氣動團隊：為飛機插上奮飛的翅膀

【亞洲氣動網(wǎng)】如果說發(fā)動機是飛機的心臟，那么氣動就是飛機的魂魄。

氣動技術(shù)決定著飛機的飛行性能，可以說，氣動設(shè)計是體現(xiàn)飛機平臺水平高低的首要因素。在型號研制中，中航工業(yè)一飛院/中航飛機研發(fā)中心提出了“30年不落后，50年可用”的目標(biāo)，這是對型號整體的要求，更是給氣動設(shè)計團隊下的“軍令狀”。

機翼是飛機上最重要的氣動部件。放眼全球，先進的超臨界翼型及機翼的設(shè)計已成為現(xiàn)代運輸類飛機設(shè)計的關(guān)鍵，是飛機先進與否的重要標(biāo)志。超臨界機翼設(shè)計還存在諸多難點，高效增升裝置就是其中一項。

氣動團隊：為飛機插上奮飛的翅膀

某型號飛機的增升裝置采用了全翼展前緣縫翼、后緣三縫襟翼的形式，在機械式增升系統(tǒng)中是迄今為止最為復(fù)雜的一種，國內(nèi)還未研制過這種形式的增升裝置。盡管困難很大，但它是確保型號研制目標(biāo)的關(guān)鍵之一。對此，氣動團隊瞄準(zhǔn)了這項被西方發(fā)達國家定為“高度機密”的技術(shù)，下定決心自強自立，自主設(shè)計。一場攻關(guān)“馬拉松”拉開了帷幕。

一飛院很早以前就開始為型號研制進行技術(shù)儲備。早在“九五”期間，就研制完成了一套功能完整、可直接應(yīng)用于型號設(shè)計的超臨界機翼和增升裝置設(shè)計軟件集成系統(tǒng)，打破了國外的技術(shù)封鎖。 “十五”期間，通過超臨界機翼驗證機的研制，進行了總體、氣動、性能、操穩(wěn)、載荷、強度、結(jié)構(gòu)等專業(yè)的綜合設(shè)計，走完了超臨界機翼設(shè)計、制造、飛行試驗的全過程。

“一定要在型號研制中實現(xiàn)這項技術(shù)”既向氣動團隊提出了挑戰(zhàn)，也為他們提供了一次難得的工程應(yīng)用機會。仿佛多年來練就的“屠龍之術(shù)”，這一刻終于有了用武之地。

設(shè)計團隊制定了攻關(guān)的技術(shù)路線。首先針對型號的布局特點，改進和完善機翼、增升裝置的設(shè)計方法和軟件，使其能夠適用飛機構(gòu)型特點，提高超臨界機翼以及增升裝置氣動外形的設(shè)計效率和計算模擬精度;通過CFD(計算流體力學(xué))技術(shù)進行大量的數(shù)值優(yōu)化選型，然后再經(jīng)過風(fēng)洞試驗進行校核驗證，根據(jù)出現(xiàn)的問題進行針對性的改進，最終完成性能優(yōu)異的設(shè)計方案。這樣的技術(shù)路線既能彌補設(shè)計經(jīng)驗的不足，又能夠提高設(shè)計質(zhì)量、保證設(shè)計周期、降低研制風(fēng)險。

初步總體技術(shù)方案提出后，機翼設(shè)計團隊開始了多輪次的設(shè)計、計算分析、風(fēng)洞試驗驗證工作，一方面是為了適應(yīng)總體技術(shù)方案的逐步演變，另一方面是為了持續(xù)改進機翼的氣動特性。長達數(shù)年的時間里，攻關(guān)團隊不知進行了多少輪次的設(shè)計、計算分析和風(fēng)洞試驗驗證工作。大家常年加班加點，不斷往返于單位和風(fēng)洞試驗現(xiàn)場。

尤其是2008年的“風(fēng)洞歷險”，更展示了團隊一心為型號的高尚情懷。

那時，機翼選型試驗正在某風(fēng)洞開展，團隊遇到了震驚世界的5·12汶川大地震。危難關(guān)頭，試驗人員奮不顧身地往返于風(fēng)洞，搶出了寶貴的試驗數(shù)據(jù)。在余震不斷的日子里，墻壁上的道道裂紋令人觸目驚心，但大家沒有絲毫的退縮情緒。在強烈使命感的激勵下，團隊對機翼復(fù)雜構(gòu)型流動機理進行了大量數(shù)值仿真研究，通過一輪輪的設(shè)計、計算分析、試驗驗證及多專業(yè)協(xié)調(diào)，對機翼、翼身整流包、起落架艙、短艙及掛架等部件氣動外形和位置參數(shù)進行了不斷改進和優(yōu)化，有效降低了各部件之間的干擾阻力，使機翼復(fù)雜構(gòu)型的流動狀況大大改善，獲得了良好的氣動性能。

在增升裝置設(shè)計中，團隊研究和消化了大量資料，根據(jù)飛機設(shè)計要求進行優(yōu)化。他們采用CFD方法，通過大量分析計算工作，對襟翼和縫翼外形、縫隙、重疊量、偏角等進行優(yōu)化與最佳匹配，完成了設(shè)計方案。后期的大風(fēng)洞校核試驗進一步證實，機翼和增升裝置各構(gòu)型低速特性主要指標(biāo)都符合要求，但失速特性還達不到現(xiàn)代先進民用客機的安全性要求。這時，距總體方案凍結(jié)的節(jié)點已越來越近了。

難題擺到了設(shè)計團隊成員面前，大家把試驗結(jié)果、計算曲線和相關(guān)資料翻來覆去地進行對比研究。唐長紅院士對此高度重視，經(jīng)常午夜之后還和團隊成員一起討論分析。直到有一天，從剛剛完成的計算模擬結(jié)果中發(fā)現(xiàn)了一些不同尋常的特性，使大家看到了曙光。此時，時間已經(jīng)非常緊迫，距發(fā)圖節(jié)點只有一個多月。唐院士鼓勵大家一定要做不留任何遺憾的精品，要求在發(fā)圖節(jié)點前對機翼方案再進行一輪改進。于是，在這一個月的時間里，設(shè)計團隊高速運轉(zhuǎn)，夜以繼日地連續(xù)奮戰(zhàn)，終于得到了各方面特性都比較滿意的設(shè)計方案。

通過技術(shù)攻關(guān)，聯(lián)合攻關(guān)團隊在超臨界機翼氣動力設(shè)計這一關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域取得了多項技術(shù)突破，完成了型號超臨界機翼的設(shè)計，獲得了良好的氣動性能，使機翼的高、低速氣動特性均達到了世界同類飛機的先進水平。

“它飛起來就像鳥兒一樣輕盈，具有很好的飛行品質(zhì)?！边@是空軍飛行員對飛機的贊美，無疑也是對氣動設(shè)計團隊最大的肯定。