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永恒的运十 国人心中永远的痛!

作者:超级工程一览 发布时间:2015-06-14 09:33:51 来源:民族复兴网 字体:   |    |  

  永恒的运十 国人心中永远的痛!

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运-10大型喷气式客机

——中国第一架国产大型喷气式客机


工程总投资:5.38亿元

工程期限:1970年——1985年

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1980年9月,运-10第二架样机被拖车从上海飞机制造厂的庞大厂房内拖出,准备试飞。

  1980年9月26日上午9点37分,一架现代化大型喷气式客机,在上海市东北部的大场军用机场腾空而起,直刺蓝天。飞机爬升到1350米左右,在空中飞行两圈,随后由北向南在跑道安全着陆,前后共28分钟。这是我国自行设计、自行制造的运10飞机进行首次试飞。目睹试飞过程的四百多人欢呼雀跃,热烈庆贺它的首次试飞成功。为了这个成功的时刻,中国航空科研人员已经艰辛奋斗了10年。在人头攒动的参观者中,甚至有刚下手术台不久的工程师,身上挂着输液的吊瓶,执意要看为之奋战10年的“运10”试飞。然而,在1985年2月之后,运10飞机因经费问题停飞,这架机身上蒙着尘灰与苍凉的运10飞机,落寞地在上海飞机制造厂的试飞场停了二十多年。

  运-10下马遂成为中国民用航空工业发展过程中挥之不去的阴影。

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  1911年“冯如2号”飞机在广州燕塘准备试飞,图为冯如(飞机驾驶员)与助手朱竹泉、朱兆槐和司徒璧如。 这一年,冯如把在美国创办的飞机制造公司迁至广州东郊燕塘。1912年8月25日,冯如在广州燕塘表演飞行,不幸失事殉职。冯如殉职后,被中华民国临时大总统袁世凱追授陆军少将军衔,遗体安葬在广州黄花岗七十二烈士墓(今黄花岗公园),立碑纪念,尊为“中国始创飞行大家”。

  中国航空百年之路

  莱特兄弟发明的飞机改变了人类的时空,而现代航空工业凝聚着一个国家的财力、能力、决心和意志。

  1908年5月,中国留美学生冯如,与三位华侨在美国旧金山以东的奥克兰市东九街359号,创办了以制造飞机为目标的“广东制造机器厂”,其间历经挫败。1911年1月18日,当冯如驾驶着“冯如2号”飞机终于试飞成功后,中西方报纸再一次争先恐后地报道。美国《三藩市星期日呼声报》用整版通栏大标题刊出“他为中国龙插上了翅膀”,并以巨龙、冯如飞机和冯如像作为套题照片,详细介绍了冯如其人其事。冯如制造的飞机第一次开启了中国人的飞机梦,仅比1903年世界上第一架载人飞机“莱特兄弟号”晚了8年。

  1911年2月,冯如谢绝美国多方的聘任,带着助手及两架飞机回到中国。辛亥革命后,冯如被广东革命军政府委任为飞行队长。他立即在广州燕塘建立广东飞行器公司,这是中国国内的第一个飞机制造厂,并于1912年3月,制成一架与“冯如2号”相似的飞机,这也是中国国内制成的第一架飞机,揭开了中国航空工业史的第一页。1912年8月25日,冯如在广州燕塘作飞行表演时,飞机失事受重伤,救治无效去世,被追授为陆军少将,遗体安葬在黄花岗,并立碑纪念。冯如被尊为中国近代航空事业的创始人。
1916年7月15日,一个名叫威廉·波音的年轻木材商人,与海军军官威斯特夫合伙,在美国西雅图创立了“太平洋飞机制造公司”,这就是日后世界最大的航空制造集团——波音公司,但那时全公司的资产仅有450美元,员工仅16人。由波音出资,威斯特夫设计,两人试制了第一架飞机“B&W”。但是还没等第一架飞机造好,威斯特夫因战争需要,被调往美国东海岸服役。他向波音推荐了他在麻省理工学院的同班同学王助。王助是麻省理工学院航空工程系第二届硕士,由此成为威廉·波音聘请的波音公司第一任总工程师。王助在“B&W”飞机的基础上,设计出一架双浮筒双翼的“B&W-C”型水上飞机,并且成功试飞。这架飞机是波音公司制造的第一架飞机。美国海军以57.5万美元购买了50架这种飞机,它是波音公司发展历史上最重要的第一桶金。

  一战爆发后,王助等人回国,强烈要求北洋政府筹款创办飞机制造厂。1918年2月,中国首家正规的飞机制造厂——马尾船政局海军飞机工程处成立,王助被任命为副处长。1919年8月,王助与其好友巴玉藻,为海军设计制造成功第一架水上飞机——“甲型1号”初级教练机。其后12年间,海军飞机工程处陆续设计制造出教练机、海岸巡逻机、鱼雷轰炸机等飞机15架。1931年,海军制造飞机厂迁到上海。这个时期,飞机设计和制造技朮也有了一些进步,如改善飞机机身流线形、翼剖面也更加科学,支架采用了焊接技朮。除继续研制水上飞机外,也开始生产陆上飞机和仿制外国飞机。抗战前,海军制造飞机厂先后研制和仿制了教练机和侦察机7种,包括1934年研制的“宁海号”水上侦察机。

  1937年抗日战争全面爆发后,国民政府航空委员会决定在成都建立中国航空研究所,王助任副所长。内地原有的三大飞机制造厂:广东韶关飞机修理厂、中央杭州飞机制造厂、中央南昌飞机制造厂均迁往西南后方。上海(虹桥)飞机制造厂等未及搬迁的企业被日军炸毁。八年抗战,对我国航空工业发展造成了巨大的损失,大批企业在颠沛流离中艰难挣扎。据统计,在1949年以前的40年间,中国自行生产的各种飞机大约在600―700架,大部分为组装或仿制。虽然起点很低,但就是这点萌芽之火也被抗日战火扼杀殆尽。

  二战结束后,世界航空工业进入了喷气时代。1949年7月27日,英国的德·哈维兰公司研制的人类历史上第一种实用性喷气客机“彗星”首飞成功,平均时速721千米,远远超过任何活塞式客机,民用航空运输由此进入了新纪元。3个月后,中华人民共和国建国,而此时中国的航空工业还基本处于一穷二白的阶段。

  1952年4月,波音公司决定开发其第一个大型喷气式客机,原型机波音367-80于1954年7月试飞成功,在经过多次设计修改后,最后的定型机——波音707(180座)在1957年试飞成功,并以其优异的性能很快获得了全面的市场成功。作为冷战中的另外一极,苏联图波列夫设计局也于1955年6月首次试飞了图-104型喷气式客机,该机是在图16轰炸机的基础上改进而成的,1956年9月投入航线使用。

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  1916年波音公司创立时只是一家小公司。1917 年波音飞机公司正式开张,公司的办公楼就是照片中的“红楼”(Red Barn),现在是西雅图飞行博物馆的一部分。

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美国波音公司第5000架B-17轰炸机举行出厂仪式。B-17是波音研制的四发重型轰炸机,1935年首飞,至1945年4月最后一架B-17出厂时止,共生产了12731架;高峰时期,一小时下线一架!1939年至1945年,美国共交付了303713架各型飞机,苏联交付了157363架,英国交付了131549架,德国交付了119296架,日本交付了79123架。第二次世界大战,使美国的航空工业登上世界霸主地位,仅1944年就生产了96318架飞机,相当于苏联、德国、英国的总和。这就是世界第一工业大国背后的含义。

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 708工程上马

  1949年新中国刚刚成立,战争创伤还没有来得及医治,中央就下决心成立空军。毛泽东主席说:没有裤子穿也要办空军!“一五”期间上马156项重点工程时,航空工业项目就占到12项,建立起包括沈阳飞机制造厂在内的一大批航空骨干企业。1954年,新中国第一批飞机及其发动机试制成功。1956年,中国首次试制的歼五喷气式歼击机获得成功,成为当时世界上少数几个能成批生产喷气飞机的国家之一。

  1968年,我国轰六(仿制苏联图-16喷气轰炸机)试飞成功后,周总理就提出:“能不能在轰六基础上设计一种喷气式客机?”而时任共和国外交部长的陈毅元帅则说:“我这个外交部长,出国就是不能坐自己的飞机,地位就与别的国家不同。”1970年毛泽东主席到上海视察工作时曾指示:“上海工业基础很好,可以造飞机嘛”。建国以后,我国航空工业有很大的发展。由于国内形势的需要,长期以来发展重点放在军用飞机上,民用飞机起步较晚,直到70年代,国内航线基本上没有使用过国产飞机,民用飞机的研制还没有走出自己的路子。随着国民经济的发展,发展民用飞机得到党和国家领导人的有力支持。

  此时的中国国防工业正处于其历史上的第一个井喷期,1964年,我国第一颗原子弹试爆成功。1965年,我国决定洲际导弹上马。1970年。我国发射人造卫星成功。正是在这样的大背景下,我国航空工业连续上马了两个“大飞机”项目,其一是鲜为人知的轰-8战略轰炸机,另一个就是运-10大型客机。

  1970年,国务院、中央军委决定上708工程——研制运-10飞机,并确定了以轰-6作为基础改型设计的研发的思路。因工程立项于1970年8月,故代号“708工程”,与其同时立项的还有“701”(长征4号火箭基础)、“718”(“远望”号导弹卫星发射测量船)、“728”(秦山核电站)工程。这些项目开始时研制情况有的比708稍有逊色,但后来都取得了重大成果。

  1970年8月27日,国家计委、军委国防工业领导小组正式向三机部(航空工业部)下达了运-10飞机研制任务。同年9月14日,上海市革委会原则同意为大型客机配套的发动机制造定在上海第一汽车附件厂。到了1971年,三机部决定,为运10飞机和轰炸机配套的涡扇-8发动机的试制,分别在上海和成都两地同时进行。

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 改进设计方案

  在上海方面要搞“大飞机”的指示传达到西飞以后,后来的运-10总师马凤山立刻指出——虽然我们的大型运输机也是以轰-6为基础,但是不一定要完全仿照图-104的路线,这是一个极富意义的提议,这代表着长期以来一直在前苏联技术体系下成长起来的中国飞机设计人员已经开始尝试从航空技术的实际发展趋势出发,来发展符合我国国情的新一代国产机型,运-10也由此成为了中国第一架按英美适航条例(CAM4b和后来的FAR25部)设计的国产飞机。

  在这种思想的指导下,以马凤山为首的运-10设计人员们在进行了大量预研的基础上,先后放弃了仿图-104的在翼根布置发动机的方案和仿“三叉戟”的尾部布置发动机方案,最终成为了运-10发动机布局的是在当时应用还不多的“翼挂”形式,而这种形式如今以成为各国大型喷气式运输机的主流。

  1971年12月19日,巴基斯坦的一架波音-707飞机在新疆着陆时摔坏。消息传到北京后,1972年1月13日,叶剑英元帅便指示要迅速去剖析残骸,“弄清楚关键部位,并测绘下来”。上海708工程设计组负责人熊焰立即带队前往新疆,整个过程共历时3个多月,前后去了32个单位,约500人。708工程的具体组织者、空军副司令曹里怀每周都要听取前往新疆进行测绘工作的工作人员的工作汇报,有时直接用电话向他们传达叶帅的指示和要求,所以他们遇到的困难都能及时得到解决。

  通过对这架残骸的剖析和研究,我国航空设计人员对波音-707的主要数据有了一个基本的了解,并对此作了多项重要的改进。在运-10的设计中,还采用了当时我国民航装备的最先进机型——英国“三叉戟”喷气式客机的部分技术,在立足当时我们已掌握的苏制中型运输机的技术成果的基础上博采众长的设计思想,使我们的飞机设计成功跃上了60年代喷气客机的水平。

  1972年,三机部提出了运-10飞机的改进设计方案。1月15日,时任军委副主席的叶剑英元帅主持军委办公会,正式听取了三机部提交的运—10设计方案汇报。会后,三机部初步确定在上海进行该机的研制工作。6月确定主要设计原则:运10采用机翼下吊装4台国产涡扇-8发动机的布局。飞机技术性能指标是:实用航程不小于7000公里,巡航速度850~900公里/小时,起飞滑跑距离不大于1300米,飞行升限1.2万米,载人100~120名,最大起飞重量为110吨,最大商载为17吨,远航程商载为5吨;开始研制时,按国际航线班机的要求进行设计,待飞机研制出来后,再根据上级要求,改为首长专机或其它型别飞机。1972年8月,三机部和上海市联合召开“大型客机总体设计方案会审会议”,审查通过了修改后的运-10总体设计方案。1973年初,运-10设计和试验工作开始全面铺开。

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  1973年6月国务院、中央军委联合发布《国发[1973]77号》文件,要求参与运—10研制计划的各部门大力协同,加速大型客机研制,明确大型客机的研制工作由上海市统一领导,并负责组织实施,技术业务由三机部(航空工业部)负责归口领导。确定以三机部、航空研究院、空军借调来沪的600多名设计人员为基础,在上海组建大型客机设计院——上海飞机设计研究所(既640所),由640所和上海飞机制造厂具体负责运-10的研制工作。确定首批试制3架样机、12台发动机;将空军5703厂(上海飞机制造厂)下放给上海市;同意驻沪海军航空兵和5703厂共享大场军用机场,有关机场跑道延伸和总装厂房等建设由上海市负责等。

  为了开发出这种对我国而言,具有划时代意义的国产大型喷气式运输机,周恩来总理亲自参与领导了运-10飞机的早期研制计划,1973年有人提出买英国的VC—10飞机专利进行试制,周总理在1974年2月批示:“同意不买这种专利,我们进口飞机品种已够多了”,保证了自行研制运-10不受干扰。

  此后,总共有来自中央各部委、军队及全国21个省、市、自治区的262个单位一同参与了运-10的研制工作。所需要的机床、轴承、大型锻件、型材和板材,由一机部、冶金部安排。1974年5月国务院批准由民航总局调拨1架波音707,试飞的机组和相应的地勤维护人员亦由民航总局负责配备。

  在运—10开始研制时,中国在国际上还处于一个被美苏进行全面技术封锁的时代,中国国内也正处于文革中。

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  运-10的总设计师马凤山先生,是我国培养的第一代飞机总设计师。他也是轰六的总设计师,1990年病逝于上海,年仅61岁。

  严谨细致的研发过程

  在运-10项目上,中国航空人确定了“自力更生、自主创新、‘洋’为中用”的正确路线。一方面在型号研制中开展和成功完成技术攻关,争取独立完成各种核心技术的研发,以保持我国在国防尖端技术上的独立自主。另一方面则将眼光放向全世界,吸取一切可以获得的国外先进技术。运-10的气动设计吸收了来自英国的技术,结构设计和系统综合则参考了来自波音—707的美国技术,真正做到了博采众长,为我所用。直到今天,运-10飞机总体布局仍然是世界上运输类飞机,特别是大型客机和军用特种飞机的主流布局,在气动设计和结构强度设计等方面仍具有一定的先进性。

  我们选定美国1970年版的联邦航空条例FAR-25作为运10飞机的设计标准,从而为确保运10飞机安全、可靠的使用打下了坚实的基础。运10飞机的设计试验共有163项,在风洞吹风试验方面,共设计、制造了40套模型、分别在高低速风洞吹风1400小时,获取大量的气动原始数据。同时,还设计和制造了3架自由飞模型,进行了11架次的试验。结果表明,运10飞机具有良好的失速特性和尾旋特性。01架的全机静力试验共有42项163个情况,都满足试验大纲要求,全机静力试验的破坏载荷为理论值的100.2%,试验破坏部位与理论预计的部位一致。起落架落震试验1200次,表明运10飞机起落架动力特性符合设计要求。此外,在飞机的操纵、液压、燃油、电气等各系统也进行了内容广泛的地面模拟试验,并且还在有关单位支持下进行了各个系统和成品的联试。大量新成品在装机之前,又先在飞机上进行了飞行试验。

  至1975年6月,运-10的设计图纸全部完成,共发设计图纸143000标准页,编制技术条件211份,提供技术报告789份,开展各类课题研究171项,编制并应用计算机程序138项,编写各种技术手册约200万字。同在6月,仿制自美国普惠JT3D-7涡扇发动机的国产涡扇-8发动机在上海完成。1976年9月,第一架运-10静力试验机制造完成。至1978年11月30日完成了全机静力破坏试验。1980年6月,第二架运-10飞行试验机(装JT3D发动机)制造完成。同时完成第三架用于疲劳试验飞机总制造量的三分之二。为确保安全,从1972年到1979年,先后进行了7次规模较大的设计质量复查,并且先后邀请了国内知名专家就运10飞机的结构疲劳、四大系统模拟试验、风洞试验数据修正和使用,LC-4材料、气动外载荷等问题举办了7项专题讨论会,这些措施对设计质量和安全起了重大作用。1980年8月,运-10飞机的操纵、液压、燃油、电网络四大系统的模拟试验全部完成。

  为确保运10飞机首次上天的安全,1980年8月26日,航空工业部派出首飞检查组,对研制工作和试飞准备工作进行全面检查。何文治副部长担任试飞领导小组组长,明确提出了运10试飞上天必须具备的八项基本条件,要求上天前必须完成69项工作,并采取了一系列确保首飞安全的措施,保证了运10飞机首飞一次成功。

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首次试飞成功

  1980年9月26日,运10飞机在上海大场机场进行首次试飞。飞行时间:上午9时37分~10时05分,起飞重量80吨,不收起落架和襟翼,飞行高度1350米,速度310~330公里/小时,绕场两周后着陆,运-10的研发成功,使我国成为继美、苏、英、法之后,第五个研制出100吨级喷气式飞机的国家。与运-10同步研制的涡扇-8型发动机装在波音-707上进行了飞行试验,实现了中国在大型商用涡扇发动机上“零的突破”。

  对于中国而言:从1960年开始仿制苏联安-12运输机到1970年启动运-10项目,中国航空工业用10年时间完成了从仿制到独立开发大型喷气式飞机的跨越。从1970年到1980年,中国航空人又用10年时间,通过开发运10这样一个现代化大型喷气式客机实现了一次真正意义上的技术飞跃。

  “运10”是我国民用航空工业首次从10吨级向百吨级冲刺,这种量级的放大和跳跃会出现“尺度效应”,需要重新找到解决的途径。许多结构和系统,甚至概念和方法都提出了许多新的挑战。当时,世界喷气航空技术已经诞生了约15年,各种相关技术都落入设计者的视野。“运10”设计的飞行时间大部分在高亚音速区域,而当时只有前苏联的“图104”、英国的“三叉戟”和美国的波音707等飞机能达到这个速度。

  对于运-10的成功首飞,国际上给予了极高的评价。美国波音公司总裁说:“你们毕业了,我们只不过比你们早毕业几年”波音公司副总裁,波音-727总设计师在美国《航空与航天周刊》上撰文写道:“运-10不是波音707的翻版,更确切地说,它是该国发展其设计制造运输机能力的十年之久的锻炼”。因为采用了美国的翼吊式,有人认为“运10”是抄袭波音。对此,美驻华空军武官亲自参观“运10”之后说:“凡是熟悉波音飞机的人,站在机舱门前看一眼就明白,‘运10’不是波音飞机的复制品,机翼构型明显不同。”1980年11月28日英国路透社电讯评价:“在得到这种高度复杂的技术时,再也不能视中国为一个落后的国家了。”

  与波音707相比,运10飞机由于采用了较为先进的尖峰翼型。其阻力发散马赫数为0.85,优于波音707的0.84;最大巡航速度为974公里/小时,高于伊尔-62和波音707飞机。特别值得指出的是运10飞机远航程气动效率最高的马赫数为0.79-0.8,也较波音707高。

  民用飞机的经济性涉及较多的因素。据一般统计,在直接使用成本中,燃油费用约占40%,经理论计算和试飞实践表明,运10飞机的座公里油耗均较伊尔-62和三叉戟飞机为低,而与波音707的相当,运10飞机的上座率只要达到60%,即可回收燃油费和飞机折旧费。

运10飞机在国内航线使用时,飞机的载荷等级数(LCN)为48-56,较三叉戟的62-64.5为低。据不完全统计,在当时的机场条件下,运10飞机可以使用的国内机场有35个,而波音707和三叉戟仅为10个,同时由于运10飞机的推重比大,单发升限可达9500米,很适合飞西藏地区。

  此外,运10飞机最大燃油量可达51吨,而且机舱容积较大,这就提供了使用伸缩性的余地。即机舱装客、货多时,燃油可少些;航程飞短些;反之,多油少货可飞远航程。运10飞机飞国内航线,当商载21.47吨时,航程为3150公里;当商载为5吨时,航程可达8000公里。如果运10飞机如改装先进的CFM56型发动机,将使燃油消耗率下降20%,大大提高经济性,噪声水平也大大降低,可满足FAR-36的第三阶段噪声标准要求。如果加长机身3.5米,则可大大提高装运量,从而进一步提高经济性。如在机身左前方开一大口,则可改成客货两用机,也可用于军用运输。

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  1984年1月31日“运10”02架第一次由上海飞成都双流机场,再由成都飞到西藏拉萨贡嘎机场,这是我国自行研制的飞机第一次飞越青藏高原成功进西藏。  

飞上西藏拉萨机场

  在运-10完成首飞后,从1980年10月至1984年6月,运10飞机又进行了一系列试飞工作。先后转场试飞北京、合肥、哈尔滨、乌鲁木齐、广州、昆明、成都等地,甚至7次突破“死亡航线”,成功飞抵西藏拉萨,为驻西藏部队和自治区政府运输了大量急需物资。 

  1981年12月8日,运-10飞机首次转场北京,首都各军兵种、各部委领导和群众八千多人一起参观了我国第一架自行设计的大型客机。运10飞机为参观群众做了飞行表演。

  1983年11月4日,运-10飞机进行了最大起飞重量110吨,商载15吨,航程3680公里转场乌鲁木齐的长途试飞。

  为了检验飞机对高原机场的适航能力,1984年1月31