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晨枫小苑

来的都是客,相逢握握手

 
 
 

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关于我
晨枫  

西西河水浪打浪,一浪打到网易上。我本是喜欢纸上谈兵的一介草民,在西西河那边开了一个小铺子,这是海外华人的一个精神家园。我是一个一坐下来就不动窝的懒人,但架不住友人的邀请,到网易也开了一个茶摊。阿庆嫂是怎么说来着:来的都是客。希望您能喜欢我这小号。来来来,先握一个手! 当然,主有主规,客有客道。请勿随地吐痰,喧哗扰众,或者乱贴小广告。不欢迎指桑骂槐,更不准恶语伤人。

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百尺竿头,更进一步  

2010-05-13 08:57:22|  分类: 鹰击长空 |  标签: |举报 |字号 订阅

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-10、“飞豹”、“枭龙”等一批新型作战飞机的研制成功,标志了中国航空工业正在渐入佳境,前景未可限量。航空工业出版社特意出版了一个院士系列,记录了宋文骢、陈一坚等中国航空领军人物的辉煌人生,记录了中国航空的这一历史性时刻,也揭示了一些成长中的问题。

 

在世界航空工业面临霜寒期的21世纪,中国航空却进入了春暖期,四代、大运、大客、支线、新高教、武直、中直等全面铺开。成飞干得尤其出色,不仅胜利完成了重头戏歼-10,还同时完成了“计划外”的“枭龙”,这还不算已经差不多被遗忘的歼-7FS等挖潜改造项目。具体型号的技术水平可以争论,但成飞的成就代表了成飞已经在项目的风险管理、进度管理、成本管理、质量管理等方面达到了相当的高度,这些看不见的软技术才是航空工业水平的精髓。另一方面,成飞几条线平行铺开也展现了雄厚的实力,已经有资格在成本和能力之间作选择,而不再在有与无之间挣扎,不再像歼-7、歼-8年代需要全国的力量才能啃得动一个型号。成飞只是中国航空渐入佳境的一个缩影,沈飞在歼-11、洪都在L-15、西飞在“飞豹”、商飞在“翔凤”等项目上,都展现了中国航空的新境界。

 

但现在不是沉醉在功劳簿上的时候,中国航空任重道远,万里长征还只走出了第一步,院士系列丛书也揭示了中国航空的稚嫩和不足。在理想情况下,作战飞机的设计应该经历这些步骤:

1、                        空军对未来空战提出要求,飞机设计部门提出未来航空技术可以达到的水平,两家联合或者交替迭代反馈,形成对新一代作战飞机的设计要求

2、                        飞机设计部门按照要求提出概念设计,在概念设计过程中,对关键参数进行灵敏度分析(也称trade studies或者case studies),确定最优方案,然后投标

3、                        空军和飞机公司对投标方案分别或联合根据概念设计进行作战仿真研究,确认作战能力、训练、战术、后勤保障、全寿命费用

4、                        发标,立项,进入工程设计,建立供应链、训练保障体系

5、                        试飞,完善,启动供应链和训练保障体系

6、                        装备部队,后续保障,启动中期升级研究

每一个步骤还包括很多更细的子步骤,其中要求论证、概念设计的时间和工程设计至少相当,甚至可以更长。然而,由于历史的原因,中国的这些新飞机基本上都没有走过这样的步骤,而是抄近路,以跟踪国外先进作战飞机为设计要求。在院士系列里,中国航空人在攻克技术难关上苦战血战,但在要求制订的阶段似乎没有多少周折,更少院所和军方的互动。即使在“飞豹”研制中,中国海军给予西飞极大的支持,但这依然处于“道义支持”和允诺订货层次。这是不正常的。“你设计,我使用”,这样泾渭分明的做法严重落后于时代。如果在过去这样做有其历史的合理性,在中国航空正在腾飞的现在,就不能再沉缅于抄近路,因为这样做的结果是画了龙,但不知道睛在哪里,永远落后于人家一步半。

 

在用户第一的今天,由空军主导提出新一代飞机的要求似乎是理所当然的事情,但实际上没有那么简单。用户只能根据经验提要求,但用户的经验在本质上是往后看的,对于没有见过的东西,用户没有经验,只有感觉,而感觉并不可靠。另一方面,空军并不先知先觉,对于未来航空技术的可能性的理解不可能超过飞机设计部门,所以提要求实际上是一个互动的过程,是一个渐进的过程,最后在要求和可能之间汇聚,达成一个先进的但现实的要求。还有一个问题就是一步到位还是渐进改进。一步到位很吸引人,但事实上做不到。这不光有一步到位跨度太大的问题,还有一点是别人也在发展,等你到位了,别人又跑到前面去了。这里就是一个龟兔赛跑的问题,与其像兔子一样冲刺,不如像乌龟那样持之以恒。不过持之以恒的渐进改进不是黑熊掰玉米,边吃边丢,不断推出全新型号,不断换装,而是在产品设计之初,就规划好升级路线,中期、后期的新生产型采用更新的技术,在能力上形成质变,已经服役的早期型号也要有一个逐级的中期升级规划,与时俱进。和新飞机的设计一样,中期改进的要求也是一个空军和厂所科学互动的结果,而不是单方面的空泛的一厢情愿。

 

在技术能力不足的过去,沈飞专业重歼,成飞专业轻歼,洪都专业教练机,西飞专业轰炸机。这些定点避免了重复建设,但也不能通过竞争取得进步。飞机设计在今天已经是显学,行业诀窍更在于精细化的工程设计和项目管理。通过众多的项目,中国航空各家在今天对这些基本功都深有心得,在实际上形成了竞争投标的条件,如果有一天看到洪都竟标战斗机、成飞竟标客机,人们尽可不必惊讶。但竞争有竞争的问题,对于空军来说,这就有一个独立性问题。飞机设计部门(西方风格的飞机公司也好,俄罗斯风格的设计局也好)都有各自的技术传统和强项,在互动中必然力推自己的主张,另外对自己的能力有所夸大。这不一定是阴谋,而是人的本性使然。空军作为使用部门,对于航空技术的发言权不会超过飞机设计部门,在要求形成的过程中会地位尴尬,一方面应该主导,另一方面缺乏本钱主导,而简单地把所有参与者统统纳入互动的过程不仅低效,而且有违“背对背竞争”的精神。美国空军在50年代组建兰德公司正是有这样的考虑。

 

兰德公司不仅长于战略、经济、文化分析,还对未来空军武器装备的技术、战术、保障等方面从作战层面上进行分析。比如说,在F-15F-16开始装备后,各飞机公司已经在根据自己对未来空战的理解和对未来技术的预测设计后继飞机了,并向美国空军兜售自己的方案,力图在肯定即将到来的新一轮竞标中占据主动地位。美国空军没有被动地选择或者妥协,而是在JSF计划(最终导致F-35战斗机)之前,通过兰德公司聘请了前罗克韦尔飞机公司(前身为北美飞机公司,曾研制P-51 “野马”、F-86“佩刀”、F-100“超佩刀”战斗机、B-1轰炸机和航天飞机,现并入波音)的设计总师(这时已经离开工业界,在大学教书和作研究)作参考设计(notional design),综合各公司提出的技术预测和行业通行的基准数据,按照美国空军的要求,在概念层面上设计了一架战斗机。这个参考设计的细节程度相当高,不仅包括基本的几何尺寸、重量和载油量、载弹量,以及速度、航程、机动性、推力、升力、阻力、稳定性、耗油等,还包括起落架位置、重要管线、座舱尺寸、辅助系统功耗、空调系统制冷能力等相当具体的数据,更重要的是,还根据历史数据给出制造成本、使用成本、技术风险的定量估计,达到如果需要可以直接交给飞机公司进行工程设计的程度。这不见得就是最优设计,但这是一个具有很高可实现性的参考点。兰德公司用它进行了大量的作战分析,在作战效能、战术应用、后勤保障、全寿命成本、工业基础等方面获得了大量第一手数据,并根据作战分析和概念设计之间交替迭代做灵敏度分析,如果速度提高x,对各方面性能、使用、成本有什么影响?如果改变机动性?隐身?载弹?航程?这些定量的分析不仅有助于最后确定最优的参考设计,还有助于理解要求改变的影响,既避免了美国空军不切实际的狮子大开口,也避免了盲目听信飞机公司的空头支票。将参考设计投产不是目的,但参考设计最后成为美国空军提出JSF要求的一个重要基础,也成为选择最后入选方案的重要依据。如果没有这样一个参考设计,美国空军只有听飞机公司一面之词的份,除了感觉,没有任何认同或者否决的基础。在进入无人作战飞机的时代,美国也作了类似的研究。无人机省下了飞行员和有关的重量体积,但到底能省多少?美国空军的最初估计是可以省下高达75%的重量,但进一步的概念设计表明,实际上只能省下25%的重量。无人战斗机可以不受飞行员的生理限制,拉出20g甚至更高的过载。但20g的机体需要增重30%,这就牵涉到让空空导弹还是无人战斗机拉很高的g更合理的问题。相比之下,印度在向俄罗斯购买“戈尔什科夫”号航母并作改装的时候,没有任何这样的参考分析,俄罗斯方面说什么,印度只能照单吃进,当现实和允诺发生重大偏差的时候,一点办法也没有,要么放弃购买(连退赔都不知道是不是拿得到),要么被动追加投资。

 

具有较多独立设计团队的好处之一是思路活跃。第二次世界大战之前,苏联的飞机设计局集中在两家:波利卡波夫设计局主管战斗机和轻型飞机的设计,图波列夫设计局主管轰炸机和重型飞机的设计。波利卡波夫和图波列夫都是当时苏联最优秀的飞机设计师,问题在于波利卡波夫年纪不大,但思想有点老化了,设计思路在双翼机的机动性和单翼机的速度里转不出来,只能向苏联空军提供双翼机和单翼机的组合,而没能看到以Me-109和“喷火”式战斗机代表的战斗机技术新动向,使苏联在大战将至时在至关重要的战斗机技术上落后了一大截。苏联痛定思痛之后,打破体制界限,鼓励各设计局和“在野”的所有设计团队提出自己的新型战斗机设计方案,然后择优选取,并以此为基础,组建新的设计局,米格、苏霍伊、雅克福列夫、伊柳辛、拉沃奇金等设计局都是这个时代组建的,终于在大战爆发的最后时刻列装了新一代战斗机,包括米格-3、雅克-3、拉格-3等一代名机,并为战后苏联航空的爆发性发展打下了基础。即使在50年代之后,苏联战斗机似乎定点在米格和苏霍伊,但每次战斗机竟标时,雅克甚至图波列夫都参加投标,只是后者在技术上跟不上时代,没有入选而已。美国也是类似的情况,尽管战后(尤其是60年代以后)麦克唐纳和康韦尔(后通用动力)等少数公司似乎“垄断”了美国空军的战斗机,麦克唐纳和格鲁曼则“霸占”了美国海军的战斗机,北美(后罗克韦尔)、波音、共和(曾研制F-105“雷公”,现成为波音的一部分)、沃特(曾研制F-8“十字军战士”和A-7“海盗”,现诺斯罗普-格鲁曼的一部分)、诺斯罗普等公司都参加投标,只是没有入选而已。洛克希德曾在很长时间里也是一样的境地,直到F-22F-35接连入选,把麦克唐纳逼得跳崖,而一举成为今天唯一的战斗机公司。

 

具有较多独立设计团队的另一个好处是可以对“主流”设计提供交叉分析和验证。空军毕竟是作战部队,没必要也不可能保持独立的飞机设计团队,但“在野”的独立设计团队可以提供这样的交叉分析和验证。即使排除欺瞒的因素,投标公司对自己的方案总是有私心的,可能有有意无意的盲点,独立验证是十分必要的。另外,不同的公司有不同的强项,不同的强项导致不同的设计方案,有的可能侧重先进性能,有的可能侧重优良的制造技术和使用性、可靠性、可维护性,百花齐放,军方才有选择余地,或者取长补短。应该说一句的是,独立设计团队不仅包括厂商,还可包括院校。院校不仅有雄厚的科研实力,院校和厂所在人员上本来就应该是互动的。

 

在飞机公司作概念设计的时候,要进行第二轮灵敏度分析,针对自己的具体设计做优化,定量确定关键设计参数对总体功能、成本和项目进度的影响,以此作为应对用户修改要求时成本、进度重估的基础。

 

作战分析则包括逼真的战场想定,包括假想战场的地形、地貌、气象、基地分布、兵力规模和分布、敌我各种武器系统的性能、训练水平、保障水平、指挥水平等综合因素,对争夺制空权、对地攻击等各种情况作计算机沙盘演习,用数据验证各种能力,包括装备规模和与现有装备的衔接。

 

相比之下,中国空军和中国航空之间的互动十分欠缺。这里面有历史的原因,中国航空长期处在解决有无的境地,无法应对更高的要求,另一方面也由于中国空军长期处在“学生意”的层次,自己对未来空战缺乏定量的理解,只能被动地将跟踪国外先进水平作为自己的要求,而且是低水平的跟踪,把世界上先进作战飞机的性能指标放到一起,凭感觉评估一下具体指标的有用性和现实性,然后向飞机设计部门下达设计指标,后者很少参与指标的制定。由于中国航空的起点低,技术预测不是问题,反正人家的好东西就是方向,反正什么都要攻关,但这样的做法依然有几个问题:

1、                        除了泛泛而谈的层次,对别人飞机指标背后的理由不甚了了

2、                        公开的指标只覆盖飞机性能包线的有限几个点,用汽车作例子的话,只在加速、过弯、制动等几个关键数据上匹配,不等于就可以复制一辆宝马

3、                        设计部门遇到机会或者困难时需要更改指标,空军方面难以评估影响

4、                        随着信息增加,指标也与时俱进或者具体化,造成设计部门无所适从,带来极大的被动

 

到了工程设计和试飞阶段,空军的参加也非常欠缺,除了偶尔为之的领导视察,在工作层面上的互动十分稀少。这不单是听取几个试飞员对座舱设计的问题,军方应该对设计、质量控制、使用中的技术保障、备件、培训等全面参与,而不是等万事齐备了才提出一大堆意见。作战飞机的设计、制造、使用、保障应该是连贯的,这中间,厂商或者军方都可以作为一以贯之的线索,但军方作为出资方和使用方更加合适。中国的军工体制是国防科工委(现总装)负责牵头和出资,厂商负责设计和制造,军方只管使用。虽然国防科工委或总装也是军队编制,但他们和具体军兵种还是有距离。如果使用方不是牵头和出资方,那好高骛远和狮子大开口就是很自然的。作为军方,尽快形成可靠的战斗力是第一位的,所以自然倾向于成熟、可靠的现成装备,尤其是引进的先进装备,到了落后的时候再开口,再要求现成饭。但作为牵头和出资方,就要考虑全寿命成本和可持续发展,出发点不一样,考虑也就不一样。这是一个方面。现在的情况是,军方在立项和研制的时候充满怀疑和被动,一直要到出成果了,才一把抓过来,要求这个,要求那个。这不是军方单方面的问题,中国航空还没有建立质量和性能的声誉,不足以给军方以信心。希望新一代作战飞机的列装改变了这个先有鸡还是先有蛋的问题,进入良性循环。

 

另一方面,军兵种主导项目管理,有利于从“摇篮到坟墓”的全程管理,杜绝推卸责任和“又不是我要的”心理。从宙斯盾项目开始,美国军方就采取项目制度,主管军兵种有专人负责,从要求制定、设计制造、性能测试、训练体系、备件要求、技术保障、战术手册、中期升级、撤装处理一揽子负责,保证一致性和连贯性,避免了传统的按阶段移交造成的短视和推卸责任的问题,也通过军兵种在项目中的主人翁地位促进主动参与和担当责任的精神。

 

军兵种的项目负责人不能只是专职技术专家,而必须具有丰富的作战部队和行政管理经验。军人技术专家和文职技术专家的差别只是一身军装,不因为穿上一身军装就自然而然地理解部队的实际需求了,更不因为一身军装就自动保证科研和部队的有效沟通。现有的军代表制度是一个糟糕的制度,军代表或许有这个士那个士的学历,但他们既没有设计、制造经验,又没有作战使用经验,没有实际吃过猪肉,有的只是常年看猪跑的经验,或者根本就是和厂家、院所“打成一片”的经验。来自作战部队并具有专业知识的军内专家具有丰富的实际使用经验,他们才有资格、有能力指出厂家、院所脱离实际的地方,或者根据第一手经验提出改进方向。美国空军能量机动理论之父约翰·伯伊德上校本人就是一个尖子飞行员,在内利斯空军基地担任高级战术教官期间保持常胜纪录。他的理论和不倦的努力打造了F-15F-16 F-18战斗机,至今仍然是美国空海军的一线主力。美国海军宙斯盾之父韦恩·迈耶少将曾经是美国海军第一代舰空导弹“青铜骑士”的火控专家,是发射“青铜骑士”最多的人,他打造的宙斯盾系统不仅是美国海军防空体系的中坚,还将在未来几十年里作为海基反导的中坚,他建立的“从摇篮到坟墓”的项目体制至今仍然是美军项目管理制度的核心。倒霉的F-35项目前负责人、美国海军陆战队的大卫·海因茨少将因为领导不力被国防部长盖茨撤换,但他是从排长干起,不仅在作战飞行中队干过,还干过海军试飞员和候补航天员,并任职于F-18KC-130AV-8B等项目办公室,还在美国国家指挥中心(美军的最高日常指挥机构)担任过作战部副部长,也是作战、技术、管理的三栖专家。说他领导不力其实并不完全公平,F-35的项目概念本身是有问题的,但这是题外话了。中国军官的教育水平和专业知识水平正在迅速提高,希望在不久的将来,中国军官也能胜任这样真正的军人技术专家的岗位,并且在晋升过程中在指挥、后勤、项目、科研等领域轮换,全面成长。这是必须走的一步,否则科研与部队脱节的问题难以解决。

 

国防科工委和总装是中国国防科技的领军部门,但这个体制在长远并不适合。在历史上,这是厂所和部队之间沟通、协调的窗口,但在厂所、部队可以直接沟通的情况下,大门已经敞开,为什么还要从窗口爬进爬出呢?事实上,国防科工委统管军工科研的时代,政令并不畅通。陈一坚回忆说,“飞豹”研制过程中,每年开一次总师会议,协调各系统的工作,国防科工委领导则不定期视察,了解情况,协调工作。这样需要紧密整合的研发过程竟然如此松松垮垮,国防科工委这样一个中间层次有什么用呢?工作层次的问题最后还是总师们和厂长们自己解决的。宋文骢比较低调,不大谈自己的事,但歼-10的研制中,国防科工委也只是视察和拨款,没有起到在厂所和空军之间沟通的作用,空军高级将领都是到很后来才看到歼-10样机的,空军对歼-10的设计过程没有多少输入。国防科工委作为军工科技基础研究的领军机构,当然依然有存在价值,继续主管风洞、超级计算机、研究性核反应堆等基础研究设施,总装作为军备采购和军标的协调机构也有类似的作用,但国防科工委和总装对装备研制的具体主导应该放手,具体的科研和设计由厂所和院校进行,具体的项目总管由军兵种负。总装则改革成为军兵种服务的事务性机构,不再告诉军兵种他们可以拥有什么样和多少某种装备,而是应军兵种的军备计划和研制进程要求,具体负责财务和物资的交接、管理,甚至可以合并回总后。国防科工委则担任相当于美国NASADARPA和能源部的职责,负责基础研究和远期规划。这样改革的目的不是要向美国看齐,而是吸取美国在军工科研上的经验。

 

中国航空正在起飞,把系统理顺了,会飞得更快更高。百尺竿头,更进一步,中国航空不仅有可能也有必要做到。

 

 

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