施荣明：振动环境标准航标HB5830与国军标GJB150背后的故事

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导读：2023年11月13日，仿真秀很荣幸采访到了原中国航空工业集团沈阳飞机设计研究所副所长施荣明先生。笔者将施老和我们讲述的内容整理成文字，与读者分享这位“国宝级”专家的传奇人生。已刊发两篇文章：

这篇文章，我们继续将施老采访的内容整理，与读者分享。

一、“和平珍珠”项目，不平等的合作

1986年，在当时的历史背景下，中美达成合作协议，时任美国总统里根与邓小平亲自签订合同，由格鲁门公司负责对中国的歼-8II进行升级改装。这个项目就是“八二工程”，又被称为“和平珍珠计划”。合同约定，由美国负责升级改装50架歼-8II战斗机，改装升级包括50套机载雷达和火控系统，再加5套备份，项目总金额5.01亿美元。按照当时的汇率计算，大约40亿人民币。约定的交付时间定在1991年。

当时中国正值改革开放初期，多项建设支出让国家的外汇储备捉襟见肘。根据国家外汇管理局数据，1986年国家外汇储备仅为20.72亿美元。

（单位：亿美元. 数据来源：https://www.safe.gov.cn/safe/2018/0612/9313.html）

两国元首敲定的合作项目，实际执行起来却仍不顺利。根据施老的回忆，由于美国人掌握先进技术，美国胁迫中国回答他们关于歼-8飞机的共计1000多个技术问题，几乎涉及了飞机的全部秘密。你不给他，他就不给你批示。这是一个非常不平等的条件。但国家定下来的事不办不行。中方技术人员和美方组成了一个技术团队，在同一个仓库中进行办公。一边是中方的办公室，另一边是美方办公室，中间放了一台很高级的打印机。但即使是在这样的情况下，中间的通道也不向中国人开放。美国人可以随便到中方办公室来，中国人却不能到美方办公室去。

根据历史记载，1987年，2架歼-8II和一架全比例模型由C-5A“银河”运输机提货带走，1988年美方就完成了航电系统的安装和测试并进行了试飞。但1989年，美国单方面暂停了该项目。格鲁门公司出于利益需要，提出可以继续完成剩余项目，但必须额外支付2亿美元，中国只能选择放弃。这架被美国人从内到外研究个遍的歼-8II 战机，直到1992年才得以回到国内，成为了一段历史见证供人参观。

这段合作虽然以失败告终，但与美国的合作也让中国的工程师开拓了视野。从这次项目里学习到的经验，也被应用在了后续型号飞机的研发和生产过程中。

二、从美标到国标

飞机的设计和制造一直都是复杂的系统工程。在歼-8飞机的制造过程中，涉及到200多个单位。各种各样的产品、附件要安装在飞机上，例如火控系统、液压系统、空调系统等等，每个部分都有专门的研究所。在飞机设计之初，总体单位要向各分系统的成品附件单位提出产品研制要求，各单位按照这个要求回去研制配套产品。

但在60-70年代，中国从来没有自行研制飞机的经验，总体所对各个子系统的要求该怎么提，就犯了难。所有相关单位的代表加在一起数百人，开了一场附件设计协调会。飞机总体设计师们一开始提出参考美国F型飞机的条件来给成品附件厂提标准，没有通过。因为附件厂认为美国的技术比我们高，不能全部按照美国标准来，而且这个标准不一定适用于中国的飞机。

协调大会开的不成功，为了制定出适用于中国飞机各种附件的设计标准，航空产品定性委员会就现场给601所下了一个任务，要组织我们自己国家的飞机实测结果，拿出一套标准来。施荣明作为振动环境标准技术组的组长，组织了301所、630所、612所、南京航空航天大学等多家研究机构、高校的力量，共同完成标准的制定工作。施老回忆说，“我们当时就是共产主义大协作，有力出力，有飞机出飞机，有人出人，大家共同来完成这件事。”振动环境标准技术组花了六年多时间，获得了106000多个数据，完成了国内6架飞机的实测。搞了10多个课题研究，终于搞出来一套标准，叫航标 HB5830，完成了航定委的任务。这份工作结束后，不单单有一份标准，还提供了四份指导性文件，包括如何进行测试、数据分析、数据归纳等信息。

正是由于施荣明参与过这套标准的制定，后来在中美“和平珍珠”合作项目中，施荣明被派去美国，和美国人一起研究将飞机火控系统移植到歼-8II飞机上的振动标准问题。最初，美国人对中方提供的的数据有意见。中方给的数据是功率谱密度分析图，美国人说我们要raw data，就是原始数据。言下之意就是他们不信任我们的数据分析和归纳。施荣明将试飞院测试的原始数据录进磁带，和试飞院的同志一起，背着磁带机又去了美国。美国人用原始数据自己又做了一遍分析，结论和中方最初给的数据是一致的。正因为施荣明有过参与制定中国自己的振动标准的经历，才能有和美国人平起平坐讨论技术问题的底气。

后来，国防科工委组织人员，要求参照美国的STD-810标准，制定中国的国军标GJB150。施荣明作为振动部分的第一负责人，带领团队翻译了美国STD-810d标准。制定标准的过程非常艰难，因为虽然有参考，但我们仍然要理解标准中的每一个指标，要解释这个标准是怎么来的。对于美国标准中不理解的地方，要自己去做实验，理解之后才能写进中国标准手册。

在参照STD-810制定国军标的过程中，施老介绍了一处亮点。在美国的810标准中，关于振动鉴定试验的耐久试验，试验时间定为一小时。这个数据在美国标准中，从810c到810f基本没变过。那为什么将试验时间定为一小时呢？施荣明解释说，因为美国人工成本比较贵，对实际工作几千小时的耐久试验，如果做一次试验几百小时，则成本太高无法接受。美国标准中为了节约试验成本，就将试验时间定得很短。但这样一来，根据振动耐久试验的规律，时间缩短，加载的量值就要提高，否则达不到等效关系。美国标准中，将试验量值提的太高，超出了试件线性弹性的范围，产品进入非线性阶段，试验结果就不准确了。正确的做法是，“适当”提高试验的量值，来“适当”缩短试验时间。

那么，怎样才是“适当”的呢？如果不给出具体的数据标准，试验单位就无法遵照执行。施荣明带领团队针对这一问题做了大量的实验研究，加速试验做坏了好几个振动台，得到了重要的数据。在这一点上，国军标GJB150是要比美方标准更早、更先进的。

这里补充解释一下，振动耐久试验，简单来说，就是要测试验证某个工件在实际振动条件下，能够正常工作多长时间不会发生疲劳破坏。一般这个正常工作的时间都非常长，要达到正常工作的循环次数，试验时间需要数百小时甚至更多，试验中不可能模拟这么久。在振动疲劳试验中，可以通过增大单次加载的量值，缩短试验周期数，来减少试验时间，达到相同的效果。

在施荣明主编的《飞机结构振动设计与试验》一书中，给出了具体的公式和系数：