F-16战隼之父引以为傲的生存法则:「以终为始的PDCA循环」
上世纪 80 年代末,有人做过一个很有趣的评估:美军现役装备中最好和最差的武器。B-2 隐形轰炸机、F-15“鹰”战斗机和 RAH-66“科曼奇”直升机不幸荣登最差武器榜。而同时有三件空战武器荣登最好武器榜:“响尾蛇”空空导弹、A-10“雷电”攻击机和 F-16“战隼”战斗机。其中对于 F-16 “战隼”战斗机的评价是:三位国防部工作人员隐匿了一笔研究资金,私下研制了这种轻型战斗机。当通用动力公司生产出第一批 F-16 战斗机时,很多飞行员认为它是有史以来最好的战斗机。尽管它只装备了航炮和红外制导空空导弹,但很多飞行员坚信这就足够了。
令人印象深刻是F-16战斗机,它的最初的设计需求是飞行速度要达到2-2.5马赫,首席设计师 Hillaker 询问美国空军为何需要如此快的飞行速度,答复是“飞机必须能从战斗中逃脱”。然而,意外的是,Hillaker 的最终设计并没有达到2马赫,但通过无框气泡式坐舱盖、倾斜的座位、侧装式控制杆等等诸多创新技术,飞行员可以非常敏捷地从战斗中逃脱,并且这样的设计生产成本更低!看似明晰的“2.5马赫”并未有效地传达真正的需求,那只是一种解决方法,Hillaker 通过理解真正的需求而给出了更好的设计,这是成功产品设计的本质!
1、战斗机黑手党生存法则(P):以终为始的“实例化需求”
怎样的产品才是正确的产品?客户知道吗?也许知道一点;产品分析师知道吗?也许知道更多一点;测试人员的知识挺重要;但无法完全依赖于他们。“战隼之父”Harry Hillaker借助实例的力量!他还进一步总结了一套非常清晰的关键过程模式。F-16 战斗机是第一种完全以“能量空战理论”为基础设计出来的空优战斗机。其实轻型战斗机的设计理念早已有之,但以往都局限在轻快、灵活、价格低廉、以数量取胜的圈子里,而一旦与先进的空战理念、先进的电子设备和系统优势结合到一起,其性能就有了跨越式的进步!上述这些成功很大程度上归功于 Harry Hillaker 的辛勤工作,他和他的伙伴们(就是著名的“战斗机黑手党”)共同引领了这场战斗机设计方法学上的革命。可以说 F-16 战斗机项目最初起源于一个由一群老资格设计师主导的业余小项目——回溯到上世纪 60 年代中期,Hillaker 花费了自己大量业余时间来设计一种自己梦想中的战斗机——轻型、高性能喷气式战斗机,它拥有无与伦比的高机动性,几乎可以围着其他战斗机随意转圈,这个业余小项目后来成为他的梦想,又由梦想成为现实。甚至今天衡量一种战斗机是否优秀的标准就是它是否符合“战斗机黑手党”提出的以终为始的“实例化需求”设计原则!
2、战斗机黑手党的口号(D)---“让一切变得简单”(make it simple)
战斗机黑手党被人误解的一个原因是因为他们被视为一群“反技术主义者”。他们的口号就是“让一切变得简单”(make it simple)。这句口号言简意赅,但也容易让人产生误解。战斗机黑手党是一个群体,包括各式各样的人:空军战斗机飞行员、飞机制造商的设计师、国防部的官员还有分析专家。但其中起到核心作用的还是 John·Boyd,他创立的“能量空战理论”对后世影响深远,最直接的影响就是 F-16 的诞生。在整个设计过程中,他们有针对性的运用新技术来达到自己的设计目的:那就是让飞机尽可能结构简单、体积小巧。如果他们希望飞机飞的更快,就通过减小飞机尺寸和调整配置来降低飞机在飞行中遇到的空气阻力;如果他们希望飞机具有更大的航程,就让飞机变得更紧凑。
3、成就优秀设计方案的关键(C)---挑战公认法则
他们试着发掘导致各种性能指标相互影响的规律。每一次分析的结果通常包括一根性能变化曲线以及更多由此引申出的问题。譬如这些活动能不能改善我们的设计水平?如果给予这些性能指标一定量的改变,那么他们设计出来的战斗机的性能相应会提高多少?当时对这些问题最关心的人莫过于 John Boyd。“战斗机黑手党”当时挑战的都有哪些公认法则?
战斗机的航程与携带燃油量有关;飞机发动机推力越大,其空速越快;技术越先进,复杂性也越高;双引擎战斗机的安全系数高于单引擎;飞机性能越好,体积、成本也跟着往上涨。这些观念最后使得战斗机设计越来越复杂。
4、成就优秀战机设计方案的关键(A)---明确需求
F-16 战斗机的设计思路和以往的设计模式究竟有哪些不同?在他们真正理解需要实现哪些具体功能之前,他们常常不由自主地陷入一种固定的思维模式中去。轻型战斗机的设计思路应该带有新的东西---对传统设计十分强调的战斗机空速和加速度性能的新理解。以往每个人都希望战斗机能够达到 2-2.5 马赫的飞行速度,但却无人思考为什么要这么做?例如因为曾经从事超音速航空运输方面的研究工作,Hillaker有机会接触所有 B-58 轰炸机的超音速飞行记录。结果发现在 B-58 轰炸机的全部飞行时间里,超音速飞行时间总和占全部飞行时间的 5% 都不到!最长的一架也只有 7 个小时!整个 B-58 机队的超音速飞行时间总和也就 200 个小时而已。许多人把最高飞行时速与飞行加速度混为一谈。对于那些提需求的人而言,有了大推力引擎就意味着有了高空速和高飞行加速度,这些看法都站不住脚。
在 F-16 战斗机的设计阶段,他们首先是确定具体功能要求。他们扪心自问,每一个具体性能指标要求的依据是什么?是否来源于一个给定的能力要求?
第一,明确需求,知道自己需要的是一架什么样的飞机,制空还是制海?高端还是低端?
第二,弄清各项性能指标的内在联系,突出主要的性能指标,适当放宽次要的性能要求。
打破陈规不是一件容易的事情,最初就连通用动力的首席试飞员 Phil Oestricher 也不看好 YF-16,但当他围着飞机走了一圈,里里外外看了个遍后,不由得由衷赞叹:What a wonderful airplane! 1974 年 1 月,他在爱德华兹空军基地驾机完成首飞。
5、最大的挑战是什么---沟通
Hillake 当被问及他认为战斗机设计领域当前最紧迫的问题是什么时,他毫不犹豫地回答:并行工程,包括机载航电、武器系统等外在设备。因为它们在设计时没有有效地整合到战斗机这个大系统里,结果导致战斗机设计师在设计好一架飞机后,还需要花大力气把各个子系统整合进去,最后使得战斗机飞行性能受到影响。他认为以后应当把上述系统作为战斗机一部分考虑进去。而当问及对新一代战斗机设计师们最大的挑战是什么?他的回答是:沟通。因为未来的设计越来越依靠团队合作,只有学会表达才能把好的想法分享出来。不要忘了,更应该关心是如何让F-16战斗机能够更容易从战斗中逃脱,而不是花上很大的代价非要让它的飞行速度达到2.5马赫。就像 YF-16 的设计方案之所以被空军选中,一个重要原因就是它简明扼要、条理清晰,从头到尾只有五十多页,看得出是一个人写的,和其他公司动辄上百页的设计方案形成鲜明对比。
彩蛋:迷失的女孩;公众号:SFA-0002
女孩一个人在街上玩,不知不觉迷失了方向,回不了家,便大声哭起來。
警察走过来说:“好孩子,你哭什么,回家去吧!”
小女孩哭着说:“我迷路了,找不到家在那儿,回不去!”
警察走过来说:“那你家在什么地方啊?”
小女孩:“在楼上。”
警察说:“你爸爸叫什么?”
小女孩:“亲爱的!”
警察说:“你妈妈叫什么?”
小女孩:“宝贝!”
警察说:“你家里还有谁?”
小女孩:“还有我。”
警察说:“那你叫什么?”
小女孩:“乖乖。”。
关于举例说明,我们不准备过多赘述,只提及一点:具体的东西永远比抽象的东西更容易激起讨论,更容易发现原本未注意到的重要因素。
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