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陈一坚,西北工业大学教授。中国工程院院士,1930年出生,“飞豹”歼击轰炸机总设计师,曾获得国家科技进步特等奖。
内容简介:
飞行器随着技术的发展、科技的发展,飞行器的性能是不断地提高。提高的速度也是非常快,光从速度来看,现在都已经是超音速,都不在话下了。然后要突破热胀,将来要搞高超音速飞行器。所谓高超音速的飞行器M数是5以上,就是高超音速飞行器。从速度这个例子来看呢,它发展非常快。一百年里面跨越很大一个步伐,由于这样一个武器装备性能的提高,影响了军事理论的发展。从第一次世界大战开始,用手枪、用步枪、用机关枪、用手榴弹,作为进攻武器开始,就出现了新的军事思想,就是立体战争、就是制空权的战斗。一直到今天,由于我们飞行器的本领大大提高,军事理论也逐渐得到发展。
战斗机的未来之路也就是高科技的发展之路,是战斗能力更强、战场生存能力更高的发展之路。以信息化为基础的飞行器就把飞机变为网络里面一个接点,再一个趋势就是飞行器本身的各个组成部分都智能化、自动化、集成化,这是将来发展的一个趋势。再一个就是飞行器的无人化、飞机设计的数据化、一体化,这是将来的大方向。再一个就是飞行器的制造全部数字化、精益化,精益化的效率非常高,像美国精益化的设计部件零件可以减少百分之二三十,它的成本降低50%,挺厉害的!精益化三分之二,这个效率非常高!所以高科技有非常高的黄金含量,道理就在这儿。
《战斗机的未来之路》 (全文)
飞行器随着技术的发展、科技的发展,飞行器的性能是不断地提高。提高的速度也是非常快,光从速度来看,现在都已经是超音速,都不在话下了。然后要突破热胀,将来要搞高超音速飞行器。所谓高超音速的飞行器M数是5以上,就是高超音速飞行器。从速度这个例子来看呢,它发展非常快。一百年里面跨越很大一个步伐,由于这样一个武器装备性能的提高,影响了军事理论的发展。从第一次世界大战开始,用手枪、用步枪、用机关枪、用手榴弹,作为进攻武器开始,就出现了新的军事思想,就是立体战争、就是制空权的战斗。一直到今天,由于我们飞行器的本领大大提高,军事理论也逐渐得到发展。
而且现在的战争越来越是不对称的、非接触的,所谓非接触就是看不见了。你在哪儿、我在哪儿你都不知道。过去肉搏的时候,是面对面的,枪对枪刀对刀。后来格斗还看得见,或者说远距离格斗,看不见,我还用雷达来瞄准。现在的战斗越来越发展为非接触的,另外就越来越是非对称的。非对称的概念很广泛,实际上最简单的概念就是技术上的差距太大了。所以说从这个角度来看呢,再加上现代信息科学的发展,使过去单机与单机,编队与编队的制空权作战,发展为空、天、地、海、电五维立体战争。从过去单机对单机,编队对编队,发展到今天体系对体系的战争。所以说航空器在军事领域里面的贡献,那是非常重大的。这是什么意思呢?大家都知道C4ISR,就是美国人开发的一个通讯联络系统,实际上它就是指挥、控制、通讯、计算、情报、监督、侦查还有对抗。这五六个功能在整个系统里面都体现出来了,将来是怎么样一个局面呢?就是天上有卫星、空中有预警机、有加油机、有电子对抗机、还有我们的战斗机、攻击机、轰炸机、运输机、海面有军舰、有潜艇、地面还有防空的雷达、雷达站、有指挥部、有陆军指挥部、有空军指挥部、有海军指挥部、有总指挥部,就是这么一个整个立体的系统。都要把它串起来,有了信息以后,就有可能把它串起来。串起来通过什么手段呢?实际上就是信息里面的一个组成部分,就是一个数据链,用数据链把信息串起来。以信息作为载体,数据链作为一个手段,把这么多东西包括空间、地、海全部把它连在一起,那效率就非常高。就是说我飞机是一个载体,也是一个信息载体,也是一个信息的接点。它在天上看见敌人有一个目标,它可以把实时敌人的目标传到指挥部去了。或者说看到敌人有一个军舰编队,就传给我们的海军的军舰,就实时的把信息都传给它了。这样子的话呢,就可以减少很多人为的环节,大大节省时间。加快了战斗的决策,加快决策的时间和它的力度。这样子的话,就是打胜仗就有了保证。时间在战争的概念里面比经济的概念还要厉害,它是争分夺秒的一个概念,你抢了一分钟,你抢了一秒钟,你就抢了主动权。所以今天的战争已经跟过去大不一样,是一个五维的立体战。因此我们要在整个飞机、或者攻击机、或者轰炸机等等都作为立体里面的一个组成部分。因此现在设计飞机,不能像过去那样子,只考虑到自己飞机的性能就完了。它应该放到整个五维的立体里面去考虑飞机性能应该是怎么样,应该是怎么设计它。就是我数据链,上下行数据链我应该是怎么设计?接口怎么设计?和机体里面的计算机怎么匹配?这些问题是很大的一个题目,可能一个人搞一辈子也不一定能搞得好。
第二个飞行器和航空、航天过去好像分得比较开,为什么?过去我们航空高度基本上是二十公里以下,作为我们的领域在那儿奋斗。航天一般在四五十公里以上,接近地球轨道作为航天部门的一个领地,他们在那儿攻克它的难关。因此当中有一个断档,从高度上有一个断档,现在航空的发展呢,它往高发展。那就要占领三十、四十公里高度的领域。这样航空和航天由于信息的基础有了,因此我们高度再提高一点,通过信息呀,就把航空跟航天的界限就模糊化了。这样,航空和航天就融合了。你譬如空间飞机,实际上既是航空的也是航天的,这是由于有了信息这个手段以后,你飞得高,就有这种可能。
第三个,就是机载设备全部信息化,大家都知道机载设备很多,大概主要的是三个系统,一个雷达火控系统,再一个就是综合电子系统,再一个就是电子战的系统。战斗机或者战斗轰炸机还有很多系统,但是这三个系统是最突出的,跟信息有联系的,可以建立立体战的一个手段。这个也把信息数据的技术都融化在许许多多的系统里面去,大大改善了系统的性能。所以飞行器的设计,飞行器的使用对军事作战的影响,将会以五位的立体战作为考虑,这是我要讲的趋势第一个问题。
第二个问题呢,就是飞机一体化的设计技术。我是搞飞机设计的,飞机设计应该说是随着科学技术的发展,它在不断地变化。我搞“飞豹”飞机的时候,最后句号划在“飞豹”飞机上,搞“飞豹”飞机设计呢,那就是一个专业一个专业大家分头去设计、分头去优化。比如说我搞雷达的,我把雷达设计得最好、功能最多、最准确、最好操作、最好控制,每人都有每人专业,自己都把自己专业设计最好,这是每人必然的一个趋势。让你干活你肯定想干得最好,在这样一个基础上,由各级总师,最后由总设计师协调这里面所有专业的谁应该服从谁,谁应该砍掉一点,做一个协调和取舍。这里面呢,就比较多了,有一些主观的臆断在里面。所以没有一体化综合设计的,这么一个概念是不行的。大家都知道数学上面、优化理论里面实际上已经说清楚了,就是很多局部的东西,局部的专业,所有专业都优化完了之后把它加起来,变成一个飞行器,它不一定是最佳。这飞行器不一定最佳,就是局部最佳的机械之和,不等于说总体最优。因此今天由于有了计算机技术,有了信息技术,我们就可以把许多专业分开优化,变成一体化的优化。说简单一点,就是综合设计。
我举几个例子,过去设计飞机单搞飞机,设计发动机单搞发动机。现在设计的时候飞机和发动机就可以一起优化,发动机设计到什么样的油耗?什么样的推力?什么样的重量?能够满足我这个飞机的需要。还有你譬如说飞机发动机加上飞行控制系统,我这个总设计师要求这个飞机有多少个控制率,这个都定下来了。然后你飞机和控制系统就可以集体去优化它,因此在这地方大家就可以看,气动布局加上动力,再隐身。这些东西呢,就是飞机的几个主要的总体布置的几个主要的一些需求,把它综合到一起,搞一体化设计。正因为有了计算机、有了软件,过去人不可能综合,人用那个手摇计算机都解决不了,回答不了这个问题。那个方程式太大了,解不了,我举这么个例子。
后面当然还有很多了,大家看,结构、强度、工艺制造一体化,将来我这个设计院,设计出来的这个结构图纸通过计算机网络就给了工厂,工厂接到这个数据流以后,它就变成它的工艺装备的一个设计依据,这就连起来了。过去不是,过去是我们把图纸发过去,它再消化图纸。再把图纸变成它的加工依据,那不但效率低,而且错误多。还有就是飞机的性能,飞行的控制系统,飞机的作战方案,武器这五个一体化。那就是使我们的火控系统效率大大提高,发挥集体的优势。再一个就是机载电子系统、电子战、人机工程,显示一体化。这几个专业都给飞行员提供信息的,过去我们也是分开干,各干各的,将来就是一体化了。
第三个就是超音速巡航,过去我们民用飞机除开“协和”号以外,基本上都是高亚音速的。军用飞机我们现在能够超音速,但是不能够超音速巡航,就是我这个超音速时间有限制。过去的飞机,第三代以前的飞机它这个阻力特性,就是气动效率还不足以长时间超音速飞行,再加上发动机性能不能够支持超音速长时间的巡航