上圖：海軍航空大學某大隊機務人員維修保障戰機。 趙鳳權攝

前不久，國外一家企業宣布，計劃在一款五代機上投入使用一種自主式裝配計量和無損檢測系統，用以精确測量戰機構件的尺寸，并将檢測數據與設計模型進行比較，供設計人員參考。該企業介紹，如果這款系統得到推廣應用，将大幅提升新戰機的研發生産效率。

在航空裝備制造領域，計量技術是戰機研發的重要基礎。無論是數字設計、精密制造還是維修保障，都需要計量技術的支持，它就像一把“萬能标尺”，丈量着戰機各系統技術指标，确保戰機飛行安全。可以說，航空計量技術水平的高低，直接決定着航空裝備制造質量。

自戰機誕生以來，世界航空強國就将航空計量作為重點領域進行科研攻關，助力戰機不斷追求極限性能。那麼，航空計量技術如何伴随戰機叠代發展？航空計量又有哪些技術難點？本期，我們邀請空軍某裝備修理廠計量檢測中心高級工程師王莉為您解讀。

航空計量，為戰機打造“鋼筋鐵骨”

2018年10月29日，一架從印尼首都雅加達飛往邦加槟港的波音737客機在太平洋上空失聯墜海。印尼國家運輸安全委員會調查事故後發現，機務人員在修理迎角傳感器時違規操作，導緻迎角測量數據産生誤差，最終釀成大禍。此事件一出，各家新聞媒體紛紛跟進解讀，其中“航空計量”這個名詞被屢屢提及，受到很多航空專家的高度關注。

追溯曆史，早在100多年前，萊特公司在第一條飛機生産線上，制訂了整條産業鍊量值一緻、測量過程受控、測量結果準确可靠的安全生産規定，該規定成為航空計量的“雛形”。

兩次世界大戰後，螺旋槳戰機被噴氣式戰機取代，複雜精密的飛機系統助推了航空計量的快速發展。

然而，既要追求戰機的高性能，又要精确測量戰機性能數據并不是一件容易事。現代戰機是一個複雜的熱力機械系統，在戰機研發生産過程中，航空計量要集中解決3道難題：

一是耐高溫。渦扇發動機工作時，渦前溫度可達到1500℃，溫度傳感器必須經得起高溫炙烤，還要确保測量結果準确可靠。早期，航空設計師會通過水冷和氣冷兩種方式為傳感器降溫，但收效甚微。

20世紀80年代，國外一家公司選用耐高溫的銥铑材料為傳感器打造“金鐘罩”，使其在非水冷條件下經得起1700℃的高溫烘烤；英、法等國軍工企業還發明了光纖測溫、波譜測量等技術，對航空發動機進行“隔空診脈”，從而獲得真實可靠數據。

二是抗振動。衆所周知，振動是戰機承力部件的“頭号殺手”。在戰機研發階段，除了肉眼可以發現的裂紋，不少構件故障極具隐蔽性，通過強拆手段查找設計缺陷效率低下，且數據結果并不準确。

此路不通，必須另辟蹊徑。一些設計師巧妙地研究材料内部結構異常而引起的熱、聲、光等反應變化，成功研發出内部缺陷檢測設備。國外某公司使用高度敏感的紅外攝像機來檢測飛行器複合材料，通過計量熱量差異，識别蒙皮下的斷層區域。這種檢測設備如同一副“透視眼鏡”，讓問題隐患“無處遁形”。

三是數據多。戰機進入生産環節，精确處理海量數據能力決定着精密制造水平。以航空發動機葉片制造為例，葉片測量參數多，自動化生産過程中數據采集速度達到每秒上萬個，數據處理能力關系到戰機的生産質量和效率。

為提高對整體葉盤葉片的檢測效率，英國雷尼紹公司開發了一種高速掃描系統，每秒可以采集上千個3D數據點。與傳統的機内測量技術相比，高速掃描系統不僅可以縮短測量時間，還能夠對葉片前邊緣進行精準測量，葉片成品率持續攀升。

事實上，戰機的關鍵零部件生産總裝是一個串聯過程，任何一個環節出現問題都會導緻産品質量不合格。近年來，數字化測量被廣泛應用于工裝制造、零件檢驗、戰機組件掃描分析和逆向建模等航空制造領域，為戰機打造“鋼筋鐵骨”。

檢查診斷，守護戰機健康的“數據醫生”

一款新型戰機的研發技術再先進、設計圖紙再完美、試驗再成功，能不能持續發揮出戰鬥力，還要看戰機的維修保障技術能力。

以印度空軍為例：過去40年墜毀戰機高達上千架。其中一個重要原因是印度空軍後勤保障能力不足，很多機型設備缺乏配套的計量檢測儀器，戰機常常“帶病”飛行，導緻故障率居高不下。

20世紀90年代，随着戰機向着多用途方向發展，機載電子設備數量成倍增加，但戰機的可靠性反而降低。電子操縱系統時常會出現誤判等錯情，因此更加依賴數據監測的準确可靠。

為此，航空計量作為戰機的“數據醫生”，采取了一系列措施來保證戰機的可靠性——

為維修設備繪制“心電圖”。要想維修一架戰機，首先需要有一套完好的維修設備，而航空計量是保證維修設備精準有效的關鍵。針對電子測試設備，工程師通常會輸入模拟信号、計量設備的反饋信号，就可以繪制出受檢設備的“心電圖”，設備的健康狀況一目了然。

用“聽診器”發現故障征候。任何故障發生前，都是有迹可循的，越早發現故障越有利于戰機飛行安全。維修人員除了觀察戰機的各項性能數據外，還會通過振動、溫度等參數變化剖析故障問題，甚至将計量檢測系統搭載到戰機發動機試車平台上，像“聽診器”一樣對戰機“心髒”進行實時監測，反饋異常信号。

為返修戰機“做體檢”。維修人員作為戰機的“數據醫生”，會按照“一機一狀态”要求，對整機性能和狀态開展評估。檢驗時，維修人員将健康評估模型植入監測傳感設備，通過監測潤滑油成分、主軸軸承噪聲等多項數據，為戰機“驗血”“把脈”，發現并及時排除戰機故障問題。

計量先行，撬動裝備研發的“杠杆”

計量界有這樣一句話：“隻有測量出來，才能制造出來。”每款武器裝備的叠代升級，都離不開計量技術的發展進步。

去年，美國海軍向國會提交的2022年預算草案沒有關于電磁炮的開支。自2005年以來，這項開支每年都會出現在海軍“未來研發項目”的清單中。美國海軍官方表示，電磁炮項目将被凍結，所有研發内容将被記錄并封存。這意味着，這個花費5億多美元的項目被迫叫停。

其實，這樣的結局并不意外。早在之前的試制過程中，電磁炮在180公裡極限射程時，誤差高達100米以上，根本無法命中目标。高強度電磁脈沖的計量校準技術難度很大，美國海軍不得不将這個項目無限期擱置。

“工欲善其事，必先利其器。”計量技術是支撐武器裝備研發和作戰使用的重要基礎，被喻為技術創新的“種子”。航空航天、精确制導、電磁對抗、通信導航等領域都需要計量技術的支持。

俄羅斯十分重視計量技術的積累和研發，在時間計量方面多次取得技術突破，衍生出的先進制導技術，擦亮了戰略和戰術導彈的“眼睛”。在打擊叙利亞“ISIS”目标時，俄羅斯“口徑”導彈穿越上千公裡，打擊精度在10米以内，展現出優異的精确打擊能力。

近年來，量子技術在計量領域快速興起，其單量子水平的極限探測、精準操縱和極限運用，是傳統物理計量精度的上百倍。由此發展而來的量子慣性導航，具有高精度和高靈敏度優勢，有效解決了GPS導航精度随時間推移而降低的問題。

2016年，英國皇家海軍在測試潛艇時發現，量子導航系統精度在24小時内的定位誤差僅有1米。不僅是水下，地下和建築群裡等導航衛星難以探測到的地方，量子慣性導航同樣可以發揮作用。通過使用量子重力儀或磁力儀對該區域的磁場進行精确測量，導航精度可以精确到厘米級。有人預言，量子計量的發展将對軍事應用帶來革命性影響。

此外，在聯合作戰方面，無人作戰系統和空天一體化作戰網絡的建立，需要時間計量的高精度同步。世界上多個國家的研究機構都在開展高性能計量設備的小型化、工程化研究。原子鐘、量子接收機等高精度計量設備日趨成熟，将成為衛星、戰機、導彈、地面雷達等裝備“最強大腦”的重要組成部件。

未來，計量技術會向着系統化、綜合化、多參數化的方向發展，以适應武器裝備的信息化、體系化需要。可以預見，随着裝備更新換代速度加快，新型計量設備将不斷問世，測量範圍越來越廣，技術指标越來越高，計量技術越來越先進。（祁宇豪 王若璞 王子昂）

來源： 解放軍報

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