)上，同時(shí)沿用直10技術(shù)成果研制的AC313系列直升機(jī)，飛行范圍可覆蓋我國全部疆域。AC311直升機(jī)的研制也是建立在軍機(jī)直11的基礎(chǔ)上，該機(jī)是我國首款通過AEG評(píng)審的民用直升機(jī)，打破了國外同類直升機(jī)民用市場上壟斷的局面。AC311升級(jí)版AC311A，利用新技術(shù)對(duì)現(xiàn)有民機(jī)平臺(tái)進(jìn)行持續(xù)改進(jìn)升級(jí)，使得國產(chǎn)直升機(jī)在這個(gè)細(xì)分市場上有了更具有競爭力的產(chǎn)品。

迄今為止，直升機(jī)所立足國內(nèi)自主保障，大力推動(dòng)科技創(chuàng)新，建立了較為完整的研發(fā)、生產(chǎn)、配套、材料等體系，形成了“軍民結(jié)合、一機(jī)多型、系列發(fā)展”的產(chǎn)品格局。從建業(yè)初期僅有的一個(gè)產(chǎn)品機(jī)型，發(fā)展到覆蓋不同重量的多型號(hào)、多系列直升機(jī)，鑄造了一個(gè)個(gè)中國騰飛的利器。當(dāng)前，以直8、直9、直10、直11、直19和直20等為代表的系列直升機(jī)研發(fā)和交付，為我國國防建設(shè)作出了突出的貢獻(xiàn)。以AC311、AC313、AC352為代表的AC系列直升機(jī)以及AR500無人直升機(jī)為代表的國產(chǎn)民機(jī)，為提升社會(huì)公共服務(wù)能力和提高人民的生活水平發(fā)揮了重要作用。

銳意創(chuàng)新突破核心關(guān)鍵技術(shù)

核心關(guān)鍵技術(shù)的一次次突破，自主創(chuàng)新能力的提升極大地促進(jìn)了國產(chǎn)軍民用直升機(jī)的發(fā)展。直20 是我國首次開展關(guān)鍵技術(shù)成熟度評(píng)估，首次應(yīng)用電傳飛控系統(tǒng)，首次使用自主研制的旋翼防除冰系統(tǒng)等的國產(chǎn)直升機(jī)，直20的成功研制不僅填補(bǔ)了國內(nèi)直升機(jī)的多項(xiàng)空白，而且實(shí)現(xiàn)直升機(jī)技術(shù)從第三代到第四代的跨越。

旋翼系統(tǒng)是直升機(jī)區(qū)別于其他飛行器的標(biāo)志性部件，它是直升機(jī)完成垂直起降，前飛、側(cè)飛、后飛等各種飛行姿態(tài)的關(guān)鍵，旋翼技術(shù)水平也成為衡量直升機(jī)先進(jìn)程度的關(guān)鍵指標(biāo)。在20世紀(jì)80年代，為了實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新，改變受制于人的境地，直升機(jī)所開始著手攻克旋翼系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，啟動(dòng)先進(jìn)旋翼原理樣機(jī)研制，先后突破球柔性槳轂、尖削后掠式槳葉外形、復(fù)合材料結(jié)構(gòu)槳葉設(shè)計(jì)等關(guān)鍵技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)先進(jìn)旋翼原理樣機(jī)裝機(jī)首飛。

通過全尺寸旋翼原理樣機(jī)的研制， 直升機(jī)所全方位掌握了旋翼研制的技術(shù)，從此結(jié)束了中國不能研制實(shí)用旋翼系統(tǒng)的歷史。直升機(jī)所以重點(diǎn)型號(hào)為牽引，逐步突破了全復(fù)合材料槳葉、球柔性槳轂旋翼系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)，自主研發(fā)的大型復(fù)合材料槳葉、球柔性旋翼等第三代旋翼系統(tǒng)已裝機(jī)應(yīng)用，廣泛裝備部隊(duì)。近10 年來，直升機(jī)所朝著更先進(jìn)的旋翼技術(shù)發(fā)展邁進(jìn)，在旋翼折疊和防除冰技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破，填補(bǔ)了國內(nèi)空白;在無鉸/ 無軸承旋翼技術(shù)等第四代旋翼技術(shù)取得了重大進(jìn)展，并掌握了智能旋翼研究中的一整套研發(fā)流程和關(guān)鍵技術(shù)。

我國地域遼闊，地形復(fù)雜，高原和高寒地區(qū)廣大，嚴(yán)峻的自然環(huán)境、地形地理?xiàng)l件給直升機(jī)的運(yùn)用帶來了較大挑戰(zhàn)。要徹底解決直升機(jī)高原使用問題，必須突破直升機(jī)旋翼防/除冰技術(shù)。直升機(jī)所科研團(tuán)隊(duì)立足國內(nèi)自主研制，經(jīng)多輪反復(fù)迭代，集智攻關(guān)，通過冰風(fēng)洞試驗(yàn)、噴灑塔試驗(yàn)、空中真機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證，最終攻克了旋翼防/除冰關(guān)鍵技術(shù)難題，成功研制出了國內(nèi)首套旋翼防/除冰系統(tǒng)。2018年，研發(fā)團(tuán)隊(duì)開展國內(nèi)首次直升機(jī)真實(shí)結(jié)冰云層的防除冰試飛并取得圓滿成功。

隨著以旋翼技術(shù)為代表的技術(shù)突破，直升機(jī)所同步攻克了以總體氣動(dòng)、航空電子系統(tǒng)、飛行操縱與控制系統(tǒng)、民用直升機(jī)技術(shù)、無人直升機(jī)技術(shù)為代表的技術(shù)，具備了自主開展直升機(jī)總體設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的能力，掌握了直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)技術(shù)，具備直升機(jī)氣動(dòng)設(shè)計(jì)與分析能力;掌握了先進(jìn)航電總體設(shè)計(jì)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)綜合試驗(yàn)技術(shù);掌握了電傳飛控設(shè)計(jì)與系統(tǒng)動(dòng)態(tài)綜合試驗(yàn)技術(shù)。在民機(jī)領(lǐng)域，基本掌握了民用直升機(jī)適航取證技術(shù)，突破了民機(jī)適墜性、傳動(dòng)系統(tǒng)“干運(yùn)轉(zhuǎn)”等關(guān)鍵技術(shù)。在無人機(jī)關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破，形成了無人機(jī)的自主研制能力，并達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，這些關(guān)鍵技術(shù)的突破，使中國直升機(jī)工業(yè)邁上了新的臺(tái)階。

積極求變 厚植工程研制根基

從一份設(shè)計(jì)方案圖紙到一架直升機(jī)凌空而起，再到設(shè)計(jì)定型，背后有成千上萬的航空人賦予了直升機(jī)強(qiáng)健的生命。從最初的測(cè)繪仿制、引進(jìn)專利，到后期的改進(jìn)改型、聯(lián)合設(shè)計(jì)、共同開發(fā)，再到當(dāng)前掌握關(guān)鍵技術(shù)、具備自主研制能力，直升機(jī)所始終堅(jiān)持走創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、自主研發(fā)的發(fā)展之路，建立了一套成熟的直升機(jī)研發(fā)流程，積累了豐厚的直升機(jī)工程經(jīng)驗(yàn)。

建所初期，薄弱的基礎(chǔ)條件制約了直升機(jī)關(guān)鍵技術(shù)的突破和重大項(xiàng)目的研發(fā)。直升機(jī)設(shè)計(jì)人員在山溝低矮房子里手工繪圖，型號(hào)研制和預(yù)研課題中大量計(jì)算和設(shè)計(jì)任務(wù)要派員工出差到外地租用外單位計(jì)算機(jī)來完成，嚴(yán)重影響了型號(hào)研制和技術(shù)發(fā)展。改革開放后，隨著國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，國家在直升機(jī)工程領(lǐng)域逐步加大投入，引進(jìn)大型計(jì)算機(jī)用于直11輔助設(shè)計(jì)，完成了有關(guān)設(shè)計(jì)圖紙任務(wù)并發(fā)往所外，節(jié)約了大量時(shí)間和經(jīng)費(fèi)。

自20世紀(jì)90年代初開始，直升機(jī)所加強(qiáng)信息化條件建設(shè)，研發(fā)手段、工具不斷升級(jí)換代。1995年，直升機(jī)所引入新的設(shè)計(jì)軟件，首次在產(chǎn)品研制中采用了全三維實(shí)體設(shè)計(jì)方法。此后，直升機(jī)所加快了計(jì)算機(jī)軟硬件及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)建設(shè)，大力引進(jìn)數(shù)字化設(shè)計(jì)軟件，在其后一系列直升機(jī)型號(hào)研制中，均采用了三維數(shù)字化設(shè)計(jì)技術(shù)開展初步設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)直接面向企業(yè)的裝配和制造。

正是通過廣泛開展三維數(shù)字化設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)工程出圖，為按節(jié)點(diǎn)完成日益繁重的型號(hào)研制任務(wù)提供了基本保障。2010年底，直升機(jī)所建立了以數(shù)字樣機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為核心，以直升機(jī)產(chǎn)品研制過程為主線的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)平臺(tái)，數(shù)字化研制成為直升機(jī)研制的基本模式。由標(biāo)準(zhǔn)件/材料/成品等設(shè)計(jì)資源庫、MBD工具集以及基于CI的技術(shù)狀態(tài)管理等構(gòu)成的基于MBD的全三維直升機(jī)產(chǎn)品研制數(shù)字化體系有效提升了直升機(jī)協(xié)同和快速設(shè)計(jì)能力，不僅大大提高了設(shè)計(jì)效率、減少了70%以上的工作量，還提高了協(xié)同效率和產(chǎn)品設(shè)計(jì)質(zhì)量。

2009年，直升機(jī)所天津研發(fā)中心掛牌成立，直升機(jī)所構(gòu)建了津景協(xié)同研發(fā)以及設(shè)計(jì)與制造異地協(xié)同環(huán)境，按“一所兩地、一套體系”思路運(yùn)行，津、景兩地協(xié)同辦公、協(xié)同研發(fā)，支撐了數(shù)個(gè)軍機(jī)民機(jī)和預(yù)研團(tuán)隊(duì)800余人在天津所區(qū)工作，帶動(dòng)型號(hào)研制工作不斷邁上新的高度。當(dāng)前，直升機(jī)所建成了較為完善的直升機(jī)研發(fā)技術(shù)體系和數(shù)字化協(xié)同設(shè)計(jì)、制造環(huán)境，支撐了12個(gè)系列60余個(gè)新研或改型直升機(jī)型號(hào)的研制和改進(jìn)改型。

試驗(yàn)是直升機(jī)研制的重要一環(huán)，為直升機(jī)首飛和科研試飛提供了有力的依據(jù)和安全保障。建所早期，技術(shù)人員和工人白手起家，土法上馬，自行研制了各種試驗(yàn)臺(tái)架等設(shè)施，逐漸摸索形成了龐大的直升機(jī)試驗(yàn)數(shù)據(jù)和方法經(jīng)驗(yàn)。目前，直升機(jī)所逐步建成了覆蓋不同重量的直升機(jī)通用設(shè)計(jì)和驗(yàn)證平臺(tái)， 包括：強(qiáng)度試驗(yàn)、試飛測(cè)試兩個(gè)試驗(yàn)中心;旋翼噪聲、低速風(fēng)源、“鐵鳥”臺(tái)、旋翼塔四個(gè)大型綜合試驗(yàn)平臺(tái)，電氣、燃/ 滑油、航電、飛控四個(gè)主機(jī)系統(tǒng)綜合聯(lián)試試驗(yàn)室;打通了數(shù)字化設(shè)計(jì)生產(chǎn)線，有力提升了直升機(jī)設(shè)計(jì)、試驗(yàn)驗(yàn)證能力，形成了自主研制第三/ 四代直升機(jī)能力，試驗(yàn)條件涵蓋直升機(jī)研制全過程。

近些年，直升機(jī)所加快研發(fā)模式轉(zhuǎn)變，實(shí)施跨學(xué)科的系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)方法，注重定義用戶需求，集成所有學(xué)科和專業(yè)，構(gòu)造一個(gè)從概念、生產(chǎn)到運(yùn)行的結(jié)構(gòu)化過程，從而將傳統(tǒng)的“需求滿足型”的研發(fā)模式向“需求驅(qū)動(dòng)型”的研發(fā)模式轉(zhuǎn)變，直升機(jī)所已經(jīng)在多個(gè)型號(hào)研制中推廣使用系統(tǒng)工程方法。目前，全球正在經(jīng)歷智能制造轉(zhuǎn)型，直升機(jī)工程設(shè)計(jì)將繼續(xù)朝著數(shù)字化、設(shè)計(jì)與制造技術(shù)一體化和智能化方向發(fā)展。未來直升機(jī)工程設(shè)計(jì)能力提升將以需求論證和持續(xù)創(chuàng)新等兩大核心能力建設(shè)為重點(diǎn)，逐漸形成基于需求的正向研發(fā)模式，最終實(shí)現(xiàn)從傳統(tǒng)的“設(shè)計(jì)- 制造- 試驗(yàn)”研制模式向“數(shù)字設(shè)計(jì)- 虛擬綜合-數(shù)字制造- 物理制造”工業(yè)新范式的跨越。

振翼藍(lán)天技術(shù)牽引打造一流

技術(shù)創(chuàng)新是引領(lǐng)直升機(jī)發(fā)展的第一動(dòng)力，技術(shù)是型號(hào)孵化、產(chǎn)品研制和客戶服務(wù)保障順利開展的根本保證。當(dāng)前，全球正在經(jīng)歷新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命，直升機(jī)行業(yè)處于機(jī)遇和挑戰(zhàn)的新時(shí)期。為滿足研究所戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和未來發(fā)展對(duì)頂層策劃的需求，直升機(jī)所在國家實(shí)施創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略背景下，以“策劃頂層技術(shù)發(fā)展，運(yùn)籌型號(hào)和預(yù)研技術(shù)管控，搭建技術(shù)創(chuàng)新平臺(tái)，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和應(yīng)用”為主線，緊盯前沿技術(shù)和熱點(diǎn)動(dòng)向，扎實(shí)推進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新。通過理念創(chuàng)新、制度創(chuàng)新、管理創(chuàng)新等多項(xiàng)舉措，著力打造領(lǐng)先創(chuàng)新力，并取得一系列重大突破。

直升機(jī)所圍繞軍民用直升機(jī)背景型號(hào)關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)、前瞻性技術(shù)的研究，重點(diǎn)突出直升機(jī)特色專業(yè)的技術(shù)發(fā)展和能力提升，在總體氣動(dòng)、旋翼傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、飛行控制、航電系統(tǒng)等領(lǐng)域取得了豐碩的科研成果，形成一大批自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)技術(shù)與產(chǎn)品。直升機(jī)所專利申請(qǐng)實(shí)現(xiàn)年遞增20%，發(fā)明專利達(dá)到80%以上，重點(diǎn)型號(hào)及其預(yù)研成果中的專利數(shù)量占主導(dǎo)地位。截至2019年底，直升機(jī)所實(shí)現(xiàn)專利申請(qǐng)累計(jì)1300余項(xiàng)，獲授權(quán)專利證書共計(jì)500余項(xiàng)。

為激發(fā)科技人員的創(chuàng)新熱情，直升機(jī)所于2015年正式批準(zhǔn)設(shè)立所級(jí)創(chuàng)新基金，先后完成變距多旋翼無人機(jī)技術(shù)、磁懸浮飛行技術(shù)、仿生撲翼飛行技術(shù)、無人機(jī)自主充電技術(shù)、有纜多旋翼飛行技術(shù)、自主避障飛行技術(shù)等一大批重要技術(shù)，研發(fā)出旋翼液壓阻尼器、便攜式可交互駕駛員操作PAD、航電光纖總線等科技產(chǎn)品，為直升機(jī)所航空產(chǎn)業(yè)提供源源不斷的發(fā)展動(dòng)力。2019年，直升機(jī)所新成立了“創(chuàng)新特區(qū)”——科技創(chuàng)新中心，為具有創(chuàng)新意識(shí)的設(shè)計(jì)人員搭建創(chuàng)新平臺(tái)和環(huán)境，使其專注于重大技術(shù)攻關(guān)和前沿創(chuàng)新，致力打造若干以技術(shù)創(chuàng)新為使命、以產(chǎn)品集成為依托、以型號(hào)應(yīng)用為最終目標(biāo)的直升機(jī)新技術(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)。2020年4月11日，直升機(jī)所設(shè)立創(chuàng)新項(xiàng)目投資基金，首期投入金額6000萬元，將全部用于直升機(jī)前沿技術(shù)項(xiàng)目研究。

直升機(jī)所建立“前沿技術(shù)探索、基礎(chǔ)技術(shù)預(yù)研、關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)、批產(chǎn)技術(shù)提效”的技術(shù)創(chuàng)新體系，實(shí)現(xiàn)我國直升機(jī)技術(shù)全面發(fā)展;構(gòu)建全項(xiàng)目管控能力和多項(xiàng)目精細(xì)化管理能力顯著提升，形成主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)突出、業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)合理、盈利能力增強(qiáng)的發(fā)展格局，建立起支撐組織高效運(yùn)行的管理體系，知識(shí)工程初步建成，MBSE構(gòu)架融入流程，建立全球人才共享機(jī)制，全方位提升研究所人才核心競爭力。

當(dāng)前，直升機(jī)所站到了與國際同行同臺(tái)競技的新高度。直升機(jī)所構(gòu)建具有完整的直升機(jī)研發(fā)技術(shù)體系，擁有總體氣動(dòng)、動(dòng)力學(xué)、旋翼傳動(dòng)、系統(tǒng)試驗(yàn)和綜合保障等40多個(gè)專業(yè)，具備覆蓋不同重量的直升機(jī)（含無人直升機(jī)）的通用設(shè)計(jì)和驗(yàn)證平臺(tái)能力，形成了國產(chǎn)直升機(jī)譜系，強(qiáng)有力支撐了陸、海、空和武警部隊(duì)的裝備現(xiàn)代化和國民建設(shè)。

新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革為航空前沿技術(shù)、顛覆性技術(shù)提供了創(chuàng)新源泉?？萍碱I(lǐng)域競爭日趨激烈，人工智能、無人駕駛、電動(dòng)技術(shù)、量子技術(shù)、5G 等顛覆性技術(shù)的廣泛應(yīng)用，可能對(duì)直升機(jī)產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生顛覆性影響，未來直升機(jī)將朝著高速化、智能化、無人化等方向發(fā)展。直升機(jī)所也將持續(xù)加大自主創(chuàng)新投入，增加核心關(guān)鍵技術(shù)儲(chǔ)備，培育行業(yè)領(lǐng)軍人物和高端專業(yè)人才，進(jìn)一步提高自主創(chuàng)新能力，為打造國際一流直升機(jī)研發(fā)機(jī)構(gòu)奮輯前行。