《兵器知识》
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如花绽放 中国军用飞机的研制全过程（一）
2013-01-31 02:00:36文/离子鱼
中国航空工业经历半个世纪的不断努力和发展，航空科研的方法和手段也在经验积累中逐步提高和完善。
中国军用飞机研制过程主要分为五个主要阶段，包括论证阶段、方案设计阶段、工程研制阶段、设计定型阶段和试生产（生产定型）阶段。
论证阶段
论证阶段是航空科研系统根据部队提出的技术要求和型号需要，或科研系统根据部队潜在的需要进行主动研究后，针对特定的产品进行技术战术要求和可行性的论证研究。该阶段主要是按航空兵部队的目标任务和使用要求，根据预期的作战任务需要和可能的对抗目标性能，由航空兵部队专门机构提出对新型作战飞机的初步需求。论证阶段的使用要求包括飞机的技术战术指标、武器和雷达等机载系统的功能和性能，以及飞机的维护保障与寿命等因素，并且按照gjb（国军标）的相关标准将这些技术要求具体化和标准化。
论证阶段不但需要对项目的技术战术标准和投资额度进行分析，还需要考虑到科研周期和国外装备发展趋势的影响，通过对技术、时间和资源的综合评价，根据理论计算、风洞试验等手段对不同方案进行选择和取舍，通过优化组合选择最优的方案。论证阶段的重点是确定飞机整体研制的条件和飞机的性能标准，概括性的确定项目需要的投资规模、时间和相关研制项目的类型。科研单位根据本身技术力量与使用单位进行指标要求协调，明确哪些指标可以实现，哪些需要调整才能实现，哪些暂时还不具备实现的条件，哪些指标有预期实现的可能。经过论证阶段确定后的科研方案上报主管和使用部门，由上级单位组织方案论证会或采取投标竞争等方式，最终确定技术方案的标准和需要保证的技术参数和性能标准。
方案设计阶段
论证阶段确定的只是飞机项目概括性的总体方案要求，得到认可后就将进入到方案设计阶段。方案设计是对飞机的气动布局、性能指标、动力装置、结构工艺和雷达火控等进行论证，依据不同专业科研系统的反馈意见和数据标准，确定飞机科研项目的总体设计规范、新材料和新工艺的项目和类型，排列出飞机研制所需要的成品科研和基础试验的项目与周期。
设计单位在对方案进行具体设计和试验，并确定飞机气动布局和结构设计标准后，依据设计结果和机载设备、成品的构成与配套方式，制造/改造项目专用的飞行模拟试验设备，并且按照设计图纸制造直观的电子模型和全比例金属样机。金属样机的制造过程是对设计效果的初期检验，同时也可以根据对样机的装配和检验修正设计上的不足，并且根据具体的技术要求进行补充修改和再设计。金属样机在外形和大部分结构上与实机已经比较接近，但最终设计仍然可能有较大的调整，如歼-10的金属样机与最后设计就存在比较明显的差异。
工程研制阶段
工程研制阶段是按照图纸设计、基础试验和样机制造的成果，对方案进行完善后进入详细设计、制造和工艺装备的过程。按照设计图纸准备生产用的工装、夹具和样板，发出设计图后按要求的数量和标准制造出可飞行的原型机。
工程研制阶段是将经过验证的设计转换成实践检验产品的阶段。该阶段需要制造多架结构和技术状态相同的原型机，其中包括静力试验机。静力试验机要在原型机首飞前完成静强度试验，证明飞机结构设计标准达到技术要求后再进行首飞。原型机普遍是按照先易后难的设定方案和系统的方式推动，原型机需要按照试验需要分为几个阶段，验证气动、结构及飞行控制的效果。工厂研制阶段成果的代表就是原型机首飞。
原型机的结构设计、机载设备与最终设计要求存在差异，比如为测试设备提供的必须空间；平衡缺装机载成品需要的配重，以及为基础研究需要而对机上成品和材料进行的代用。原型机的机体内部结构与正式机型也会存在一定的差异，比如内部舱体的布置和重量分配的标准，电传操纵系统为飞行安全需要调整的重心位置，以及飞机可动部分在结构和材料上采取的代用措施。国内外全新研制的飞机，首飞原型机不会安装正式产品需要的全部设备和成品。这样除了为加装的测试设备留出空间，也可以降低因成品可靠性导致的不必要的排故影响。原型机在技术上是处于金属/电子样机、模拟台和生产型之间的过程，这个过程主要是为了降低新机研制中可能存在的技术风险，通过将系统简化到最少程度来提高整体的技术成熟度，并根据试验的过程和样机的应用逐步提高飞机的技术完善程度。
首飞原型机上之所以不采用设计要求的全状态标准，主要是因为其最首要的是测试飞机的气动、结构、操纵和动力，只有在这些方面的可靠性和成熟性达到标准后，才能够有效地开展其它成品和设备的相关试验工作。首飞原型机在气动和结构上已经达到设计的基本要求，但首飞后还需要通过飞行检验来暴露设计和结构上存在的缺陷，根据试飞结果对飞机动力、系统、结构和操纵等方面进行调整。通过调整过程中的试飞，修正理论设计阶段存在的偏差后，原型机就达到了可以交付试飞的技术状态。调整试飞时为补偿设备缺装造成的飞机质量分布上的变化，普遍利用铅配重替代机载设备保持飞机质量分配和安定性的标准。采用铅配重替代设备能节约80%的机上空间，当调整试飞完成后的原型机交付试飞单位后，试飞单位再根据需要在机上剩余空间安装必要的测试设备。
原型机可以降低技术风险，同时因为国内机载设备研制周期普遍比机体要长，因此先上原型机就可以尽量争取缩短整体研制时间，也可避免因为新设备可靠性不高的排故需要影响基础试飞的进度。原型机在需要的时候不但可以补充全状态飞机的试验科目，还可以作为单项技术或新技术运用的载机平台。
原型机在试飞过程中更重视对飞机基本性能和科目的试验，主要试验飞机的飞行性能、操稳性能、控制面的工作和结构。国内用原型机改造的试验机承担着重要的飞行技术验证任务，比如在歼-7基础上开发的歼-7低信号试验机、歼-7fs气动和结构试验机、歼-8空中加油试验机和歼-8act 主动控制试验机等，以及用战斗机平台发展的电子设备和发动机试验机等验证平台。这些先进技术验证平台的发展为原型机的应用提供了扩展空间，可更有效的利用已经在科研上投入的成本和基础设施。
■歼-7fs气动和结构试验机，主要是把机头进气改为下颌进气，以利用机头空间安装大型雷达
■在2000年珠海航展上展出的歼-7fn，为机腹进气道，机头空间完全被腾出