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高橋劉昌其的軍工記憶:我所參與的相控雷達、反導系統等國家核心軍事項目的研發

關於中國的「反導」計劃,毛主席說:「5年不行,10年;10年不行,15年。總要搞出來。」

本文所回憶的就是始於上世紀60年代的中國導彈防禦系統研製工程中的重要組成部分:7010相控陣雷達和7010計算機、110雷達與320計算機。

作者劉昌其,便參與了此次研發。

劉老,是一位高橋人。

我所參與的7010工程和110工程

(即:6404工程)

四機部十院十五所 劉昌其

7010相控陣雷達天線

7010工程由來

1964年2月,毛主席與時任國防部五院副院長的錢學森專門談到反導問題:「5年不行,10年;10年不行,15年。總要搞出來。」這一指示隨即被貫徹實施,後續相關研究項目代號被定為「640工程」。

1967年10月,國防科委召開全國「640」工程會議,國家計委、國防工辦、總參、空軍、炮司、一機部、二機部、四機部、五機部、七機部、中國科學院等16個單位127名代表參加。會議提出了建立「640」工程綜合總體和指控系統的研究單位問題,正式確定了5個系統的工程代號,及加速反導彈試驗靶場的建設的建議。會上提出計劃在73年到75年左右開始實彈試驗。會議確定第一個奮鬥目標是在建國25周年時,研製成功第一個反導彈武器系統、建好包括預警系統在內的第一個反導彈防區,並對具體工作進度作了安排。

640工程有5個子系統分別是:

1. 640-1,反導彈導彈系統,也稱反擊系統.

2. 640-2,超級大炮反導彈項目。

3. 640-3,激光武器。

4. 640-4,預警雷達系統。

5. 640-5,導彈再入物理現象研究。

在接下來的十幾年裡,分別進行了全系統研製。由於當時正處在文革時期,除6404預警雷達系統(即: 7010相控雷達,110雷達)獲得成功之外,其他子系統最後都沒有什麼結果而終止。

如上所述7010雷達是根據6404工程的需要而研製的。1970年5月,中央批准研製7010雷達,4機部10院14所組織了以薛國偉張光義為首的工程組進行研究。其實早在64年所里就已開展7010雷達的研究,最初的工程代號叫111,後為7010。1964年,640工程需要一款遠程預警雷達,並把任務下達14所。當時國外正在發展一種新體制的「相控陣雷達」,這種雷達比當時的機掃雷達擁有更好的性能;因此向所里建議研製這種雷達,得到所長申仲義的大力支持。

7010相控陣雷達和7010計算機

1970年中央批准研製的超遠程預警雷達用於反彈道導彈預警系統。該相控陣雷達的發射機採用4隻大功率多腔速調管,總峰值功率為10 兆瓦,平均功率為200千瓦,電掃描天線陣面為20米X 40米,饋電單元(也就是T/R組件)8976個,在方位 120度和仰角280度空域內進行邊搜索邊跟蹤,可連續跟蹤多批目標,配備了大中小型計算機對全站進行實時控制和計算。採用了脈衝壓縮,反副瓣,變極化等反干擾措施,對一些關鍵器件,分機採用雙工冗餘技術,配有全機工作狀態監測系統和故障顯示系統。7010雷達可以連續跟蹤3000公里以外的多個衛星目標。

因為控制相控陣雷達工作的7010計算機要由15所研製,所以70年春,所里要求我和馬維宗(參與過第一顆人造衛星108乙機軟體開發)第一次去南京14所(南京四牌樓-秦淮河畔)參加7010工程(即:6404工程)的方案討論,討論的重點是總體功能、介面和對軟體的要求等,主要是了解情況。同年9月第二次去14所參加7010工程方案論證(註:中共九屆二中全會,於1970年8月23日至9月6日在廬山舉行,是黨史上的第三次廬山會議。我在南京出差聽到全會公報)。

7010計算機由晶體管分立元件組成,指令64條,字長48位,運算速度浮點每秒28萬次、定點每秒50萬次,平均速度每秒30萬次,採用磁心存儲器,內存容量65,536個字,相當於384 KB。外部設備有紙帶機、寬行印表機、磁帶機、磁鼓、通信設備及專外設備。在我國1970年代,這種計算機是非常先進的。

1972年在宣化附近海拔1600米的黃羊山上,開始7010相控陣雷達天線的安裝和調試。稍後7010計算機也進行了同步的安裝、調試。為此,15所派出一個工程隊進行管理協調工作,隊長是潘植庵,指導員是申德禮,副隊長是江樹義。

1974年9月相控陣雷達經初步試驗,第一次觀察到了外空目標。我是在75年9月,突然調到7010計算機進行管理程序開發的。領導要求12月完成任務,到基地實地調查後發現7010計算機除交換器外,主機幾乎和320機一樣,由於時間緊迫,當即決定將320機管理程序直接移植到7010機。立即回所查看320機管理程序,找到與「交換器」有關的外部指令,將它們換成7010機「交換器」指令,併到738廠的320機上進行驗證,最後再到基地7010機上測試和運行。這項工作到12月20日基本完成和相控陣雷達的聯試。

1976年1月8日周總理去世不久,工程告一段落決定全隊回北京休整,這時離春節也就10幾天樣子。2月中旬,工程隊返回基地工作。我們軟體開發人員也一起到基地完善7010機和相控陣雷達的聯試。在基地工作期間遇到14所的二位科研人員(蘇立雅和鄭澤彭)向他們請教相控陣工作原理並討論了與計算機介面相關的一些問題。3月在系統能正常運行後,見到王震(人很瘦小,舉著柺棍),秦基偉(還有葉劍英女兒),姚連蔚(當時的人大副委員長兼任國務院常規武器裝備領導小組副組長)等三批人到基地參觀。

70年代初,空軍組建導彈預警團(「雷達53團」),全團一部「7010雷達」。80年代初,該團及裝備移交國防科工委,隸屬西安衛星測控中心。

1976年進行全陣面天線的安裝,調試,並投入運轉。77年以後7010相控陣雷達多次完成中國導彈,衛星觀測任務;特別是可以為110雷達提供目標指示,共同組成測量網,對1979年美國天空實驗室隕落和1983年蘇聯宇宙1402號核動力殘骸的隕落,進行了連續跟蹤,並準確預報出隕落時間和地點,引起世界各國關注。它的研製成功,標誌中國雷達技術達到一個新水平。

1981年7月18 日,7010 雷達站接到當時國防科工委主任張敏參謀長的電話,要求對 19 日蘇聯向太平洋發射的運載火箭進行跟蹤。7010 連續開機 11 天,於 19 日和 28 日兩次觀測到該運載火箭,及時預報了發射點和落點經緯度、預警時間和射程。從測量數據分析,這兩枚導彈是蘇聯未公布的多彈頭試驗項目,採用低彈道形式發射,目的顯然是為了測試分導彈頭的導引精度。從事後其它管道獲得的信息證明,7010 的觀測是正確的。

1982年,航天部計劃會議正式決定640工程下馬。7010雷達和110雷達在90年代相繼退役,之後7010相控陣雷達被廢棄,但遺址還在,一些軍工愛好者們還驅車前往參觀;110雷達據稱則轉交給了民用信息產業部的電波觀測站,也已經不參加軍用彈道導彈跟蹤。

7010相控陣雷達天線正面

通過與人的對比

可以感受到雷達天線陣面的巨大

7010相控陣雷達發射設備

和計算機機房入口

可以看出大門經過特別加固

山洞內 7010計算機機房

110雷達與320計算機

1970年下半年,四機部十院14所研製生產的110雷達陸續運抵雲南沾益試驗基地,1971年1月,洛陽某部隊安裝隊與預警雷達站共同開始籌備安裝任務。整個雷達基礎設施於1972年8月全部完成。1972年4月,110雷達的電子設備進入陣地。1973年4月,用於控制110雷達工作的320電子計算機進場,預警雷達站配合四機部第14、15研究所,七機部,空軍39所,長沙工學院(國防科技大學前身)進行電子設備安裝調試。1974年11月-1976年11月,進行雷達整體調試和計算機本機的聯調。

320計算機硬體,由15研究所六室葛學良為首的工程組先到基地進行安裝調試;320機的管理程序則由十一室張肇凱為組長的研製組於1974年3月開赴雲南基地,藉助154-Ⅱ期工程管理程序的經驗,進行了用於110雷達管理程序的再開發,並於1975年12月圓滿完成任務。

110超遠程精密跟蹤雷達

巨大的天線罩

110超遠程精密跟蹤雷達直徑44米、天線罩高34米,天線直徑25米,自重250噸。雷達由反饋系統、伺服系統、發射系統、接收系統、測距系統、顯示系統、主控台、專外介面和320計算機等部分組成。主要技術性能為,最大發現距離1700公里,最大跟蹤距離1200公里,最大跟蹤速度8公里/秒。除主要用於跟蹤目標,計算目標軌跡及預測目標彈著點,引導反導彈武器實施攔截之外,還可用於觀測衛星等外空目標。天線由1500餘塊六角形蜂窩式玻璃鋼模塊鑲嵌而成。發射機選用了12所的巨型多腔速調管,它高1.5米,重100公斤,峰值功率為2.5兆瓦。採用了多極化、脈衝壓縮、數字壓縮、數字測距、脈衝多普勒測速和多目標高速磁記錄和重放等新技術。

50年代起,國外就發展了彈道導彈武器等。我國為了積極防禦,能探測幾千里以外的入侵目標,必須研製超遠程的預警、跟蹤雷達,對外空目標的探測、跟蹤,建立彈道導彈預警(空間監視)系統、防禦系統。1958年提出研製超遠程雷達。

雷達專家申仲義(電子部14所所長)帶領14所科技人員從預先研究開始到59年研製一部110模擬試驗雷達,首次收到了離地球38萬公里的月球的較強回波,取得了觀測外空目標的初步成果。1965年到1970年又開展了卡塞格倫式單脈衝天線、脈衝壓縮、脈衝多卜勒測速、參量放大器、先進計算機的應用、大型天線結構及轉檯的研究。上世紀60年代15研究所的軟體人員(宋振邦、劉昌其、閩文霆)完成14所提出的卡塞格倫天線數學模型的數值計算。為研製超遠程110跟蹤雷達作了前期準備。

1976年,110雷達與320計算機一起構成了我國第一部超遠程跟蹤雷達並於1977年裝備了部隊。它能在2000多公里以外跟蹤非合作的外空目標,在我國發射洲際火箭、衛星等工程中多次執行了跟蹤測量國外的外空目標的任務。110雷達的研製成功,使我國成為世界上第三個擁有這種大型雷達的國家。

正如14所原副總工程師王德純所說:110雷達當時在技術上是第一次用脈衝壓縮,第一次用脈衝多普勒測速,第一次採用降參的速調管發射機,第一次用這麼大的卡塞特倫天線,第一個用這麼大的天線罩。當時在世界上是最大的(包括美國,才42米),而我們是44米(註:此處指天線罩球面直徑大小),第一次用計算機控制看幾千公里的目標。這樣的雷達在咱們國家是從來沒有過的。15所的計算機和軟體人員為14所研製的大型雷達做出了應有的貢獻。

110雷達和7010雷達的歷史功績

四次著名的使用記錄:

第一次,在東風反彈道導彈試驗中,彈體離架僅10秒鐘就被110雷達緊緊抓住,並穩定跟蹤,迅速預報落點,為火箭、反導試驗作出了重要貢獻。

第二次,1979年6月21日,美國早期太空站「天空實驗室」由於大氣阻力超過預期提前墜落。110雷達和7010雷達兩部雷達對其跟蹤了8天,並根據測得的數據,對其墜落做了準確的內部預報,當新華社公布這條消息後,震驚了世界。與美國公布的數據對比,發現時間僅差4分鐘,地點僅差經度2.9°和緯度1.3°。

當時的14所高級工程師須國雄後來回憶:美國的天空實驗室要掉下來了,美國也很緊張。那個時候我們的7010一直在堅持觀察,越來越接近地球就越來越快了,通過大氣層它相當於散架了,然後目標就很多很多,最後一圈就掉在澳大利亞附附近,也是我們親眼看到的。目標相當大,顯示器上亮得不得了,目標太大了。

第三次,1980年5月,110雷達在兩發東風五型洲際導彈全程試驗中,分別獲得了數百秒的跟蹤測量數據,最遠跟蹤距離達3000公里。

第四次,1983年1月到2月,蘇聯「宇宙」-1402號核動力偵察衛星(1982年8月30日發射)在軌道上失蹤,不久將墜毀。消息傳出,舉世震驚。因為這顆衛星在5個月的運行中受到原子反應堆中所產生的中子的強烈轟擊,已具有了放射性,並且極可能帶有剩餘核燃料,一旦墜入人口居住區,將造成災難性核污染在前蘇聯失控的核動力宇宙1402號衛星墜落前,兩部雷達對其墜落的時間和地點作了準確預報。

作者:劉昌其

四機部十院十五所

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