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直升机所五十年设计理念提升之路:融入时代的探求升华

http://ychenshimin.com.cn |2020-06-29 10:50:34

讯:2019年11月底,在直升机所建所五十周年前夕,从工业和信息化部传来喜讯,直升机所工业设计中心成功认定成为国家级工业设计中心。专家组对直升机所的工业设计能力表示充分认可,认为直升机所研发人员经过不懈努力,在民用直升机和新型军用直升机研发中逐步引入工业设计理念,加强工业设计在外观造型、内饰环境、功能设计、人机工效、用户体验等产品研发方面的贯彻与应用,为提升直升机产品的综合品质和直升机工业的设计水平作出了贡献。这一天,对于直升机人来说,意义深远。

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让我们将目光匆匆回溯,伴随着新中国直升机工业的产生发展,直升机的设计理念也紧随时代的进步而摸索提升,从蹒跚学步的测绘仿制,到参考样机设计,到开阔视野寻求国际合作,逐步过渡到更具创新探索精神的自主设计及关注用户综合体验的工业设计,再到更具创造性地关注产品整个生命周期的正向设计。在漫长的时间轴上,直升机所设计理念的提升已融汇于吉光片羽的记忆纵深,如同岁月里自然生长的年轮,成为这五十年探索不息的路上最深刻的注脚。

小步快跑迈向自主设计

2016年5月,一篇题为《我的总设计师生涯》的万字长文,在直升机所园区网刊发后引起干部职工的热烈讨论。原直升机所总设计师蒋新桐深情回忆了他从事直升机所型号研发工作的点点滴滴。他在文中写道:“从20世纪60年代到90年代,直升机行业经历了多年的发展历程,直升机事业必须立足于民族之林,走上自主设计的道路,一直是几代人孜孜以求并为之而奋斗的目标。为了迎接这一天的到来,我们作了充分的准备。”

的确,“充分”二字看似平常,却又饱含艰苦的跋涉和奋斗的深情,更是先进设计理念紧随时代的生发、迭代和簇新,在老一辈直升机人的记忆中亦甘苦自知。早期的直5、直6、直7、直8的设计研发虽非一帆风顺,却在时代的回音壁上印下无畏求索的足音。进入20世纪80年代中期,根据航空工业部关于“更新一代、研制一代、预研一代”的构想,直升机所开始了具有前瞻性的直升机科研规划,明确了我国直升机系列化发展的思路,从早期测绘仿制向参考样机设计发展。

在国产直升机发展史上,直9武装型直升机是参考样机设计的典范。这是在直9的基础上改进设计而成的第一代武装直升机,参研者遇到了前所未有的技术挑战。直升机所组织开展了促进武器和直升机“兼容”的机弹相容等大量论证研究和技术攻关,经过五年时间,终于攻克难关。“分阶段、爬楼梯、上水平、小步快跑”,蒋新桐这样形容当年直升机所的设计路径。然而,迈向先进科研设计理念的路径并非一蹴而就,攀登科研的高峰需要循序渐进,经过直9武、直9舰载机、直8陆军型等型号的改进改型设计,直升机所开始向自主设计道路上迈进,并决定将研制轻型直升机(直11)作为锻炼自主设计能力的第一步,这也成为后来起草直升机系列发展规划的一个指导思想。

经过集思广益,科研工作者决定将自主设计的步伐放慢一些,在总体布局、结构布置等重要方面参考比较前期研制成功的直升机,而在旋翼系统等部件设计上尝试创新,这也是直升机迈向自主设计的关键所在。如何创新?问题集中在旋翼系统采用何种设计方案上,是发展中的球柔性方案,还是成熟的星性柔性方案?这也是当年直升机旋翼设计领域的两种不同思路。

一个型号的成功与否,与其确定的技术设计方针紧密相关。立足于当年的实际情况,直11确定了性能适中的设计指导思想。特别是在旋翼系统的设计中,不过分强调技术水平的先进性而脱离或超越全机的现有水平。经过反复研讨斟酌,科研工作者们选择了星形柔性方案,从而保证了自主设计的旋翼系统顺利完成,实现了直11的提前交付使用。而直11旋翼系统研制成功,也让国产直升机逐步走上的了自主设计的道路。历史见证了直升机人的奋进历程,2003年4月,中国第一款自主设计研制的专用武装直升机直10成功首飞,全面促进了中国直升机工业的跨越发展。

精诚对标国际先进设计水平

理念的进步,除了艰苦的跋涉,更在于视野的开阔。在世界经济、技术处于国际化大发展的时代,如何跟上时代的发展、融入发展的洪流,也是提升直升机研发设计的一条必由之路。

从20世纪80年代开始,直升机所先后开展了多种方式的国际合作。20世纪90年代初,直升机所对外合作研制S-92直升机,其中的尾斜梁和平尾项目是国内航空界首次以合作伙伴身份、共担风险、共享市场、共享利润的方式开展的国际合作项目。这次国际合作经历给直升机所很多设计员留下了深刻印象,在合作中对产品开发组织形式进行突破,引入并行设计的理念,将产品的设计、分析、发放、计划、工艺装备、制造、材料、质量控制等方面组织在一起,建立集成数字化研制平台并应用于产品设计。

“早期的直升机设计都是手绘画二维图,设计员们还要用橡皮泥想象捏出‘三维’图,对外合作后引进了更先进的计算机设备,开始画三维图,大大提升了设计效率。”参加过上世纪90年代初国际合作的专家胡和平感慨,对外合作让科研工作者对整个直升机设计流程有了更深入的认识,对直升机飞行状态进行系统的全谱系测试。那个时期,直升机疲劳试验设施、旋翼塔和地面铁鸟试验台都已全面建立起来,研究所在科研条件建设上也发生了天翻地覆的变化,设计水平迅速向国际先进水平靠拢。

通过国际合作,直升机所不断提升自主设计能力,打造了响当当的旋翼技术品牌,形成了自己独有的旋翼结构及铺层设计、气动设计和动力学设计的方法和软件,基本掌握了当今世界第三代先进旋翼的研制技术,并在多个型号中进行应用,在第四代无轴承旋翼技术研究方面也已取得重大进展,同时致力于智能旋翼等前沿技术研究。在AC352直升机的对外合作中,直升机所承担了核心部件之一的旋翼设计,并成功将掌握的球柔性旋翼设计技术运用其中。2016年12月20日,AC352先进中型多用途直升机在万众瞩目中于冰城哈尔滨成功首飞,由我国研制的旋翼系统表现出了优越的性能。该型机是完整意义上的国际对等合作,也树立了我国直升机工业走向世界、合作共赢的典范。通过互利互惠的合作模式,我国直升机的设计研发也逐步融入世界航空产业链,设计理念真正向国际标准看齐,有力提升了其国际竞争力。

面向市场的倔强蜕变

直升机设计与任何设计一样,是一种创造行为,更是一种解决问题的过程,特别是面向市场和客户更精细化、更系统化的设计理念,更可靠安全的保障,而这也引导着国产直升机发展的方向和进程。

2008年汶川大地震发生后,在国民的呼唤中,直升机所根据直升机军民兼容的特性,在成熟的直升机平台基础上,按照中国民航局最新的适航标准开展民用直升机研制,先后推出大型民用直升机AC313和轻型通用直升机AC311。这两型民机在2012年相继获得中国民航局颁发的型号合格证,并通过中国民航AEG审查,取得了进入市场运营的资格。

一架直升机的完美取证,需要设计员将适航规章的要求融入设计过程,相促共进。严格的适航规章要求潜移默化转变着科研工作者的设计理念,一大批技术骨干得到了锻炼,民机研发体系初步建成,直升机所在工作机制、管理模式上呈现出了新的气象。AC311A直升机是AC311直升机的升级版,该型号从设计之初就广泛面向市场用户进行需求调研,注重适航技术要求和管理程序的贯彻,确保研制过程中适航要求与设计相融合。比如在驾驶舱评估中,在设计之初就组织TC审查代表、AEG审查员、试飞员以及通航公司的用户飞行员等对驾驶舱设计方案、实物座舱等进行多次评审,为后期驾驶舱人机因素顺利通过审查打下坚实的基础,有效避免了后期的设计反复。

直升机所还适时开展“转变设计理念,助推产业发展”大讨论,型号总师、设计员纷纷开坛讲课,建言献策。“设计理念决定着产品特点和内在品质,我们要思考如何形成更系统的设计理念,以更好地满足用户需求。”“用户满意度是衡量设计水准的标杆,设计理念提升关乎企业的生存与发展。”……

直到今天,在很多科研人员的记忆里,当年那些激荡的思想碰撞,那些鞭辟入里的思考和探讨还历历在目,那份对事业的深情和希望在岁月的洗炼中更具光芒。李宗盛在歌曲《希望》中唱道:“他们是我的希望,让我有继续的力量……”这希望,便是更无限广阔的市场,是客户们更深刻的需求,是直升机产业更深远长久的奔跑方向。

打磨更精致的“客户”理念

能自由穿越空气和水两种不同的介质活动,想想就觉得神奇。2018年,直升机所的5个年轻设计员将新思路、新技术、新方法应用到设计中,作品“飞鱼”空潜一体无人侦察系统在国防邮电产业2018军民两用产品“长缨杯”工业设计大赛中崭获新概念设计组一等奖。

“飞鱼”团队激起我们丢失已久的好奇心,直升机设计需要在现实与未来中探寻合适的尺度。“飞鱼”团队的年轻设计员们对无人机系统总体设计轻车熟路,他们参与过AV200、AV500无人直升机设计,不仅在“创新杯”全国未来飞行器设计等大赛中崭露头角,还曾在“蜂式仿生微型旋翼飞行器”等多项专利设计中历练打拼……相对于前辈,他们的人生多面开花,在时代的荡迭中蕴化出新的设计理念,在科研设计中引发更深入的探索。

2018年9月底,全球第4976位ASEP系统工程师职业资格获得者花落直升机所。全球、4976位、ASEP,当沾满市场与时尚气息的词汇,与研究所总体气动部的一名骨干设计员联系在一起时,碰撞出了一种振奋人心的激动:基于系统工程思想的设计过程,基于需求分析的“系统研制”理念和“正向设计”思维。成绩的背后是整个设计团队的深耕细作,更具全球视野的设计理念,让年轻的设计员打开了心的畅想。

“需求分析”是近些年直升机所在科研设计中对“客户观”理念细致深刻的实践,更是贯彻新发展理念和强军首责、聚焦世界一流军队建设和航空强国目标的切实行动。直升机所准确将用户的需求转化为完整的需求定义,在设计中不断强化“客户至上”的价值导向,并加强直升机产品的需求分析、市场营销和客户关系管理,面向客户需求开展设计研发。

在型号设计工作中,需求工程团队创造性地完成了需求工程计划、多个分场景作战想定,以及合并场景动态模拟等几十项任务。设计员们在满足功能性能需求的前提下,对客户需求进行持续优化,主动设计作战模式/作战方式,引领客户需求,并利用3D打印技术、油泥模型等工业设计方法,为型号设计注入新元素,力求设计出造型美观且符合用户需求的直升机型号产品。2019年首次亮相新中国成立70周年国庆阅兵的直20直升机,更是实现了研发设计模式的转变。

如今,“需求”一词已成为直升机所设计员们使用频率颇高的词汇。设计团队最重要的关注点也从直升机的“性能”转移到了涵盖更为丰富的作战运用或客户体验上。技术已不再是孤立存在,而是与客户需求更紧密地联系在一起。

时光流转,任何领域理念的每一次变革,都是在积蓄未来的磅礴与精彩。从纯粹任务型选手、满脑子技术术语的专家,到成为更为综合、多方考虑的“杂家”,50年的光阴里,直升机科研工作者们紧随时代,在理念与技术的蓝海里不断磨砺,使直升机这个颇有人文关怀的飞行器更具有脉脉温情,也使每一款直升机产品与用户更加心心相系,与我们身处的时代、未来的世界有更密切的交融。


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