——中航工业自控所创新驱动发展启示录（一）
来源： 科技日报 发布时间：2012-10-25
迎接十八大 记者走基层
“近日，空军航空兵某师组织歼十战机编队，进行空中突防突击演练，取得精确打击率百分之百的好成绩……”
午间，电视上的这条新闻，“插播”在科技日报记者对中航工业西安飞行自动控制研究所（简称自控所）所长宋科璞的采访中，“你看，歼十飞机装备的就是电传飞控系统。电传飞控系统是三代战机的标志性技术，它能使现代战机具有非常优异的操控性和很高的可靠性。”宋科璞指着电视，颇有几分自豪。
宋科璞的“自豪”显然很有底气——中航工业自控所从上世纪80年代初开始自主研究电传飞行控制技术，经过20多年的努力，终于拿出了具有完全自主知识产权的电传飞控系统，在飞行控制技术领域消除了与发达国家之间的“代沟”，具有了堪与国际航空工业巨擘比肩的实力。在航空惯导装备水平上同样实现了与美欧“不差代”。
飞控、惯导技术在航空领域究竟扮演着怎样的重要角色？面对国防现代化和航空工业的迫切需求，自控所如何走出一条掌握核心技术的自主创新之路？党的十六大以来的这10年，该所又如何与时俱进，实现科学发展、跨越发展？在“走转改”活动中，科技日报记者“潜入”这家颇有几分神秘的研究所，探寻它的故事和秘密——
“如果不能自主创新，我们就只能跟在别人后面亦步亦趋”
“我来晚了，我来晚了！”这是全国人大常委会副委员长路甬祥到中航工业自控所视察时的连连感叹。今年6月，路甬祥一行曾到自控所视察。该所雄厚的研发实力、一流的系列产品和先进的组织管理，给他留下了深刻印象。当了解到该所在飞行控制、惯性导航等尖端技术领域，凭借几十年坚持不懈的自主创新，形成了从技术研究到产品开发、批量生产的完整能力，以及从部件研制到系统集成的完整配套体系时，路甬祥惊喜不已，有感而发。
能让这位曾出掌中国科学院多年的院长为之动容，自控所自有超人之处。
“气动与结构（机体）、动力系统（发动机）、飞行控制与导航系统是构成飞行器的三个最基本的部分。对于现代飞行器而言，导航、制导与控制（GNC）已经成为不可或缺的关键系统，它们解决了飞行器‘在哪里’‘往哪去’和‘怎么去’的问题。从这个角度讲，GNC技术的发展，是飞行器从‘机械体’变成‘智能体’的关键。”在自控所飞控系统试验大厅，工作人员向记者介绍道。
在常规武器装备中，航空装备以快速、机动见长，要把这种优势发挥得淋漓尽致，GNC技术非常关键。况且，“未来作战飞机会向更快（高超音速）、更高（临近空间）、更远（全球打击）的方向发展，这对飞控和导航系统提出了更高的要求”。宋科璞介绍，飞控系统的主要功能是让飞机具有更好的操纵性、稳定性、机动性和敏捷性；它的另一项作用，是给飞机设计提供一个随控布局的空间，让不同用途、各种构型的飞机都能无忧虑地操控和飞行。“随着技术升级、产品换代，GNC系统研制所涉及的专业面也越来越广，形成多学科交叉的系统工程。”
随着科技发展，导航手段五花八门，但无论是大家熟悉的GPS，还是无线电导航、天文导航，都需要借助于外界信息；而惯导则是唯一一种不需要外界信息，完全依靠内部传感器实现连续、实时导航信息的设备。正因为有这种独特优势，惯导不仅是现代战机的核心信息源，在海陆空天各领域也都有着广泛应用，尤其在军事方面，它的抗干扰能力无可替代。
惯导系统和飞控系统的升级换代，都是典型的颠覆性创新，这使得自主设计能力成为形成自主装备的必要条件。自控所从1960年建所以来，为我国各类飞机研制配套GNC产品，逐步拥有了从设计、仿真、制造、集成、试验，到装备和批量生产几乎全部能力。特别是在21世纪第一个10年，该所自主研制的第四代产品——电传飞控系统和激光惯导系统终于形成装备。当今世界，能够掌握这两种产品设计制造技术的国家仅有5个。
“过去一个世纪，航空装备一直在以每20年一代甚至更快的速度升级换代，如果不能自主创新，我们就只能跟在别人后面亦步亦趋，与发达国家的‘代沟’永远无法填平！自主创新是我国发展导航制导与控制技术的唯一途径。”宋科璞的话充满了责任感和紧迫感。
“构建一个完整的自主创新体系最为关键”
对自控所来说，自主创新究竟从哪里入手？“构建一个完整的自主创新体系最为关键。”宋科璞给出了答案。
GNC系统配套复杂，涉及多专业协同。作为军用背景极强的高端技术，发达国家对此有着严格的技术出口限制。同时，在军工产品研制中，任何一个部件或关键技术都可能成为“拦路虎”，而军工产品开发，又不可能像很多民品产业那样简单产品集成，加之国内专业配套的缺失，要拿出产品，谈何容易。
发展GNC技术必须立足于自主创新。根据专业发展需要，自控所不断完善专业技术体系，目前的研究方向除飞控、惯导、制导系统技术，还包括与之相关的计算机、电子、光学、液压、机电等部件技术。
在技术开发管理中，自控所详细制订技术路线图，加速技术升级换代；梳理关键并形成产品技术簇，实现从技术创新到产品创新；建立管理控制线，确保创新过程受控。通过实施“图”“簇”“线”综合管理，形成了完整的GNC系统专业配套研制能力。从最初的技术跟踪，到后来的自主研发创新，经过梯次发展，自控所在完成几代新装备研制的同时，赶上了国际先进水平。
对此，伺服作动器主任设计师夏立群颇有一番体会。
飞控计算机、传感器和伺服作动器是飞控系统的“三大件”。其中，伺服作动器是执行机构，按照飞控计算机发出的指令精准驱动飞机的各种舵面来控制飞机。1990年大学毕业后，夏立群就在自控所搞伺服作动器研发，先后主持了多个重点型号课题。最让他难忘的，是直接驱动阀式作动器的研制。这种作动器在1998年前后启动研制，“作为最新一代产品，当时连公开的论文资料都很难找到”。夏立群和课题组开展跨团队技术交流，从基础的直接驱动阀原理到电机特性、伺服控制系统方案，通过一轮轮设计、试制，进行迭代完善。“2005年成功试飞，之后又陆续在我们国家的多个新机型上成功使用。”谈起往事，夏立群感慨万千，“只有依靠自主创新，才有可能站在前沿！只有把核心技术掌握在自己手中，我们的国防装备才有可能与发达国家相匹敌！”
创新需要勇气，更需要科学的体系和方法。记者所见所闻所感，印证了夏立群的说法。
有驾驶舱、有操纵杆、有仪表盘，前方还有超大的地景显示屏……在自控所飞控部的飞控系统试验大厅，几台酷似大型模拟赛车游戏机的大家伙引人注目。
“这是进行飞控系统性能验证的仿真试验系统，要尽量逼真地再现空中各种飞行状态，并记录飞行数据进行分析，设计师在上面可以更精确和实际地感知设计效果。”飞控系统副总设计师赵淑利介绍，“飞控系统构成非常复杂，一般的歼击机飞控系统有四五十个部件，大型飞机则有数百个。同时，飞控系统又涉及飞行安全，安全标准要求其失效率不低于10-9，即每10亿工作小时中系统失效不超过1次，系统设计及验证难度非常大。为实现快速设计、制造与验证，我们在方案论证、详细设计、仿真分析、试验验证全过程全面引入信息化技术，按照流程配置工具、软件和方法，使参数选优和系统试验的许多过程自动化，极大地提高了效率，缩短了产品的研发、生产周期。”
为加快研发迭代速度，自控所制造部专门成立了针对研发的“快速试制中心”，作为研发项目的“动车组”。在试制流程上，制造部打破常规，采取多种并行作业方法，新产品从设计、工艺到制造编程，全流程采用三维数字模型传递，实现了设计制造一体化，把试制周期从原来的1年缩短到3个月以内。
“正是对自主创新的执著和坚守，才啃下一个又一个硬骨头”
“恶补”完飞控系统的知识，在惯导系统试验大厅，记者再次被“高科技”所震撼。
导航研究部部长雷宏杰带领记者穿梭于各式试验转台之间。他指着大大小小的“黑盒子”说：“惯导系统就是‘肚里乾坤’，它的核心是陀螺和加速度计两种传感器，加上一套复杂的电子系统和计算机解算系统，就能给出飞机飞行的航向、姿态、位置等各种信息。”
“作为国防关键高精技术，惯导与核技术、航空发动机技术等并列为美国商务部严格限制出口的高科技核心技术。”雷宏杰一语道破了惯导技术“是衡量大国核心制造能力重要标志”的特殊身份。
他以核心传感器——陀螺为例介绍说，过去一个世纪，至少有10多种不同原理的陀螺问世。由于每一代产品从设计原理到制造工艺都没有继承性，形成装备一般需要至少20年，国内外众多企业在严酷的竞争中被淘汰出局。
上世纪60年代，自控所在建所之初就紧紧瞄准升级换代，明确了技术路线图。他们通过跟踪研制国外第一代液浮陀螺产品，建立起自己的专业队伍和研制条件；之后在1970年、1980年、1990年分别启动新一代惯性传感器的自主研制，经过梯次发展，终于在新世纪迎头赶上国际先进水平。
“这个反射镜表面的粗糙度要求达到0.1纳米级，相当于一个原子的直径大小。”光学部部长王京献拿起一小片陶瓷玻璃，指着上面一个黄豆大小的平面告诉记者，“它是激光陀螺上的关键零件之一。”
“研制激光陀螺大到结构设计、小到加工激光腔体毛细孔的钻头，每一步都是自主创新的成果，都凝聚着我们的心血……”自控所从1979年开始成立课题组研发激光陀螺，年届五旬的王京献几乎参与了整个过程，飞快的语速和激情的语调，体现着他对这项事业的情感。他指着玻璃腔体内的细孔说：“由于光的特性，我们对毛细孔的加工精度有非常高的要求，角度偏差只能是角秒级的。什么概念？就是我们在北京踢足球，球门在郑州，踢出去的球要命中球门。”
要将自主技术创新的成果真正转化为部队的战斗力，产业化是非常重要的一个环节。以激光陀螺制造过程为例，在产业化阶段，自控所打破行业规则和传统思维，用并行工程思想重新研究工艺，实施成盘加工、成组制造，加工效率成倍提高，零件的一致性得到明显改善。从传统的单件生产到成组加工，产业化工程的实施让传统概念的高精尖产品走出“象牙塔”，成为部队用得起的实战装备。
得益于自主创新体系的构建和产品创新流程的系统推进，从1979年立项研究到2005年前后应用到型号上，自控所研制激光陀螺大致用了25年时间，国外某著名惯导系统生产商则用了30年，而且自控所的研发费用还不及国外的十分之一。王京献充满自豪：“激光惯导系统从年交付几套，到现在形成产业、成为近年来我国新研和改型飞机的‘标配’，实现了我国航空惯导的升级换代，这是一个质的飞跃！”
与王京献大致同龄的激光陀螺副总工程师韩宗虎在自控所工作已经30年，同样把自己最美好的青春和最真挚的热爱都留给了小小的陀螺。他的言语中，有着更多的感慨：“激光陀螺的研制时间跨度长、特别考验人的毅力和智慧。正是我们心无旁骛地搞创新，才一步步走到今天。”
“说实话，25年，看着有人下海，看着有人赚大钱，看着有人退缩，我们也有过彷徨和犹豫。但想到这是国家的需求，我们没有放弃，还是沉下心坚持了下来。”自控所党委书记滕霖说，正是有了这份对自主创新的执著和坚守，自控所才啃下一个又一个“硬骨头”！
中航工业自控所经过长期的积累和坚持不懈的探索，形成了一套独具特色的自主创新体系，并由此构建了从零部件研制到系统集成的完整技术体系，形成了探索、研发、生产、服务的全价值链能力。通过这套体系的良性运转，实现了从传统研究所向现代高科技企业的蝶变。
