新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命加快孕育,航空基礎技術致力于威為航空科技發(fā)展的引領者。
航空基礎技術領域的創(chuàng)新發(fā)展是中國40年改革開放成就的一個縮影,航空人40年眾志成城、砥礪奮進,不斷夯實基礎技術,托舉航空工業(yè)發(fā)展,譜寫出壯麗的篇章。
40年艱苦創(chuàng)業(yè)
科研和試驗條件顯著提升
航空工業(yè)瞄準國際水平,建成了國內(nèi)規(guī)模最大、試驗技術國際一流的全機靜力/疲勞試驗室,建成FL-10、FL-62風洞和氣候實驗室等一批“國之重器”,填補了國內(nèi)空白。在氣動條件建設方面,先后開展建設了FL-2風洞,并對FL-8風洞實施了升級改造,補齊了高低速生產(chǎn)型風洞設備短板,建設了一批先進大型風洞設施。
在結構強度試驗基地建設方面,各項能力基本滿足我國軍民機研制需求。從改革開放后幾年完成一項型號結構強度試驗任務,到目前一年完成多項型號任務,背后離不開能力建設的提升。
在通用技術基礎的條件建設方面,航空工業(yè)綜合所研制的國內(nèi)首臺電動三軸六自由度振動試驗系統(tǒng);建設的40立方米大型快速溫度變化試驗箱,為航空武器裝備系統(tǒng)級可靠性試驗提供了利器。
航空工業(yè)計量所研制了一系列幾何量標準裝置,為數(shù)字化制造技術提供有力的計量保證;建立了國內(nèi)最完備的動態(tài)溫度和流速校準風洞群,解決了航空發(fā)動機、高超聲速飛行器研制試驗中準確測量的難題;研制的一系列振動沖擊標準裝置,覆蓋振動、沖擊領域全參數(shù)、全量程,完全可以滿足國防武器裝備對結構完整性、可靠性等計量需求;正弦、脈沖、階躍等不同激勵類型的動態(tài)壓力校準裝置,技術指標達到國外同類設備的先進水平。
航空工業(yè)發(fā)展中心牽頭建成了國防科技工業(yè)數(shù)字圖書館,增強了國防科技情報的快速反應能力和信息資源保障能力,是國防科技情報領域基礎能力的一次飛躍,是建設信息化國防科技工業(yè)的一項重要成果。
40年聚焦主業(yè),支撐航空裝備跨越發(fā)展
隨著我國航空裝備的自主創(chuàng)新發(fā)展,對氣動專業(yè)發(fā)展提出了迫切需求。航空工業(yè)氣動院為我國飛行器研制進行了數(shù)十萬次的高、低速風洞試驗,參與了國家?guī)缀跛兄攸c飛機型號的研制工作。從常規(guī)測力試驗、載荷試驗,再到動力模擬試驗、CTS等風洞試驗為眾多型號提供了可靠的優(yōu)化支撐數(shù)據(jù)。從我國自主研制的以“前鴨翼,后三角翼”氣動布局的殲-10實現(xiàn)首飛,到殲-20等為代表的新一代航空作戰(zhàn)力量相繼亮相,再到采用“超臨界機翼”C919實現(xiàn)首飛,背后離不開航空氣動人40年的辛勤付出與汗水和40年的技術積累與儲備。
強度所逐步構建了從元件、組件、部件到全機的完善的強度驗證體系,形成了國內(nèi)能力最強、配套最齊全的地面強度驗證體系,各項強度試驗技術也取得了長足的進步,達到了國際先進水平,極大地推動了各類軍民機型號的研制工作,完成了我國幾乎所有新研或改型飛機型號的強度試驗。
標準化方面,裝備領域由標準化副總師單位邁向裝備研制副總師單位,有效地提高了各型飛機的通用化率水平和可靠性;完成了多個型號的可靠性鑒定試驗剖面確定、極端環(huán)境分析與預計等工作,為產(chǎn)品設計和試驗驗證提供了重要支撐。不斷完善型號計量師系統(tǒng)為核心的型號計量保障體系,確保型號參數(shù)能夠“測得到、測得準、測得可靠”。
科技情報方面,通過航空信息、知識的發(fā)現(xiàn)、甄別、提煉與分享,為型號立項論證提供體系架構設計、效能評估、費用分析、技術可行性論證等支撐工作。檔案作為“技術的源泉,工作的基礎,歷史的依據(jù)”,實現(xiàn)型號檔案實體、數(shù)據(jù)的完整收集、有效管控、安全可用。
40年自主創(chuàng)新,勇做科技創(chuàng)新的排頭兵
航空基礎技術作為國防科技進步的先行者,始終走在技術發(fā)展的前沿,在新概念布局、氣動設計、智能結構、數(shù)值模擬軟件、高性能計算等領域取得眾多成果。
在空氣動力學領域,氣動力設計實現(xiàn)從基礎性的翼型、機翼設計,達到全機氣動布局的設計能力;具有自主知識產(chǎn)權、先進的核心CFD計算軟件能力,拓展到內(nèi)外流計算、氣動熱計算、氣動噪聲計算、結冰計算、氣彈計算等;掌握了高低速風洞試驗、結冰敏感性分析與氣動性能評估、大規(guī)模大批量氣動力數(shù)據(jù)高性能仿真等關鍵技術;完成了我國航空工業(yè)高可信度氣動計算軟件2.2版本開發(fā),與中國商飛聯(lián)合開發(fā)的新概念布局支線飛機“靈雀”通過了大尺寸無人飛行驗證,促進了相關領域科研工作的順利開展;采用TPS動力模擬試驗方法,首次實現(xiàn)了大型飛機從TPS短艙設計加工、到推力校準、再到模型風洞試驗所有環(huán)節(jié)的完全國內(nèi)實施;通過增壓風洞改變試驗雷諾數(shù),獲得了不同雷諾數(shù)對飛機低速構型氣動特性的影響,為增升裝置的優(yōu)化設計及低速氣動力數(shù)據(jù)修正提供了有力依據(jù);對接國際CFD技術的先進機構,基本實現(xiàn)了CFD與風洞試驗的綜合分析,使“多輪CFD分析優(yōu)化”+“風洞定型試驗”成為飛機設計的重要模式。
在結構強度領域,成功研制飛機地面強度試驗結構健康檢測集成系統(tǒng)、冰雹撞擊試驗系統(tǒng)、飛機復雜結構剛度計算技術與設計系統(tǒng)、飛機起落架滑跑穩(wěn)定性試驗系統(tǒng)、結構抗鳥撞試驗的人工鳥彈,形成了具有自主知識產(chǎn)權的航空結構分析系統(tǒng)(HAJIF)等,為我國新機研制和改進改型提供了強度設計與分析的關鍵技術和軟件。一體化加載框架等助推全機靜力/疲勞試驗再上新臺階,順利突破和完成全尺寸飛行器熱力耦合試驗。集智攻關,實現(xiàn)中國商發(fā)風扇軸高低周復合疲勞加載。活動結構/機構可靠性試驗不斷完善,陶瓷基復合材料力學性能表征體系逐步建立,低、中、高應變率材料力學性能表征體系逐步完善。在飛機強度分析與結構優(yōu)化、抗疲勞斷裂、動強度與振動控制、航空聲學、復合材料結構強度等方面的研究達到國際一流水平。
在標準與質(zhì)量工程領域,從軍用標準化、行業(yè)標準化拓展到全領域、全范圍的國家標準化、裝備標準化、企業(yè)標準化。質(zhì)量工程從環(huán)境與可靠性拓展裝備質(zhì)量特性的全特性、全周期,適航、標準件等專業(yè)從點發(fā)展到面;開展了344項民用飛機產(chǎn)品定義、設計制造、通用基礎和研制管理標準規(guī)范研究;引進了6800項民機適用的SAE國際標準,為適應全球供應商的民機研制模式奠定了堅實的技術基礎。以軍用電子產(chǎn)品為研究對象,重點突破電路功能可靠性建模技術、典型故障模式注入及故障影響分析方法、電路功能可靠性設計優(yōu)化等關鍵技術;突破了大阻尼臺面研制技術、平臺系統(tǒng)研制技術和基于坐標變換的三軸六自由度振動控制技術等多項關鍵技術。
在計量與測試領域,建立了包括2項國家副基準在內(nèi)的79項國家/國防最高計量標準,占國防最高計量標準數(shù)量的1/4,擁有800余項計量校準/檢測能力。積極開展動態(tài)測試與校準、納米測量與校準、飛秒激光測量、非接觸測量等前沿技術研究,與國際一流科研機構同臺競技。研制出我國首臺大范圍計量型納米三維測量機及多種先進納米測量傳感器。起草國軍標、國標、國家計量技術規(guī)范200多項。
在航空科技信息領域,建設與航空工業(yè)發(fā)展相關的數(shù)據(jù)庫,實現(xiàn)信息共享和快速反應?;谪S富的科技文獻資源,針對未來作戰(zhàn)環(huán)境與軍事需求,開展航空裝備體系頂層設計及發(fā)展研究、新概念飛行器綜合論證評估、作戰(zhàn)效能、費用分析與研究工作。
在檔案管理與服務領域,成立第一個行業(yè)檔案學會——航空工業(yè)檔案學會;建立第一個覆蓋行業(yè)各地區(qū)的檔案業(yè)務工作協(xié)作組;創(chuàng)辦第一個檔案工作專業(yè)期刊——《航空檔案》;自編第一個檔案學專業(yè)教材;自主研發(fā)第一個全行業(yè)統(tǒng)一的檔案信息計算機管理軟件——金航百科檔案管理系統(tǒng);在行業(yè)所屬各企事業(yè)單位開展第一家數(shù)字檔案館建設,推動了檔案的信息化、數(shù)字化建設。
航空基礎技術是軍民融合的主戰(zhàn)場之一。氣動院風洞先后完成了高鐵、汽車、船舶等氣動試驗任務。強度所發(fā)揮結構強度領域優(yōu)勢,為用戶帶來更安全、更節(jié)能的汽車產(chǎn)品;開展下一代地鐵車輛車體(目前世界上第一輛全復合材料地鐵車體)靜強度試驗。計量所自主研制的“海底天眼”——管節(jié)運動姿態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng),解決了深海精準對接的世界級難題;為“復興號”高鐵碰撞墻測試項目,攻克了世界先進水平的高頻響負荷傳感器和動態(tài)多分量力傳感器研制的核心技術,打破了國外公司在汽車和高鐵碰撞領域30余年的技術壟斷,長期為載人航天工程提供全方位的計量測試服務,研制出國內(nèi)第一臺“六維力傳感器校準裝置”,為“天宮一號”和“神舟八號”對接提供了可靠的計量保障,使我國成為繼美國、俄羅斯后,第三個獨立掌握航天對接技術的國家;為世界首臺萬噸油壓雙動鋁型材擠壓機研制了大型中頻感應加熱爐,結束了我國不能生產(chǎn)大型工業(yè)鋁型材的歷史。此外,建成國家質(zhì)檢總局“質(zhì)量與效益研究基地” “國家航空器產(chǎn)業(yè)計量測試中心”;履行國家機械電子產(chǎn)品環(huán)境與可靠性質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心、國家標準件產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(北京)職責,支撐國標委及地方標準化發(fā)展;航空工業(yè)發(fā)展中心入選“軍民融合科技服務機構推薦目錄”。
2016年氣動院與巴基斯坦簽署合作協(xié)議,并為其進行風洞試驗服務;2015年為尼日利亞建設了ABU低速風洞,進一步開拓了國際市場。氣動院開發(fā)出減震器、光纖傳感器、加速度計、石墨密封組件等基礎產(chǎn)品。減震器為振動控制技術的成果轉化應用,目前已有4個類型150余種產(chǎn)品,廣泛應用于航空航天、艦載車載等電子設備的振動隔離安裝,改善了機載設備的環(huán)境條件,提高了設備的可靠性、安全性和使用壽命。光纖傳感系列產(chǎn)品實現(xiàn)了準分布式多參數(shù)測量在風電、軌道交通等民用領域的拓展應用,多種型號加速度計,實彈靶試彈無虛發(fā),產(chǎn)品迭代升級和批量生產(chǎn)不斷滿足日益增長的武器裝備精準打擊的需求。石墨密封組件系列產(chǎn)品打破了國際知名企業(yè)對高端航空密封技術及產(chǎn)品的壟斷。傳感器及儀表系列產(chǎn)品具備高精度、高可靠性的產(chǎn)品特性,廣泛應用于航空、航天、兵器、船舶、高鐵等軍民領域。量具及計量校準設備不斷滿足產(chǎn)品研制、生產(chǎn)、試驗中的檢測及測試需求。轉臺、離心機、傳感器、流量計等多個自主研制的計量測試產(chǎn)品在服務型號武器裝備和國家重大工程中發(fā)揮了重要作用。
新一輪科技與產(chǎn)業(yè)革命加快孕育,航空基礎技術致力于成為航空科技發(fā)展的引領者,實施“強基工程”,推動基礎技術發(fā)展由“型號牽引”向“基礎先行,提供貨架式成熟技術”轉變,為航空裝備和國民經(jīng)濟發(fā)展提供堅實的基礎技術。