原标题：歼15在辽宁舰成功降落5周年：媒体揭秘“完美着舰”黑科技
2012年11月23日，歼15舰载机在航母辽宁舰上成功降落。作为中国航空工业发展中一款具有里程碑式意义的飞机，当歼15舰载机在航母辽宁舰上成功降落时，引来世界普遍关注的目光。
歼15舰载机，是航空工业沈飞研制的我国首款舰载机。长22.28米、翼展15米、高5.92米；有12个武器外挂点，可挂载空空导弹、反舰导弹、火箭弹、航空炸弹等多种武器；配装2台大推力发动机，最大起飞重量32.5吨，最大飞行速度2.4马赫，实用升限20000米，航程3500公里。
2012年11月23日，歼15舰载机在我国第一艘航空母舰辽宁舰上首批完美着舰，成功实现双剑合璧，中国航空工业由此实现从陆地到海洋的跨越。在国外看来，至少要花上一两年时间，才可能攻克的舰载机起降问题，却让中国航空工业的英雄团队，仅在辽宁舰服役两个月就做到了。
全数字化操作系统
孙聪，56岁，先后担任歼15等多种型号战斗机的总设计师。说起歼15飞机研制过程中的自主创新，孙聪仍然觉得这是一个很大的挑战和课题。
孙聪：实际上我们是朦朦胧胧地懂舰载机，但是并不完全懂舰载机，在这样一个前提下，对整个设计生产、设计制造这两大领域来说，都是具有挑战性的。
舰载机与陆地上战斗机最大的不同，就是舰载机在航母狭小的跑道上起飞、降落，而一般航母甲板上的飞机跑道长度只有100多米，大约只相当于陆地跑道的十分之一。如何让飞机在这么短的距离里平稳起飞，一直是困扰他们的一道难题。
十几年前，接到设计生产航母舰载飞机的任务时，孙聪和他的同事们就清楚地知道舰载机研制是一场必须打赢的硬仗。而这场没有硝烟的战斗刚一打响，就面临设计手段、设计方法的重大改变。他们决定要在歼15上尝试全新的数字化设计方法。
既然是全数字化操作系统的高科技产品，无论什么样的条件下都必须保持网络畅通，成了舰载机首先必须攻克的技术难题。因此，研制中，设计师们围绕航母周围的复杂电磁环境，开始各种设计和试验。
孙聪：电磁环境是非常恶劣的，跟陆上飞机相比，不是一倍两倍的关系，是很多倍。那就要考虑三方设计，我们在整个的试验鉴定过程中，是严格按照鉴定程序，有全机的、体系内的，做电磁防护的设计，进行试验验证，最后才拿得出去的。
取保舰载机通信畅通仅仅是设计的第一步，在航母上比起飞还要难的实际是降落，拦阻钩、拦阻索系统直接决定舰载机着舰的成功与失败。然而，拦阻系统是中国飞机制造的一大空白，更是航空工业沈飞公司面临的一道全新课题。
设计方案反反复复，大大小小的试验做了上万次，中国自主研制的国产拦阻钩、拦住索系统终于成功研制，但设计师们还没有来得及品尝成功的喜悦，新的难题又迎面而来。
大型金属3D打印技术
早在上个世纪五六十年代，飞机机体结构的骨架构型已经固定下来。在传统结构形式上，通过优化设计，已经把飞机的潜力挖到极限了。在传统结构形式下，飞机机体重量已经减到最轻，如何能够继续减轻飞机体重，同时又提高它的性能、品质，这是沈飞公司遇到的又一个门槛。设计师们明白要想迈过这个门槛，就得寻找一个新技术，对飞机机体平台进行突破性改造。
吴斌，一个从业18年的资深设计师坦言：我们是做航空的，军机结构的。接触3D打印，我们走过比较坎坷的路。
在北京一座普通的居民楼里，林宗棠老人正在家里搭建着心中的3D打印王国。
林宗棠：全国哪里有3D，我就到哪里去。我估计全国我跑了可能有五六十家企业和研究所。我拜了十几个老师，拜他们为师，我不懂这3D，向他们学习。
航空人年龄不分长幼，只看谁能走在技术尖端。耄耋之年的林宗棠，2年前将3D打印列为自己的新课程。虽然中国的3D打印技术，已经帮歼15、“鹘鹰”等飞机研发大大提速，但航空强国的高歌猛进，还是让林宗棠有些不安。
老人关心的是金属3D打印，在航空领域，这是个前沿课题。就在5年前，一台拥有全球最高制造水平的金属3D打印机，已经安装在这座厂房里。
这台外表并不光鲜的设备能够制造出全球尺寸最大的钛合金结构零件。而能否制造大型金属结构件，是衡量一个国家3D打印技术先进程度的重要标准。
电子束沉积快速成型技术
十年前，巩水利他们开始攻坚电子束沉积快速成型技术。它是用高密度的电子束作为热源，在真空室内熔化送进来的丝材，再按照预定加工路径，逐层堆积成型。
美国是最早拥有这项制造技术的国家，但研发成功后便实施技术封锁，直到今天是否已经投入大规模应用，依然秘而不宣。
巩水利：我们现在在研的设备，都是在世界上体积最大、成型能力最大、最优的一些设备。在这个基础上，又研发我们的产品，突破了材料和关键的工艺。
曾经，他们的愿望是让中国成为第二个掌握这项技术的国家。现在，他们已经成功了，而且依然没有停下脚步。
像这样大的一个构件，如果用传统的模具制造，工期至少半年以上，而用这台设备打印只需要20天。
不仅是航空领域，工业制造研发，从设计到验证，如果有了这样的速度，就可以加速迭代。正因为如此，3D金属打印，一直是大国之间暗自较劲并发力的领域。
3D打印技术是一个国家从制造大国向制造强国转变的重要技术路径和手段，它衡量着一个国家制造技术的水平。
巩水利和他的技术团队，仍然在和时间赛跑。
抗疲劳制造技术
为了拥有智能制造的未来，78岁的老院士赵振业正带着团队完成一个从300小时到4000小时的跨越。
他们正在努力提高飞机发动机主轴承的使用寿命。轴承上任何一个小的损伤，都可能带来致命的灾难。历史上的诸多空难，都是因为关键构件使用到一定年限后，发生疲劳失效引起的。
赵振业他们提出一种新的“抗疲劳制造”理念。抗疲劳制造技术，这个团队已经研发了整整20年，现在已经能将一些关键构件的使用寿命提高十几倍甚至几十倍。
减重是飞机对机体结构要求最直接最重要的一个指标。3D金属打印的成功开发成为歼15舰载机减轻机体重量的重大突破口，有的机型上，已经达到减重26.8%，在“一克重量一克金”的飞机制造领域，有着非同寻常的意义。
另外，3D打印的最大优势，是能设计创造出一些全新的结构构型和多材料组合复合材料。也就是不同材料根据需求，可自由组合搭配、合理使用，在提高质量、强度的同时，还能减轻重量，减少隐患。
3D打印，创新性地突破传统制造、加工的一些难点，最大限度地减轻了飞机的重量，大大提高了飞机的载荷功能，也加快了研发团队的攻关进程。
智能螺栓
在攻克3D高科技打印难关后，航空工业沈阳所还研发出一项具有世界先进水平的高科技产品——智能螺栓。一个螺栓怎么能称得上智能呢？秘密就在于其中增加的传感器功能，能主动感知载荷多少。
飞机机体的拼接部位需要很多螺栓连接，尤其是机体、机翼等部位的连接螺栓非常重要，一旦螺栓不能承受实际载荷，或者到了金属疲劳期，螺栓会出现问题甚至折断，危及整个飞机的安全。智能螺栓就是为解决这个问题研究发明的，能起到维护飞机安全、减轻机体重量的作用。
如何计算螺栓的载荷承受力是此前存在的技术难点，计算不准确，螺栓连接部位重量偏大，给飞机带来额外的重量损失。实现准确计算后，因为螺栓的连接部位非常之多，节省的重量非常可观。
传统测量螺栓承受力的方法，通常有两种：一是靠手工扳手，间接测量螺栓拧紧的扭力，不能测量螺栓能承受多少重量的剪切力，数据不精准。
另一种是在螺栓外部安装超声传感器测量。但受环境、条件等因素的限制，传统测量螺栓内部受力的方法很难获得精准数据，工程人员无法准确判断螺栓的安全性。那么，怎么突破、创新呢？
王健志和技术人员在螺栓内部，安装一个传感器，就是在螺栓中间打一个小孔，然后把很细小的光纤、光栅传感器给放进去，这样的话就变成了一个具有传感器功能的智能螺栓。
虽然有了一个好的创意，但要实现这个创意，必须攻克一大难题，那就是对螺帽和螺杆内部打孔钻洞的精加工。
比如说在钻孔的时候，很容易深度不够，再加上飞机上的一些螺栓都是高强度的材料，所以加工非常困难，后来采取了一些新型的加工技术，慢慢把这个技术问题解决了。
现在，智能螺栓已经得到广泛的运用，不仅包括歼15、“鹘鹰”等各类军工产品，也运用到民用产品上，比如大桥桥梁、交通轨道、高压电塔、建筑房屋等结构部件的连接螺栓。
智能螺栓的应用市场非常广阔，据前期调研，在国内的电力、船舶、建筑等行业的市场需求量达到25亿，而且五年内增长率能达到25%，跟智能螺栓相关的结构健康监测，光纤传感技术应用，这方面市场占有率能够达到50%以上。
从一张白纸的设计、一个零件的生产，到攻破重重难关，中国航空工业实现了舰载机的零突破。
来源：“航空工业”微信公众号
责任编辑：张义凌
