[原创]从美国经验看我国航空科研策略

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1903年,美国人莱特兄弟发明了世界上第一架飞机,经过了一个世纪的发展,美国的航空科技走在世界前列,成为先进科幻的代名词。那么,美国的航空科技发展有哪些特点?我国的航空科技发展问题何在如何?我们如何利用美国航空科研经验走中国特色的道路?这就是本文将要探讨的几点问题。

美国航空科技的发展

虽然美国人发明了第一架飞机,但是一开始他们的航空科技实力却不是一流水准。大家都知道,战斗机代表着航空科技的前沿。到一战的时候,美国使用的战机几乎都是欧洲生产的,自己却没有表现出很高的研发实力。当然,那时候美国的国际环境相对平和,也没有什么迫切的空军装备需求。在以后的20年内,美国人在战斗机领域取得了一定的进步,但还是落后于欧洲国家,尤其是德国和英国。19世纪40年代,美国的航空科技实力进步非常明显,二战爆发开始时,美国人甚至拿不出能够有效对抗日本“零”式的战机,到二战后期,美国人的P-51P-38F-4U等都已成为世界先进的战斗机。

二战期间,美国是靠着强大的军工体系,通过数量优势取得了在太平洋战争中的制空权,航空科技含金量远没有德国强。其实道理也很简单,像二战这种规模庞大的大战,单靠技术优势很难取得全面胜利,拿德国的梅-262喷气式战斗机来说,在二战末尾发挥出了一定的作用,击落数百架盟军战机,但是面对盟军明显的数量优势,并没有发挥“杀手锏”的作用。二战结束后,从德国缴获来大量的装备和设计图纸,带给美国航空研发巨大的冲击。由于此前美国已经建立了较为系统的研发体系,基础较为牢固,再加上本土科学家的创新精神,美国人在航空科技方面终于踏入了新的领域。

下面笔者通过美苏冷战后战机装备的对比,来展示战后美国在航空科技领域的进展。战后美国第一代的喷气式战斗机是F-86,同期对手是苏联的米格-15。这两款飞机各有优势,都是第一代战机的典型。两种飞机都是后掠中单翼的气动布局,可以说苏联人在这一时期还是有一定的技术领先优势的。到了第二代的时候,美国人搞了F-4,这种大载弹、大航程的战机大量装备美国的海空军,而且广泛出口到北约组织成员国。苏联与之对抗的是米格-23,它采用了变后掠翼的先进技术,性能的确不错,但是服役时间已经晚了前者数年。第三代战机时代也是世界上先进战机的辉煌时代,美国人在此期间著名的战机有——F-14F-15F-16F/A-18,而苏联人著名的战机则是——苏-27系列、米格-29/35、米格-31。而苏联人的战机服役时间已经落后于对手十几年,这几乎是一代的时间差。第四代战机不用说,美国的F-22是战后世界上最先服役的四代机,苏联先后搞了苏47、米格-1.44两款试验机,最终于2010年初试飞了第一款实用型四代机——T-50,到现在距离形成战斗力还有不短的时间,可以说在战机领域,美国人厚积薄发,逐步取得了对苏联的战机科技优势,使得在很长一段时间内,苏联都是被动跟着美国的步子,当然世界其他国家同样如此。

技术牵引和验证机的作用

笔者查阅了相关资料,在航空科研方面主要存在两种方法:技术牵引和型号牵引。技术牵引就是说通过对新技术的研发来提高技术含量,在这个基础上再去发展需要的机型;而型号牵引则是先为新飞机制定一个性能指标和作战任务,在这个边框下进行有针对性的研发。苏联/俄罗斯、中国、欧洲在战后基本上都是采用的型号牵引,根据不同时期的不同威胁,研发新战机对抗“假想敌”。而美国则是靠着先进的科研技术和创新能力,玩的是技术牵引。笔者认为:技术牵引在保障技术领先优势的同时,也把对手带入了一条不归路——长期跟随自己,被动研发,迫使对手处在一个自己掌握主动权的环境下。而对抗技术牵引的路子也有,其中最直接的那就是搞出比对手更先进的技术,重新夺回技术优势;另外,苏联研发的米格-31高空高速战斗机也是可以借鉴的对象,因为他们走的是另外一条路——剑走偏锋。既然无法取得全面的技术优势,那我就另辟蹊径,研制一种特殊作战功能的装备,避开敌方技术优势,在其他性能方面领先对手。虽然这仍然属于型号牵引下的产物,但是已经有了很强的主动性,有了技术牵引的作用。

由于美国采用的是技术牵引,所以对先进技术的验证,来检测新技术的可靠非常必要。战后美国生产了许多技术验证机,包括大名鼎鼎的X系列。很多人说美国人是在烧钱,其他国家根本没有那样的财力去支撑验证机的研发,这是有一定道理的。美国人在某些领域方面的技术验证机就是追求技术的高端和先进,光是打造这些飞机的材料就不是个小数目。但是在大部分技术验证机上,美国人还是持比较谨慎的态度,只在个别部位加装新式科技,有些地方直接采用以前飞机的成熟技术,以此来减少成本,所以看似科幻的机身内部却是大量采用成熟的设备。技术验证机是为以后的战机原型机做技术积累,它对于飞机的整体要求反而没有原型机高。如果新技术经过验证获得任何,那么原型机同样可以使用这种先进技术,为后来的量产机型打基础。

现在计算机模拟在军工科技中占了很大的分量,美国现在建造大型舰船上已经全面采用了该技术,亲自进入到舰体内部,对每一条缆线、每一段管道都进行全方位地观察。战机研发也可以采用该技术,不过单单依靠计算机就妄想生产出世界顶尖的战机,是根本不可能的。技术验证机的存在是有必要性的,任何一款验证机的生产都不是无用功,所有的新技术、新理念都可以为以后的科研提供思路和经验。地面测试不把握、计算机模拟不全面,通过验证机天上飞一圈,问题和难点都能初步搞定。

我国航空科研存在的问题

建国初期我国的军工力量十分脆弱,没有健全的工业体系。在严峻的国际背景下,国家大力发展重工业,集中力量发展国防,取得了长足的进步。然而文革期间,初步建立的研发体系遭到重创。加上一些左倾错误言论的影响,该时期我国的航空科研并没有很大的进展,除了继续仿制外,也提出了一些国产战机方案,不过都付诸东流,一个很根本的问题就是研发思路误入歧途,高估自身实力。拿当初的J-9战机来说,高层自认为已经摸透了米格-21的技术,要研制一种赶超苏-25的高空高速战斗机,甚至在提出了双2.6要求:2.6马赫最高速和26000m的静升限,当时国家根本没有那种强劲的发动机心脏,这不是扯淡是什么?!在最后的J-9方案中大胆采用了鸭翼,这是相当冒险的。事实证明,光是凭借建设热情是无法担起战机研发重任的,这个项目自然也被更加稳妥、更加现实的J-8方案取代了。到了改革开放后,军工发展步入正轨,经过了80年代中西军事交流蜜月期和冷战后战争模式的启发,我国的航空科研思路有了崭新的变化,其中最明显的成果就是中国空军正在试飞的J-20四代机。

有一个事实我们不能忽略,那就是从建国后,我们的军事发展受苏俄的影响较大。初始航空工业是建立在苏联的技术援助之上的,自己一直走着仿制的道路。虽然在以后的发展中,我国的军工渐趋完善,但是一个很突出的问题就是强调生产能力而研发能力不足。长期以来我们都是走型号牵引的路子,但是选取假想敌,然后创造出更新的战机需要很强的基础条件。半个世纪的发展,我们进步明显,但是军工基础远没有欧洲老牌国家、俄罗斯和美国来的深厚。这也是我们存在的问题之一,那就是军工基础设施方面还不够完善,这不仅体现在科研部门,生产部门同样存在,这可以总结为硬件问题。

其次型号牵引使得我们被动追随他国步子,缺少创新,科研工作者需要在条条框框内进行有限的研发,自然压制了主动性和积极性。军队装备走“小步快跑”,的确有效,很适合目前国情,不过客观上也是不利于真正的创新思维涌动,毕竟“改”的意义远没有“创”来的重大。国内军工企业自行发展装备的动力较小,设计还是相对保守。现在的J-11系列战机就是俄罗斯苏-27的中国版本,虽然说机身内部已经大量使用国产货,但是终究改变不了“旧瓶装新酒”的模式,终究不是完全属于自己的装备。这就是存在的第二个问题,创新能力不够,这是普遍存在于我国社会的软件问题。

此外,国产装备大都没有经过实战的考验,这也是非常突出的一个问题。像F-22号称最先进的战机,没有实战成绩,光靠演习数据自然引来无数人的质疑。F-15就不同了,虽然是三代机,但是凭着数次实战中的辉煌纪录,自然得到了世人的任何,毕竟实战成绩就是最好的证明。缺少战火洗礼,很多问题就没法彻底查清,更无法根据实战缺陷进行有目的地改进。

最后,由于我们缺少必要的技术验证机发展,技术积累较少。虽然我们走型号牵引路线,但是如何根据他国战机来设计自己的铁鹰,我们做的还是太保守,国内新闻报道“XX装备已经达到西方先进水平”,为什么不说“XX装备已经处于世界顶尖水平,其他各国尚无同型产品。”,这里头是有文章的。我们不知不觉,就把他国的装备性能作为评判自己战机的一个参考甚至是一个标尺。这样研究下来,我们的战机也就成为变相的模仿和参照,基本上没有超越对手的可能,最多就是赶上的程度。

我国航空研发的改进方向

知道了存在的问题,那就根据问题具体解决,比如:加强基础航空设备建造,提高科研者的创新能力等。不过我们没有什么实战机会,目前的航空体系也没有适合技术验证机发展的空间。像J-10的原型机就扮演了原型机和验证机的双重角色,从试飞到服役经过了很长一段时间,技术的先进性慢慢也被打磨掉了。那么解决这些问题的结合点就应该落脚到科研单位上去,对他们的研发过程和自主性提出一些要求。

下面我再举两个例子,美国在研制STOVL垂直/短距起降战机时,他们是采用动力现行的方式,虽然前期几个方案都没有实际运用,但为后来的JSF项目打下了基础,使得设计师可以从容地从以前的方案中拿出自己需要的动力系统,并根据原型机的要求进行最有效的设计改进。这就对科研单位提出了一个要求:重视动力系统的研发,不能出现“战机已服役还没有配套的国产发动机“的尴尬局面。诚然我们的基础还很差,经验还很少,但正是这样的情况才让我们对技术的积累格外重视,持续地对这方面的资源投入势必会让我们的发动机领域出现量变到质变的转变。

我国在70年代曾经搞了运-10运输机项目,那是我们搞的第一款大飞机,可惜在80年代就停止了研发,大量的经验和理念被湮没在时间的潮流中。也就是说,运-10的研制经验并没有很好的保留下来并运用到运-20的研制上,无形资产的蒸发是我们的损失也是教训。如果当时有强势部门可以将运-10用作特种机的平台,完全可以将其保留下来,制造大飞机的技术经验是最宝贵的财富。科研单位一定要重视对原始材料的保存和技术经验的传承,有了这些经验能少走很多弯路,也不至于出现一个项目落马,相关系统全被砍掉,到最后一事无成的局面。

再好的装备也是人脑思想的结晶,所以从一定程度上说,科研者的创新精神和自主意识更为重要。航空技术是一国科技实力的重要指标之一,不是一朝一夕可以取得翻天覆地变化的。我们不怕长时间落后,怕的是因为差距和对比带来的心理落差和创新的勇气。我相信,未来我们的航空科技肯定会经过一个“蛰伏期“而跃上世界先进行列,不再以他国装备为标尺,而是领跑于航空科技领域。

在八一建军节之际,有感而作,望广大军工科研者们勉之!从美国经验看我国航空科研策略


从美国经验看我国航空科研策略


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