「新舟」60遙感飛機研製側記：高天俯瞰 山河多嬌

原標題:「新舟」60遙感飛機研製側記：高天俯瞰 山河多嬌

3月9日，由航空工業集團公司與科學院共同研製的「新舟」60遙感飛機在西安閻良機場成功首飛。本次首飛任務的順利完成，標誌著遙感飛機的相關試飛工作向前邁出了重要的一步，也為後續功能性的研發試飛和適航型號合格審定試飛提供了理論依據和改進方向。

航空遙感，一項離我們並不遙遠的現代技術，卻關乎國計民生。1990年，遙感飛機在險惡的條件下完成了新疆塔克拉瑪干大沙漠腹地的科研試飛，並發現了大型油氣田。1998年，遙感飛機監測長江中下游百年一遇的洪水，記錄了受災最嚴重的洞庭湖、鄱陽湖5萬平方千米洪災區的微波成像數據。2008年，遙感飛機飛赴汶川,對地震災區開展遙感監測和災情評估工作，在極端困難情況下出色完成了重災區的航空遙感應急監測，為國家抗震救災做出了重大貢獻。不久的將來，「新舟」60遙感飛機將縱躍高天，在農業、探礦、環境、交通等眾多領域大顯身手。

優化設計 飛機界的「變形金剛」

近年來，不受地理和政治限制、探測範圍廣的航天遙感技術已經廣泛應用，但航空遙感技術具有高解析度、全天時和全天候的優勢，尤其是對目標區域的持續觀測能力使任何遙感衛星系統都望塵莫及。因此，發展和擁有強大的航空遙感技術一直是中科院的重要目標。早在「十一五」期間，研製國產遙感飛機就已經被列為十二個重大科技基礎建設項目之一，就是當時備受關注的「大科學工程」。

「新舟」60飛機各項技術的逐漸成熟，為遙感飛機國產化提供了可能。經過多方斟酌，「新舟」60飛機成為國產遙感飛機平台的最佳選擇。2014年6月，中科院電子研究所與航空工業西飛正式簽訂2架「新舟」60遙感飛機的研製合同，西飛隨即成立了項目團隊展開前期的設計工作。

特種飛機的「特」在於特殊、特別，而且每一型號都各有亟待攻克的難關。作為高性能遙感平台，中科院電子研究所對「新舟」60遙感飛機提出的需求很高：要能夠將30多種、100多台遙感設備以不同的組合形式安裝在飛機上，而其中多種設備還在研製中，很多參數都還是未知。

雖然用「新舟」60飛機發展特種飛機已經有好幾個型號取得成功，技術、適航、生產組織等方面都有很多繼承性。但是每個型號還是有各自的技術難題。遙感飛機就是通過改裝飛機，形成具有多種觀測窗口、能夠同時滿足多種設備安裝、工作等要求及多名操作人員工作空間要求的高性能航空遙感飛機平台。設計人員將「新舟」60遙感飛機稱為「變形金剛」，可想而知，遙感飛機狀態之多。設計與生產環節的問題相對好解決，難題是驗證、確定每種狀態和適航取證。

「新舟」60遙感飛機最終確定為基礎型、增掛副油箱型和機身外掛型三種狀態。每一種狀態中又有兩種不同狀態，也就是設計一架飛機的工作量相當於設計了6架飛機。「即便是這樣合併，也還需要分別完成3種狀態下的首飛任務，並取得3個補充型號合格證（STC證），這就是『一機三證三首飛』。這個過程非常複雜、艱辛，尤其是一些專業性數據的計算，是我們從沒遇到過的考驗。」「新舟」60遙感飛機副總設計師丁亞修說。

30多個品種、100多台遙感設備形狀各異、重量不同，這些設備有難以計數的排列組合結果，作為平台，「新舟」60遙感飛機要能夠將每一種組合結果都能進行安裝；最艱難的是，還有相當數量的遙感設備正在研製中，甚至還有一部分設備還只是「概念」，重量、外形都不確定，可參考的只是一個大致範圍。設計團隊從總體結構性能上進行全方面考慮，採用了多學科綜合優化設計，對每個設備、每種組合進行計算驗證，無數次更改、無數次推倒重來……大量數據在專家團隊夜以繼日的計算中，逐一明確，保證了整個項目的研製進度。

創新突破 跨越普通飛機到特種飛機的距離

研製遙感飛機，是從無到有的一次「質變」。30多年間，穿行在領空、遙遙俯瞰每一寸領土的只有兩架美製遙感飛機。隨著航天技術的日漸強大，每年發射遙感高分衛星已經成為常態，但航空遙感有著航天遙感不可取代的作用。需要發展自己的航空遙感技術，需要由國產飛機作為平台、裝載國產高性能遙感設備。

2013年，中科院正式啟動的航空遙感系統中，兩架「新舟」60遙感飛機是其中重要的組成部分。按照預期，「新舟60」遙感飛機上要加裝十幾種先進光學遙感、微波遙感和環境大氣遙感設備，並裝有高精度穩定平台、姿態和位置測量系統以及作業管理系統，還要擁有先進的機載衛星通信系統，結合高性能地面數據處理系統。「新舟」60遙感飛機為核心的「航空遙感系統」建成后，將成為最先進的航空遙感系統。

在「新舟」60遙感飛機關鍵技術中，照相艙門和大型多頻段氰酸脂天線罩及其溫控系統的研製則是關鍵中的關鍵。遙感機新裝任務系統需要研製三型雷達天線罩，每型安裝位置都不同。這些天線罩不僅需要整流及保護雷達天線，同時還要滿足強度、鳥撞、雷擊、電性能等要求，對材料、結構、強度等各方面都有極高要求。

技術團隊從材料工藝性能、工裝結構優化設計、預浸蜂窩芯成型、多步固化方案設計、成型質量控制等方面入手，對大型氰酸酯天線罩零件製造技術進行了全面的研究及驗證，確定面層採用氰酸酯預浸料，夾芯材料採用預固化的NH-1芳綸紙蜂窩芯的方案。這種材料以及結構形式在西飛都是首次使用；同時，在天線罩內安裝溫控系統，改變此前常規的在雷達罩內部安裝引氣導管，從空調系統或者直接從發動機引氣，為雷達罩內部進行加溫的方法，解決了進入天線罩的空調引氣無法循環利用，造成發動機引氣代償損失的問題，為天線設備提供相對穩定的溫度，保證天線設備的正常工作。

艙門設計技術一直是結構強度設計領域的關鍵技術，涉及飛機總體、結構、強度、人機工程設計和結構力學、材料力學、計算機應用等領域的先進技術。遙感機技術團隊首創三組聯動分段式摺疊艙門的同步運動形式，大大降低了機構裝配調整的難度；艙門設計還突破了大長徑比螺旋穩定傳動的關鍵技術，使艙門系統的動力源不承受負載，降低了電動機構失效的風險；照相艙門的設計全新引入了結構強度模擬分析、機構多體動力學分析等CAE模擬技術，大大降低了艙門的研製風險；同時，運用先進的CAE優化技術，在保證艙門結構強度的前提下，利用材料的合理分佈，有效控制了結構的重量與變形量。

照相艙門和大型多頻段氰酸酯天線罩及其溫控系統的成功研製，突破了遙感飛機研製的技術瓶頸，極大地提升了遙感飛機的實用性能，同時使技術團隊掌握了一整套設計方法、工藝規範和製造流程，解決了一系列飛機設計的前沿問題，提升了新舟系列飛機的品牌形象和市場競爭力，對進一步佔有國內外市場份額具有很大的推動作用。

截至2017年4月7日，「新舟」60遙感飛機基本型，增掛副油箱型與機身外掛綜合型分別成功首飛。至此，「一機三型三首飛」取得階段性勝利，所有研發試飛科目全部按節點圓滿完成，這為後續適航型號合格審定試飛提供了理論依據和改進方向。

國產飛機+國產遙感設備，「新舟」60遙感飛機的成功改寫了沒有自己研製的遙感飛機的歷史，中科院的航空遙感系統終於有了飛機的身影。完成試飛定型取證之後，「新舟」60遙感飛機將正式服役，執行科學實驗和國家航空遙感基礎數據獲取的任務，以獲取資料範圍大、速度快、周期短、受限少等航空遙感優勢，服務於農林資料調查，地質礦產勘測；水文、環境監測評價以及對抗自然災害、測繪製圖等領域諸多領域。