摸透歼7
“通过仿制到自行设计”是中央军委为发展我国国防科学技术规定的正确方针。在六院成立大会上，空军司令员刘亚楼上将代表中央军委对六院所做的指示明确指出：“摸透米格-21飞机，在摸透的基础上，自行设计比米格-21飞机性能更好的飞机。”这就是说“仿制摸透到自行设计”是院所科研工作的具体方针，实践证明正确地贯彻执行这一方针，对研究所的建设和新机的研制具有极其重要意义。601所坚决贯彻这一方针，摸透歼7工作在全所全面展开。徐瞬寿副所长指示说摸透歼7工作就要像“熟读唐诗三百首，不会作诗也能吟”那样，“摸着石头过河”，“只要功夫深，铁杵磨成针”。排除杂念，统一认识，一定认真做好摸透工作。人人制定摸透计划，结合各个专业制定摸透标准，摸透内容，大家一定要明确摸透目标，树立摸透信心。扎实地、有效地把这件工作做好，为后来研制歼8飞机打下坚实的基础。 对空气动力专业而言，所谓摸透歼7，实际是通过对歼7飞机气动特性的计算与风洞试验结果的分析，与苏联给的歼7气动特性值（以下简称资料值）对比，来验证我们的计算方法与试验技术水平，是否掌握了设计超声速飞机的方法。1965年4月下旬李天他们从农村回来，没有休息直接就投入到摸透歼7的工作中。在分析歼7飞机在我国风洞试验中得到气动数据与资料值的差别时，发现超声速时偏航力矩系数对侧滑角的导数，即Cnβ值，在马赫数2．0时两者相差近10倍，这就是当时所谓“Cnβ问题”。这个问题不澄清，将直接影响歼8飞机的自行设计，因为超声速飞机的方向安定性是设计超声速飞机必须满足的一个重要指标，又是保证飞机在最大马赫数时的安全问题和实现大迎角高机动的保证因素。在飞机气动布局设计中，不仅必须给出准确的Cnβ值，还必须保证在最大马赫数时有足够余量。当时顾诵芬同志亲自抓这个问题，他指出分两方面进行，一是利用歼7飞机进行试飞测Cnβ值，二是对小风洞的试验结果找出不模拟因素，进行修正研究，试飞由顾诵芬副总师负责，程映雪代室主任领一些人进行跟飞计算、分析。风洞不模拟的弹性修正问题由管德副主任领导颤振组负责计算，而风洞模型不能模拟机头进气及尾部喷流的真实条件，机头进气及雷诺数影响由李天负责计算修正。尾喷流试验也由李天负责。
风洞是飞机空气动力设计所不可缺少的试验设备，它是按一定设计要求，在管道内（称试验段）产生可控制的各种速度的人工气流，该气流流过装有天平的飞机模型，测出其升力、阻力等气动性能，为设计飞机提供气动力数据。我国航空工业起步晚，经济实力较差，20世纪60年代国内只有尺寸较小的3米量级的低速风洞和0．6米的高速风洞试验设备，要求风洞试验模型不能大，致使试验模型与真实飞机有诸多的不同，如雷诺数小，进气道不能通气，尾部喷气也不能模拟，翼面是刚性的，利用这种模型测得的数据必须经过修正才能用于设计。他与顾诵芬商定用单座通气模型、尾部喷气模型试验来获得通气、尾部喷气对气动特性的影响量。飞机在飞行中，发动机燃烧的气体是由尾部喷管排出的，特别是战斗机，尾喷流温度高、速度大、对飞机尾部的垂尾及平尾的流场影响很大。当时由于条件限制，国内在风洞里还没有做过模拟尾喷流的试验。为了摸清尾喷流在超声速飞行时对垂尾效率的影响，在北航G-3超声速风洞（风洞试验段尺寸只有0．3米×0．3米）做喷流模拟试验（引一股高压气流到风洞里再由飞机模型尾部喷出），试验于1966年6月开始，顾总派李天去北航参加试验及进行数据分析。开始由陆士嘉教授、徐华舫教授及青年教师李志芳、徐长林和陆志芳等共同参加，后来“**********”开展起来，学校停课闹革命，青年教师都出去串联了，试验只能由李天和陆士嘉教授、徐华舫教授以及实验室工作人员共同进行，二位老教授每天按时上下班，和他一起换模型，处理数据，在风洞里爬上、爬下，他们对航空事业的热心支持及认真负责的精神对李天也是一种教育，是我们学习的榜样。试验设备和装置比较简陋，用自制的六排测压耙测垂尾表面的压力分布，没有扫瞄仪，用水银柱测压仪记录压力变化，每次试验完，读水银柱和记录数据，用手摇计算机进行积分计算。算出有、无喷流的压力分布和侧力以及偏航力矩。得出尾喷流对方向安定性不利的影响量，同时也摸清了喷流效应的流动机理。用理论计算方法修正雷诺数、机头进气及翼面弹性影响量。再用这些影响量去修正全机风洞试验得到的Cnβ数据，从而得到接近真实的飞机气动数据。用这种修正方法对歼7飞机风洞试验结果进行修正得到的Cnβ值与我国自己飞行试验测得的Cnβ基本一致。证明这种修正方法是正确的。后来顾总让李天用这种方法对歼7风洞试验得到的纵横向气动导数都进行了整套的修正计算，所得到的结果与歼7试飞测得的各气动导数很相近，表明这种方法可用于工程设计中去，从而建立了一套超声速飞机用小风洞试验结果修正到真实飞机的“从风洞数据修正到飞行值的相关性方法”。在歼8飞机设计过程中，李天就是用这种方法对歼8飞机的风洞试验数据进行了全面修正计算后，将修正数据提供给了性能组和操纵组进行歼8飞机飞行性能和操纵品质的分析计算，保证了歼8飞机飞行性能和操纵品质全面达到了设计指标要求。目前，该方法已成功地用于国内各飞机厂所的型号设计之中了。
研制歼8
遵照中央军委为发展我国国防科学技术规定的“通过仿制到自行设计”，“先仿制，后自行设计”的方针，在摸透歼7飞机的设计思想、设计方法、设计技术的基础上，遵照******总理提出的“引进，消化，改进，创新”和“初战必胜，争取时间把成果拿到手”的指导方针，于1964年10月提出了自行设计装两台815甲发动机的歼8方案。经过两个“三结合”（设计、生产、使用三结合；工人、干部、设计人员三结合）协调讨论、技术论证，确定歼8飞机的基本性能数据，明确战术技术指标。基本指导思想是突出高空、高速，增大航程，提高爬升率和机动性，加大火力等主要性能。1965年11月，罗瑞卿总参谋长批准了歼8研制方案。先后又通过审查木制样机，召开了歼8新成品、新材料的协调会。“请进来，走出去”，与有关高校、有关部队共同讨论进一步完善歼8研制方案，在此基础上开始启动歼8飞机研制工作。
1965年上半年开始设计歼8飞机，当时由总体室（一室）与气动室（二室）领导及顾总初步定下双发，机头进气，加大后掠角切尖******布局。通过在低速风洞试验对多种平尾及相对位置选择，确定了采用转轴形式的下平尾方案。当时室里让李天参加垂尾，腹鳍及减速板方案的选择。李天通过查找资料，分析多种飞机参数基础上，通过大量理论计算和对比分析，为保证歼8机在最大马赫数时的方向安定性Cnβ值与歼7在马赫数2．0时的Cnβ值相同，他选出三种垂尾，两种腹鳍。为减小垂尾面积，采用了双腹鳍方案。为保证减速板具有足够的阻力效率以及在减速板打开时飞机不能出现低头而应稍有抬头，以利于飞行员瞄准和射击，对放减速板时产生的纵向力矩有严格要求，增加了选减速板的难度。减速板的阻力效率与其开度和面积、形状都有关系，而纵向力矩与其在机身上的位置有关，他选了四种减速板，多种开度和位置，经顾总批准，进行模型设计、加工生产，然后到风洞中进行吹风试验和对比选择。由于方案多，当时测量设备比较落后，试验完只有数据，无曲线，需要他们自己快速地在方格纸上画出试验点和曲线，每吹一个方案就马上画出，然后对比分析决定方案的取舍，以及下一次吹风的方案。他在试验现场表现出的快速、正确的分析和判断能力受到试验单位同志的赞扬。做完试验向室领导及顾总汇报了试验结果和结论，得到了肯定。
1966年初，歼8设计方案冻结，开始发图，广大设计人员都到112厂实行“三结合”现场设计发图。那时候，所里没有交通工具，广大设计人员要步行穿越大韩屯一片片庄稼地，走到工厂要用一小时，在工厂的走廊和地下室设计、画图。经常加班加点，工作十分辛苦。李天他们试验组的任务是设计全机高、低速风洞试验校核模型及加工，然后是进行风洞试验。在112厂内的626所的风洞实验室做试验，当时的试验条件很艰苦，当时和李天一起参加风洞试验的626所原总师程厚梅回忆说：“当时所里同志们都是步行来回到三台子参加试验，有时还要日夜连轴转，记着当时非常幽默的乌克力还编了一段顺口溜，其意思是‘天气热、风洞嚎，蚊子叮、虫子咬，又累又困还得搞’。逗得大家哈哈笑。”年底进行全机的纵横向气动导数的计算，供检查歼8飞机飞行性能的操纵品质用。这项工作由李天负责，他用摸透歼7时建立的一套风洞数据修正方法进行计算，马赫数由0．6~2．2，间隔为0．1，列成数据表格形式，每一大张（8开）纸一个导数（一个迎角），静动，纵横向导数及各航面效率，3个迎角状态，钉在一起成为有近百页的导数集，工作量很大，当时用计算尺计算（可以精确到3位有效数值），经过一个多月的苦战，按时完成了。其中动导数的计算方法原来是全用理论计算值，不太准确，经李天查阅资料、分析和研究，他提出用风洞测得的垂尾及平尾气动效率值经弹性修正后的数据代替理论计算中相关数据的方法，更准确可靠，该法得到顾诵芬总师的认可后，就用到这次计算中去了，使动导数更准确。这种用试验数据计算动导数的方法也在后来的型号设计中得到广泛应用。
歼8首飞前，空军派审查组来所审查上天前的设计报告、有关图样、计算报告等。在审查过程中对歼8没做低速喷流试验提出异议，认为平尾效率不够，影响抬前轮速度。当时，低速风洞是在哈尔滨军事工程学院内的103风洞，风洞尺寸为4米×3米，风速为90米/秒，歼8选型和校核试验都是在该风洞进行的。为做喷流试验，李天参加了设计和加工尾喷流试验模型工作，并参加了部分试验。通过试验发现，歼8有尾喷流后可使其平尾效率提高15%，并有一定抬头力矩（这也对抬前轮有利），证明歼8抬前轮没问题。
歼8首飞试飞员为尹玉焕与鹿鸣东，为让飞行员相信飞机的气动特性是可靠的，室里曾派李天陪同二人到哈尔滨参观低速风洞和风洞试验，使他们相信数据正确，增强了首飞的信心和决心。
为保证新机首飞的安全，一般在首飞前半年多的时间里要对设计方案、数据进行复查。1969年初在复查时发现飞机在起飞着陆状态的气动焦点位置及平尾效率有些问题，这是直接关系到飞机起飞着陆安全的大问题，上天前必须澄清和加以解决。为此成立了攻关组，李天是成员之一，主要负责低速风洞试验工作。当初选方案及校核风洞试验都是在原哈尔滨军事工程学院103风洞完成的，为了澄清问题和给出准确的数据，决定先在哈尔滨少做一点补充试验，然后把模型运到北京701所的09低速风洞再做对比试验。李天先去哈尔滨很快完成了补充试验，然后联系挂专列把模型运到北京之事，由于时间紧，在通过军管会及铁道部特批后，决定挂一节专列货车装歼8低速大模型去北京，并要求派人押运模型，当天下午就要发车，601所里来不及派保卫科的人去哈尔滨，就让李天跟货车押运模型到北京，当他把所有手续办完，模型装好，离发车时间只有半小时了。那时李天的爱人在黑龙江商学院任教，商学院离哈尔滨火车站很远，20世纪60年代不仅没有手机，连电话都不好打，来不及回家取牙具及换洗衣服，也没有与她打招呼，就什么也没带匆匆登上了南下的火车，直接去北京了。为了保证飞机早日安全上天，必须尽快完成北京的风洞试验，只好“过家门而不入了”。
模型到北京后，大家齐心协力，试验很快就开始了，为抢时间，每天24小时风洞不停地运转，试验分三班倒，李天负责数据分析，为保证试验顺利进行，每天只睡几小时（基本上是连轴转），经过五天奋战，终于把问题澄清了，结论很快送回所里，放飞评审顺利通过，新机如期首飞了。
1969年7月5日，天空晴朗，微风清爽，112厂的机场上，人山人海，人们平心静气地注视着停在跑道一端矫健的歼8飞机。曹里怀司令员果断命令放飞。指挥员苏国华一声令下“起飞”，两颗绿色的信号弹划破长空，9点38分，试飞员尹玉焕驾机拔地而起直冲蓝天，飞至3000米高空平稳盘旋。苗条轻盈的歼8飞机在空中的雄姿给人们留下了美好的印象。飞行正常两次通场，20分钟后平稳着陆。歼8飞机首飞成功了，顿时掌声雷鸣，欢呼四起，整个机场一片沸腾，有的振臂高呼，有的欢呼雀跃，有的呜咽无语，有的互相拥抱，激动之情难以言表。首飞成功，旗开得胜，但是广大的设计人员都知道这只是万里长征的第一步，还要踏上坎坷历程，继续投入到试飞、试验、设计定型的工作中去。
两院院士顾诵芬回忆说：“当时所里资料很少，那段时间李天和乌克力他们每天都要到沈阳市科技情报所去查阅资料，那时都是骑自行车来回跑，中午饭就靠自带的两个馒头。那时吃饭要粮票，有一次乌克力没带馒头，李天就不声不响地塞给了他一个。乌克力还纳闷呢，自己也没带馒头，怎么就出现馒头呢，原来是李天默默地把自己带的馒头分给了他一个。李天关心别人还是很周到的，很愿意帮助别人。他和乌克力到哈尔滨吹风，也是很辛苦的，李天确实干了大量的实际工作。”
顾诵芬院士还说：“李天的本事一是能看书，二是动脑筋，歼8试飞前，我进了学习班，出不来。关于大马赫数平尾效率问题，提出很多问题，当时对喷流影响问题，要查原因。当时****期间一定要补充做试验，李天承担了这些关键问题的处理。李天基础好，办事认真。数理知识、外语都很过硬。歼8首飞前做了大量工作。确实很解决问题。记得1967年在北航做大马赫数垂尾安定性风洞试验时，把垂尾搭在后机身的喷流上时，特别是测翼面压力时，厚度只有3~4毫米，在翼面外加两个管一点一点地测，然后换手摇计算机算，这既是脑力劳动，也是体力劳动，当时北航要求教授劳改，徐华舫、陆士嘉等人本来让他们劳动，干这个就算改造了，实践证明，在马赫数2．0时，尾喷流对方向安定性影响很小，他们干了很长一段时间，解决了歼8的技术关键问题，完成任务，歼8首飞没有受影响。”顾总说有些事跟他一说就通，事就办了，问题就解决了。
