1911年墨西哥革命中,革命军雇用了一名美国民间飞行员埃文兰伯,驾驶一架“寇蒂斯”式飞机与政府军的一架侦察机在空中用手枪互相对射,从此飞机开始成为战争之中不可或缺的装备。
1915年4月1日 罗兰·加洛斯驾驶装备了“偏转片系统”的莫拉纳·索尔尼爱L型飞机击落了一架德国侦察机。取得了战斗机空战的第一次胜利,而之后德国人在此基础上改进的福克E.3战斗机,大量击落一战中协约国的飞机,这就是历史上著名的著名的“福克式灾难”。从这时起,战斗机开始被视作一种决定性的武器,并成为各国航空兵部队梦寐以求的装备。
此后,为了获得空中优势,人们一直在琢磨如何在空战中占据主动,不断地探索新的空战战术、技术。新的空战战术不断对飞机的性能提出新的要求,第一代战斗机由此应运而生。
第一代战斗机以涡轮喷气发动机为动力,速度达到高亚音速或跨音速,武器以航炮为主,有的配以火箭弹与第一代空对空导弹;机上还装有光学一机电式瞄准具和第一代雷达。到目前为止,战斗机已经发展到第五代。(这里采用新美标的五代分法)
二战后美国设计的第一代喷气式战斗机:f-86佩刀
五代机标准也就是美国空军提出的“4S”,即超机动、超隐身、超音速巡航、超视距打击,除此之外强大的信息作战能力也是必备条件。而真正掌握五代机技术的一开始仅有美国。
1991年8月,洛克希德获得了合同,得以开发和建造先进战术战斗机。生产版本为YF-22,即F-22A,于1997年4月9日在乔治亚州玛丽埃塔的洛克希德分部正式公布,经过14年的研发设计制造测试,在2005年正式服役。
俄罗斯虽然也一直在研制第五代战机,但是苏-57战斗机在2010年试飞到现在,一直还没有服役。
而中国开始研制第五代战机其实并没有比美国弱后多少时间。
1985年,刚刚从西北工业大学硕士毕业的22岁小伙子杨伟被分配到了成都飞机设计研究所。少年勃发的杨伟还没有去正式报到就直接找到“歼-10之父”、中国歼击机设计战术技术论证创始人宋文骢总工程师申请做他的助手。
在这个近1800多人的研究所里,一个还没正式报到的研究生直接想要做他的助手,宋文骢尽管有些吃惊,却并没有训斥杨伟,而是把杨伟安排到了新成立的航空飞行品质与控制研究室,参与攻关第三代歼击机的关键技术——数字式电传飞控系统的研制。
在上个世纪80年代,世界上许多先进国家已经普遍采用第三代战机,第三代战机不仅中低空机动灵活性高、还配备先进雷达设备、加强了导弹应用等,掌握第三代战机技术对国防具有重大的意义。
当时,我国歼击机还处在第二代水准,研制水平与世界先进国家有着十几年的差距,所以成都飞机设计研究所的这个航空飞行品质与控制研究室的任务十分明确:突破第三代战斗机关键技术之一——先进的数字式电传飞控系统。
左一杨伟
数字式电传飞控系统是先进战斗机的典型标志,直接影响飞机的飞行品质和性能,技术难度相当大,风险也很高。世界上先进国家采用数字式电传飞控系统的飞机都遭遇过严重挫折,西方国家对我国技术上更是严密封锁。
当时有外国专家断言:中国科技人员不可能过“电传操纵”这一关,“控制律”将是中国新型歼击机研制无法逾越的“拦路虎”。
凭借着良好的专业素质和组织管理能力,仅用了三个月的时间,22岁的杨伟就被提拔为数字式电传飞控系统研究小组的组长,来攻克这一世界性的难题。
面对在国内尚属空白的数字式电传飞控系统,杨伟带领团队设计计算出10多种方案,以全新的思路对系统可靠性进行对比分析,攻克了飞控系统余度配置、同步算法、余度通道间信息交换与共享、电磁兼容、故障检测隔离与重构、机内自检测等一系列关键技术,实施了全系统数字仿真和原理试验。
经过了几年的努力,杨伟主持研制的飞控系统地面综合试验设施,俗称“铁鸟台”,第一次实现了闭环飞行,并获得评审专家的高度评价。
“铁鸟台”试验台
1998年3月23日,歼-10成功实现首飞,等歼-10落地后,整个监控大厅沸腾了,“唯有中国的歼-10,至今从未发生过任何一起由电传操纵系统故障导致的重大事故”。
杨伟团队研发的数字式电传飞控系统,也得到了试飞员们的高度评价:“飞控系统表现很好,飞行品质均为一级”!
这也证明了在飞控技术领域,我国已经达到了世界先进水平,而作为飞控系统总设计师,杨伟也成为我国数字式电传飞行控制系统的组织者与开拓者。
之后,杨伟更是负责了全面主持歼10飞机的设计优化、排故攻关和设计定型等一线研制工作。
而在歼-10成功实现首飞之前,在1997年的时候,我们就已经开始了歼-20的立项研发,目的是为接替歼-10、歼-11等战机执行空中任务。1998年,杨伟受命担任成都飞机设计研究所副所长、副总设计师,兼任飞控系统总设计师,由此全面负责歼-20的研制工作。
在歼-20研制过程中,杨伟团队采用了世界独创的升力体边条鸭式布局,而这个方案是由杨伟的老师宋文骢提出来的,他在《一种小展弦比高升力飞机的气动布局研究》明确指出,采用小展弦比机翼的升力体边条翼鸭式布局 , 使超声速阻力特性、 低速最大升力特性和亚跨声速升阻特性这三个互相矛盾的特点,找到了统一的解决办法。
杨伟、宋文骢
杨伟称,在歼20研制过程中,研制团队紧抓需要突出的几个特点(隐身、网络一体化航电、超巡、超机动),注重扬长避短、综合优化,使得歼20能够在未来战场发挥非常重要的作用。
杨伟曾在报告中指出,过去我们的战机研究是“军方要什么,我们就研究什么”,现在我们(成飞)和军方合作,积极探索未来空战发展趋势,未来战场需要什么样的战机,我们就给军方提供什么样的战机!
2011年1月11日,歼-20在成都黄田坝军用机场实现首飞,标志着歼-20取得初步成功,2016年11月1日,歼-20参加珠海航展并首次对外进行双机飞行展示,让世界为之侧目,2017年3月9日,中央电视台报道第五代战斗机歼-20已正式进入空军序列,列装部队。从研发到列装,杨伟团队整整花了20年的时间。
这也意味着中国是继美国之后世界上第二个走完第五代战斗机论证评价、设计、研发、原型机测试、定型生产、最终服役全部阶段的国家。
采用鸭式气动布局的歼-20作为中国首款第五代战斗机,融合了全球多种已经在使用的优秀战斗机的特点,是全球第二架采用光电分布式孔径系统的战斗机,具备很强的隐形性能、机动性能。
歼-20也采用了飞火推一体化控制系统。在软件上把飞行控制、火力控制、发动机控制整合到一起,充分发挥歼-20的战斗力。
杨伟对歼-20的实力充满了自信“因为(歼-20)的能力和美国的第五代战斗机和俄罗斯的第五代战斗机是相当的。只要战场需要,它能够冲上去,能够打得赢,能够载誉而归,这就是我们的希望。”
如今歼-20已经开始服役,中国将成为全球仅有的三个有实力研制第五代战机的国家,不用再担心被别人抢占自己领土的制空权。
然而,杨伟觉得这一切还不够。
“如果有一天我们搞一型飞机,人家说这是一个标准,人家以后的能力按照我们的标准靠,我觉得这就是我们的超越了。这就是说我们说的由我们来引领整个战斗机的发展,最后这个战斗机的标准由我们中国来制定。”
杨伟表示要积极探索弯道超车的技术路径,创新开发满足国家战略需要的全新的战机,再立新功,给大家带来更多的惊喜。这不但预示着中国会在第六代战斗机会有新的突破,而且在新型轰炸机、直升机、加油机、预警机等方面实现跨越发展。
我们也衷心祝愿杨伟总师可以早日实现这样的一个伟大目标,助力中华民族的伟大复兴。