歼10结构设计在我国实现革命性突破,根本原因在国家改革开放
候知健 2015-08-31 18:10
如果说80到90年代西方与俄罗斯的材料工艺体系，给中国航空工业铺就了全新的基础；那么80年代与西方在设计思想和能力上的交流，就是给中国航空工业擦亮了双眼，并赋予了一双强健的双腿。比如“数字化”与“有限元”，就是其中最为典型的两个突破。
任何一个生活在八十年代的人，恐怕都无法想象我们今天的数字化电子生活；同样的，生活在今天的人，也很难想象八十年代的人——包括科研工作者对于电子电气系统数字化的态度。事实上，由于长期的信息和学术交流封闭，很多老一辈科研人甚至完全没有数字化的概念。
比如当时作为中国防空核心系统的红旗9导弹研制过程中，总设计师是在阅读单位内新毕业学生的文章以后，才知道数字化能够有效提高导引头的作战效能和可靠性，并大幅度降低电路的体积重量与功耗、发热。借助外来的先进理论，从岔路、死路上走回正道，这就是擦亮双眼的效果。仅仅知道正确的方向还不够，而功能强大、而且能够不断进化性能的设计工具就是科研人的一双强健腿脚；有限元计算在中国的引入，无疑担得起这一评价。
图：歼10进气道结构，现代设计手段的高效、简易、直观是过去只能进行纸上作业时所无法想象的（图片来自公开论文）
有限元法可以将一个结构部件划分成大量彼此连接的细小单元，每一个小单元只负责很简单的几个受力情况；通过计算这些小单元在各种条件下的变化趋势，就可以获得整个部件的近似性能数据。这是一切先进设计的基础手段，也是现代定量设计与传统定性设计的根本区别所在。
事实上歼10结构能够一举达到以西方三代机标准也堪称优秀的水平，在设计上的仪仗正是以引进的西方最新的完整战斗机结构设计规范体系作为思想理论基础，而以有限元分析作为工具。在材料工艺体系完成补课，而设计思想和手段又基本追平西方的前提下，设计人员付出的所有努力都会得到高效的回报；歼10规避了国内没有独立战斗机结构设计经验风险的同时，直接达到了一个较高的水平的奥妙，尽在于此。
当然凡事总有例外，笔者曾经在2001年关于歼八平尾大轴缺陷改进的论文中，看到该单位专家对于“言必有限元”的高度不屑，并认为用法传统的工程简化法一样能完成分析和设计。而类似的言论，在轻武器领域的专著教材中也出现过；或者，这就是中国不同行业、以至于同行业不同单位之间水平高低相差巨大的原因之一吧。