我的“非职务设计”——勤工号      
                                                  —— 程不时             

前些天，一位远方的朋友发来邮件，询问关于“勤工号”飞机的往事。来函者把它错记成是我在大学学习期中设计的飞机。还询问飞机名字的来源。
实际上，“勤工号”并不是我在学生时代设计的。但是它确实有一些特别的地方，比如说，它是我的第一架“非职务设计”，由一所航空学校试制。它的试飞员也有些奇特的经历。它的出现使我对飞机设计这个行业有某些感悟。把“勤工号”的回忆写在这里，将一些感受与愿看这段故事的网友们分享。

                          年轻人的热情

1958年春天，飞机工厂负责青年工作的王彦明和庄桂棣（女）把我找到大白楼他们的办公室，对我说，我们工厂有许多青年技术人员，大部分是在车间生产线上的工艺人员，他们的主要工作是制造国外飞机的某些零件。另一方面他们对于自已参加设计一架飞机有很大的向往，我们打算组织工厂的青年们设计一架飞机，你的看法怎么样？
当时我27岁，在当时中国的领空，还没有一架自行设计的飞机飞翔过。因此有人把设计飞机看得很神秘。但是另一方面，又有人头脑过热，把飞机设计看得简单。我认为设计飞机既不神秘又不简单，关键是必须遵循设计飞机的规律，熟练地使用这些规律，便能够成功地设计出良好的飞机来。
    我当时担任着“第一飞机设计室”飞机总体设计的任务，由此而对当时世界航空发展的形势有一定的了解。我对军用飞机的发展已经连续发表了五，六篇介绍世界航空新技术的文章。此外也对民用飞机的形势作了一些探索，在刊物上发表了“农业飞机”的评述文章，该文被正在研制农业飞机的航空学校指定为“必读”文献。也许因为这些背景，这两位青年工作者在组织这项活动时，来听我的意见。
    我的看法是：如果要设计一种小型民用飞机，则以单发动机，四座，上单翼的型式用途最广。美国、欧洲、苏联都有这样的飞机，长期来保持着很大的使用量。这种飞机在技术上也最成熟，没有不可预计的设计困难。这种飞机可以用于送人、小额货运、各种农业及观察、勘探、摄影等多种用途。
    王彦明说，很好，就设计一架这样的飞机，由你来担任总设计师。
    参加这项设计工作的，只有我一人来自设计室，其余都是车间里的年轻工艺人员。我觉得他们只熟悉高速喷气式战斗机的构造，这些构造不适于轻型飞机。因此，我建议首先组织全体人员到沈阳滑翔机厂去参观一次，那里有一些轻型飞机如雅克18，雅克12，艾罗45等轻型飞机，可以看一看它们的构造型式，以作为设计时参考。
    初春一个寒冷的阴天，工厂组织了几十个人，先由我讲解这次参观的目的，及参观中应注意的方面，由工厂派车把这支庞大的队伍送到沈阳市的滑翔机厂。
青年们分组观察，我则向他们指出一些值得注意的细节。告诉他们说，我们并不是想要复制某些构造，但是观察已有的飞机是如何解决它的设计问题的，有助于我们在解决自己的问题时有更广阔的思路。
 虽然我说过新飞机将采用一种成熟的技术型式，但是我在总体设计中仍然按照正规设计程序，首先收集并分析了同类型机型的资料，确定各总体参数的合理选用范围，并确定飞机各主要部件的技术型式。
    我感到遗憾的是，在动力装置方面，当时除了M-11型五缸星形排列的发动机已在国内生产之外，没有其它的发动机可供选择。仅从设计需要的角度，我很希望能采用对缸式排列的发动机。
    我作过计算之后，便开始绘制总图。由于对型式和参数已作过许多考虑，加以当时少年气盛，自信心很强，因此下笔很果断，很快绘出了全机总图及数据表。并立即晒发各车间的设计组，作为各部件设计的依据。
   我当时已经完成了三种飞机的总体设计。但是这些飞机都还没有起飞。每当我面对大幅的绘图板，摊开一整张洁白的绘图纸，动手来绘制一架新飞机的设计图纸时，都不免有一种特别的滋味在心头。
   设计飞机，首先要考虑机翼面积。当心中权衡机翼展弦比、后掠角等等与飞行紧密相关的参数时，有一种很神秘而庄重的意味。画在图板上的对象以后是要飞的。你在绘图中不知不觉就会想像你画出的线条将来飞在空中的样子，有一种飞腾的洒脱感充斥在头脑中。使你不自禁会带着一种审美的情调去察看你笔下涌出的线条。
记得以前我从书中读到过，英国二战时首相邱吉尔在业余时间是个油画爱好者。他自己说过：一次他面对一幅新的画布，左考虑右考虑不知如何下第一笔。正好一位女画家来看他，看到他犹豫的神色，便伸出手来说：“我来给你画第一笔，给我笔，大号的！”邱吉尔说，他以后常常记得那位女画家要求“大号的”笔那坚决的口气。
我在幼年和少年时代处在抗日战争中，当时我12岁读初中三年级时在桂林。这座城市曾有中国抗日的空军与美国“飞虎队”的联合空军部队驻防。自从我读小学以来，亲自经历了日本飞机的轰炸。这时在桂林我看到了升空抗击日机的飞机，心情十分振兴。就在此时，我立下了将来要为祖国设计飞机的志愿，并且开始在笔记本的空白处中画我自己设计的飞机图象。当然。这时绘出的飞机还纯粹是一种个人练习。
但以后在我正式从事飞机设计事业以来在图板上画出的飞机，大部分以后都实际飞上了天空。所以每当我面对一张新的图纸画上第一笔的时候，我都会感到那种“给我笔，大号的！”那种挥毫直洒长空的豪迈劲头。
     设计这架飞机工作时间没有保证，完全靠参加者业余挤出时间来。这样对短期突击的任务通常是可以的，但要设计出一架飞机，拖的时间就比较长，并且很不容易组织和保证设计的质量。终于克服了很多困难完成了第一轮设计。
    到了夏天，我们终于有了机身和机翼，尾翼的结构图纸。至于起落架，由于起落架车间的工艺员们不了解我为该机选择的橡筋式减震式的起落架，这部分的图纸暂缺。
为了保证安全，组织了设计室的青年工作者对这批初步的结构图纸进行了一次校核。而原来缺图的起落架部分，则由设计室的青年设计者补绘的。
    这架飞机没有经过常规的风洞试验和结构静力试验。这一方面是限于当时的条件，另一方面因为它在气动上属于常规布局，我通过已有的理论和我自己的模型试验已经掌握了它的操纵和稳定特点，有把握确定它的正常飞行的重心范围。而它在结构上的主要受力系统属于静定系统，用成熟的理论已经可以可靠地确定它的应力分布，因此我们认为它在气动力上和结构上都可以确保安全。

                          “飞天”挥袖舞长空

    与沈阳飞机工厂相邻的辽宁航空技校，自愿担任了这架飞机的试制任务。技校校长张伟亲自组织了试制工作。技校许多教师原是十分有经验的老技工，他们带领广大年轻学员们认真制造。在一些关键的部位，在没有充足的工艺装备的情况下，一些极有经验的老技工师傅发挥出绝技完成试制任务，我向张伟校长谈到这点时表示钦佩不已，张校长也和我一样十分赞叹老师傅们的高超技艺。
    冬季到来东北的时候，飞机工厂跑道上北风呼啸，在停机坪边的一座机库内进行飞机的总装配。翼面的蒙布是请沈阳滑翔机厂的蒙布工人协助完成的，翼面的质量非常良好。发动机与整个动力系统的安装，由工厂试飞站的机务员韩信根负责。他以前曾在使用“雅克18”的航校当过机务主任，对M-11发动机的安装调试非常有经验。
    当时在工厂协助生产的一位苏联老专家冒着大风来到机库，他向我提出了一系列问题。我一一用俄语给了他回答。他对飞机设计表现出很大的尊重，虽然这是一架不起眼的多用途民用飞机，但在由一群青年人设计出来，他仍然觉得很了不起。
    我作为技术上的总负责人，这时思想上产生了很大压力。毕竟这是一架有许多非专业人员参加设计和试制的飞机，是一架不折不扣的“非职务设计”，因此，在它身上可能潜伏着不确定的隐患。我抓紧时间从飞行总体安全的角度反复检查飞机。我使用的工作方法20多年后学习新兴的学科“系统工程学”时，才知道称为“输入输出法”。我至今认为这是从事总体工作的一种重要的思维方法。
    比如说，我用肉眼观察就发现左右机翼的安装角有误差。技校一位姓周的教师再三向我保证说，是他亲自作的水平测量，数据证明两翼对称良好。但是我宁可相信自己的眼睛而不相信他的繁琐的数据，对他说：“肯定你测量错了，我不管你是如何测量的，结果摆在这里，就是不对称。”我坚决要求改正。
    飞机的系统安装，称重等工作，是通宵赶工完成的。在称“满油重心”的时候，由于机翼油箱的装油量正好等于两个人的重量，我要求由两个人爬到机翼上坐在油箱位置上来代表油的重量。称重完毕时天已快亮了。学校许多师生裹着大衣，靠在机库墙角坐在地上成为一排迷睡过去，等第二天天亮再接着完成试飞前的冲剌。
   工厂的青年工作者庄桂棣问我说，这架飞机取个什么名字好？
   当时，苏联的安东诺夫设计局刚推出一架小型双发飞机，取名为“小蜜蜂”，我国许多报刊都作了报导，很是轰动。我很喜欢这类命名，就是说不过份讲究深意，而是取其通俗易懂，形象可爱，叫人能记住。我记得在北京参观敦煌画展时曾见到“飞天”的形象，那是一种挥舞着长袖升空的仙女，形象美丽而又有中国文化的特点，便提议说：“叫‘飞天’怎么样？”不料庄桂棣非常惊讶地说“叫‘飞天’？”她完全没有想到一架飞机可以叫这类名字。后来，由于飞机是由航空学校试制的，当时正提倡“勤工俭学”，工厂和学校的有关方面便给这架飞机取了个带有口号意味的名字：“勤工号”。
   我为这架飞机设计了素净的乳白色，在机身两侧加一条装饰性红带。我希望在当时崇尚“蓝，绿”的时代，尽可能在朴素中加上一点俏丽。
喷漆是请一位外厂的喷漆工操作的。不料在我向他讲解方案的时候，他提出了激烈反对的意见。他认为机身应该喷成深绿色，机头则用黄色，而发动机的散热罩则用红色装点。机翼应是红色的。尾翼则水平用黄色，垂直的则换成蓝色。总之，从他热情洋溢的描述，可以想像他提出的是一个色彩非常丰富的方案。
    我与他激烈争论。在1958年“大跃进”的气氛中，提出了“卑贱者最聪明”的口号，第一线的操作者往往比设计者有更大的发言权。航空技校的张伟校长在解放前曾在重庆的新华社工作，办事很沉着。他听我们对两种喷漆方案的争论，一时难以决定。最后他想出一个缓兵之计，对那个喷漆工说，“你叫木工赶快造一架小模型，按你的想法上漆，明天大家看看再定。”
    第二天，这位喷漆工拿来一个漆好的模型摆在大家面前。他大概自己也没有料到，他按各个局部色彩设想出的方案，在整体上竟是这个样子——简直一只奇异品种的花甲虫。所以他再也没有说话，静听张伟校长作决定。张伟校长看了看那五花六色的模型，把手向我一挥，说：“按你的方案喷！”说完转身就走开了。

                        越过海峡归来的试飞员

    飞机的试飞，是请滑翔俱乐部的飞行员黄铁骏来担任的。黄铁骏是从台湾驾驶蒋家私人座机“赛斯纳”飞越海峡起义回国的。当时他对卫兵说他要上机看看，不料把飞机开走了。卫兵端着枪在后面追，他起飞后紧贴海面飞回了大陆。他过去飞过许多型号的外国轻型飞机。
    在机场，我陪黄铁骏检查了“勤工号”飞机，向他介绍了设计及构造上的细节。他看后悄悄对我说“有一个航空学校测绘仿制了一架苏联雅克-12飞机，你们这架比那架好！”我想大概那一架也是找他试飞的，因此他能作出比较。
     1958年12月28日，已经时届年终，是个大风的阴天。我们只能在战斗机不能飞行的天气用工厂的跑道试飞。
    为了增强试飞员对飞机的信心，我说：“我陪你飞上去吧。”
这时飞机设计室年轻的设计员涂乃扬站在一边，他挺身而出说：“你别上，我来！”
我感到一种责任，说：“不，不，还是我来。”说着我便登上了飞机。
   “勤工号”必须滑到跑道另一头起飞。试飞员黄铁骏载着我滑过整个跑道，到达停在跑道另一端的指挥车。一路上，他一面操纵飞机一面评论操纵的感觉。说真的，在这样大风的不稳定气流中作第一次试飞，我真有些担心。
    到了起飞线，试飞员黄铁骏对我说：“你还是下去吧，刚开始我一个人来飞。”
于是我下了飞机，来到指挥车旁。当时天色阴沉，北风呼啸，天空布满铅灰色的厚厚云层。发动机怒吼起来，试飞员松开刹车让乳白色的“勤工号”沿跑道冲向前去，速度越来越快，然后徐徐抬起机头，飞机轻盈地离地而起。
我看到飞机逐渐积累着高度，紧张地盯着机翼下的支杆。这是结构上最重要的构件，我唯恐出现什么闪失。突然“砰”地一声，震得我全身一颤。原来地面指挥员看到跑道前方有人走近，便打了一发红色信号弹叫他离开。他在我身后不远举枪对空发射，枪声响亮把我吓得骤然一惊。
试飞员安全地把“勤工号”飞上了天空。这是一群青年航空热爱者的心血结晶，其中我年龄最大也只有28岁。年轻的心中腾飞的意愿终于化成真实的成果，在长空展翅高飞了，轰鸣着在长风呼号的北国冬天的云层下高奏着凯歌。这种欢声给人带来的欢愉，真是言语难以形容。飞机安全降落以后，青年们欢笑的热潮甚至盖过了北风的呼号。
第二天《辽宁日报》在头版发表了消息和“勤工号”的照片。
    “勤工号”与我国破历史记录的第一架喷气式飞机“歼教1”在同年飞上了天空，但晚三个月。在这三个月中，我负责总体设计的飞机已经有三种先后飞上了天空，即“歼教1”“初教6”和“勤工号”。而我这时正在作总体设计的我国第一架自行设计的超音速飞机“强5”则第二年才飞上天空。，
以后，“勤工号”连续进行了试飞，并向工厂的领导，所有参加设计的青年们，以及航空学校的全校师生作了飞行表演。“勤工号”成功飞行的消息传出后，黑龙江省等单位来商谈订购的问题。但是很快，中国进入到“生活困难时期”，许多生产技术方面的发展都停滞了，“勤工号”的生产也被搁置起来。
我说“勤工号”是我第一架“非职务设计”，是指它不是由我在设计室担任总体设计组长的职务由直接领导布置完成的任务，而是我带领一群爱好者在业余时间作出的设计。
很多年后我见到涂乃扬，他已经是航空工业部门一位资深研究员。我对他说，我一直记得他在“勤工号”初次试飞时和我抢着上飞机，那种友善和负责的挺身而出的姿态，使我永志难忘。

     “勤工号”的设计有一个特点，即完全是根据设计理念设计出来的。20世纪我国航空界存在一种观念，即飞机设计必须要有“原准机”来进行抄袭，甚至提出“凡是与原准机不一致的地方就是出问题的地方”的偏见，强调一丝不苟的抄袭。
    “勤工号”没有“原准机”，结果照样能飞行，试飞员的评价甚至比完全照抄测绘的飞机要好。这是因为飞机设计主要依循的是已经上升到理性认识的一般设计理论，而“原准法”只是依循个别的工程实践的个例。从工程哲学上说，过分强调“原准设计方法”，是在思维方法上贬低理论和抽象思维的“机械论”思潮决定的，这种思潮不承认人类理性思维对规律的认识，只浅薄地承认成功的个别“硬件”。
在设计方法上，我的看法是：飞机总体设计主要应该根据需要量和可能来选定型式，优化参数，不应强调对“原准”的模仿。应该使用已有的理论和最新的技术发展，针对需要来设计。但在细节设计上，则应有尽可以多的成熟工程经验来作为借鉴，人类实践的成功经验都应广泛吸收，“博采众长，为我所用”，而不是在一切细节上都从头自己摸索。
我常常说，比如“勤工号”的舱门搭扣，虽然能完成功能，但外形比较简陋。如果当时我们能有轻型飞机成熟的机型可以参考，这舱门搭扣部分便可以设计得更精巧一点。但是谁都明白，门扣不是决定飞机水平的重要环节。
    要“以我为主”，同时又“博采众长”，才能走出我国自己设计的道路来。