設(shè)計(jì)師手記

劉長(zhǎng)明

肩負(fù)重任主持保護(hù)頭盔的研制

在北京圓滿完成任務(wù)后，受到航空局領(lǐng)導(dǎo)的贊揚(yáng)，得到葛文墉等很多熱心同志的鼓勵(lì)和期望，深感我生逢時(shí)，在34歲年華能主持我國(guó)飛行員第一代保護(hù)頭盔的研制工作，十分光榮。在北京調(diào)研40余天，1965年7月18日回襄，隨即開展保護(hù)頭盔的研制工作。

首先從分析研究F－105飛機(jī)飛行員保護(hù)頭盔(即P－1B保護(hù)頭盔)與P型氧氣面罩人手。P－1B頭盔是我第一次得到完整的美式頭盔與氧氣面罩，它將成為我們?cè)O(shè)計(jì)國(guó)產(chǎn)頭盔的重要參考依據(jù)。通過研究分析，獲得以上兩件產(chǎn)品寶貴的設(shè)計(jì)參數(shù)：整頂頭盔及其各主要零組件的重量，如濾光鏡、濾光鏡保護(hù)蓋、耳罩、下顎帶的重量；外殼、軟硬襯墊、濾光鏡、濾光鏡的保護(hù)蓋等重量占頭盔重量的60％，通訊系統(tǒng)占15％，其余零組件占25％；頭盔外殼、頭盔內(nèi)襯墊、濾光鏡、濾光鏡保護(hù)蓋、頭盔外殼油漆的厚度；頭盔頭型尺寸，如頭盔外殼的圍長(zhǎng)、長(zhǎng)寬高的尺寸。所得結(jié)果編寫出《F－105飛機(jī)飛行員保護(hù)頭盔分析研究報(bào)告》與《F－105飛機(jī)飛行員氧氣面罩分析研究報(bào)告》。在當(dāng)時(shí)P－1B頭盔是很先進(jìn)的，比葛文墉戴的P-4A頭盔美觀、舒適很多，而且是我見到的美式保護(hù)頭盔中比較新和比較完美的。它的頭型結(jié)構(gòu)美觀，頭盔的重量、外殼的厚度、頭盔內(nèi)的硬襯墊與軟襯墊的厚度和頭盔強(qiáng)度等參數(shù)，對(duì)我設(shè)計(jì)我國(guó)飛行保護(hù)頭盔很有借鑒作用。試驗(yàn)是保證設(shè)計(jì)成功的重要手段，通過試驗(yàn)?zāi)軌颢@得大量的數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)也是設(shè)計(jì)的重要依據(jù)。當(dāng)時(shí)我國(guó)沒有頭盔沖擊試驗(yàn)臺(tái)，對(duì)美式P－1B頭盔的沖擊性能只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的試驗(yàn)。我們土法上馬，用重3千克錐形尖頂?shù)匿撳N從3米高處落下，P－1B頭盔完整無(wú)損，而戴在木質(zhì)頭型上的皮飛行帽則被刺穿了。

在分析研究的基礎(chǔ)上，接下來就要制訂保護(hù)頭盔的設(shè)計(jì)方案。這是任何研制工作總負(fù)責(zé)人必須親自動(dòng)手的工作，設(shè)計(jì)方案如同是綱，“綱舉目張”，這樣才能把握控制好保護(hù)頭盔的戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能、總體結(jié)構(gòu)、各主要部件結(jié)構(gòu)，以及與頭盔配套的氧氣面罩相連接的結(jié)構(gòu)等，以便設(shè)計(jì)員在具體設(shè)計(jì)時(shí)有所依據(jù)。保護(hù)頭盔的設(shè)計(jì)方案在上報(bào)三機(jī)部航空局后很快得到批準(zhǔn)。

在編寫我國(guó)飛行員第一代《保護(hù)頭盔設(shè)計(jì)方案》時(shí)，我是“初生牛犢不怕虎”，在設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想上提出我國(guó)的保護(hù)頭盔在性能上應(yīng)勝出美式P－1B保護(hù)頭盔，只用兩年時(shí)間，即到1967年底研制成功中國(guó)的飛行保護(hù)頭盔，而且頭盔的頭型應(yīng)符合中國(guó)飛行員的頭型?？账乃鶎?duì)我國(guó)飛行員的頭型作了大量的調(diào)查測(cè)量，為我們提供了我國(guó)飛行員頭型尺寸數(shù)據(jù)，而我則按這些數(shù)據(jù)來設(shè)計(jì)保護(hù)頭盔。

保護(hù)頭盔設(shè)計(jì)方案對(duì)頭盔的各種性能指標(biāo)提出了要求。頭盔的重量不大于1.55千克，比P－1B頭盔略輕0.3千克。頭盔主要構(gòu)件與P－1B頭盔差不多，主要由保護(hù)頭盔外殼、濾光鏡、濾光鏡保護(hù)蓋、容腔耳罩、頭盔內(nèi)硬、軟襯墊、面罩掛鉤、下頦調(diào)節(jié)帶等組成。頭盔配套的氧氣面罩是YM6505，故采用掛鉤式結(jié)構(gòu)與氧氣面罩相連接。掛鉤式結(jié)構(gòu)是在頭盔外殼上安裝有掛鉤，而氧氣面罩上的環(huán)扣直接掛在外殼的掛鉤上。P－1B頭盔與氧氣面罩的連接采用的是插銷式結(jié)構(gòu)，也就是氧氣面罩的插銷與保護(hù)頭盔外殼上的插銷套連接。由此可見，掛鉤式結(jié)構(gòu)比插銷式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其重量比P－1B頭盔與P型氧氣面罩的連接結(jié)構(gòu)輕多了。由于受當(dāng)時(shí)條件的限制，對(duì)保護(hù)頭盔提出的主要技術(shù)要求是：具有防沖擊與防穿透性，以P－1B頭盔的防沖擊性能為準(zhǔn)。防氣流吹襲性能，在表速不大于850千米／小時(shí)的條件下彈射跳傘，頭盔工作正常，而且能保證通訊和隔音性能。耳機(jī)應(yīng)能與無(wú)線電通訊系統(tǒng)匹配。采用當(dāng)時(shí)飛行員佩戴的皮飛行帽的耳機(jī)與通話系統(tǒng)，設(shè)計(jì)上沒有遇到什么困難；視界、視力損失、光學(xué)畸變與濾光性能，都以P－1B保護(hù)頭盔為依據(jù)，頭部不轉(zhuǎn)動(dòng)，視野為上下50度，左右為90度。濾光鏡吸收率在80％以上。

有了設(shè)計(jì)方案，下一步就要建立臨時(shí)的保護(hù)頭盔試制線，用石膏做人頭模型，以便成型玻璃鋼頭盔外殼。除了摸索玻璃鋼外殼成型工藝技術(shù)之外，主要設(shè)計(jì)工作是提供頭盔外殼的厚度與重量的關(guān)系、外殼厚度與沖擊性能的關(guān)系。頭盔外殼的厚度是頭盔強(qiáng)度的保證，但厚度加大了，頭盔重量就太重了，因此，通過反復(fù)試驗(yàn)要求得到頭盔外殼的厚度數(shù)據(jù)，既要保證頭盔具有P－1B一定的強(qiáng)度，又不超過P－1B頭盔的重量；而且頭盔重量不能超過飛行員平均頭部重量的40％，因?yàn)轭^盔過重易使飛行員脖子受傷。為掌握頭盔外殼成型工藝，派人去北京化工研究院，學(xué)習(xí)整塊玻璃布聚酯樹脂袋壓成型外殼工藝技術(shù)，這一成型工藝方法沿用至今。

和設(shè)計(jì)其它產(chǎn)品一樣，選用何種材料是設(shè)計(jì)師考慮的重要因素，只有選材合適才能達(dá)到產(chǎn)品的設(shè)計(jì)指標(biāo)。國(guó)產(chǎn)頭盔上用的新材料、新元件品種較多，如引線耳機(jī)、煙色有機(jī)玻璃和發(fā)泡軟墊等，我將在北京落實(shí)的情況，詳細(xì)告知510廠專門成立的新材料試制室。該室主任是房瑞華，他們的技術(shù)力量很強(qiáng)，做了很多有成效的工作，如新材料、新元件進(jìn)廠的復(fù)驗(yàn)鑒定，與新材料試制單位共同制訂材料標(biāo)準(zhǔn)等。

《保護(hù)頭盔設(shè)計(jì)方案》制訂出來以后，依照設(shè)計(jì)要求，主管設(shè)計(jì)員唐振武(不久改為鄭炎安)與李剛便著手繪制保護(hù)頭盔“C”型制造圖紙，編寫了《保護(hù)頭盔技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。在繪制保護(hù)頭盔“c”型制造圖時(shí)，難題很多，首先遇到的問題是保護(hù)頭盔的基本頭型問題。為了使新設(shè)計(jì)的保護(hù)頭盔的大小形狀能滿足我國(guó)數(shù)以萬(wàn)計(jì)的飛行員頭型，根據(jù)空四所提供的我國(guó)飛行員的頭圍、頭寬和頭長(zhǎng)等4種基本數(shù)據(jù)，將保護(hù)頭盔分成1、2、3和4等4種規(guī)格號(hào)碼。

根據(jù)以上4種飛行員頭型尺碼，要繪制4種飛行員的標(biāo)準(zhǔn)頭型圖紙，這是很不容易的。首先要根據(jù)4種飛行員頭型尺碼制成4種飛行員標(biāo)準(zhǔn)頭型實(shí)物。例如在完成1號(hào)尺碼標(biāo)準(zhǔn)頭型時(shí)，就要選定較適合的濾光鏡轉(zhuǎn)動(dòng)支點(diǎn)位置，以便濾光鏡在頭盔外殼上轉(zhuǎn)動(dòng)不相互磨擦。有了1號(hào)鋁材制成飛行員的標(biāo)準(zhǔn)頭型，就可繪制1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)頭型圖紙了，再在1號(hào)標(biāo)準(zhǔn)頭型上加上頭盔硬、軟襯墊的厚度，這就得到了l號(hào)頭盔外殼內(nèi)腔尺碼的頭型了。在此頭型上粘合玻璃布，就可得到1號(hào)頭盔外殼了。其它2、3和4號(hào)頭盔的圖紙也用以上方法制得。這件設(shè)計(jì)工作做好了，保護(hù)頭盔的基本性能就有了保證。其次，還要確定頭盔外殼的厚度與玻璃布的層數(shù)以及聚酯樹脂的用量；氧氣面罩掛鉤在外殼上的固定位置；耳機(jī)罩在頭盔內(nèi)的位置等。有關(guān)保護(hù)頭盔的相頭參數(shù)都要經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，得到可靠數(shù)據(jù)后，再在“c”型圖紙上繪制并標(biāo)注出來。

根據(jù)“c”型圖紙制造樣件，通過試制出來的樣件再修改“c”型圖紙，經(jīng)修改的“c”型圖紙成為“D”型圖紙。根據(jù)“D”型圖紙制成的樣品，經(jīng)過試驗(yàn)合格后，即成為設(shè)計(jì)定型產(chǎn)品；設(shè)計(jì)定型產(chǎn)品經(jīng)試驗(yàn)

合格后，即為試生產(chǎn)定型。通過試驗(yàn)經(jīng)修改的“D”型圖紙即為“P”型圖紙，也就是批量生產(chǎn)圖紙。這是研制產(chǎn)品必須經(jīng)過的程序，每個(gè)階段都是為了完善制造圖紙。一定要嚴(yán)格按這種研制程序進(jìn)行，以確保產(chǎn)品質(zhì)量。

在不到兩個(gè)月的時(shí)間內(nèi)，我領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)(當(dāng)時(shí)我任510廠設(shè)計(jì)科長(zhǎng))做了大量工作。當(dāng)時(shí)我們已經(jīng)研制飛行密閉頭盔，代號(hào)為TK-1；按研制的先后順序，后研制的第一代飛行保護(hù)頭盔代號(hào)為TK-2。

臨危受命

改裝修理TK－2保護(hù)頭盔

1973年5月1日，受“文革”沖擊的我終于回到分離8年的工作崗位。上崗伊始面臨的一大難題是TK-2保護(hù)頭盔的改裝修理。TK-2保護(hù)頭盔經(jīng)過5年的研制，于1970年大量投產(chǎn)，到1972年有5000余頂發(fā)給部隊(duì)，卻根本無(wú)法使用。

當(dāng)時(shí)主管設(shè)計(jì)員鄭炎安與主管工藝員李剛不知如何挽救要報(bào)廢的TK-2保護(hù)頭盔。我安慰他們，并與他們一道分析TK-2保護(hù)頭盔存在的問題。經(jīng)過艱苦的研究分析找到了TK-2保護(hù)頭盔存在的問題，主要是頭型不合適，內(nèi)襯墊壓頭頂，導(dǎo)致飛行員頭疼難耐；加上氧氣面罩與頭盔配戴不密封，無(wú)法保證安全飛行；耳機(jī)擠壓耳朵疼痛；頭盔通風(fēng)性能不好等。針對(duì)這些問題，我將頭盔內(nèi)襯墊全部更換，硬襯墊改薄些，軟襯墊改厚些，并包覆易吸汗的柔軟織物，而且?guī)в袀浼?，易于更換。關(guān)于氧氣面罩與頭盔配戴不密封的問題，在部隊(duì)試戴時(shí)，調(diào)整了頭盔上的掛鉤位置，達(dá)到了密封要求。耳機(jī)罩全部更換較軟的發(fā)泡塑料，厚度適中，并包覆柔軟之物，解決了壓耳朵痛之弊端。為了保護(hù)頭盔的通風(fēng)性能，在外殼頂部和位于濾光鏡保護(hù)蓋后方鉆了數(shù)個(gè)直徑15毫米的孔。通過以上改進(jìn)措施解決了TK-2保護(hù)頭盔存在的問題，使其起死回生。TK-2保護(hù)頭盔經(jīng)飛行員試戴后普遍反映良好。為此，我親自編寫了改裝修理TK-2保護(hù)頭盔的兩份重要技術(shù)文件：《TK-2保護(hù)頭盔改裝修理標(biāo)準(zhǔn)》與《TK-2保護(hù)頭盔修理工藝規(guī)范》。前者是改裝修理最重要的依據(jù)，抓住了它就抓住了改裝修理頭盔的綱，此份文件經(jīng)三機(jī)部與空軍訂貨部批準(zhǔn)才能有效，這是有經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)人應(yīng)抓住的要點(diǎn)。而《TK-2保護(hù)頭盔改裝修理工藝規(guī)范》是落實(shí)《TK-2保護(hù)頭盔改裝修理標(biāo)準(zhǔn)》的重要技術(shù)資料，使工人能有章可循，以保證頭盔改裝修理的質(zhì)量。

矢志不移

研制性能更好的保護(hù)頭盔

TK-2保護(hù)頭盔在改裝修理之時(shí)，我就深感TK-2保護(hù)頭盔存在著根本不足，如頭型不緊湊、造型不美觀、重量重等缺陷。1973年，著手制訂在TK-2保護(hù)頭盔基礎(chǔ)上改進(jìn)，設(shè)計(jì)性能好的保護(hù)頭盔方案，并得到三機(jī)部航空局的批準(zhǔn)。

新設(shè)計(jì)的保護(hù)頭盔性能、結(jié)構(gòu)、舒適性比TK-2保護(hù)頭盔有很大的改進(jìn)，但是TK-2保護(hù)頭盔是我國(guó)第一代保護(hù)頭盔，有一定的知名度，故新設(shè)計(jì)的保護(hù)頭盔作為TK-2的改型產(chǎn)品，稱為TK-2A保護(hù)頭盔，以表示保護(hù)頭盔發(fā)展的連續(xù)性。

陳遠(yuǎn)林是TK-2A保護(hù)頭盔的主管設(shè)計(jì)員，也是一位很能堅(jiān)持先進(jìn)設(shè)計(jì)思想的技術(shù)人員，我很支持他的設(shè)計(jì)思想與工作。

TK-2A型保護(hù)頭盔整體外形緊湊，在兩耳窩處有耳窩凸臺(tái)，十分美觀，又能保護(hù)下臉頰；而TK-2保護(hù)頭盔整體外形松大，不能保護(hù)下臉頰。TK-2A型保護(hù)頭盔重量較輕，因其外殼是變厚度的，也就是說在外殼容易受碰撞的部位，如前額與腦后部位，外殼厚度增加一些，而不易受碰撞的部位，如耳窩兩側(cè)，厚度就減薄一些，故有效減輕了外殼重量。這種變厚度頭盔外殼結(jié)構(gòu)國(guó)外也未采用過，可以說是一個(gè)創(chuàng)新，但給工藝操作帶來一定難度。

保護(hù)頭盔變厚度外殼不僅能減輕重量，還具有彈性，易于脫戴。除此之外，該頭盔有兩層襯墊，硬襯墊主要是為了防碰撞，而軟襯墊是為了增加飛行員的舒適性。濾光鏡的轉(zhuǎn)動(dòng)采用分三檔靈活便捷的固定鎖，另外在防護(hù)外殼和減震襯墊的配置、外殼和減震襯的選材等方面做了大量的試驗(yàn)工作。TK-2A保護(hù)頭盔1978年設(shè)計(jì)定型，1982年投入批量生產(chǎn)。為了冬季戴TK-2A保護(hù)頭盔不冷，根據(jù)葛文墉的建議，每頂TK-2A保護(hù)頭盔帶兩頂毛線帽。

TK-2A保護(hù)頭盔很受廣大空、海軍飛行員歡迎。但也有人反映頭型偏小，希望增加特大號(hào)。為此，我曾去青島柳亭機(jī)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)查，認(rèn)為很有必要，于1982制訂了設(shè)計(jì)特大號(hào)保護(hù)頭盔的方案，空軍科研部同年還專門為特大號(hào)保護(hù)頭盔的設(shè)計(jì)撥了?？睢?986年，陳遠(yuǎn)林重新?lián)蜹K-2A保護(hù)頭盔主管設(shè)計(jì)員，在不到一年時(shí)間內(nèi)即完成此項(xiàng)任務(wù)?，F(xiàn)在，TK-2A保護(hù)頭盔每年數(shù)以千計(jì)的提供空、海軍飛行員使用。每當(dāng)從電影或電視中看到我國(guó)戰(zhàn)斗機(jī)飛行員頭戴的是國(guó)產(chǎn)保護(hù)頭盔時(shí)，心中無(wú)限快慰!

責(zé)任編輯：兆然