《成熟与创新的成功结合+研制与管理的科学典范——“东风三号”研制经验谈》由会员分享，可在线阅读，更多相关《成熟与创新的成功结合+研制与管理的科学典范——“东风三号”研制经验谈（7页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、成熟与创新的成功结合研制与管理的科学典范首届中国两弹一星历史研究高层论坛论文成熟与创新的成功结合研制与管理的科学典范 “东风三号“ 研制经验谈中国运载火箭技术研究院第十九研究所史颜莉杨柳作为我国独立研制的第一个导弹型号，“东风三号”液体地地中程导弹在我国航天史上具有承前启后的重要地位它不仅继承了此前东风系列型号的成熟经验，在设计中综合应用了我国6 0 年代中、前期的科学技术最新成果，预先研究充分、方案论证透彻、管理科学严谨，为进一步研制各种远程洲际导弹积累了宝贵的管理经验，奠定了扎实的技术基础。在外无援助、内多困难的情况下，“东风三号”的研制成功，使我国的导弹技术达到了一个新的水平，为我国战略
2、导弹部队装备了一种性能好、使用方便、可靠性高、实战能力强的导弹武器系统。“东风三号”的性能相较于仿制的近程导弹和改型设计的中近程导弹，有了一个质的飞跃。射程从“1 0 5 9 ”的5 6 0 公里到中程导弹翻了两番多，弹头从普通装药到特殊装药，“东风三号不止是简单的超越其各系统所采用的新技术、新材料、新工艺，使导弹的各项技术指标，尤其是导弹的结构系数、发动机比推力、控制系统的制导精度等，比中近程导弹有了显著提高。参数对照表最大直径发动机推力起飞质量 导弹名称全弹长度( 米)制导方式( 米)( 吨)( 吨)1 0 5 91 7 6 81 6 53 72 0 。4 4惯性横偏校正东风二号2 1 3
3、 81 - 6 54 5 52 9 7 4惯性横偏校正东风三号2 0 6 52 2 52 6 46 4 6 3全惯性翻看院史，遍查资料，仔细展读那段激情荡漾的岁月与从无到有、从学到用的历史，笔者对“东风三号在航天史上的里程碑意义有了较为深刻的理解。往事已矣，昨日难再，然经验良多，精神永存，足以启迪后来、借鉴当今。后生晚辈，试论此题，如有不当，尚请指教。笔者认为，作为一个全新的型号，“东风三号“ 的研制成功缩短了我国同世界先进国家的差距，其研制中的宝贵经验大略有以下几个方面，本文分别试做论述：、思路清晰预研充分 从批准总体方案到1 9 6 6 年1 2 月2 6 日第一次试飞成功，“东风三号”只
4、用了2 1 个1 0 7成熟与创新的成功结合研制与管理的科学典范月，效率之高，实属开创。这与设计思路清晰、预研充分有着必然的因果关系。早在1 9 5 6 年1 2 月，中国的航天人就把目光投向中程导弹的研制上。1 9 5 8 年8 月，国防部五院曾在四级干部会上，把它和仿制“1 0 5 9 “ 、“5 4 3 ”( 注1 ) 列为三大研制任务，要求1 9 5 9 年1 0 月完成。但就当时的条件而言，这些做法和要求是与实际相脱离的。当时不但没有研制的基础设施和手段，也没有掌握火箭研制规律的研制队伍。那是根据当时的国际形势和国内环境，加上主观愿望而提出的指标，只能是一种前期探索。在论证中程导弹的
5、战术技术性能指标时，使用何种推进剂( 是沿用液氧煤油，还是红烟硝酸煤油抑或红烟硝酸偏二甲肼) ? 关系到导弹长细比的弹体直径是1 6 5 米还是Z2 5 米? 控制系统采用捷联补偿还是惯性平台? 到1 9 6 1 年8 月，还存在1 0 大技术难点。前期探索虽有所收获，但进展仍很迟缓。根据“1 0 5 9 ”和“东风二号”的实践来审视，研制一个新型号决不是一件轻而易举的事。“东风二号”的首飞失利，给正在研制的中程导弹带来诸多的启示，其中之一就是必须抓好配套的各项预研课题，使其真正起到探方向、攻关键、上水平的先行作。1 9 6 2 年5 月，国防部五院为缩短战线、集中力量突破中近程导弹“东风二号
6、”，决定：中程导弹由型号研制转入重点项目的预先研究，重点抓发动机的研制和突破，以及高精度惯性器件攻关。这是贯彻聂荣臻元帅6 0 年代初提出的“科研生产三步棋”的思想具体体现。经过前期探索和预先研究，经过仿制和改型设计的实践，建立起了全国范围内的航天生产协作网和航天科研协作网，新建了一批研制设备和研制设施，一支刚刚组建起来的研制队伍在实践中迅速成长。就在这个大环境下，1 9 6 4 年4 月，国防部五院批准了第一总师室提出的5 条设计指导思想：一定要考虑应用新的技术成就；设计指标要留有余地；所用的材料、元器件在批量生产时一定要立足国内；设计工作要严格按阶段办事，每个阶段开始的条件、结束的标志要明
7、确；总体与分系统的关系，分系统应根据总体要求进行设计，而总体设计又应立足于分系统的现实可能性上。这5 条设计指导思想的中心是正确处理各种关系和矛盾，这是方案论证中要慎重考虑的一个基本问题，是建院以来研制经验的总结，研制工作开始走向成熟，管理工作也有质的飞跃，开始运用系统工程的科学管理方法来管理研制工作。一分院在这个设计思想指导下提出了2 2 项配套的预先研究课题，包括总体方案、推进剂、发动机、底部防热、弹上控制及测量仪器、摇摆发动机伺服机构、大型箱体( 结构、材料、耐腐蚀性能、强度、焊接工艺) 、钎焊料、密封件等。经过一段时间的工作，都取得了较大的进展，有的技术关键已经突破，取得了可喜的成果。
8、一些试制生产所需要的条件和技术改造，也相继完成，为最后敲定总体方案提供了保证条件。二、全新设计质的飞跃1 9 6 5 年3 月，在新技术、新材料、新工艺取得预先研究成果和有了技术储备之后，形成了一个全新的中程导弹的总体方案。完全摆脱了“1 0 5 9 ”与“东风二号的框框，在充分1 0 8成熟与创新的成功结合研制与管理的科学典范利用预研成果的基础上，比较集中的反映出我国6 0 年代中期的最新技术成就。其中，推进剂箱采用了高强度、耐腐蚀、可焊性好的密封材料和密封结构；动力装置采取了可贮存推进剂的四机并联发动机；为减轻重量，箭体的箱体材料采用了高强度铝合金；控制系统采用了测试简便、精度高的捷联补偿
9、性制导系统；姿态控制系统采用速率陀螺，直接由它来提供姿态角的角速率；加注系统采用了闭回路加注、泄出，安全可靠；地面设备实现了全套装备车辆化等。全部材料、元器件都立足于国内，是一个全新的型号。从1 9 6 5 年3 月批准总体方案开始，“东风三号”开始了全面研制的历程，在各个方面均有所创新与突破。动力装置的创新与探索“东风三号”的发动机是我国自行研制的第一台可贮存推进剂的1 0 0 吨级液体火箭发动机。这样大推力的发动机采用什么方案? “东风二号”的发动机仅有4 0 多吨，尚且反反复复试车，却仍屡屡出现问题，何况是1 0 0 吨级的发动机，问题多、难度大可想而知。于是，一分院第三设计部( 后来的
10、一院十一所) 提出采用四台并联方式，使得单台发动机推力只有2 5 吨左右，比较容易突破。地面推力为2 6 X 4 吨，用偏二甲胼取代煤油作推进剂。在第一次试飞前，共进行了1 8 1 台( 次) 试车，累计工作时间1 0 9 0 0 秒，奠定了坚实的基础。采用四机并联的方案，由4 个地面推力均为2 6 吨的单机组成，4 台发动机同步进行工作。4 台发动机的推力值偏差不能太大，否则就会出现干扰力过大而影响控制系统正常工作的情况。研制人员采取了相对发动机成对启动和严格控制各分机参数偏差的办法，取得了满意的结果。为尽快暴露发动机四机并联同步协调工作中的问题，研究人员决定先用硝酸和混胺为推进剂进行并联试
11、车。在并联试车前，模拟了发动机机架在各种恶劣环境下的静力试验，制定了相对两分机先后启动的工作程序。1 9 6 5 年7 月，先后进行短程、长程四机并联试车，发动机按预定程序启动、主级工作、转级与关机，不但四个分机工作协调，而且性能稳定，验证方案可行。在发动机制造工艺方面，采用了大量新材料新工艺，特别是钎焊料的研制、波纹板生产、真空钎焊技术都是新课题。材料工艺所组成领导、设计工艺人员和工人三结合小组进行攻关，尤其是在上海铜仁合金厂试制的钎焊料成功后，钎焊工艺闯过一道道难关，为生产出合格的发动机奠定了基础。在发动机试制过程中，由于燃烧室固有的声振频率与燃气生成的频率相耦合而产生共振，导致高频燃烧不
12、稳定。在一瞬间，会使燃烧室发生机械破坏或熔化烧坏。在用红烟硝酸和混胺作推进剂的发动机上，为抑制高频不稳定燃烧，改变头部喷嘴结构，从排列入手，寻找解决问题的途径，先后用不同的头部方案进行了7 0 多次试车，最终确定了“液相分区头部方案，有效地解决了横向高频不稳定燃烧的问题。但是，更换燃料，用红烟硝酸和偏二甲肼作推进剂后，液相分区方案，对解决高频燃烧不稳定问题成效不大，于是又设计了3 0 多种方案，进行了数十次试验，曾有1 7 次连续失败的记录。但是，研制人员10 9成熟与创新的成功结合研制与管理的科学典范矢志不移，最后试验证明，用“液相分区”和“隔板分区”的组合方案，是行之有效的。实验台与试车台
13、是液体发动机的组件及发动机整体的“试金石。为完成试验任务，系统的建立了试验设备、试验装置、试验台。全新的百万吨级发动机的试车台在我国首次出现，其中的一号台、三号台的1 工位、2 工位在发动机研试中都起了很大的作用。精巧的弹体结构首先是加大直径，减小细长比，保持导弹飞行中的稳定性。近程、中近程导弹最大直径都是1 6 5 2 米，细长比分别为1 0 7 和1 2 6 ，而中程导弹的最大直径确定为2 2 5 米，细长比为9 2 0 ，这一改，增加了导弹在飞行中的稳定性。直径力口大了，随之要改变的就是贮箱的外形和拼焊的形式。但是化学铣切工艺和钛合金加工工艺在国内尚属空白。化学铣切是把一种耐腐蚀的保护胶
14、涂覆在整块铝合金板上，然后用碱溶液腐蚀掉裸露的金属部分，从而形成带加强筋的网络结构，以达到增力口刚度、减轻重量的要求。钛合金是一种比重小、强度高的金属材料。当时，钛合金价格昂贵( 每千克3 0 0 0 多元) ，又不易加工。材料工艺所在薄壁钛合金成型、焊接机械加工和特种镀层方面进行研究，取得了积极成果。钛合金气瓶的原材料是由沈阳有色金属加工厂提供的，在包头6 1 7厂锻造成半球形的毛坯，由上海重型机器厂用1 2 0 0 0 吨水压机模压成型。用钛合金气瓶代替合金钢气瓶，每发即可减重几百千克。从箭体结构看，为减轻重量，箱体材料采用高强度铝合金。屈服强度比原采提高5 0 以上。箱体结构工艺由半硬壳
15、式结构改为化学铣切整体壁板。高压容器采用钛合金材料，使高压容器的单位容积面积重量下降一半，仅此一项，就可减轻全弹重量1 1 2 公斤。由此，火箭的结构系数，由中近程导弹的0 1 4 降到0 0 8 6 ；箭体结构与全箭结构的质量比，也由3 1 降到2 6 4 。稳妥的控制系统制导系统是采用“平台一计算机”方案还是采用“捷联式补偿”方案一直是一个艰难的选择过程。工程技术人员针对捷联式制导系统的线性补偿方案，进行了深入研究，并应用当代的工程控制理论，推导出了控制方程，提出了一整套“变参数线性自动控制系统的外干扰完全补偿”理论，为我国的捷联式制导方案创出了新的路子。随后用了1 年多时间就设计、生产出
16、供飞行试验用的捷联式补偿制导系统，且精度超过了原定指标。在选择提供控制力方案时，执行机构没有采用当时先进但缺乏预研基础的崭新方案，而是继承了近程、中近程导弹上应用的由舵机带动燃气舵方案，这种做法相对成熟得多、可靠得多，实现的可能性比较大。实践证明，该方案大大加快了研制进度。中程导弹的控制系统采用了全惯性捷联式制导系统。这种装置结构紧凑、牢固，而且精度和可靠性较高。制导系统中的关键器件陀螺积分仪，视速度补偿机构、双向脉冲装定机构和陀螺马达都做了很精细的改进，提高了精度，有效减少了由振动引起的偏差。1 9 6 4 年，样机研制成功，满足了导弹的要求。此外，在结构强度与环境条件的研究方面，在弹头遥测、外测方面，在地面设备方面，1 10成熟与创新的成功结合研制与管理的科学典范都取得了满意的成果。1 9 6 5 年底，基本完成了各分系统的试制，并陆续开始各项地面综合试验。1 9 6 6 年1 2 月2 6 日，“东风三号”首次飞行试验即获得基本成功，为我国研制中远程导弹、远程洲际导弹打下了技术和系统工程管理
