从液体走向固体
1970年4月22日,我从液体火箭控制系统研究所调到固体火箭总体设计部,调动的这一天正好是列宁诞辰一百周年,所以这个日子很好记。这次调动是我生活中一个大的转变,是从液体火箭走向固体火箭,从地地火箭走向潜地火箭,从控制系统走向火箭总体。
这次调动使我和刚参加老五院二分院工作一样,又将从头学起。由于有了前一次可供借鉴的学习经验,使我对这次学习充满了信心。采取的办法就是自己不懂的就问。无论对方是谁,只要我不懂他懂的东西,我就以小学生的姿态向他求教。我真诚求教的心,得到了同志们无微不至的帮助,没有人觉得我这个总体部主任这也不懂那也不懂而给以鄙视和讥讽,相反把我看成是一个实事求是、平易近人的领导。虚心学习求教,使我很快对他们过去的工作有所了解,在讨论问题时也逐步有了发言权。
解决潜地火箭的关键技术
潜地火箭是潜艇从水下一定深度发射出来的固体火箭,有许多不同于陆基液体火箭的特点和关键技术,我们的技术人员充分发挥聪明才智,攻克了一个又一个难关。
固体推进剂是在没有外援条件下完全独立自主研制出来的。我们院地处偏僻的内蒙古,在生活条件十分艰苦、研制条件比较简陋的情况下,前后拼搏了20载,终于胜利地完成了满足飞行试验要求的复合固体推进剂和发动机,这是他们对固体火箭的巨大贡献。
“三防”措施是火箭研制的一个重要组成部分。我们在工作中按照周总理生前提出的十六字方针,即“严肃认真、周到细致、稳妥可靠、万无一失”,采取层层设防,从元器件、原材料到整机、包装箱、库房条件、套箭衣等所想到的问题都采取了恰当的措施,并逐项在严酷的条件下进行考核,这样的措施可以说是稳妥可靠的。
为了保证潜地火箭箭体的气密、水密和结构强度,总体部结构研究室精心计算分析和设计,箭体和固体发动机的生产厂用严格的工艺保证了生产的可靠性。由于火箭的尺寸受到严格的限制,其仪器舱体积比较小,而内部所装整机设备的品种数量又很多,这就涉及到整机设备小型化问题。为此,计算机研究所把计算机的体积一下子减小到 1/2以下;控制研究所把一些设备进行合并,又把外壳形状按仪器舱的形状进行设计,使设备的安装更加紧凑;遥测系统研究所采用集成电路代替分立元件,使设备体积大为缩小。这一问题完全是靠各研制单位大力合作,才得以顺利解决的。为了协调仪器舱的安装,钱学森同志还亲临现场指导。
为了潜艇在水下运行稳定和保持一定的深度,潜艇必须以低速持续航行。这样就给潜地火箭发射带来一系列问题,如怎样保证潜艇水下发射的安全,对平台如何调平,对目标如何瞄准,对确定射程的数据如何装订,火箭发射后出水大姿态角如何控制,发动机如何点火等等。为此我们采用发射模型火箭来解决这一系列问题。
模型火箭的试验和真实火箭的研制
所谓模型火箭,就是它的外形尺寸、重量、转动惯量、重心位置等都和真实火箭相同或相近,用它来模拟真实火箭从潜艇的发射筒中弹射出来,以检查发射过程中各方面的协调性。当各个环节得到考核后才能发射真实火箭。既然模型火箭与真实火箭相同或相似,发射出来后落入水中就有可能砸艇,这就需要采取措施使模型火箭在出水时,有关参数同真实火箭相似,而回落时因使其重量大大减轻,不致沉入海底而能漂浮水面,又不致砸艇。经总体部研究设计出一套灵巧的排水装置,将模型火箭水箱中的水在入海前排尽,以减轻其重量。为了验证排空的模型从高空回落海中后能冲入多深,是否有砸艇的危险,我们在南京长江大桥做了溅落模型火箭的试验。
那是1970年的炎夏,南京的气温高达38℃以上,我和总体部有关同志携带一枚模型火箭的壳体,来到南京江边长江大桥附近,准备做溅落试验。试验前模型壳体内需粘贴一橡胶囊,当时壳体在烈日照射下,壳体内的温度高达50℃左右,且不能通风,加之胶接剂挥发出刺鼻的气味令人作呕,这种恶劣的环境实在难以存身。而我们的技术人员为了完成任务,不怕艰苦,不辞辛劳,光着膀子,穿着短裤,弯着腰蹲在壳体内进行操作。5分钟时间就全身汗流如雨,10分钟就要赶快换人。经过10多次的轮换,胶囊贴好了,几位小伙子弄得精疲力尽、全身困乏。在这次轮换操作过程中,经我再三争取,才允许我进去体验一次生活。同志们考虑我年龄较大,终以下不为例禁止我的第二次尝试。晚间我们在浦口江边的工人宿舍内临时借了几张床位。宿舍内很潮热,蚊虫很多,又必须挂蚊帐,闷热得难以成眠,一觉醒来,汗流满身,床席上留下一个人体的湿印。白天工作服被汗水浸透了一次又一次,积下的白色盐渍一层又一层,大家咬牙坚持着。
就要执行溅落任务了,晚上大家睡不看,都在想着明天如何一步一步去进行试验。天刚有一点亮,大家不约而同地早早起床了。20吨的吊车开到桥中央,紧靠在桥边,将一枚近10吨重、直径一米多、长10多米,外表漆着白色的钢壳模型火箭垂直吊挂在大桥外侧,吊点连接处放置一枚爆炸螺栓。此时模型壳体内的胶囊充满了气体,以防止模型溅落入水后水舱内灌人江水而下沉。打捞船选定有利位置准备打捞模型,以备下次试验使用。摄影机、录像机也各就各位,一切准备停当。由我向许世友司令员报告,请示下达开始试验的口令。许司令批准后,我即发出“通电”的口令,电源接通后,爆炸螺栓爆炸,白色模型火箭垂直溅落到江中。有线测量记录了全部数据,摄像机摄制了所需的镜头,打捞船及时打捞起模型壳体。由于配置不当,有线测量电缆随模型下落时使一工作人员背部受到压伤,我的手臂也轻微擦伤流了少量的血。因为模型火箭入水最大深度不大于20米,因此是不会砸艇的。在这次试验中暴露一个重要问题,即模型火箭垂直溅落时水击压力从底部将胶囊击破,水已开始向水舱灌入,因打捞及时,模型未及下沉。在后来改进设计中加了一个排水堵盖,保护胶囊不致被击破。第二次试验采取水平溅落,以考核模型结构强度。这次试验中连接模型两段的32个连接螺栓全部滑扣,壳体分成两段,因此在后来的设计中在模型的顶部增设了降落伞,以保证模型降落时不会水平状态人水。通过试验暴露问题采取针对性措施,使设计更趋完善。为此目的而进行的大桥试验在国际上可能还是第一次。
相比美国在研制北极星1潜地导弹时,先在陆上弹射后再到水下发射台上弹射模型火箭,而我们则采用潜艇直接从海上发射模型火箭的方式,省去了一个投资巨大的水池,大大简化了潜地火箭的研制过程,缩短了研制周期,节约了研制经费。这次试验很重要,并有一定的风险。
约两个月以后,试验开始,一切按照发射真实火箭的程序进行。首先将准备好的模型火箭用装填筒装人潜艇的发射简内,潜艇驶入预定海域下潜至要求的深度。当艇长接到指挥所下达的发射口令,即按下发射按钮点燃燃气发生器,将模型火箭从水下弹射出水面。在未达到最高点时开始排水,水从尾端向箭体垂直方向四周喷出,在阳光照耀下宛如一个银盘。当模型从最高点下落过程中,从头部弹射出一项彩色的降落伞,使模型尾端向下倾斜先落入水
中以减小水对箭体的冲击力。箭体入水后由于惯性光下沉约10多米左右,再上浮到水面。打捞艇立即前往将箭体捞起。试验圆满完成,大家共同鼓掌庆贺。在研制真实火箭时,为了保证潜艇的安全,我们采取台、筒、艇的飞行程序,即先在陆上发射台进行飞行试验,此时相当于早期的液体火箭的飞行试验。成功后则转入陆上发射筒的飞行试验,即在陆上设一发射筒,它与潜艇上的发射筒相似,发射前将发射筒向目标方向倾斜一定角度,以保证在“弹射”出的火箭发生故障坠毁时以及发射后落下的适配器不致砸坏发射筒及其附近的设施。为了模拟潜地火箭发射出水的大姿态,在第二发陆筒试验时有意在火箭尾段安装一枚产生侧向推力的小火箭,使火箭产生较大的姿态角和角速度,检验在一级发动机点火后,姿态控制系统能否迅速将火箭的大姿态拉回并稳定下来。通过台、筒试验后,火箭技术性能指标有了一定的把握,下一步就是关键的海上潜艇水下发射试验。
第一次海上潜艇水下发射试验
这是一次非常重要的试验。需要动用近百艘舰只,参试人员上万人,海上落区需要定期禁航以免发生意外。中央对此非常重视,由国防科委和海军组成领导小组,张爱萍主任任组长,明确了研制进度,一切为试验做准备的项目必须在1981年12月31日晚12时前完成。这期间相继完成了火箭的总装测试、气密性检查、潜艇改装和火箭的装填,以及最后的综合测试。一切正常,潜艇整装待发。试验日期确定后,全体参试人员以及舰艇各就各位。领导同志和指挥人员均聚集在海边山坡上的指挥所内,执行对各方面的联络指挥。潜艇起航驶往预定海区。接近发射的时间,潜艇放出浮筏并下潜至要求深度。浮筏上设有无线通信的天线,保持和指挥所的通信联系。潜艇稳速前进,紧接着就进行诸如火箭平台调平、水下瞄准、数据装订等临射前的准备工作,等待指挥所下达发射的口令。此时浮筏上的灯点亮指示潜艇所在的位置,使摄影机和光测站事先对准方向,以便拍摄火箭出水雄姿和测定其飞行的弹道。一切准备就绪,全体人员心情紧张,全神贯注。指挥员下达预令口令后,扬声器中传来艇长倒数的口令:“10、9、8、7、6、5、4、3、2、1,发射!”全体目光都转向浮筏灯亮方向的海面上。三四秒钟后,一条喷火的蚊龙跃出水面,带着庞大的水柱直上云霄,大家的心也都随之遨游太空,无不兴高采烈。广播喇叭中不断传出悦耳的声音:“XX区发现目标”,“XX站跟踪正常”、“二级点火”、“两级分离”、“头体分离”。每一个消息都扣动着成千上万人的心弦。数百秒钟后,一个振奋人心的捷报像庆典时的礼炮爆发出来了:“末区发现目标!”全体人员欢呼雀跃、热泪盈眶,这是多少人10多年来奋斗拼搏的成就,多少人望眼欲穿、梦寐以求的结果。飞行试验获得了圆满的成功!我国成为国际上第四个能自己研制溶地火箭并掌握水下发射技术的国家,全世界为之震惊。中共中央、国务院、中央军委对此专门发电祝贺,这对全体研制和参试人员是莫大的光荣和巨大的鼓舞。毛主席曾批示:“核潜艇一万年也要搞出来”,以示非搞出来不可的决心。这次飞行试验的成功正是对毛主席这一批示的圆满回答。
从海上走向陆地
在研制潜地火箭过程中,陆上发射筒试验成功后,我们就考虑到如果把发射简装在公路车上开着跑,岂不成了陆上固体机动运载火箭了吗?把这个设想具体化后向张爱萍主任和其他几位副主任作了汇报,得到他们的支持。并征得二炮领导同意,即行立项。这时的关键就是要设计一台能运输、起坚和发射火箭的三用车,这项任务就落到我们地面研究所身上。为了能通过四级公路和汽一10桥梁,对全车重量进行了“斤斤计较”的计算分析,对车辆的选型。发射筒的设计投入很多的人力,花了很长时间,把全车的总重降到最低程度。为验证这样的重量能否通过汽一10桥梁,特组织了一次跑车试验。车辆选型时还考虑了公路上最小转弯半径、爬坡能力、行车稳定性等要求。发射筒设计时,考虑到运输途中调温保温措施以保证火箭内部所有设备能正常运转,选用了半导体的调温器。为了适应部队使用要求,曾做了一系列环境试验。如高温高达40℃、低温低达零下40℃的试验;还有淋雨试验、大风试验、穿雾瞄准试验等等。以上这些试验都是潜地火箭所没有的。我们将做过寿命试验、又做过跑车试验的火箭进行飞行试验,取得了圆满成功。
用三用车发射火箭时,因车体受力关系,发射筒不允许倾斜,因此发射后重达20公斤的适配器坠落到发射场上,造成对车辆的危害。经过一年多的攻关试验,终于研制出符合要求的新材料,把原来约20公斤的适配器减轻到4-5公斤。由于适配器的面积较大,轻质适配器从高空下落时在空气中飘荡,等到着地时速度已经很低了。经过试验,这样的速度和重量不会砸坏车辆。三用车发射试验的成功率很高,试验都能一次通过,满足定型的要求。从此,陆上固体机动运载火箭诞生了。它开创了我国第一代真正机动的地地运载火箭,同时也为后继型号打下了技术基础。固体火箭的研制成功,也标志着我国火箭技术登上了一个新台阶。
(选自《中国航天腾飞之路》,收入本书时作了删节)