顾诵芬(1930.2~)江苏苏州人,飞机设计专家。1951年毕业于上海交通大学。曾任沈阳飞机设计研究所所长兼总设计师。现任中航工业科技委副主任、中国航空学会常务理事。20世纪50年代,曾参与我国第一个飞机设计机构一沈阳飞机设计室的组建。成功完成了歼教1飞机的气动力设计并建立了实用的飞机气动设计方法。主持、参与了歼教1等10余种飞机以及多项重大任务的气动布局和全机的设计,研究。曾任歼8副总设计师,歼8II总设计师。其科研成果曾获国家科技进步特等奖,国家科技进步一等奖、航空航天工业部航空金奖、何梁何利科学与技术进步奖等多项奖项。1991年当选中国科学院院士,1994年当选中国工程院院士。
《我的飞机设计师生涯》是顾诵芬的回忆录,详细记述了他设计飞机的一生。
《我的飞机设计生涯》由顾诵芬口述,师元光整理。
顾诵芬是我国有突出成就的空气动力学家和飞机总设计师。
1951年新中国航空工业创建以后,他是笫一批参加到航空工业事业建设中的大学生。60年来,他与中国航空工业发展同行,在徐舜寿、黄志千等老一辈飞机设计专家的带领下,完成了中国第一架喷气式教练机——歼教1的设计研制,在歼8、歼8Ⅱ系列等具有里程碑意义的重大项目研制中担任了副总设计师、总设计师。他的回忆朴素、平实,真实记录着中国飞机设计事业的发展历程。
《我的飞机设计生涯》以翔实的史料,朴实的语言叙述了顾诵芬院士的工作经历,是广大航空及军事爱好者了解我国航空工业发展历史难得的读物。
“东风”107
1958年8月6日,在王西萍(注1)局长主持下,四局在沈阳召开了一个新机研制计划会议,研究下一步设计什么飞机。徐舜寿、黄志千、叶正大参加了会议,他们在被动的状态下仓促参加了讨论。当时设计室开始酝酿的是“东风”104的方案,经过会议讨论,认为应该大大地跨进一步,要超过米格—19。因此,设计方案需要重新考虑。
在讨论型号设计时,徐舜寿认为:我国尚未具备研制超声速飞机的条件。因为仿制米格—19飞机还没有过关,设计人员还没有超声速气动力学的理论基础,国内还没有可供设计用的跨超声速风洞;在结构设计上,还不能进行有限元应力分析;在气动弹性方面,还不知道如何进行压缩性修正;在材料上,还没有高强度材料和钛合金;在工艺上还不会制作整体壁板和蜂窝构件;液压泵只能做到130个大气压,等等。因此,他提出新机指标不能定得过高。
但他的意见没有得到重视。会议接受了当时空军领导人的建议,决定将“东风”104的马赫数提高到1.8,升限提高到20千米,改名为“东风”107,代号为“107号”机。会后,四局征得空军同意,决定加速设计,争取1959年8月研制成功,以迎接国庆10周年。
“东风”107飞机设计工作是在没有任何参考资料的条件下,发挥“破除迷信、敢想敢干”的精神进行的,整个设计室几乎没有人见到过超声速飞机。设计人员更谈不上设计经验,大家对超声速飞机的了解只限于一些外国杂志上的介绍。当时苏联的米格—19只是跨声速飞机,可供参考的资料也十分有限。
徐舜寿在设计室内组织招标,由程不时、我、管德、冯钟越4人各搞一个方案。我的提议是将两台发动机上下叠在一起,参考英国人“闪电”飞机的方案。
程不时提出的是仿制美国F—8U抬机翼方案,因为超声速的飞机翼载都很大,若要飞机保持好的起降性能,飞机迎角就很大,机头抬得也很高,但是影响飞行员视线。于是,美国人想出了把机翼安装角在起降时增大(我们称为抬机翼)的方案。最后徐舜寿决定,采用抬机翼这一方案。这个方案用两台“红旗2”喷气发动机,对单台发动机的推力要求是:不开加力时为40千牛,开加力时为50千牛。
9月,赵尔陆(注2)部长也急了,当时他已经知道哈军工搞“东风”113的事,是哈军工校长陈赓捅到中央军委的,并得到了高层领导支持,所以赵部长的压力很大。因为如果连学校都有决心搞超声速飞机,我们作为专业的设计部门,当然应该搞出更先进的超声速歼击机,那才符合大跃进的形势。他由航空工业局副局长油江陪着到沈阻,找了飞机和发动机设计室组长以上的干部开座谈会,研究到底该怎么办?徐舜寿、黄志千、叶正大和我都参加了。我是觉得,我们目前的水平根本就弄不了这个事,立刻要这么弄,肯定不行。于是,我就提了要和国内各院校及工业部门合作起来搞研制设计。赵尔陆不太满意。徐舜寿也是这个观点,赵尔陆批评徐舜寿,说米高扬要在旁边,你可能坐都不敢坐。
但发动机设计室是雄心壮志、豪情满怀,认为什么都能干。每次这样的会,都是飞机挨批、发动机受表扬。
座谈会后,赵尔陆叫了徐舜寿、黄志千和叶正大到哈尔滨,去看了哈军工的“东风”113。那次只是徐舜寿和叶正大进了现场,由于政审通不过,黄志千还不能进去看,被留在招待所。看过以后,赵尔陆提出,你们怎么办?于是叶正大到外面买回丁字尺、三角板等绘图仪器,在招待所,他们三个人一个晚上赶出了一个类似F—104的方案。指标也提到了马赫数2.0,升限20千米。也是为了应付赵尔陆的。
在设计室主任徐舜寿和叶正大、黄志千将“东风”107的马赫数一个晚上从1.8提到2.0时,我不在沈阳。回来听他们说了以后,我没有表示不同意见。飞机的马赫数,是飞机的需用推力和发动机可用推力两条曲线的交点,当时“东风”107的方案中,确定马赫数为1.8,实际上发动机的可用推力是有余量的,按照当时选用的发动机和飞机实际需用推力,有可能实现马赫数2.0。
后来才了解,其实超声速飞机不是这样设计的,在马赫数为1.8时,是应该有很大的剩余推力,最大马赫数的限制不是可用推力,往往是飞机的操纵稳定性和气动加热。
任务是明确了,但困难还是很大的,两台发动机并排,机身很宽,占机翼的翼展比例很大,所以过去习惯用的按机翼计算气动力不能代表整个飞机,如果将机身加上去,则机翼升力会被破坏,这样的干扰怎么算?飞机阻力系数怎么算?一个是对阻力计算没底,再就是对翼、身干扰计算没有底,还有就是垂直尾翼面积怎么定?
当时我们已经知道,美国摔了好几架F—100飞机,原因就是垂直尾翼面积不够,方向稳定性不够,因而横滚以后,侧滑太大,使垂直尾翼受载太大而撕掉。这当中,首先的难题就是超声速阻力怎么计算的问题。苏联安东诺夫设计局代表带来的《设计员指南》只能算亚声速(低速的),高速的没有办法。没有可用的资料,教科书上也没有。郭永怀先生介绍的两本书中倒是有,但都是理论的,算波阻的曲线在声速点上都成了尖峰,但在工程实践中不可能直接应用。
正好,那时西工大被派往莫斯科航空学院进修的教授陈士橹(注3),学了两年以后回国。陈士橹在苏联师从苏联著名空气动力学家奥斯托斯拉夫斯基教授,他仅用两年的时间获得了一般要3~4年才能拿到的技术科学副博士学位,是莫斯科航空学院获此学位的第一个中国人,他在上海交大时是曹鹤荪(注4)教授的助教。上课时我们在一起,我们的作业由他来批改。那时,上曹先生课的我们只有3个学生,我一个,汪乔森一个,还有一位女同学叫张渺,她后来在182厂工作。上课的时候,还有两个造船系的助教来听课,最多时也只有七八个人听课。
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中国科学院院士和中国工程院院士,是国家设立的科学技术和工程科学技术方面的最高学术称号,为终身荣誉。中航工业的院士群体是航空技术领域的学术权威和资深专家,他们为中国航空工业的振兴和发展建立了卓越功勋,做出了巨大贡献,是中国航空工业的宝贵财富。
探寻院士们的成长足迹,给人以启迪和震撼。他们有的少年立志,投身航空,报效祖国;有的家境贫寒,顽强拼搏,奋斗一生;有的屡遭挫折,百折不挠,矢志不渝……他们身上闪耀着坚持真理、不懈追求的科学精神,凝聚着自强不息、孜孜不倦的奋斗精神,展现了淡泊名利、爱党报国的民族精神,他们以实际行动践行了“航空报国,强军富民”、“敬业诚信,创新超越”的集团宗旨和理念,十分值得我们学习。
在中航工业加快改革步伐、全面实施“两融、三新、五化、万亿”发展战略的关键时刻,我们推出《中国航空工业院士丛书》,就是要从院士们身上汲取智慧与力量,弘扬精神,放飞思想,激情进取,创新图强,为把中航工业早日建设成为具有国际影响力的世界级大企业集团、把我国建设成为航空工业强国而努力奋斗!
中国航空工业集团公司党组书记、总经理
2010年1月