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回顾歼20首飞:工业标准和组织能力的升级突破,远比飞机更重要
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The following article is from 候知健 Author 候知健

今天是歼 20 首飞纪念日,这款当年曾经引发整个网络狂潮的中国最强战机,如今已经大批量生产并装备部队。

无论是对于作为用户的中国军队,还是对于作为研制生产者的中国航空产业,歼 20 都是一个极具历史转折点意义的项目。

一:十几年间,中国完成了从歼 10 到歼 20 的飞跃

对于很多人来说,歼 20 的公开亮相显得非常突然和意外,甚至有中国在一夜之间就掌握了五代机研发技术的感觉;但事实上歼 20 是一个厚积薄发的项目,如果没有歼 10、歼 11、FC-1 等三代机的设计制造作为基础,五代机的研发必然只能是空中楼阁。

图:通过歼 10,国内突破了先进气动 / 飞控的研制和试飞能力,长寿命机体结构的设计制造能力,现代化火控航电的设计制造等等 .......

图:通过歼 11,中国突破了大尺寸钛合金结构件的制造能力,并掌握了 28MPa 高压液压系统等等 ......

图:通过 FC-1,中国验证了包括 DSI 进气道在内的一系列先进技术,将战斗机的设计 / 制造 / 使用成本控制能力、可靠性维护性设计水平提升到了一个新的高度 ......

从作战功能上看,国内三代机主要实现的突破在于这些环节:高效的航程载荷能力,在高 / 低速范围内均拥有良好的机动性,即使是在不利环境中依然能同时探测和攻击多个远程空中目标,能对地面和海上目标发起精确攻击 ......

相较于三代机,身为五代机的歼 20 可以实现上述的所有作战功能,并做的更好。但真正使其实现战斗力飞跃的关键,则在于它出色的隐身能力、持续高速飞行能力、大航程特性。

图:预警机

这三种能力的联合运用,使得歼 20 可以高速穿透敌方的制空体系,优先对作为探测 / 指挥中枢的预警机、支撑大机群远程作战的加油机等关键节点发起致命攻击;使敌方的空中战机的组织协同能力迅速崩溃,继而对其制空战机进行高效猎杀,从而彻底夺取制空权。

通过多款三代机型的研发,国内在装备水平和产业能力上,完成了对西方尖端水平从 " 望尘莫及 " 到 " 望其项背 " 的追赶。在这个基础上,歼 20 项目才能顺利完成研制,才能在时代最前沿的战场上,把顶尖水平的对手拉回到同一个级别。

二:五代机的强化,不仅源于继承强化,更来自于颠覆性突破

和三代机相比,歼 20 这样的五代机在设计、制造上都存在着巨大的差异。这些差异中,一部分是继承自三代机原有基础的进一步强化发展;而另一些部分,则是从整个设计观念到具体制造细节上,核心逻辑都已经完全不同了。

1、继承与发展的典型——内置弹仓

在五代机的设计中,为了保证最低的信号反射特征和高速阻力,都需要保持飞机外形处于最理想的简洁状态。这种情况下,导弹等武器必须内置在机身的弹舱中,仅在使用时才离开机身内部——就像多数战机的起落架一样。

但是相较于起落架舱只在较低速度下打开,而且舱门的跨度尺寸通常有限;五代机主弹舱是必须能在高速、高过载的苛刻状态下迅速开启 / 闭合。这些因素,都使得弹舱的设计制造上,难度远超起落架舱:

图:歼 20 开启弹舱

比如在设计角度——精确的预测舱门在巨大高速气流压力和高倍重力下的变形扭曲特性;还是材料性能——更坚固、更难以变形;又或者是加工工艺——此类结构通常材料加工困难、而且对误差和瑕疵容忍程度极低。事实上,弹舱设计是整个五代机结构设计中最核心、难度最大的挑战环节之一。

2、颠覆性突破的典型——整体外形与机体外表所有的细节控制

在三代机等传统机型设计上,飞机外形设计的首要目标通常是获得最优良的飞行性能,次要的目标通常是让机体的结构能更结实、而且制造更便宜。

图:机身造型存在大量的尖锐棱边设计,这是五代机基于电磁学原理形成的显著特征;但这都会导致气动 / 飞控和结构的设计难度增大

但在五代机上,飞机外形设计的首要目标,已经在事实上变成了 " 将自身信号水平控制到最低 ";而飞行性能和结构设计,都必须服从在这个原则下进行妥协性的处理。对于飞机设计和制造来说,这是一次典型的颠覆——电磁学原则在飞机总体设计中占据了支配性的地位,在此之前,它仅仅是火控雷达、通讯导航等子系统设备研制单位所需在意的问题。

图:每一块蒙皮舱门均做锯齿化处理,每一颗紧固件都被掩藏在平整表面下、并与蒙皮在介电性能上保持一致

这种电磁学原则的支配性并不仅停留在总体外形上,事实上从机身涂层到每一块蒙皮的外形、每一块舱门、每一个机身天线、每一个口盖、乃至于每一条接缝、包括每一个螺丝 / 铆钉;都在设计中被要求考虑其电磁信号特征的控制,并在制造过程中增加了大量的严苛标准。

三:工业标准的跨代更新的背后,是中国航空产业的进化蜕变

五代机的性能大幅度进步、作战功能颠覆性的突破,都意味着一件事情:传统的航空工业标准,根本不足以满足这种先进机型的设计制造。

而工业标准升级换代的背后,是从设计到制造环节,人员的观念认识、技能水平;包括主机厂所和子系统设备厂商在内所有参与型号的企业,他们在组织行为——特别是精密化管理、跨专业协调能力上的大幅度提升。

图:传统飞机涂料的主要功能是防腐蚀和外观

五代机上,涂料同时还是最重要的吸波材料之一。因此涂料的研发、制造以及施工工艺环节,都需要具备电磁学背景的人员参与,并与飞机总体设计部门进行总体信号控制水平的深入协调设计。类似的例子在五代机上比比皆是

从航空产业的全局和长远来看,几款机型本身的价值和性能甚至都是次要的——具体的技术和产品,短则十数年,长则二三十年,不需要一代人的职业生涯,就必然要被更先进的技术改进和替换掉。

更重要的一点是,始终通过科研 / 工程的实证过程,寻求出得到普遍认同的高效思考 / 行为观念;在此基础上设计出先进合理的工作机制,并不断随着实际需求而灵活调整;这种组织行为能力上的持续高效,才能在更为长远的历史进程中,确保先进技术和产品源源不断的产生。

歼 20 项目最重要的意义实际上正在这里:这是中国航空工业历史上第一个颠覆性的项目,在这个项目的磨合和锤炼中,整个行业的组织协调能力、接受全新观念和应对新技术挑战的能力,都出现了飞跃性的提升。

而这是下一代科幻战机研发过程中,最为重要也最为核心的技术。

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