“黃志澄:弘揚錢學森在研制東風導彈中的科學精神”
在慶祝中華人民共和國成立七十周年的時候,我們一定會想起錢學森先生為共和國導彈和航天事業的迅速發展做出的杰出貢獻。 今年10月31日,錢學森離開我們10周年了,但他的聲音和笑容仍留在我們心中。 今天,我們紀念他的是學習他的愛國奉獻精神,學習他實事求是的科學精神。

錢學森是我國有名的科學家,他是我國導彈航天科學技術的創始人。 為此,他獲得了國家科技進步特等獎和兩彈一星功績勛章。 在1991年國務院、中央軍委授予錢學森國家杰出貢獻科學家榮譽稱號和一級英模獎章的頒獎儀式上,國家主席江澤民作了如下發言。

【錢學森同志是我國杰出的科學家,在國內外享有很高的聲譽。 他在技術科學的許多行業做出了卓越的貢獻。 特別是在老一輩無產階級革命家的指導下,錢學森同志以他淵博的知識和對人民事業的熱情,對新中國火箭、導彈、航天器研究的迅速發展發揮了重要意義。 】

回顧錢學森先生的一生,他對國家的最大貢獻是他在我國導彈事業創新快速發展中的杰出貢獻。 在慶祝中華人民共和國成立七十周年之際,回顧他在我國導彈事業快速發展中的貢獻和所揭示的科學精神,以此紀念錢學森逝世十周年。

錢學森回國不久,在東北參觀哈爾濱軍事工程學院時,院長陳赑大將問他中國人能不能搞導彈。 他回答說:
【外國人可以,中國人為什么不可以? 中國人比外國人矮嗎! 】
當時錢學森的意見確實起了重要的作用,但當然問題也不那么簡單。
當時,蘇聯、美國的人造衛星沒有升空,洲際導彈技術在海外也沒有突破。 因此,對于導彈是否會成為重要的防衛技術,普通人沒有確定的認識,很多人甚至不知道導彈是怎么回事。 大家比較確定認知的是飛機。 所以,當時的首要爭論是,我們的國家是否能制造導彈,是否能制造導彈。 導彈和飛機的關系是什么? 這場爭論在制定12年科學計劃時被放到了桌面上。

錢學森回國的時候,正好我國正在制定12年的科學計劃。 他于1956年2月17日提交了《我國國防航空建立空工業意見書》。 在這份意見書中,他在分析了當時我國航空空工業的現狀后指出:
【我國目前航空空工業非常薄弱,我們最近從飛機維修階段過渡到飛機生產階段,有飛機工廠和噴射式推進機工廠。 但是,這兩家工廠現在完全依賴蘇聯提供的圖紙。 自己還不能設計新型飛機,也不能為設計制作工程和科學資料。 關于導彈火箭,我們完全沒有。 】

在這份意見書中,他略微拆解了航空空材料和風洞建設與國際水平的差距。 不久,錢總是在上述解體的基礎上,提出優先發展導彈的建議。 錢學森認為飛機的重要性不言而喻,但導彈無疑是新的巨大威懾武器,其作用在二戰末期已經出現,飛機和導彈各有優缺點,在戰爭中相輔相成。 他還指出,雖然導彈是新型武器,但克服火箭導彈技術并不一定比飛機難。 導彈是無人一次不重復的武器,而飛機要求由人操縱,多次采用,因為對發動機、結構、材料、飛行安全等問題有一些特殊要求。

考慮到當時蘇聯赫魯曉夫建議中國在迅速發展飛機的基礎上迅速發展導彈,空軍隊司令劉亞樓也致力于迅速發展飛機的主張。 因此,錢總是提出這樣的建議是需要勇氣的,因為這是站在戰術高度的創新思想。 因此,在兩彈一星問題上,錢學森的洞察對中央的決定起著重要的促進和支持作用。 錢學森在東風系列導彈開發中的杰出貢獻,不僅為國家安全提供了戰術保障,也為我國運載火箭奠定了堅實的基礎,開拓了我國宏偉的航天征程。

在此,我還要回顧錢學森的一生,證明他非常重視推動我國航空空事業的快速發展。 例如,他建立了中國空氣體動力研究和快速發展中心,為我國各種現代飛機的開發做出了重要貢獻。
中國迅速發展導彈的道路一直充滿荊棘,但錢學森當時是如何面對挫折走出困境的,值得現在的我們學習。 我國彈道導彈的迅速發展是從仿制中自主開發的。 首先,部署了蘇聯的p-2短程彈道導彈。 那個仿制的模型就是東風1號導彈。 代號是1059。 在此基礎上,開發東風二號導彈突破從仿制到獨立研制的難關,成為我國導彈快速發展不可缺少的環節,也是我國導彈技術快速發展的飛躍。

東風二號的推進劑仍然是1059使用的液氧和酒精。 對東風二號的首要要求是,射程為1059的射程將增加一倍,達到1200公里。 因為開發東風2號的關鍵是提高發動機的推力,改善結構設計,降低結構重量。 研發小組經過通宵努力后,首批東風2號于立項后1年零4個月順利出貨。 1962年3月21日,東風二號在戈壁沙漠進行了首次試射。 發射21秒后,導彈尾部著火! 25秒左右發動機停止運轉,最大飛行高度為3456米。 發射69秒后,導彈在發射臺300米前墜毀,地面出現了一個大洞。 這是讓那一代中國宇航員刻骨銘心的失敗。

發射失敗的第二天,在北京指揮的錢學森馬上趕到了現場。 在現場拆除會上,錢學森說:
【如果科學實驗每次都能保證成功,為什么還要進行實驗呢? 那就做好了,直接拿去錄用就行了。 所以,我們不要害怕失敗,失敗,總結經驗教訓,重新開始。 經過挫折和失敗,我們會增長才能,變得更聰明。 獲得成功對我們來說是一種訓練; 經歷失敗,同樣會鍛煉我們,但這個鍛煉更重要,更寶貴。

我們必須從遙測、光測數據中分解,找出設計上的漏洞。 必須加強地面試驗。 】
錢學森領導的故障分析小組在現場工作了10天后,回到北京,繼續工作了3個月。 最后確定了故障的原因。 一個是,在整體設計中沒有將彈性體考慮為彈性體,而是彈性體的振動和與控制系統的耦合導致導彈的飛行失控。 二是發動機增加推力后,其強度不足,結構破損起火。 為什么彈體的振動要和控制系統結合呢? 東風2號比1059的彈性體長了3米,原因是將機器室從振動小的彈性體中部移動到振動大的尾部,與控制系統結合。

關于發動機的問題有更多的復雜之處。 關于火箭發動機故障的原因,當時有兩種觀點。 一個原因可能是發動機燃燒不穩定。 一個原因可能是發動機強度不足。 兩種觀點不可爭辯。 錢學森支持采取措施通過他自己的解體,排除前者的可能性,提高發動機的強度。 他在發動機研究所的會議上說,有理論論述和曲線證明發動機燃燒室有不穩定的燃燒因素。 似乎確實有道理。 但是,實際上教育了我們。 事實并非如此。 高頻切向振動中,振動發生后,螺旋式爆振波的破壞力大,燃燒速度迅速增加,大量能量迅速釋放,發動機燃燒室的溫度大幅上升。 這是因為通常幾秒鐘內頭部就會被燒毀,整個發動機也會振動而被破壞。 東風二號發動機只是局部振動,說明發動機不是燃燒不穩定,不是高頻振動。

【要想不僅僅總結某一個經驗或教訓,而是思考更深刻的道理,能否將經驗從感性階段提升到理性階段? 你能很好地接受經驗和教訓嗎? 人之所以了不起,是要接受經驗教訓,所以我建議更好地凝結這些經驗,真正指導今后的工作。 】

1962年7月,錢學森領導的故障拆解小組向國防科學委員會提交了總結報告。 報告除了分析上述兩個故障原因外,還指出:。
【這次失敗暴露出的問題是多方面的。 在工程技術方面,還沒有掌握自己設計的規律,對導彈工程系統缺乏很多復雜的認識。 在整體和分系統的綜合設計中,各分系統的技術協調和接口匹配不夠考慮,沒有意識到即使各部分滿足要求,集成后也有可能發生問題; 對沒有進行必要的地面試驗或沒有充分進行的產品進行質量檢查缺乏科學的標準。

在科研管理方面,還沒有建立技術責任制,缺乏嚴格的研發流程和實務制度。 在思想作風方面,急于求成,缺乏科學態度,對基礎工作特別是地面考試重視不夠,對可能遇到的問題和困難估計不足,對產品中存在的缺陷和隱患不采取有力措施予以堅決消除。 】

事實上,這份報告書遠遠超出了拆除技術故障的文案,是對前一階段導彈開發工作的反思和總結。 報告中提出的建議在我國導彈和航天的快速發展中起著非常重要的作用
錢學森在報告中提出,加強地面試驗,能被地面試驗證實或被地面模擬證實的,不帶入飛行試驗接受考驗。 為此,根據錢學森的建議,很快進行了大型火箭發動機的試運行、全彈振動試驗塔、超聲速風洞等關鍵地面試驗設施的建設。 錢學森在故障分解中,一直強調在地面上消滅故障這句話,后來成為我國航天事業的重要大體和基準線。

1962年11月五院黨委在上述報告的基礎上,經過反復討論修訂,公布了《國防部第五研究院暫行條例(草案)》。 這份文件對今后導彈的開發起到了重要的指導作用。 文件的核心副本主要有以下三點。
一是建立技術責任制。 第一個文案是建立健全兩條指揮線:以總設計師為中心的技術指揮線和以行政總指揮為中心的行政指揮線。 這兩條指揮線分工確定、職責分明,而且相互配合,是我軍歷史上實際創立的。
二是建設總體設計部。 根據后來的歷史,建立總體設計部是非常有效的管理思想和做法。 關于導彈這樣龐大復雜的工程,錢學森說:
【這么多繁雜的整體調整任務,一個主體是無法完成的。 因為他并不熟悉整個系統中涉及的所有專業信息,沒有足夠的時間完成大量的技術調整工作。 這要求一個組織、一個集體代替以前的單一指揮者,協調指揮這樣大規模的社會勞動。 在我國國防尖端科學研究部門建立的這種組織就是整體設計部(或整體設計所)。

他們不是幾十人,而是幾千個學科齊全、專業齊全、具有豐富研發經驗的高科技團隊。 】
三是建立科研生產管理體系。 在東風2號首次飛行失敗的故障分解解決過程中,老一代航天員總結了經驗教訓,又經過不斷探索、探索、實踐,開始形成了新的科研生產管理體制,在型號研制中發揮了重要意義。 雖然當時還沒有正式提到系統工程這個詞,但是宇航員在解決東風二號第一次飛行失敗的故障時,是按照系統工程的做法在錢學森的具體直接指導下完成的。

在錢森氏的指導下,研發小組經過兩年的努力,對原東風二號導彈的總體方案和分系統進行了許多改進,于1964年6月29日在酒泉發射成功。
基于東方一號、二號,1965年初第七機部向中央報告了《1965年至1972年地空導彈快速發展計劃》。 該計劃提出在8年內研制東風系列中程、中程、中遠程和洲際導彈。 這是中國航天史上首次完善的基本實現的戰術快速發展計劃。 錢學森憑借戰術科學家的眼光和技術科學家的縝密性,策劃并組織實施了這個計劃,后來被稱為八年四彈。 多虧了這個計劃,中國在導彈技術迅速發展的道路上,從追趕型變為了追趕型。

東風三號導彈是我國自行研制的中程導彈,推進劑改為可儲存的硝酸和異煙肼,推進系統由4臺發動機并聯。 其研制成功,為今后快速發展的中遠程導彈和洲際導彈奠定了堅實的基礎,成為我國導彈快速發展史上的里程碑。
東風三號導彈的開發也不順利。 雖然預研克服了一些關鍵技術,但是在單發動機地面試驗中,仍然發生了發動機的破壞。 在這種情況下,大家的心情很沉重。 錢學森來到試車臺,他仔細注意故障情況,聽完報告后,經過長時間的思考,提出:

【我們并不總是被故障所拖累。 大家回頭看有什么根本的問題影響著發動機的燃燒穩定性嗎? 應該考慮高頻振蕩的問題嗎? 】
他的話受到了在場科學技術人員的啟發。 在考慮高頻振動影響的基礎上,改進了發動機的設計。 從此,東風三號發動機的試運行順利過關。
1965年12月26日,東風三號導彈進行了一號試驗彈的飛行試驗。 飛行試驗前階段一切正常,但飛行到111.2秒后,發動機推力大幅下降。 1967年1月12日,進行了二號試彈的飛行試驗,129.2秒再次出現發動機推力下降。 在這兩次實驗中,彈頭下落地點與目標的偏差很大。 之后,錢學森和任新民等人帶領技術人員仔細分析了發動機故障的疑點。 任新民還親自帶著人在馬薩山的大沙漠走了5天,最終找到了發動機殘骸,查明了燃燒室破裂的真正原因,并提出了比較改進的意見。

1966年5月,東風三號導彈準備了第三次飛行試驗。 由于推遲發射,推進劑需要從油箱排出,但由于操作者思想過于緊張,忘記打開通氣閥,導彈內部變為真空,被大氣壓壓垮。 當時,基地的參與者們將其視為嚴重故障,認為導彈肯定無法發射,但錢學森在親自登塔查看情況后,結合在美國進行圓柱殼體研究的經驗,評估了導彈殼體的變形沒有達到結構損傷的程度。 當時錢學森簽署了有關文件,直接向聶榮臻報告。 聶帥的回答也很簡單:

【此次發射在技術上由錢學森負責。 他說可以發射,我同意。 】
最終如他所料,這次發射成功了。
世界公認的錢學森是一生中最具獨創性的成果之一,在高速飛機的空氣動力和空氣動力熱方面。 在開發東風系列導彈的過程中,遇到過一系列的空氣和防熱問題。 錢學森是自己最熟悉的行業,輕型汽車熟悉道路,進展順利。 他回國后相繼組建的中國科學院力學研究所、北京空空氣動力學研究所、中國空空氣動力研究與快速發展中心等機構突破了東風導彈空氣熱防護的關鍵,發揮了非常重要的作用。 東風二號導彈的研制重點處理了跨音速空氣載荷和顫振問題。 東風三號導彈的研制中,重點處理發動機底部多發動機的噴流干擾問題。 東風四號導彈的研制重點處理了級間分離的氣動問題。

上述導彈開發中遇到的共性問題是彈頭再入大氣層時的空氣熱對策。 錢學森對此早有準備。 1964年,由錢學森提出,組成了彈頭防熱研究的全國性研究協調小組。 錢森親自擔任組長。 研究機構除國防部第五研究院的多個機構外,還包括中科院力學所等多個機構。 錢學森親自組織協調研究工作。 1964年12月,召開了研究成果總結報告會。 在這次會議上,錢學森提出中國彈頭防熱是防止燒蝕的途徑,呼吁針對長遠目標加強預研工作。

在開發東風三號和東風四號導彈的過程中,燒蝕和防熱已經成為重要問題之一。 開發東風五號時,這個問題更為突出。 1975年9月10日,由錢學森指揮,莊逢甘主持,集中組織全國各相關工業部門、科學院、大學空氣體動力的研究所、研究中心、實驗室專家,進行了防止遠程導彈再入和攻堅飛行穩定性的大會戰。 錢森在動員會上稱之為空空氣動力學界的淮海戰役(代號為910工序)。 會戰中采用系統工程的做法,將兩個關鍵技術分解為幾個主題,根據空空氣動力學優勢,按照處理氣動問題的三個主要手段進行分解。 在整個工程項目下重新設定主題、課題。 考慮到各部門的空氣計算和風洞實驗的結果,可能會有很大不同。 因此,每個主題至少有兩個以上的單位,要承擔,盡量用不同的方法進行研究,確保結果的正確性。 由型號部和研究試驗機構組織,對項目進度和質量及時進行檢查、協調、總結和交流,然后逐項綜合整合,提出結論性意見,最后組織專家評定。

經過一年多的共同努力,1977年2月,再次召開了會議。 錢學森再次參加會議,聽取了一年來的實務報告和結論。 經過專家評議,一致認為關鍵技術基本上有了突破。 會議還提出了一些問題和需要深入開展的業務,但這些問題不影響彈頭進行模擬實際再入條件的低彈道飛行試驗。

在這場戰斗中,在前線指揮戰斗的莊逢甘后來回顧如下。
【小錢給我說了兩句話。 第一,彈頭不能對合邏輯。 你撞到上面合了轍就不會壞嗎? 第二句,彈頭不能燃燒。 由于再入時其速度很高,彈頭表面會燃燒。 真燃啊。 只能請人烤了,但不能燒。 但是,即使沒有規則也不能燃燒。 如果沒有規則,你不知道它掉下來就打在那里了。 這兩件事,怎么做? 錢先生告訴我說要打淮海戰。 不要看這兩個詞。 那是動員了國家的很多研究機構呢。 此后,我們越過了美國走的熱沉式熱防熱的彎道,徑直走了鈍錐燒蝕熱防熱的捷徑,取得了淮海戰役的巨大勝利。 】

隨后,該910攻關組繼續為新一代彈頭的氣動防熱技術進行預研,從而為我國高超聲速彈頭的快速發展奠定了堅實的基礎。
科學精神是指實事求是,按科學規律處理問題的精神。 錢森晚年總結說:
我們不能聽別人的話。 這不是科學精神。 科學精神最重要的是創新。 】
錢學森的一生,是創新的一生。 他在我國導彈開發快速發展的工程實踐中,從仿制到自行研制,走上了導彈開發的創新之路。 錢學森在東風系列導彈開發中的科學精神,主要體現在以下三個方面。
一是科學理論與實踐多次結合。 理論與實踐相結合是錢學森提出的技術科學卓越的以前就流傳下來的。 錢學森早年在美國與研究生工作時,在技術科學的主要行業如力學、燃燒理論和控制論等方面,取得了許多開創性的研究成果。 錢學森在我國迅速發展導彈事業的實踐中,充分應用了這些成果,通過研究開發實踐中發現的問題,進一步總結和提高到了新的理論高度。 前述的防燒蝕熱和發動機的燃燒穩定性屬于化學氣體動力學的范疇。 他在美國發表了《可壓縮流體的流動及反作用力推進( problemsinmotionofcompressiblefluidsandreactionpropulsion )》、 曾發表過《用火箭發動機燃燒的伺服穩定化) servo-stabilizationofcombusion》的他回國后,在中國科學院力學研究所成立了研究高溫氣體動力學研究室和發動機燃燒穩定性的研究室,錢學森在這兩個研究室的所有技術討論會, 這些理論研究成果對正確評價東風二號、東風三號導彈的發動機燃燒穩定性和彈頭燒蝕防熱問題發揮了重要意義。 1965年在中國航空空學會空氣體動力學學術會議上就火箭發動機的燃燒穩定性作了總結報告。

上海交通大學錢學森圖書館陳列著這個信封。 1941年,錢學森在火箭圓柱形殼體高速飛行中發生變形問題時保管論文手稿的信封,中間的cylindrical shell是圓柱殼體,下面的紅字final意味著定稿。 這些論文是他面對凹陷的導彈外殼,執意要繼續發射的潛力。 觀察右下方的final赤字旁邊的nothing is final! ! ! 永遠,這是錢學森給自己的鞭子,也是他一生相伴的信念。

第二,多次從大處著眼,從小處下手。 錢學森對研發事業的細節有極高的要求。 在東風三號導彈的實驗中,錢學森親自到靶場指導測試和聯合練習工作,他對測試中出現的小問題和改進措施,一一詢問,親自核查。 一位與會者向錢學森報告說,氧化劑加一個卷簾門漏了一點空氣,但是錢學森馬上說:“漏了多少空氣? 測量過嗎?

在得到否定的回答后,錢學森認真地要求他馬上回去測量。 經過反復測量,氣體泄漏的程度每分鐘都是小氣泡,也就是在允許范圍內,錢學森這才放心了。 1969年8月底,在東風四號導彈的首次試射現場,現場試驗人員發現陀螺儀有故障,未能及時找到原因。 隨后,錢學森來到現場,仔細檢查后,提出導彈出廠時沒有安裝一個快門。 從這種手上祛病的本領當然不是一天之功。

第三,重復技術民主。 在我國導彈事業的快速發展中,以錢學森為代表的技術核心做出了重要貢獻。 錢學森擔任我國導彈事業的技術領導期間,每周日下午總是邀請幾位總師到家里研究討論重大的技術問題。 錢總是讓每個老人陳述自己的意見,然后開始討論。 意見不一致時,首先錢總是收集意見,提出處理方法; 如果實踐中有不妥當的地方,下次會議再提出來重新研究。 錢總是說:

【成功了,功績是大家的; 如果發生問題,我來負責。 這樣大家心情就會變得輕松,可以想說的話。 】
錢學森不僅能認真聽取老專家的意見,也能認真傾聽年輕人大膽的創造性,有道理的話還積極支持。
我國導彈事業的輝煌成功,多虧了中央的正確決定,多虧了在這個行業工作過的無數普通科研人員、干部、士兵。 但在這個過程中。 錢學森為首的老一輩導彈科學家的科學精神,發揮了非常突出的作用。 今天,我國的導彈和航天事業面臨著更加艱巨的新任務。 為此,我們學習和弘揚錢學森的科學精神,不斷攀登新的高峰。 面對新的挑戰,中國的導彈和太空事業也呼喚著錢學森這樣引領一代太空事業的太空大師!

附:本文引用的東風導彈史料引用自中國航天出版社出版的石磊等待的《錢學森的航天歲月》,作者參與了這本書的一部分撰寫。
心靈雞湯:
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