5月29日,《人民日報》和“央視新聞”等官媒報道了殲10C總設計師王海峰,回到母校西北工業大學作《航空科技發展與創新實踐體會》主題報告的消息。
王海峰受到了同學們的熱情歡迎,分享結束后,找總師簽名的人群排起了長長的隊伍,同學們紛紛表示,這才是我們該追的星!王海峰則勉勵同學們,要將個人理想融入國家發展大局,積極投身于建設航空航天強國的偉大征程。
1984年,王海峰本科畢業,踏入中航工業成都飛機設計研究所(611所),投身國家重點項目,參與殲10飛機的研制,開啟航空逐夢之旅,后續在多款戰機研制中身兼數職,為殲10C、殲10B推力矢量驗證機等發展嘔心瀝血,推動航空技術邁向新高度。
王海峰在2022年時曾接受《科學中國人》的獨家采訪,并登上2022年11月(上)的《科學中國人》雜志封面。今天,讓我們再一次回顧王海峰“千錘百煉 穿云而上”的熱血故事。
《科學中國人》封面人物:王海峰
2018年11月6日上午,南國港城珠海,秋高氣爽,碧空如洗,一場注定載入史冊的航展正緩緩拉開帷幕。上午10時許,繼中國空軍八一飛行表演隊駕駛6架殲10戰斗機破云而出后,一架殲10B推力矢量驗證機忽然臨空。只見它噴著粉紅色尾煙,拖著長長的軌跡,穿云而上,在萬眾矚目中,連做“眼鏡蛇”“大迎角360°滾轉”“赫伯斯特”“榔頭”“落葉飄”5種國際公認的高難度過失速機動動作。人山人海的珠海航展現場,頓時一片沸騰。經網絡直播看到這一畫面的網友,迅速將相關話題頂上熱搜。一名在航展上做直播解說的軍事迷激動地說:“我看到國產戰機做‘眼鏡蛇’動作了,這個牛我可以吹10年!”
戰斗機大迎角過失速機動的成功,標志著我國航空關鍵領域取得了重大突破,我國成為世界上第三個掌握推力矢量技術的國家。對成都飛機設計研究所總設計師王海峰來說,這一刻,他等了可不止10年,自1984年參加工作投入大迎角研究算起,已經長達34年!
王海峰
一直以來,王海峰都深刻地認識到,克敵制勝的核心技術、關鍵技術是等不來、要不來、買不來的,必須靠自己去探索、去創新,才能實現航空強軍夢、強國夢。制勝所依,使命所系,他心懷“國之大者”,一次次接過重任,在殲10、梟龍和殲20系列飛機等諸多型號的系統設計、試驗、試飛、使用保障等全流程中將自己磨礪出來,在無憂慮高機動、過失速超機動極限控制技術領域,打破層層技術壁壘,實現了厚積薄發。
2021年,在給母校西北工業大學的寄語中,王海峰引用了英國科學家貝弗里奇在《科學研究的藝術》里說的一句話,即“聰明的資質、內在的干勁,勤奮的工作態度和堅韌不拔的精神,這些都是科學研究成功所需的其他條件”。王海峰以此勉勵廣大同學,而這也正是他38年來從一名設計員成長為總師之路的真實寫照。
少年逐夢——航空“相遇”
1964年10月,王海峰出生于甘肅正寧。廣闊的黃土塬和濃郁的革命氣息,造就了王海峰直爽、質樸、不屈的性格。王海峰從小就愛讀書,尤其癡迷數學和物理。1978年,伴隨著全國科學大會召開,科學的春天到來,徐遲的報告文學《哥德巴赫猜想》在社會上引起了空前熱烈的反響,一時間,科學家成為全國人民崇拜的偶像、許多青少年的夢想,科學的種子也就此落入王海峰的心里。
1980年,年僅16歲的王海峰參加高考,因理科成績極為優異,被西北工業大學兩年招生一次的導彈工程系飛行力學專業錄取。對于母校的培養,在多年后,王海峰用深情的筆調寫道:“‘公誠勇毅’的校訓培養了我的愛國情懷和堅忍不拔的意志,‘三實一新’的校風教會我遵循科學規律、主動想事、把事做好、不講空話、永遠向前,這些讓我受益至今?!?/p>
1984年,王海峰以優異的成績畢業,來到位于四川成都的航空工業成都飛機設計研究所(以下簡稱“611所”)。從西安到成都,從學生到技術員,王海峰不可避免地經歷了一陣水土不服期。尤其令他備感壓力的是,611所是研究設計飛機的,而自己所學專業是導彈飛行力學。“跨專業,這意味著很多知識都要重新補。于是就邊學邊做,現學現用?!蹦菚r他根本沒想到,這次“跨專業”帶來的鉆研新技術的體驗,在日后會不斷推動著他在工作中突破一個個技術難點,持續征戰在一個個新的領域。
針尖上跳舞——高機動“起航”
20世紀80年代,我國第三代殲擊機啟動方案論證,中國航空工業迎來了劃時代挑戰。論證會上,空軍對新一代殲擊機提出了極高的期待和要求:既要盡快裝備部隊,更要在性能水平上媲美F-16和米格-29;既要突出中低空跨聲速格斗性能,還要兼顧高空高速截擊性能;既要具備較強的超視距空戰能力、較大的航程、較為先進的航電,還要兼顧對地打擊能力。最終,經過數輪角逐,殲10飛機花落成都,成為我國首個立項的第三代殲擊機型號,也是當時國家重大專項之一。
王海峰(左一)與同事討論技術問題
初出茅廬,就趕上了這一全新機型的自主研制工作,這對年輕人來說,簡直是可遇不可求的“幸運”。但是,興奮之余,王海峰也清醒地意識到,自己的學識儲備距離跨代新機的研制要求還有差距。于是接下來的幾年里,他在工作之余刻苦自學專業知識。1987年,殲10總設計師宋文驄開始招收研究生,王海峰參加全國統考,成為宋文驄第一位碩士研究生,主攻飛行控制方向。
戰斗機的使命是奪取制空權,機動能力就是生命線,但極限的機動能力又與飛行迎角的安全邊界相重合,這就帶來了大迎角邊界控制難題:多一分則失控墜毀,少一分又會損失作戰性能,對二者的精準調和,無異于在針尖上跳舞。當時,我國在型號大迎角邊界控制方面基礎非常薄弱,這個現實刺激著王海峰主動投身其中、為國爭光。
王海峰沉下心來,理論先行。他系統深入學習微分幾何、非線性系統等知識,摸索計算機編程、仿真建模等新的研發手段。經過數年的技術攻關,他首次將分支突變非線性理論方法應用于靜不穩定戰斗機大迎角尾旋模態分析中,成功預測了殲10飛機的尾旋發展形態;發明了一種增量動態融合的大迎角非定常流場氣動特性建模方法,首次讓高時變不確定的飛機氣動特性可以被數學模型直觀地呈現出來;提出了柔性迎角限制解決方案,成功地確保了任意條件下飛機均能安全地做出最大機動飛行能力;首創了自動改尾旋控制律方案,可以使飛機在萬一突破迎角邊界時仍能回到安全狀態。這些原創性工作的突破,讓研制團隊終于看到了解決殲10飛機大迎角邊界控制難題的曙光。
然而,飛行控制事涉安全,關乎飛行員寶貴的生命,這些理論設計到底能不能用、好不好用,還得飛行員說了算。讓飛行員直接感受并評價飛行操縱性,是當時國際上最先進的飛行控制設計理念,實現載體是飛行品質模擬試驗臺,而其中最為核心的則是真實精準的實時飛行模擬軟件包。就在大家一籌莫展、無處下手之際,王海峰憑借深厚的氣動力、飛行力學、自動控制理論基礎和嫻熟的編程技巧,開始了飛行包的獨立開發工作。寒來暑往,夜以繼日,飛行模擬軟件包終于大功告成,飛行員與設計員溝通的核心技術打通了!接著,兩年共計15輪的試驗歷程由此開啟,王海峰又沉浸其中,其間控制律改了試、試了又改,直至飛行員給出滿意的評價。殲10飛機,也成為我國首款飛行員深度參與共同設計的飛機。
王海峰在試驗現場
自1984年參與殲10飛機的研發,無論任務多么艱巨,王海峰從來不推、不挑,鉚著勁干到自己滿意為止?!捌垓_別人容易,欺騙自己難。”他心里清楚,自己要過的始終是內心這一關,否則不踏實。14年彈指一揮間,1998年,王海峰和廣大同事一起等來了殲10首飛。3月23日,殲10飛機01架一飛沖天,這是中國軍機研制史上第一架完全自行設計的戰機,意義非凡。對王海峰來說,如此完整地參與一個先進機型的研發,是無比幸運的事情,其間的歷練,則給了他許多寶貴的體會和經驗,令他受益終身。
跨域拓展——問效問戰
然而,首飛,還只是萬里長征第一步。
對于一款首次采用了縱向放寬靜穩定性全權限三軸電傳飛控系統的先進戰斗機,傳統的試飛理念、維護保障模式自然不再適用,怎么飛行驗證、怎么使用保障是業內公認的難題。與此同時,在我空中力量面臨外部巨大壓力的情況下,“加速試飛、加速定型”刻不容緩,殲10飛機成了空軍“領先試用”(即飛機在試飛驗證階段就交付部隊進行試用)的探路者,這又是一條前人未曾走過的路。
面對新的技術領域,王海峰再次全身心投入進去。他帶領試飛設計技術團隊,首次編寫了完整的殲10飛機試飛要求,提出了平臺、性能和任務三線并舉的試飛路線,編撰了試飛大綱建議稿,在確保驗證內容完整的前提下,大幅壓縮了需用試飛周期和試飛科目;另一方面,規劃殲10飛機的保障模式由傳統的“四隨”保障提升為綜合保障模式,首次提出了基于實戰使用全場景要素的綜合保障八大資源設計理念,凝練出戰斗機綜保建議書,成功將戰機的好用、耐用納入前端設計范疇。這一系列舉措,開創了由設計師系統深度牽引試飛以及三代機先進保障設計和使用維護的先河,并逐漸發展為行業共識。在專業提綱挈領確定方向后,他又帶領隊伍扎根一線空軍試驗部隊,沉下心開始一一解決技術狀態控制、飛行科目設置、飛行風險等一系列挑戰和困難,最終僅用了4年時間,殲10飛機完成全部試飛和領先試用任務,實現了當年定型、當年交付部隊的目標,圓滿完成空軍的期許。而王海峰也在十余年的磨礪中,從一名設計員成長為專業骨干、技術負責人、副總設計師。
今天,距離首飛已經過去24年了,殲10系列飛機已成為我國主戰飛機,實現了全疆域五大戰區的常態化戰斗巡邏。通過原創性的無憂慮飛行控制設計、反復充分的試驗驗證和完善的試飛驗證,殲10系列飛機創造了數十萬飛行小時飛控失速“零”墜毀的紀錄,這也是世界范圍內絕無僅有的。
技術更迭代代接力,未及王海峰歇口氣,殲20飛機的研制又緊鑼密鼓地開始了。在試飛專業,殲20的技術難度提升了一個大臺階,其驗證機面臨技術成熟度低、技術狀態變更頻繁且周期緊的巨大風險挑戰。對此,王海峰延續大膽創新的風格,再次打破了以往幾十年的慣例。他首次提出“試飛改裝一體化”設計模式,實現了試飛測試狀態與設計狀態的嚴格統一,在縮減了試飛改裝周期的同時大幅降低了試飛風險,實現了全試飛周期內飛機試飛測試技術狀態的精準控制,確保了飛行驗證的有效性。相關模式現已成為國內先進戰機設計生產的標準范式。在綜合保障專業,王海峰突破戰斗機故障預測與健康管理技術、創建先進戰機自主保障體系,帶動基于狀態維修的模式轉變,由此直接提升了殲20飛機的保障效能和戰斗力,在實戰化作訓中效果顯著。不僅如此,多年來,為了提供高質量的技術服務,王海峰始終堅持“讓使用方滿意”的理念。為了使飛機在部隊“好用”,他常年領著一線技術員,戰斗在試飛現場、部隊外場,站在用戶角度,主動發現問題、主動解決問題,遇到飛機出現的技術問題、軍方提出的改進意見,他詳細分析,積極認真改進。王海峰求真務實、負責到底的做事風格,讓跟他共事過的客戶對他非常信任。他們紛紛表示“有問題就找王海峰,他靠得住”“是個實實在在干事的人”,而王海峰其實想得很簡單:“我就是想干好,就是想做到問心無愧?!?/p>
王海峰(后排右七)帶領團隊在珠海航展現場,身后是殲10B推力矢量飛機
2011年,基于飛控技術精、專業面寬、工程經驗豐富的優勢,以及敢于斗真碰硬蹚新路的個性,王海峰受命擔任611所總設計師。戰斗機技術更迭日新月異,從信息化到大數據、人工智能,再到各種新材料、新結構等,為了不在專業技術上落后,王海峰一有空就坐下來閱讀文獻資料、學習專業理論知識。雖然當著總師,但他對技術細節的掌握極其重視,毫不含糊。這些年,每一次跨專業、跨部門,他都免不了要有這么一個從頭開始的過程,每一次都是靠著強大的自律能力和自學能力熬過來的。骨子里,王海峰始終把自己當成一名科研技術人員,航空武器裝備不僅是他魂牽夢縈的奮斗領域,更是他精神氣質的絕佳投射。
打破枷鎖——超機動“領航”
在殲20飛機日益完善的過程中,王海峰同時擔任著殲10C飛機的總設計師,繼續在戰斗機機動控制領域深耕。殲10飛機已經突破的高機動無憂慮飛行控制技術,強調的是安全迎角邊界內“限得住”,以及萬一超出邊界能夠“回得來”,但這里實際上還藏著玄機:如果飛機能主動進入失控邊界以外的飛行禁區,在里面“待得住”,飛機就能夠獲取極限的超機動飛行能力,產生關鍵時刻打破僵局一招制勝的重大戰術意義,而突破這一禁區的“金鑰匙”,是推力矢量控制技術。
早在20世紀80年代末,美國和蘇聯就已經掌握了推力矢量飛機設計技術,并對我國長期實行嚴密技術封鎖。在歷次航展上,諸如“眼鏡蛇”(此動作的關鍵是,機頭在空中突然110°或120°大迎角抬高,使得飛機速度驟減,之后再迅速恢復到安全的水平飛行狀態)等各種高難度超機動飛行表演一次次震驚世界,也深深地震撼著王海峰:“有朝一日,我們的戰機要比他們飛得更好!”終于,機會來了,2011年殲20飛機成功首飛,但屬于五代機四大核心能力之一的超機動尚沒有成熟的解決方案,亟待突破,必須加速干起來!
戰斗機通過發動機推力矢量技術,可以在飛機氣動力不足時提供額外的控制能力,為戰斗機突破失控邊界提供了可能,但真正進入原飛行禁區去遨游,還面臨著發動機停車、飛發不匹配而控不住、大氣環境感知機理上測不出來等重大安全風險。經與軍方和上級單位反復磋商后,611所最終決定在殲10B飛機上驗證推力矢量技術,為五代機和后續發展做技術創新驗證。狹路相逢勇者勝,2015年,王海峰毅然接過了這個艱巨的任務,擔任殲10B推力矢量驗證機總設計師。“當時不少人對此項目抱有悲觀情緒,風險很大,畢竟一旦失敗,就是機毀人亡的嚴重后果,責任誰都承擔不起。但是我想,從飛控、試飛,再到綜保、售后,我已經把殲10飛機全流程都干了一遍。30多年的積累,起碼也要試試再說。”王海峰那股子執拗勁又上來了,他全身心投入到推矢項目中去。
最終,基于前期經驗積累,經過反復設計、驗證,針對大迎角區高動態、強耦合、強非線性氣動力和控制難題,王海峰首次提出了動態流場進發匹配邊界預測方法,實現了對發動機停車邊界的精確摸底,大幅化解了大迎角區的空中停車風險;他推進了自抗擾現代控制方法的局部應用,解決了戰斗機抑制非指令運動的難題,增強了過失速大迎角區域飛機的魯棒性;不僅如此,他還創新性地提出使用單發放寬靜穩定性飛機配裝軸對稱推力矢量發動機實現過失速機動飛行驗證的技術途徑和風險控制措施,在國際上首次研發了單發、鴨式布局、軸對稱推力矢量技術飛行驗證戰斗機平臺。
王海峰(右一)與技術人員進行溝通
一切進展迅速,成績斐然。正好,再有幾個月,就是2018年珠海航展,“經過改進的殲10B能不能在全世界的關注下展示其大迎角過失速機動性能?”大家心里都打著鼓,行業專家、上級領導也有不同的看法,基本意見是風險太高,不去參展。就在各方僵持不下之際,王海峰站出來堅定地說,去!他后來解釋:“我也不是膽子大,我這人面對技術問題向來謹小慎微。只是我非常清楚,我們在各個環節已經都做到了技術上心中有底,該規避的技術風險都規避了。我過了自己這個坎兒,為什么不去?沒什么可心虛的。”
事實證明,過硬的技術就是底氣的來源。2018年,在舉世矚目的珠海航展上,王海峰和他噴著粉紅色尾煙的殲10B推力矢量驗證機,憑借卓絕的技術贏得了來自國內外的贊譽和認可。原本一場風險極高的飛行科目,變成了安全的無憂慮操縱演出。
這標志著,我國成為繼美俄后世界上第三個完整掌握推力矢量過失速機動飛行控制的國家,殲10B推力矢量驗證機是在航展上實現5個典型過失速機動表演的國際上唯一配裝軸對稱矢量發動機的單發飛機,且主要技術指標領先,使得我國五代機以及下一代飛機在超機動技術領域中再無崎嶇。
從1到N——智機動“再出發”
殲10飛機、殲20飛機的研制成功,實現了我國航空武器裝備同發達國家之間,從“望塵莫及”到“望其項背”,再到“同臺競技”的歷史性跨越,但這還不夠,構建“棋高一著”的優勢空戰能力,打贏高端軍事對抗,亦是需求緊迫、時不我待。
王海峰敏銳地判斷出,下一步勝負手在于“協同”和“智能”,但面向高信息、高智能的體系化作戰,如何將其轉化為實實在在的作戰效能,則存在巨大挑戰:一方面,高端無人作戰飛機具有高速高機動高隱身特征,其決策時間窗口極窄,一招不慎就可能偏離任務并墜機,存在高風險;另一方面,高烈度戰場態勢的瞬息萬變又使得決策空間呈現出極高的不確定度,使得決策過程本身的復雜度激增。在正確的時間做出正確的決策并完成最優機動控制,是無人空中博弈“感知—判斷—決策—行動”的全流程閉環的核心目標,但受限于機載計算資源條件,絕非常規人工智能訓練方法所能達成。
面對完全不同于過去的新挑戰,為了達成目標,在帶頭深入學習、親自動手的同時,王海峰推動預研管理模式改革,促進成立研究中心,構建以年輕人為核心的團隊,開啟了技術攻關與再創業的新征程。他堅持技術探索無大小,隨著一次次激烈而充分的技術研討和深入,團隊從體系、場景、智能決策等,一點一滴地從零開始,再到精雕細琢。最終,王海峰領導團隊持續努力,先后攻克了算法、探測、攻擊等關鍵技術,取得了多項原創性技術成果,成功孵化出了一套完整的戰斗機空戰與機動控制技術體系,當飛行驗證成功,面對重大突破,王海峰興奮地表示:“達到了超預期的實效,我們走在了前面!”
站在百年歷史交會的節點,王海峰信心滿滿:在廣大科技工作者的踔厲奮發、勇毅前行下,戰斗機“智”機動領域推開的一道門,必將拓成一條車馬通衢、一片廣闊天空!中國必將在千錘百煉中實現整體航空裝備從“同臺競技”到“一騎絕塵”的再度跨越!
專家簡介
王海峰,1964年10月出生于甘肅正寧,1984年本科畢業于西北工業大學宇航工程系飛行力學專業,2006年博士畢業于西北工業大學航空學院交通運輸規劃與管理專業,自然科學研究員。現任航空工業成都飛機設計研究所總設計師,擔任殲10C飛機總設計師,殲10B推力矢量飛機總設計師,殲20、殲10/A/B/S、梟龍等飛機副總設計師,是軍隊以及行業多個專業組專家,中國航空工業集團有限公司首席專家,2023年當選中國工程院院士。41年來,王海峰一直在科研一線從事戰斗機的設計與研發工作,并負責未來發展的預先研究項目。在飛行器設計、飛行控制、飛行試驗、綜合保障和健康管理等技術領域與未來創新預研發展等方面取得了多項關鍵技術突破,在殲20飛機、殲10飛機、梟龍等系列跨代有人機和多型無人機型號研制中作出了突出貢獻,為我國航空裝備研制和航空科技發展貢獻了系統性的創新成果。
他先后榮獲國家科技進步獎特等獎1項、二等獎2項,國防科技成果獎8項,9次立功。榮獲全國先進工作者、新中國航空事業發展70年航空報國功勛獎、航空工業風云人物、航空之鷹、第五屆馮如航空科技精英獎及四川省創新爭先個人獎、四川省學術和技術帶頭人、四川省有突出貢獻專家、四川省勞動模范、天府杰出科學家、天府英才等榮譽,享受國務院政府特殊津貼。
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