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，代表當前中國直升機工業(yè)的最高水平，它的橫空出世見證了中國直升機工業(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。作為直升機研發(fā)的“國家隊”，航空工業(yè)直升機所在航空報國的征途上砥礪奮進，建立起與世界先進水平逐步接軌的設(shè)計、試驗和試飛技術(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)濟發(fā)展作出了突出貢獻，這是國產(chǎn)直升機飛行的速度和高度，更是直升機所趕超國際先進的速度和打造中國直升機事業(yè)的高度。

攻堅克難 鑄造國產(chǎn)騰飛利器

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

20世紀60年代末，國家在江西景德鎮(zhèn)成立了直升機設(shè)計研究所，在極端困難的條件下，直升機廠所聯(lián)合研制直8，為我國直升機事業(yè)打下了堅實基礎(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發(fā)展道路。直8的成功研制填補了我國大型直升機的空白，滿足了保衛(wèi)祖國海域的急需，同時也使我國成為世界上少數(shù)幾個能生產(chǎn)大型直升機的國家之一。

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

直9武裝直升機的成功研制為我國自主研制具有世界先進水平的專用武裝直升機提供了技術(shù)和人才等多方面的保證。世紀之交，直10專用武裝直升機的研制拉開了國產(chǎn)直升機爭鋒世界的征程。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。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了我國直升機工業(yè)的跨越發(fā)展，形成第三代專用武裝直升機創(chuàng)新研發(fā)技術(shù)體系，同時帶動了航空渦軸發(fā)動機、直升機機載專用武器和輔機產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，將中國直升機工業(yè)整體技術(shù)水平向前推進了20年。

直升機天然具有軍民兩用性，20世紀90年代，直升機廠所開展民用直升機研制。在直8基礎(chǔ)上，同時沿用直10技術(shù)成果研制的AC313系列直升機，飛行范圍可覆蓋我國全部疆域。AC311直升機的研制也是建立在軍機直11的基礎(chǔ)上，該機是我國首款通過AEG評審的民用直升機，打破了國外同類直升機民用市場上壟斷的局面。AC311升級版AC311A，利用新技術(shù)對現(xiàn)有民機平臺進行持續(xù)改進升級，使得國產(chǎn)直升機在這個細分市場上有了更具有競爭力的產(chǎn)品。

迄今為止，直升機所立足國內(nèi)自主保障，大力推動科技創(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、一機多型、系列發(fā)展”的產(chǎn)品格局。從建業(yè)初期僅有的一個產(chǎn)品機型，發(fā)展到覆蓋不同重量的多型號、多系列直升機，鑄造了一個個中國騰飛的利器。當前，以直8、直9、直10、直11、直19和直20等為代表的系列直升機研發(fā)和交付，為我國國防建設(shè)作出了突出的貢獻。以AC311、AC313、AC352為代表的AC系列直升機以及AR500無人直升機為代表的國產(chǎn)民機，為提升社會公共服務(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了國產(chǎn)軍民用直升機的發(fā)展。直20 是我國首次開展關(guān)鍵技術(shù)成熟度評估，首次應用電傳飛控系統(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，直20的成功研制不僅填補了國內(nèi)直升機的多項空白，而且實現(xiàn)直升機技術(shù)從第三代到第四代的跨越。

旋翼系統(tǒng)是直升機區(qū)別于其他飛行器的標志性部件，它是直升機完成垂直起降，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先進程度的關(guān)鍵指標。在20世紀80年代，為了實現(xiàn)自主創(chuàng)新，改變受制于人的境地，直升機所開始著手攻克旋翼系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)，啟動先進旋翼原理樣機研制，先后突破球柔性槳轂、尖削后掠式槳葉外形、復合材料結(jié)構(gòu)槳葉設(shè)計等關(guān)鍵技術(shù)，最終實現(xiàn)先進旋翼原理樣機裝機首飛。

通過全尺寸旋翼原理樣機的研制， 直升機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用旋翼系統(tǒng)的歷史。直升機所以重點型號為牽引，逐步突破了全復合材料槳葉、球柔性槳轂旋翼系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)，自主研發(fā)的大型復合材料槳葉、球柔性旋翼等第三代旋翼系統(tǒng)已裝機應用，廣泛裝備部隊。近10 年來，直升機所朝著更先進的旋翼技術(shù)發(fā)展邁進，在旋翼折疊和防除冰技術(shù)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破，填補了國內(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，地形復雜，高原和高寒地區(qū)廣大，嚴峻的自然環(huán)境、地形地理條件給直升機的運用帶來了較大挑戰(zhàn)。要徹底解決直升機高原使用問題，必須突破直升機旋翼防/除冰技術(shù)。直升機所科研團隊立足國內(nèi)自主研制，經(jīng)多輪反復迭代，集智攻關(guān)，通過冰風洞試驗、噴灑塔試驗、空中真機試驗驗證，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)團隊開展國內(nèi)首次直升機真實結(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，直升機所同步攻克了以總體氣動、航空電子系統(tǒng)、飛行操縱與控制系統(tǒng)、民用直升機技術(shù)、無人直升機技術(shù)為代表的技術(shù)，具備了自主開展直升機總體設(shè)計和驗證的能力，掌握了直升機氣動設(shè)計技術(shù)，具備直升機氣動設(shè)計與分析能力;掌握了先進航電總體設(shè)計與系統(tǒng)動態(tài)綜合試驗技術(shù);掌握了電傳飛控設(shè)計與系統(tǒng)動態(tài)綜合試驗技術(shù)。在民機領(lǐng)域，基本掌握了民用直升機適航取證技術(shù)，突破了民機適墜性、傳動系統(tǒng)“干運轉(zhuǎn)”等關(guān)鍵技術(shù)。在無人機關(guān)鍵技術(shù)上實現(xiàn)了重大突破，形成了無人機的自主研制能力，并達到了國內(nèi)領(lǐng)先水平，這些關(guān)鍵技術(shù)的突破，使中國直升機工業(yè)邁上了新的臺階。

積極求變 厚植工程研制根基

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

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

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

正是通過廣泛開展三維數(shù)字化設(shè)計和計算機工程出圖，為按節(jié)點完成日益繁重的型號研制任務(wù)提供了基本保障。2010年底，直升機所建立了以數(shù)字樣機設(shè)計技術(shù)為基礎(chǔ)，以產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理為核心，以直升機產(chǎn)品研制過程為主線的數(shù)字化協(xié)同設(shè)計平臺，數(shù)字化研制成為直升機研制的基本模式。由標準件/材料/成品等設(shè)計資源庫、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的全三維直升機產(chǎn)品研制數(shù)字化體系有效提升了直升機協(xié)同和快速設(shè)計能力，不僅大大提高了設(shè)計效率、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)計質(zhì)量。

2009年，直升機所天津研發(fā)中心掛牌成立，直升機所構(gòu)建了津景協(xié)同研發(fā)以及設(shè)計與制造異地協(xié)同環(huán)境，按“一所兩地、一套體系”思路運行，津、景兩地協(xié)同辦公、協(xié)同研發(fā)，支撐了數(shù)個軍機民機和預研團隊800余人在天津所區(qū)工作，帶動型號研制工作不斷邁上新的高度。當前，直升機所建成了較為完善的直升機研發(fā)技術(shù)體系和數(shù)字化協(xié)同設(shè)計、制造環(huán)境，支撐了12個系列60余個新研或改型直升機型號的研制和改進改型。

試驗是直升機研制的重要一環(huán)，為直升機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臺架等設(shè)施，逐漸摸索形成了龐大的直升機試驗數(shù)據(jù)和方法經(jīng)驗。目前，直升機所逐步建成了覆蓋不同重量的直升機通用設(shè)計和驗證平臺， 包括：強度試驗、試飛測試兩個試驗中心;旋翼噪聲、低速風源、“鐵鳥”臺、旋翼塔四個大型綜合試驗平臺，電氣、燃/ 滑油、航電、飛控四個主機系統(tǒng)綜合聯(lián)試試驗室;打通了數(shù)字化設(shè)計生產(chǎn)線，有力提升了直升機設(shè)計、試驗驗證能力，形成了自主研制第三/ 四代直升機能力，試驗條件涵蓋直升機研制全過程。

近些年，直升機所加快研發(fā)模式轉(zhuǎn)變，實施跨學科的系統(tǒng)工程設(shè)計方法，注重定義用戶需求，集成所有學科和專業(yè)，構(gòu)造一個從概念、生產(chǎn)到運行的結(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)動型”的研發(fā)模式轉(zhuǎn)變，直升機所已經(jīng)在多個型號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，直升機工程設(shè)計將繼續(xù)朝著數(shù)字化、設(shè)計與制造技術(shù)一體化和智能化方向發(fā)展。未來直升機工程設(shè)計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，逐漸形成基于需求的正向研發(fā)模式，最終實現(xiàn)從傳統(tǒng)的“設(shè)計- 制造- 試驗”研制模式向“數(shù)字設(shè)計- 虛擬綜合-數(shù)字制造- 物理制造”工業(yè)新范式的跨越。

振翼藍天技術(shù)牽引打造一流

技術(shù)創(chuàng)新是引領(lǐng)直升機發(fā)展的第一動力，技術(shù)是型號孵化、產(chǎn)品研制和客戶服務(wù)保障順利開展的根本保證。當前，全球正在經(jīng)歷新一輪科技和產(chǎn)業(yè)革命，直升機行業(yè)處于機遇和挑戰(zhàn)的新時期。為滿足研究所戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型和未來發(fā)展對頂層策劃的需求，直升機所在國家實施創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略背景下，以“策劃頂層技術(shù)發(fā)展，運籌型號和預研技術(shù)管控，搭建技術(shù)創(chuàng)新平臺，推動技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展和應用”為主線，緊盯前沿技術(shù)和熱點動向，扎實推進技術(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。

直升機所圍繞軍民用直升機背景型號關(guān)鍵技術(shù)、基礎(chǔ)技術(shù)、前瞻性技術(shù)的研究，重點突出直升機特色專業(yè)的技術(shù)發(fā)展和能力提升，在總體氣動、旋翼傳動、結(jié)構(gòu)強度、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產(chǎn)權(quán)技術(shù)與產(chǎn)品。直升機所專利申請實現(xiàn)年遞增20%，發(fā)明專利達到80%以上，重點型號及其預研成果中的專利數(shù)量占主導地位。截至2019年底，直升機所實現(xiàn)專利申請累計1300余項，獲授權(quán)專利證書共計500余項。

為激發(fā)科技人員的創(chuàng)新熱情，直升機所于2015年正式批準設(shè)立所級創(chuàng)新基金，先后完成變距多旋翼無人機技術(shù)、磁懸浮飛行技術(shù)、仿生撲翼飛行技術(shù)、無人機自主充電技術(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，為直升機所航空產(chǎn)業(yè)提供源源不斷的發(fā)展動力。2019年，直升機所新成立了“創(chuàng)新特區(qū)”——科技創(chuàng)新中心，為具有創(chuàng)新意識的設(shè)計人員搭建創(chuàng)新平臺和環(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、以型號應用為最終目標的直升機新技術(shù)研發(fā)團隊。2020年4月11日，直升機所設(shè)立創(chuàng)新項目投資基金，首期投入金額6000萬元，將全部用于直升機前沿技術(shù)項目研究。

直升機所建立“前沿技術(shù)探索、基礎(chǔ)技術(shù)預研、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，實現(xiàn)我國直升機技術(shù)全面發(fā)展;構(gòu)建全項目管控能力和多項目精細化管理能力顯著提升，形成主導產(chǎn)業(yè)突出、業(yè)務(wù)結(jié)構(gòu)合理、盈利能力增強的發(fā)展格局，建立起支撐組織高效運行的管理體系，知識工程初步建成，MBSE構(gòu)架融入流程，建立全球人才共享機制，全方位提升研究所人才核心競爭力。

當前，直升機所站到了與國際同行同臺競技的新高度。直升機所構(gòu)建具有完整的直升機研發(fā)技術(shù)體系，擁有總體氣動、動力學、旋翼傳動、系統(tǒng)試驗和綜合保障等40多個專業(yè)，具備覆蓋不同重量的直升機（含無人直升機）的通用設(shè)計和驗證平臺能力，形成了國產(chǎn)直升機譜系，強有力支撐了陸、海、空和武警部隊的裝備現(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。科技領(lǐng)域競爭日趨激烈，人工智能、無人駕駛、電動技術(shù)、量子技術(shù)、5G 等顛覆性技術(shù)的廣泛應用，可能對直升機產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生顛覆性影響，未來直升機將朝著高速化、智能化、無人化等方向發(fā)展。直升機所也將持續(xù)加大自主創(chuàng)新投入，增加核心關(guān)鍵技術(shù)儲備，培育行業(yè)領(lǐng)軍人物和高端專業(yè)人才，進一步提高自主創(chuàng)新能力，為打造國際一流直升機研發(fā)機構(gòu)奮輯前行。