东风二号飞行试验:一位亲历者的回忆
2011-07-13章本立
□ 章本立
东风二号是我国自行研制的第一枚中近程地地导弹,1960年6月开始方案设计,8月确定了设计方案,12月完成初步设计并投入试制。主要的设计思想是在仿制苏制P-2导弹的基础上挖潜、改进,最大射程由550千米提高到1200千米,弹径1.65米不变,导弹全长从17.7米增加到24米。东风二号改进最大的是发动机系统,发动机推力由362.8千牛提高到441千牛,工作时间由90秒延长到145秒。
首飞失败
1961年5月22日,东风二号第一发模样弹试装完成;7月到8月,东风二号导弹完成了风洞试验;12月19日,东风二号导弹靶场合练工作在酒泉完成,基本达到合练要求。
1962年2月2日,东风二号第一发试射产品总装测试完成,3月4日深夜,一列由20多节客、货和特种车辆组成的专列,载着东风二号第一发试射产品和120多名试验队员,外加一个全副武装的加强排,在极其秘密的情况下从永定门车站(现北京南站)发车。
3月9日,专列安全抵达酒泉发射场,并立即在技术阵地对导弹进行检测。3月20日通过了对导弹进行的多次检测,决定转场到发射阵地。到达发射阵地后连夜对导弹进行卸装、起竖、垂直测试、称重、加注推进剂、瞄准校正等一系列操作程序。3月21日凌晨6时发出3小时准备。
1小时准备,30分钟准备,10分钟准备……在敖包山上观看发射的参试人员原来都坐在地上,现在都站起来向着发射台方向翘首以待……10、9、8、7、6、5、4、3、2、1、点火,这是1962年3月21日上午9时05分53秒,刹那间从导弹尾部喷出橙红色的烈焰并发出震天动地的轰鸣,3秒左右导弹离开发射台缓缓起飞,10秒左右开始向西转弯。在敖包山上观看发射的参试人员都激动地欢呼雀跃,人们相互握手拥抱,都沉浸在无比的欢乐中。起飞16秒左右突然有人惊呼:“不好!好像飞行方向有问题,导弹应该向西飞行,怎么向偏北飞行了?” 19秒左右发动机尾部起火并冒出大量白烟,21秒发动机自动关机。导弹失去推力后依靠惯性摇摇摆摆,从弹头朝上逐步成水平,再到弹头朝下,开始坠落。69秒后导弹在离发射台右前方680米处着地爆炸,数十吨液氧、酒精燃起大火,冒起的烟尘直冲云霄,形成像核爆炸一样的蘑菇云。参试队员都惊呆了,不少人流下了痛心的眼泪,有的甚至嚎啕大哭。全国1400多家工厂、几十万人两年多的劳动成果顷刻之间化为乌有。后来我们到弹着点勘察现场,爆炸点形成了一个深4米、直径22米的大坑。虽然已经过专业队的详细搜索,但我们又找到一些导弹残片,最远的在3千米处发现了一段发动机机架部件。我们亲手设计、研制的第一个导弹就这样失败了,怎么不使人痛心疾首啊!这是一个使中国老一代航天人刻骨铭心的日子,我参与了东风二号设计、生产、首次飞行试验的全过程,当时我是发动机涡轮泵的主要研制人员,虽然已经过去50年了,但东风二号导弹首次飞行试验失败的全过程仍历历在目。
时任国防部第五研究院副院长的钱学森在东风二号导弹首次试射失败后立即赶到发射基地,向参试人员传达周总理和聂帅的指示:科学实验有成功就有失败,不要追究责任,不要泄气。要善于从付出的学费中找出发生问题的原因和解决的办法,总结经验,以利再战。钱学森还说,这次试验失利,是一次非常有益的教训,请大家冷静下来,认真总结经验教训。
总结经验
回北京后,根据周总理和聂帅的指示,各有关单位对这次失败进行了详细的调研和分析。我们反复观看了这次发射的电影片,详细判读和处理了飞行试验的光测和遥测数据。从遥测数据中发现导弹在飞行过程中存在着横向低频振动并判定了发动机自动关机的准确时间;从光测和电影片中判定了发动机舱起火故障的部位和导弹从起飞到落地爆炸飞行状态的全过程。1962年7月27日,经过四个多月的研究、分析、计算,找出了失败的主要原因,并提出了改进设计的具体方案。同时也总结了指导思想、研制程序、技术指挥系统和计划调度系统等存在的问题。
东风二号导弹首次试射失败的主要原因是:
东风二号导弹
东风二号导弹在首次飞行试验中失控下坠
东风二号导弹首飞试验在离发射台右前方680米处着地爆炸
1964年6月,东风二号导弹飞行试验获得圆满成功
一、技术方面的原因:①在总体方案设计时没有将全长24米的弹体作为弹性体考虑,结果弹体在飞行中出现横向低频弹性振动,并与姿态控制系统发生耦合,致使飞行失控。②发动机推力提高后,振动加大,发动机结构强度不够。特别是精酒导管是最薄弱的环节,结果只工作19秒就造成断裂而起火。
二、指导思想上急于求成,低估了导弹研制的复杂性:由于东风一号导弹仿制比较顺利,从仿制生产到首次飞行试验成功只用了两年左右的时间。东风二号是在东风一号的基础上改进设计,也计划用两年左右的时间进行首飞。因此很多研制、试验工作没有做,如总体方案没有经过充分论证,各分系统的地面试验做得很不充分。全弹既没有进行振动试验,更谈不上全弹试车。发动机首批只生产了5台,每台只进行了额定推力下45秒的校准试车,其中只抽了一台进行了145秒的长程试车,发动机结构强度考验得很不充分。
三、在组织管理上没有按科学规律和研制程序办事,从上到下没有建立各级有技术权威、行之有效的技术指挥系统,令行禁止、畅通无阻的生产指挥调度系统和健全、完善的质量保证体系。
针对上述问题,国防部第五研究院决定:
一、东风二号导弹研制要严格按科学规律和研制程序办事,设计方案必须建立在可靠的技术成果基础上。总体方案和各分系统必须进行充分的论证和审查。明确总体与各分系统的关系,特别是飞行过程中弹体弹性振动与控制系统的关系,发动机推力与结构可靠性的关系。并根据当时发动机推力与结构可靠性的水平,把发动机推力由441千牛降低为396.9千牛,导弹射程由1200千米降为1000千米。
东风二号甲导弹
二、制定了17项大型地面试验计划,建立相应的试验设施,进行大量的地面试验。主要有:发动机性能和可靠性试验,进一步暴露发动机结构强度的薄弱环节并进行改进,以提高发动机性能和可靠性;建立全弹振动试验塔,进行全弹振动试验;建立全弹试验台,对全弹进行长程热试车,其中包括对全弹进行-40℃~50℃的全弹全程热试车;建立静、动力试验室,对全弹各主要受力部件,如弹体、贮箱、发动机机架等进行静、动力试验;建立大型控制系统仿真试验室,对导弹的控制系统进行摸拟试验和仿真试验;建立天线试验室等。
三、建立和加强技术责任制,确立了以总设计师为核心、有技术权威、行之有效的技术指挥系统。
四、严格按科研规律办事,加强并完善了以行政首长负责、以计划调度为主的行政指挥系统和质量保证体系。同时颁发了《东风二号产品地面试验项目和试验程序》,明确规定:无论设计、生产、试验都要按程序进行,前段工作没有完成,决不能贸然进入下一阶段。
从头再来
1962年7月~1964年6月,改进后的东风二号发动机进行了30多次各种类型的热试车,完成了多次大推力(479千牛),长时间(145秒)的热试车,证明了改进后发动机的结构可靠性。
1963年7月全弹试车台建成,并于8月16日用东风一号导弹进行了三次考核性全弹冷试车,9月13日和9月27日进行了两次考核性全弹热试车,均获得成功,具备了东风二号导弹进行全弹试车的条件。1963年12月26日,东风二号导弹进行了首次全弹热试车。1964年2月6日、3月31日、4月14日,东风二号导弹进了三次全弹热试车,均获得成功。至此,东风二号导弹全程大推力检验性热试车全部完成。
1964年1月全弹振动台建成,并开始进行东风二号导弹全弹预备性振动试验,5月完成振动试验。证明振动塔符合设计要求,东风二号稳定系统工作可靠。
1964年6月29日,经过修改设计的东风二号导弹进行飞行试验,试验按导弹预定程序飞行,取得圆满成功。7月9日、11日又进行了两次飞行试验,均获得成功。同年9月、10月又成功进行了三次飞行试验。从6月~10月,不到四个月中,8发8中,充分证明东风二号导弹的修改设计方案是成功的。
在自行设计取得初步经验后,为了提高东风二号导弹的战术技术指标,1964年7月起,又对试飞成功的东风二号导弹进行了改进:把发动机额推力由396.9千牛提高到441千牛;比推力从219秒提高到223.3秒;导弹射程由1000千米提高到1200千米~1300千米;导弹的控制系统由无线电-惯性混合制导,改为全惯性制导,从而割掉了无线电横偏校正系统这个大尾巴。改进后的东风二号导弹命名为东风二号甲,并于1966年6月27日成功进行了导弹、原子弹“两弹结合”试验。
“两弹结合”试验的核弹头在预定地点爆炸升起的蘑菇云