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總師每次都要試飛!他說隻有在飛機上才能發現問題

作者:中國科學報

文 | 楊堅

總師每次都要試飛!他說隻有在飛機上才能發現問題

贲德(1938— )

雷達系統工程技術專家,中國機載脈沖多普勒火控雷達奠基者。1963年畢業于哈爾濱工業大學,被配置設定到國防部第十研究院第十四研究所工作,曆任研究室主任、研究部主任、副所長。

上世紀70年代,作為技術負責人之一,成功主持大陸第一部超遠端相控陣預警雷達的研制;80年代,作為總設計師,成功主持大陸首部機載脈沖多普勒火控雷達體制樣機的研制,填補了國内空白;2000年後,作為新型體制雷達的開拓者,指導天基監視雷達團隊完成天基某雷達和新一代天基某雷達預先課題研究,出版了專著《天基監視雷達新技術》,奠定了天基監視雷達研究的理論基礎;近幾年,追蹤世界先進的預警探測技術,直接指導了分布式機會陣、微波光子學技術等領域的技術攻關。

先後出版專著3部,發表學術論文10餘篇。1991年享受國務院政府特殊津貼,1992年獲國家有突出貢獻中青年專家稱号,1990年獲機電部科技進步獎特等獎,1991年獲國家科學技術進步獎一等獎,1993年獲國防科工委光華基金獎特等獎,2001年當選為中國工程院院士,2003年獲中國首次載人航天飛行任務紀念證書。

戰鬥機的機載雷達猶如雄鷹的眼睛。上世紀70年代,大陸的戰鬥機還沒有裝備具有下視功能的機載雷達,由于飛機高速飛行,将一般雷達裝上飛機,根本看不到被地雜波覆寫的低空飛行目标。如果安裝了機載脈沖多普勒火控雷達,那麼機載雷達能同時具有上視功能和下視功能,可以全面提升戰鬥機的态勢感覺能力。

可是,這項融當時世界雷達電子高科技于一體的技術,對中國嚴密封鎖。中國需要研制出自己的機載脈沖多普勒火控雷達,當時40歲出頭的贲德接到了這項任務。

無疑,這項研究異常艱難。贲德從沒有接觸過也沒有聽說過機載雷達,且國内既無資料又無相關研究人員。不過他相信,他所在的國防部第十研究院第十四研究所(現為中國電子科技集團公司第14研究所,以下簡稱14所)能研制出大陸第一部超遠端相控陣預警雷達,也能完成研制機載脈沖多普勒火控雷達的任務。

從1979年底接到任務,到1993年試飛成功,曆時10多年,贲德如同拼命三郎般帶領團隊不怕苦、不畏難,終于完成這項幾乎不可能完成的任務。

有天分還要努力

1938年,贲德出生在吉林省長春市九台縣一個貧窮的家庭,小時候最喜歡到附近的國小玩耍,對教室裡上課的老師和學生既好奇又向往。

上了國小,他過目不忘的天分就顯現出來,不管什麼内容,聽一遍、看一遍就記住了。學校裡有一間小圖書室,裡面有一些報紙、雜志,贲德總去翻一翻,從中得到不少樂趣。1951年7月,國小五年級上學期,贲德考了第一名,被保送進入九台縣第一中學國中學習。

九台縣第一中學是當時縣裡最好的中學,能進入這裡學習當然是每位學生夢寐以求的。但是,一個現實問題擺在贲德的面前,因為離家差不多有10公裡遠,如果住校的話,除了學費、雜費,還要交住宿費、夥食費,父母拿不出這麼多錢。國小老師來家訪,力勸贲家支援孩子繼續讀書,并馬上通過學校與九台一中聯系,減免了贲德的學雜費。

贲家思慮再三,決定支援孩子繼續讀書,但不能住宿,隻能走讀。當時贲德剛過13歲,毅然決定走讀完成國中學業。在接下來的3年時間裡,無論寒暑風雨,贲德每天往返于學校和家之間,一來一回就有20公裡。

1954年9月,贲德進入吉林市二中讀高中,申請到助學金。讀書的機會來之不易,他不能也不想浪費,課餘時間都在圖書館或教室看書。1957年,贲德如願考上當時全國工科最強的三所高校之一 ——哈爾濱工業大學,進入電機系學習,開啟了新的人生之路。1960年3月,因為學習成績好,還沒畢業他就被學校安排擔任助教,提前參加工作。

總師每次都要試飛!他說隻有在飛機上才能發現問題

1960年3月,贲德在實驗室做試驗。

第一次嶄露頭角

相控陣雷達是一種新體制雷達,利用電控的辦法改變電波發射的方向搜尋目标,速度非常快,遠非正常機械雷達可比。

1969年珍寶島自衛反擊戰之後,國家向14所下達了研制大型遠端預警雷達(之後命名為7010雷達)的緊急任務,并要求半個月拿出方案。贲德接到任務後,日夜加班,僅用10天就拿出了方案,經過多次完善後最終被上級采納。

方案制定後,要求當年設計、當年生産、當年戰備值班。現在看來這似乎超出了科研正常,但當時大家隻有一個念頭,為了國家安全,再大的困難也要迎難而上。

贲德作為主要技術負責人之一,主持和參與了7010雷達的實施方案論證、系統工程設計、分機任務确定、加工生産組織、現場安裝調試、制定試飛方案和試飛現場組織指揮,直至鑒定驗收等各階段的工作,解決了多項關鍵技術問題。

7010雷達基地在張家口市的一個山裡,工作環境相當艱苦。團隊成員長期加班加點,沒有節假日也沒有周末,冬天在零下20℃的天氣裡工作,每天上山走到風口,寒風像無數根鋼針一樣紮在臉上。

由于長期出差在外,贲德沒有辦法照顧家庭,從1971年到1978年,每年有大半時間在7010雷達基地開展整架調試工作。當時孩子小,妻子買菜做飯時隻好将幼小的孩子綁在床上,顧不得孩子的哭喊。每每想起這些事情,贲德都深感歉疚。

經過14所全體從業人員幾年的不懈努力,大陸第一部超遠端相控陣預警雷達順利建成,各項名額達到或超過設計預期。此後,該雷達執行了對外空目标監視、跟蹤衛星及飛彈等任務,發揮了重大作用,取得了圓滿成功。并且在1978年獲得了全國科學大會獎,1985年獲得電子部科技成果獎特等獎。7010雷達的研制成功,促進了相控陣技術的進步,為14所掌握相控陣體制雷達奠定了技術基礎。

接下世界尖端技術任務

1979年底,14所又交給贲德一項艱巨的任務——研制機載脈沖多普勒火控雷達。之是以說這項任務艱巨,是因為贲德從來沒有接觸過機載雷達,更沒有聽說過機載脈沖多普勒火控雷達。而且,14所一直研制的是地面雷達,沒有涉足過機載雷達,既無資料又無相關研究人員,完全是零基礎。但是,當得知是國家急需的技術時,他義無反顧地承擔了這項任務。

一般的機載雷達沒有下視功能,由于接收到的地雜波信号很強,且飛機處于高速飛行中,不同方向地雜波的多普勒頻率各異,形成了寬廣的地雜波譜,是以将一般機載雷達裝上飛機,看不到被地雜波覆寫的低空飛行目标。

機載脈沖多普勒火控雷達則使用低、中、高三種不同的重複頻率,又采用單脈沖、脈沖壓縮、頻率捷變等技術,使得機載雷達不僅具有上視功能,而且具有下視功能,還可具備十幾種工作方式,融當時世界雷達電子高科技于一體。

機載脈沖多普勒火控雷達研制難度很大。首先,要求體積小(0.1立方米)、重量輕(150公斤左右);其次,因戰鬥機環境條件惡劣,要解決高低溫、低氣壓、防潮等問題;最後,雷達工作環境苛刻,要解決耐沖擊、耐振動等問題;最後,由于飛機和目标雙方都在高速運動中,捕捉目标的難度大,是以要求雷達具有很高的可靠性。

所有技術難題疊加在一起,可想而知,要完成這項任務并不容易。而之是以要研制機載脈沖多普勒火控雷達,與國外對大陸的技術封鎖有關。

上世紀80年代中期,美國宣布“中美和平典範計劃”,拟為中國改裝50架殲-8II飛機,其中主要内容就是加裝機載脈沖多普勒火控雷達。談判過程中,美國方面宣稱,該雷達是軍事領域的敏感技術,他們隻是賣裝置,也就是說,美方負責全部安裝,出了故障需要維修時必須傳回美國去修。是以,美國在簽了合同、同意為大陸改造殲-8II飛機火控系統加裝機載脈沖多普勒火控雷達後,有關該雷達的情況是嚴加保密的,給中方人員看的隻是雷達的模型。

是以,當中國的航空電子裝置與美方的機載脈沖多普勒火控雷達進行接口試驗時,裝置放在不同房間裡,連接配接電纜穿過牆。美方技術人員說,他們的雷達安裝到中國的飛機上,隻告訴中國飛行員如何按按鈕。即便如此,1989年美方還是找借口單方面撕毀了合同,不再給中國飛機加裝機載脈沖多普勒火控雷達。

在這種情況下,中國要靠自己探索研究。

技術封鎖、無資料、無樣機,贲德清楚,無論有多大的困難也要研制出來。

無他,機載脈沖多普勒火控雷達是國家急需的技術。有壓力也有責任,贲德和團隊成員都憋着一口氣,他們先下功夫搞清脈沖多普勒的原理,開出上百個課題,提出了适合中國國情的研制途徑。經過3年努力基本解決了原理問題,随即在此基礎上進行整機設計。

在設計中同樣遇到很多技術難題,研制人員放棄節假日休息,春節也加班加點。就這樣,經過幾年時間,贲德主持和完成了全機工程設計并組織加工生産,解決了全機地面聯試和空中試飛中出現的各種技術上和工程上的難題。

參與試飛兩次遇險情

總師每次都要試飛!他說隻有在飛機上才能發現問題

1988年夏天,機載脈沖多普勒火控雷達在安-24飛機上進行安裝調試。

1988年8月20日,機載脈沖多普勒火控雷達在聯試外場進行調試,贲德帶領團隊轉到南京大校場機場工作。這個外場試驗場是借用機場雷達連的操場,原本是水泥地,但因為用作汽車教練場被卡車軋得坑坑窪窪。這時裝置已經全部拉來,贲德和大家商量後,決定自行整理場地及接水、接電。

這裡的條件同樣艱苦,住的是簡易的平房,用的是渾濁的水。夏天雜草叢生、蚊蠅肆虐,擺滿裝置的廂式卡車裡熱得像烤箱;冬天寒風呼嘯,廣闊的機場片區無遮無擋。機場上飛機起降架次頻繁、噪聲大,震耳欲聾的飛機發動機聲音淹沒了人們的講話聲,讓人心情煩燥。開始有的同志不願住在機場,為了不耽誤項目進度,贲德帶頭先住下來,後來大家也就安心住下來,每天工作到深夜。

在試飛中遇到問題,他就組織大家研究,不斷改進雷達性能。如雷達發射機需要承受高空低氣壓的惡劣條件,他們把裝置拿到南京航空航天學院(現南京航空航天大學)高空模拟箱内做低氣壓試驗,苦幹了三天三夜。後來在147-1雷達體制樣機鑒定會上,專家評委們有如下評語:“14所的同志在艱苦的科研和生活條件下,克服重重困難,努力奮鬥,積極奉獻,取得了重大成果,說明大陸有能力攻克尖端技術,有能力打破封鎖趕上世界先進水準。”

外場地空模拟試驗确認雷達的硬體和軟體達到設計要求後,147-1被搬到作為空中試驗室的安-24飛機上進行安裝調試。當時采用的試驗機是蘇聯的安-24(AH-24)飛機—— 一種老式的螺旋槳運輸機,使用了近30年,本已經到了使用壽命,經過大修延壽後又成為試驗機。

贲德每次都要參與試飛,他說隻有在飛機上才能發現問題。據當年的團隊成員回憶:“贲德總師更是以身作則,他告誡他的團隊,雷達功能性能‘飛出來’是研制的關鍵,不僅要‘測’得精細,也必須‘試’得嚴密。他和王立鴻、邵智民、左群聲等試驗人員,每天總是搶着登上那架噪聲轟鳴、颠簸不堪的飛機,一飛就是三四個小時,完全忘記了個人的安全和疲勞。”

這種飛機不但噪聲大,機艙内條件也很差,颠簸是很正常的,平穩的時候不多。贲德在空中參加試驗時還遇到兩次險情,幸運的是都平安傳回了。

有一次,飛機在試飛過程中,兩個發動機中忽然有一個發動機熄火不工作了,飛機的速度馬上降了下來,接着飛機高度也随之下降。當時地面上的從業人員很緊張,指揮員和飛行員來回進行各種密碼問答,大家都很擔心。這次事故發生後,試飛工作停了幾天,一是檢修飛機,查出原因,確定飛行安全;二是舒緩一下大家的情緒。

還有一次,氣象條件很好,試驗也很順利,大家心情都不錯,沒想到飛機返航時忽然起落架被卡住了放不下來。起落架放不下來,飛機就不能降落,隻能繞着機場來回轉圈,大家的心又提了起來。正在大家六神無主的時候,飛行員左一晃、右一晃,操縱着飛機做了幾個動作,竟然靠着飛機的運動慣性把起落架甩了出來。最終,飛機有驚無險地安全降落在機場跑道上。

完成幾乎不可能完成的任務

當機載脈沖多普勒火控雷達147-1通過鑒定的時候,贲德卻病倒了。他本來身體很好,但在最後試飛階段,因白天晚上連軸轉,長期超負荷的工作使得身體受到很大影響,短短的時間裡體重從123斤降到108斤,抵抗力嚴重下降。

有一次,贲德感到心髒特别難受,到醫院檢查發現患上了病毒性心肌炎,需要住院治療。住院治療一段時間後,14所安排他去太湖療養醫院,但因放心不下雷達研制工作,結果沒去療養。重返工作崗位以後,沒多久他的心髒病又犯了,治療後又去上班,就這樣,從1989年得病,一直拖到1993年以後才逐漸好轉。贲德想起當年雷達局的一位上司說,搞機載雷達要脫層皮,果不其然真的脫了幾層皮。

從1990年下半年開始到1991年上半年,機載脈沖多普勒火控雷達進入電訊、結構設計出圖階段。設計師們精心設計,無數的汗水凝成千萬張圖紙上優美的線條。1991年下半年到1992年上半年進入工廠生産加工階段。勞工師傅們精心加工,不斷攻克技術難關,各分廠相繼成立“三結合”攻關小組,日夜奮戰在機床邊、台鉗上、鹽浴爐旁。

總師每次都要試飛!他說隻有在飛機上才能發現問題

1991年,贲德在沈陽飛機研究所做試驗。

總師每次都要試飛!他說隻有在飛機上才能發現問題

2002年10月,贲德在機載雷達試驗室。

1992年下半年,加工成品件陸續轉入研究部,開始進入分系統調試階段。12月5日,第一套工程樣機各分系統被裝進了殲-8II飛機的雷達安裝架,開始分系統之間的對口聯試工作。1993年3月5日,雷達轉入整機内場聯試;6月10日,雷達整機進駐外場,開始整機的外場聯試工作;10月21日,開始機上試驗裝置的加改裝工作,接着進行機上通電檢查,整機恢複試驗工作。

1993年11月20日上午9點整,試驗機裝載着大陸自行研制的機載脈沖多普勒火控雷達工程樣機飛上藍天,進入試飛階段,第一階段于1994年上半年在南京地區進行,第二階段于1994年下半年在華北的空一基地進行。

從插件群組件的調試、元件篩選、分系統聯試、環境試驗到整機内外場聯試,直至完成在試驗機上的試飛,前後曆時兩年多,這是設計師們經受考驗的兩年。為了按時完成雷達與載機的比對試驗和試飛試驗,左群聲、許建峰、陳國海、劉岱等一大批工程人員在現場一住就是幾個月,生于南方長于南方的他們雖不适應東北的氣候,但他們從無怨言。有一次,大家吃了食堂變質的食物,拉肚子、發高燒,但還是輪流到醫院打點滴,沒有停止手中的工作。

贲德同樣是往返于大江南北,雖然心肌炎還沒有被根治,心髒有時不給力,但擋不住他奔波不停的腳步。當初14所上司決定由他來牽頭研制機載脈沖多普勒火控雷達的工作時,贲德知道擺在自己面前的是一條又難、又險的道路,思想上壓力很大、很沉重,但想到自己是一名共産黨員,遇到困難不能患得患失,毅然接受了這項幾乎不可能完成的任務。

一分耕耘,一分收獲。在上級上司的親切關懷下,贲德帶領全體參研人員經過多年的艱苦奮鬥,終于研制出大陸第一部機載脈沖多普勒火控雷達,徹底打破了國外的技術封鎖,填補了國家空白,為中國人民争了氣。

(作者機關:南京農業大學)

延伸閱讀

做好第一件事情

1963年5月,贲德從哈爾濱工業大學畢業,6月被配置設定到國防部第十研究院第十四研究所(以下簡稱14所)工作。畢業前,無線電系系主任跟畢業生座談,對他們說:“你們到工作機關做的第一件事情很重要。隻有把第一件事情做好了,别人才有信心把第二件事交給你。如果第一件事情沒做好,别人再交給你事情就有所顧慮了,懷疑你還能不能完成任務。”系主任的話,贲德牢牢記在心裡。

贲德開始的工作是參加研制一些特種測量儀表。通用的測量儀表,比如示波器、功率器、信号源,市場上都能買得到,但是沒有符合特種測試要求的裝置,這些必須自己研制。

他當時參與研制的是一台功率譜密度分析儀(即頻譜分析儀),負責設計裡面的一個關鍵電路——振蕩器。振蕩器頻率不高,隻有三四百赫茲,是一個音頻振蕩器。方案經過論證以後,上司要求他一個月内把振蕩器做出來。這是工作後接到的第一個任務,贲德暗下決心,第一件事情無論如何都要做好,千萬不能做砸了。

贲德在大學期間雖然學了不少雷達方面的專業課,可是,怎麼做這個振蕩器老師沒講過,他也沒有看過相關的材料。怎麼辦?贲德陷入了沉思,一晚上翻來覆去沒睡好,把自己在學校學的知識搜腸刮肚又過一遍,實在沒轍了,第二天找相關的研究人員請教,但是被問的人都搖頭表示不知道。

贲德隻好去14所的圖書館尋找線索。天無絕人之路,他在圖書館裡竟然找到一本專門講這種振蕩器的書,有200多頁,蘇聯出版的,看上去還從來沒有被人翻閱過,書頁幾乎是新的。

7月的南京就像一個大火爐,那時也沒有空調、電風扇,晚上蚊子特别多,為了不受幹擾,贲德坐在蚊帳裡面看書,這下更是熱得喘不過氣來。就這樣,他花了兩個星期時間把這本書看完了,并且把公式、原理徹底搞透、理順了。

随後,贲德開始進行電路設計、畫出電路圖、準備元器件。一切準備就緒,他照着電路圖把一個個元器件插到電路闆上再焊接起來,一開始還有些笨手笨腳,擺弄幾回就十分熟練了。

天氣熱,錫焊的烙鐵頭又熱,像小火爐一樣,汗止不住地從全身各個毛孔往外冒,這些他都顧不上了。每一個元件焊上去後,還要用手再搖一搖、晃一晃,看焊得結實不結實。很快,電路闆上各個元件都焊好了,看着大半個月的心血大功告成,贲德心裡相當暢快,感覺像是喝了冰水一樣。

當月的計劃名額是振蕩器通電以後,隻要在示波器上能夠看到正弦波并測出頻率就算完成任務。沒想到,電源開關一開,示波器上除了一條直線,其他什麼也沒有。正常情況下,應該是接通電源示波器就出現整齊的正弦波,可不知道什麼原因,預期的正弦波沒有出現。贲德急了,趕緊斷開電源,仔細查找問題,結果發現電路闆上有一個元件的焊點沒焊——竟然給漏掉了。贲德很快把這個焊點補焊好,一切準備就緒,接通電源,示波器上整齊的正弦波很漂亮地顯示出來,而且頻率計測出的頻率在所要求的範圍内。看到這樣的結果,贲德心裡的石頭落了地,總算不會因為振蕩器影響整個計劃了。

中國幅員遼闊,南方氣溫高,北方比較冷,海邊濕氣大,沙漠風沙多,雷達工作的環境可能會很惡劣,是以,必然要求雷達産品能适應不同的工作環境。而且雷達工作的時候,器件發熱本身就是一個大問題。為了保證器件穩定工作,贲德把原先的電路設計推倒重來,加入溫度補償的思路。經過重新設計再做成的電路闆,加溫到攝氏七八十度進行測試,頻率計顯示結果一點沒有改變,補償電路的設計也大功告成。

初戰告捷後,贲德信心大增,又接着做了别的電路設計。不到一年時間,頻譜儀就做出來了,驗收完全滿足要求。他到14所做的第一件事情順利完成,更重要的任務很快就來了。