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杨凤田突破空中加油技术(2025/1/15)
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    杨凤田,1941年生,飞机总体设计专家,中国工程院院士。1964年毕业于哈尔滨军事工程学院。曾担任中国航空工业集团沈阳飞机设计研究所副所长,先后参加过12种歼击机的方案设计,担任过6种型号总设计师、副总设计师,在我国航空研制史上创造了多项“第一”其中空中加油技术为我国首创,填补了我国航空技术的空白。   

1999年,在庆祝新中国成立50周年国庆大阅兵的空中梯队中,轰油-6加油机和歼-8Ⅱ受油机编队首次飞过天安门广场上空接受党和人民的检阅,引起国内外的很大轰动。这表明中国空军已由单一机种向多机种发展,结束了中国没有空中加受油机的历史。

  空中加油技术是关乎国家战略的重要技术。由于历史、技术等诸多原因,我国研究空中加油技术起步较晚,一方面是由于西方技术封锁;另一方面是在这项技术的快速发展时期,我国的航空工业还较弱,错过了发展时机,与发达国家拉开了距离。直到20世纪80年代末,我国才正式开始空中加油技术的研发。然而,随着国际形势的发展变化,我国周边安全环境也发生了变化,南方边境局势紧张,南海领海及诸多岛屿被一些东南亚国家非法入侵占领。对南海中国这片广袤领海的行政管控和军事驻防及巡防日益重要。紧迫的战略需求,使得尽快突破空中加油技术成为当务之急。杨凤田临危受命,担任研发首架受油机的主帅,开启了我国独立自主艰苦卓绝的研发之路。  

  刻苦求学,投身航空  

  1941年6月14日,杨凤田出生在辽宁省义县的一个农民家庭。在他4岁时,大哥和二哥都被国民党抓去当壮丁(后来他们都逃跑参加了革命),家庭生活陷入极度贫困。直到1947年冬天,杨凤田的家乡解放了。他家分得了4垧土地,6间半房子,从此再也不用过那种极度贫困的生活了。从那时起,他就从父母那里感受到“翻身不忘共产党,饮水不忘打井人”让杨凤田最高兴的是,解放后可以上学了。他聪明好学,深受老师的喜爱。初小毕业时,获得了“区优秀学生”称号,并被保送到高小读书。   

   

  杨凤田顺利完成了初中和高中的学业后,以优异的成绩考入哈尔滨军事工程学院(简称哈军工),被分配到空军工程系(一系飞机科),从此与飞机结缘。然而,航空技术领域对学员素质和学习能力要求非常高,专业知识新,课程内容多,学习压力大,淘汰率很高。杨凤田在哈军工五年的学习时间里,付出了常人少见的刻苦努力,成绩在班级名列前茅。尤其是毕业设计,杨凤田在恩师董绍庸教授的指导下,设计出了后风扇发动机,初露才华。  

  在哈军工,杨凤田不仅学到了必备的航空知识理论,更重要的是明确了人生方向。让杨凤田难以忘怀的是陈毅元帅来哈军工视察时的一次讲话。在讲到“红与专”的问题时,陈毅说:“什么是‘红’?‘红’就是政治方向,是为谁服务的问题。什么是‘专’?‘专’就是专业技术好。我们提倡又红又专,就是要把两者有机地结合起来,既有熟练的专业技术,又有坚定正确的政治方向,自觉地为社会主义服务。”语重心长的教诲,深深打动了杨凤田,他决心做个“又红又专”的有用之才。  

  攻克空中加油技术  

  杨凤田以优异的成绩从哈军工毕业后,被分配到中国人民解放军某部从事科研工作。根据航空科研任务的需要,经总参谋部批准,国防部第六研究院(简称六院)组建10个研究所,其中,第一研究所为飞机设计研究所,组建初期的主要任务是,遵照中央军委确定的“从仿制走向自行设计”的方针,集中主要力量摸透米格-21飞机的设计图样和技术资料,并在此基础上自行设计比米格-21性能更好的飞机。1964年7月,六院向所属单位下达了“米格-21飞机改型方案研究任务命令”1965年5月17日,总参谋长罗瑞卿正式批准新型战斗机为“歼-8”飞机。  

  杨凤田进入航空领域后,始终以“航空报国、追求第一”为己任,主持完成了国家多个重点型号飞机的研制工作。在他主持研发的诸多国家重点型号飞机中,最具代表性的就是中国第一架空中受油机。  

  空中加油,是为了延长飞机的续航时间和执行特殊任务而采用的一种在空中实施加油的新技术,主要有两个载体,一个是空中加油机,一个是空中受油机。研制受油机是整个空中加油工程最关键的一个项目。第一研究所在研制之初并不顺利,后经总设计师李明和顾诵芬建议,杨凤田被任命为受油机的型号总设计师。尽管面临技术难度大、研制周期短、风险压力大等困难,但杨凤田无所畏惧,毅然带领攻坚团队去攻克一道道技术难关。  

  根据当时空军的指标要求和技术条件,采用的空中加油方式是“软管式”,加油设备安装在加油机机身外的外挂加油吊舱内。空中加油过程是:当加油机与受油机接到加油指令后,飞到加油空域。加油前,插头插入锥套锁紧后,受油机飞入加油机后下方预对接位置,当飞行员看到对接信号时,操纵飞机缓慢加速,使安装在受油机上的插头插入锥管加油接头内并锁紧,加油机和受油机保持同一速度,接通加油系统开始对受油机加油。加油完毕,通过加油机油量控制系统发出停止加油信号,停止加油后受油机减速,受油插头与加油接头脱开,受油机脱离,加、受油过程完毕。  

  第一道难关是如何破解空中加油时,加、受油机是否会相撞。杨凤田提出先行模拟编队试飞,以验证编队飞行的可行性,并探索编队飞行的程序和训练方法。这样的编队飞行,在中国空军史上还是第一次,不仅为空中加油工程测绘了必要的数据,积累了第一手资料,而且证明了其可行性。  

  第二道难关是如何确定受油探管设计参数,并研究受油探管对飞机的影响。杨凤田采取的办法是系统组织选型试验。为了确定受油探管的安装位置和受油探管对飞机进气道的影响,进行了“受油插头对进气道影响试验”;为了测定受油机受油探管在不同状态下作用在探管上的气动载荷,并为计算探管强度、结构设计提供试验数据,又进行了“探管测力试验”;为了校核固定式受油装置对受油飞机的纵横向气动特性的影响,校核平尾效率、方向舵效率,接着又进行“高速校核试验”和“低速风洞试验”通过一系列选型试验,取得了宝贵的试验数据和理想的试验结果,为加速研制进程创造了有利条件。受油插头的布置直接影响受油机作战性能。如何科学确定插头的位置,更有利于观察加油机编队、加油对接和加油过程的易操作性,并确保加油过程中的飞行安全。  

  面对一道道技术难关,杨凤田创造性地提出“领先飞行试验”为了争取时间,杨凤田根据多年的工程经验,在原型机未定型的条件下,提出在歼-8Ⅱ飞机上加装固定式受油插头进行领先试飞。这一举措,不仅加快了研发进度,而且作为一条成功经验被应用于后续多型新机的研发上。   

  

  解决空中“对接”难题  

  1990年11月21日,中国航空工业集团沈阳飞机工业有限公司(简称沈飞)总指挥唐乾三签署了放飞命令,进行歼-8Ⅱ受油机试飞试验。在飞行指挥员鹿鸣东的指挥下,试飞员李均田驾驶着歼-8Ⅱ受油机呼啸升空。试飞现场有总参谋部、国防科工委、空军、海军和航空航天工业部的有关领导,还有专家评审组成员及有关机载设备厂所代表,所有的目光都聚集在此。杨凤田心情更是难以平静,唯恐有一点闪失。幸运的是,十几分钟后,受油机平稳着陆,首飞成功。这次试飞成功比预定计划提前了40天。1991年6月2日上午,加油工程第一架轰油-6首席试飞员机组机长申长生等驾机升空,实现了加油机的首飞成功。  

  受油机和加油机先后成功实现首飞,对于空军和海军来说仅仅是空中加油工程的一个起点。在第二次空中加油工程现场办公会上,空军副司令员林虎专门强调了领导小组对空中加油系统工程首飞的界定:“受油机首飞和加油机首飞不能代表空中加油系统工程的首飞;真正具有特色、能称得上空中加油系统工程首飞的飞行,唯有实现空中对接加油。”   

  

  空中加油工程最关键的一步就是空中对接。由于空中加油对接具有极高的风险,稍有不慎就会酿成双机相撞事故。按技术要求,空中加油对接时,受油机以接近的速度在加油机后下方飞行,然后保持编队并将受油插头准确地插入加油吊舱拖曳的直径30厘米的锥套中。两架飞机要保持同航向、同速度,避免相撞,直到受油结束,才能脱离,如同在飞行中穿针引线,难度可想而知。杨凤田亲临现场,组织试飞员和科技人员反复进行超密集编队飞行和空中对接试飞训练,总结经验,使试飞员逐步掌握了对接操纵技术,为真正的空中对接加油首飞打下了技术基础。  

  然而,科研探索的道路并不总是一帆风顺。1991年11月24日,加油机、受油机首次进行“干对接”(只对接不加油)试飞时,由于加油锥套飘动幅度很大,连续五次对接都未能成功。尤其是反复对接使得两机速度差出现了波动,受油机直向加油机机翼下的吊舱冲去,两机险些相撞。试飞员迅速拉杆,受油机从加油机下方急速跃起,迅疾从机翼上面冲过,没有酿成两机相撞的重大事故。事后,试飞员现场分析原因和教训,相互商讨对策和办法,然后又主动请战:“再上蓝天,再次对接。”  

  在共同努力下,加油机、受油机终于成功实现首次空中对接,对接和脱开过程全部正常。然而,受油插头弱连接处却突然出现“四连断”经过专家和技术人员分析,发现了软管刚度、弹性和插头强度的差别,认为导致插头折断的原因与插头强度、加油时软管内有油使软管刚度发生的变化、加油时的对接速度等有关。专家们昼夜攻关,反复试验,终于完成了插头的改制。试飞院负责试飞的副总师侯玉燕在分析研究中还发现,在对接点受油机的对接加速度数值过大,经过仔细计算、对比,认为应该把对接速度降到某一值,以减少动强度的影响。杨凤田积极支持侯玉燕的意见,组织采取加粗链接铆钉、降低对接速度等措施,继续试飞,彻底解决了插头断裂问题。  

  1991年12月23日10时57分,随着开飞命令下达,试飞员常庆贤驾驶歼-8Ⅱ受油机,申长生驾驶轰油-6加油机,黄炳新驾驶空中指挥兼伴飞摄影机起飞升空。空中,申长生驾驶加油机在航线上稳定飞行,加油机上长长的加油软管在空中延伸。常庆贤驾驶受油机加入密集编队,进入加油队形,进行预对接编队对接。当受油机进入到距离锥套1米的关键位置时,他稳定一下情绪,默念着操纵要领:“看好吊舱,控制速度差,稳住驾驶杆。”  

  11时24分,常庆贤利落地完成了一系列动作,精准地将受油插头锁定在加油锥套内,加油软管轻轻晃动一下后稳稳地将两机连接在一起,仪表显示开始加油。中国空中加油的成功,向世界宣告:中国航空工业没有空中加油能力的历史永远结束了。   

  

  在航空领域还流传着这样一句话:“上天难,设计定型更难。”为了加快研发进度,杨凤田敢于打破常规,抢先定型。1993年10月7日,杨凤田主持召开了受油机定型工作准备动员会。面对飞机定型遇到的诸多困难,他在会上强调:“我们干了这么多型号,有哪个型号没有困难。在困难面前,我们从未低过头,弯过腰。我们要迎着困难上,发扬我们敢打敢拼的光荣传统!”正是在杨凤田这种精神的激励下,研发团队克服了超乎想象的困难,成功完成了歼-8Ⅱ受油机的设计定型,型号得到了国务院、中央军委军工产品委员会的正式批准。受油机研制成功后,于1996年交付空军和海军航空兵部队,不仅大大提高了空军和海军的远程作战能力,而且为后续多种新型战机的加油、受油系统研发奠定了坚实基础。(责任编辑   崔立仁)  

  作者:空军某部原政委  

   (《百年潮2024年12期 [8933])