巨浪滔天
——我国第一代潜射弹道导弹研制纪实
赵 星
1999年10月1日，军旗猎猎，步伐铿锵。当第二炮兵4个导弹方队通过天安门广场的时候，龙的威严和力量也展示在世界面前。中国于20世纪年代中期决定研制战略弹道导弹，从仿制液体燃料近程弹道导弹起步，相继研制成功液体燃料中近程、中程、中远程洲际弹道导弹和固体燃料弹道导弹，并陆续装备部队。
弹道导弹的定义是用来打击敌方政治经济中心、军事和工业基地、飞机场、核武器库、交通枢纽等重要战略目标的导弹。这类导弹，按动力装置区分为液体燃料导弹和固体燃料导弹两大类，通常携带核弹头，射程远，速度快，命中精度高，杀伤破坏威力大，是一种强大的威慑力量，在现代军事装备中占有特殊的地位。特别是潜射弹道导弹是“三位一体”核力量中生命力最强的一种。20世纪60年代，面对恶劣的国际环境，发展海基弹道导弹成为中国海军维护主权、对抗霸权的选择。
根据中央专委的决定，1965年8月，我国开始了潜射弹道导弹总体设计的准备工作。在导弹预研阶段，科技人员在燃料类型选择上出现了很大分歧。一部分人员主张学习苏联道路采用液体推进剂，此方案风险小，可以充分利用刚研制成功的地地短程导弹技术成果。另一部分人员主张采用当时比较先进的固体推进剂，固体推进剂在当时国内还是空白，研制风险很大。两种方案呈报给国防科委后，国防科委协同有关专家进行评估。从客观上考虑，我国核潜艇因为受我国沿海水深制约，不可能造得太大。采用液体方案过于挤占本就不富裕的艇上空间，同时核潜艇本身就是战时对方重点猎杀对象，液体弹准备时间长，安全性很差，缺点多。最后，确定采用固体方案。
研制工作是从设计近程单级固体导弹开始的。但起步不久，科技人员便对研制这种固体导弹的必要性提出了不同的意见。1967年1月，在国防科委听取近程单级固体导弹方案汇报时，发现近程单级固体导弹的战术技术指标难以满足部队使用的要求，主张立即开始研制中程潜地固体导弹。随后，经周恩来总理主持的中央专委会议研究确定，为了与导弹核潜艇研制取得同步，应提前完成中程固体导弹的研制。1967年3月，国防科委正式下达了中程潜地固体导弹的研制任务。跨越近程单级的阶段，直接研制两级中程固体导弹，面临起点高、技术难度大，既无资料图纸、又无仿制样品，也缺乏预先研究等许多困难。这样艰巨的任务，对刚刚组建起来的年轻的固体导弹研制队伍是一个严峻的考验。
潜地导弹方案论证中遇到了诸如潜艇空间有限，导弹外型尺寸有严格限制，弹头核装置、装弹仪器设备必须轻型化、小型化;水下发射方案及水下运动规律;在潜艇运动和海水浪、涌、流的作用下，导弹点火时的姿态稳定;导弹水下严重受力引起的载荷、强度设计计算;导弹气密、水密性保证;油雾、盐雾、霉菌等恶劣环境下的防护等一系列复杂的技术问题。
在总体方案论证与设计中，遇到的第一个问题是如何选择导弹水下机动发射技术的试验途径。设计人员分析研究了国内外研制固体潜地导弹的经验与教训，从中国国情出发，选择了一条新的途径，即先用缩比导弹模型在水池内进行发射试验和水筒试验，然后再研制一种能回收的全尺寸模型弹，直接在水下运动的潜艇上进行发射试验。
第二个问题是选择何种发射方式。要将一个十几吨重的导弹从水下几十米深处弹射出水，使导弹具有一定的出水速度和较小的出水姿态角，并保持弹体初始姿态的稳定，除在导弹外型设计上采取一定的技术措施外，还要选定一种动力源，使导弹在发射筒内就能获得足够大的出水速度。设计人员经过反复分析论证，选定了燃气动力水下冷发射方式。
第三个问题是选定导弹的试验程序。国外潜地导弹试验程序复杂，周期很长，使用的导弹数量过多，耗资巨大，中国不能这样办。经反复论证，决定采用经陆上发射台、陆上发射筒发射试验考核后，直接进行潜艇水下发射，提出了中国独创的“台、筒、艇”三步试验程序。
第四个问题是选择恰当的导弹弹体、两级动力装置和制导系统等问题的解决方案。导弹外形除头部与尾罩两级均为圆柱体，弹头因受长度尺寸和安装核装置的限制，选择了组合锥形。为了承受导弹发射时高温高压燃气的作用力，导弹尾端设计了外形为椭球形的尾罩。考虑到导弹长度受限制和气密、水密要求，两级之间采用封闭式热分离方案等。两级动力装置为固体发动机，采用新研制的复合推进剂和低合金高强度钢壳体。在固体发动机研制中，首次采用了较先进的摆动喷管(一级)和液体二次喷射(二级)的推力向量控制方式。为了提高导弹的命中精度，准确控制二级发动机按指令关机，在二级发动机前封头上设置了3个反向喷管，以实现推力终止，并提供头体分离的反向推力。制导系统研制经广泛调查，从系统性能精度和体积重量等方面比较分析，并考虑到满足潜地导弹特殊需要和将来的发展，决定采用平台--计算机方案;导弹瞄准系统，既要适应潜艇方位的不断变化，又要满足发射多发导弹的作战需要，经论证，采用了补偿艇体变形的全光路瞄准仪方案。此外，还对控制遥测安全、弹体结构和地面设备等分系统方案作了大量论证工作，确定了各分系统的方案，并作了相应的设计和试验。
1967年3月，国防科委明确了导弹核潜艇武器系统研制任务的分工，并要求研制单位按期完成总体及各分系统的方案设计工作。同年10月，海军审定了潜艇和导弹的总体方案，确定了主要战术技术指标。1968年，总体单位向各分系统提出了技术设计要求，导弹研制工作进入了技术攻关和分系统研制试验阶段。
科研人员从分析子弹的水下运动特点入手，进行了大量的理论分析和计算、试验工作。他们从水下流体动力、水下弹道和水下载荷等不同的试验目的出发，充分利用现有的水筒、风洞等试验设施，确定缩比模型试验方案;利用试验水池进行了缩比模型弹射等试验，为潜地导弹的研制提供了设计依据，为分析水下发射技术问题积累了宝贵的资料;对首批导弹缩比模型进行了数百次研究性试验和发射试验，模拟了一定水深，航速和出筒速度等干扰因素，测得了大量数据，从而形成了水下弹道研究的一套比较完整的方法。
为研究潜地导弹水下运动状态，需要测量水下弹道。然而，要对从活动潜艇发射出来，在海水中高速运动的导弹进行拍摄和测量，技术难度很大。1984年，提出应用微光电视技术进行水下弹道测量的方案。1985年组合成一套试验用的水下微光电视系统，解决了水下发射导弹的测量问题，并为外弹道水下测量打下了基础。与此同时，开展了水下载荷环境的试验研究，经过3种不同的缩比模型的试验，进行了水下发射试验时各种载荷的测量，找到了导弹的最大受力情况，获得了水下发射导弹载荷环境的参数，为全弹结构设计提供了强度计算依据。此外，对测速器进行多次改进，使测量导弹出筒口速度等参数的成功率由10%提高到100%，并保证了测量精度，为考核发射动力系统设计方案的正确性提供了依据。
为了研究真实条件下的水下发射技术，设计和生产了能回收的全尺寸模型弹。为了摸清模型弹壳体从几十米高空落到海面的结构强度和是否可能影响艇的安全问题，试验人员利用刚刚建成的南京长江大桥，把模型弹从桥面上扔下去，进行落水冲击试验。1970年8月，圆满完成了导弹的落水冲击试验，测到了不同投放姿态下的弹体载荷入水深度等参数，获得了宝贵的资料。
1972年10月，海军试验基地进行了模型弹首次真实海情下的潜艇水下弹射试验。试验前夕，有人鉴于曾有潜艇在用火药燃气作水柜排水试验中，因二次燃烧发生过爆炸事故，对这次担任水下发射任务的潜艇的安全表示担心。为了做到中国海军万无一失，有关人员进行研究。经分析，认为发射动力系统点燃工作时，发射筒内会产生二次燃烧现象(原设计未考虑到)，但产生的能量不会对发射装置产生威胁性的破坏力，消除了参试人员的疑虑。试验潜艇按预定时间驶向试验海区在水下测试完毕后，发射装置的动力系统点燃，经过冷却后的燃气、蒸汽混合气体充入发射筒底部。在强大气压作用下，弹被推出发射筒，穿过海水，飞上天空。模型弹首次水下发射试验成功。对研制潜地导弹有着十分重要的意义。这项试验结构简单可靠，试验中无需地面支援，且不受时间地点和海情的限制。
弹头是导弹运载的有效载荷。潜地导弹的弹头装有能毁伤敌人战略目标的核装置，是导弹组成的一个重要的独立系统。根据潜地固体导弹的特殊要求，突破了外形选择结构与防热设计以及参数等方面的技术，研制成功中国第一个轻小型弹头，在导弹弹头设计技术方面达到了新的水平。
固体发动机的研制也是一个技术难度较大的课题。在固体火箭发动机的研究发展中，开展了推力向量控制和推力终止技术等一批单项技术的研究，安排了一批新材料的研制，并陆续取得了一些成果。1965年8月，成立了固体导弹总体设计部，开始了固体战略导弹总体设计的准备工作。
在固体火箭发动机研制中，首先遇到的问题是如何改善推进剂的配方。在进行发动机地面试车时，连续出现程度不同的压力曲线不规则的抖动。科技人员采取了加消振器的技术措施，连续进行30次地面试车，并成功地进行了贮存、振动冲击、运输等试验。1965年，又进行了6次发动机带推力终止的无控飞行试验，表明发动机结构可靠，工作稳定，性能数据重现性良好。
1965年底，根据固体导弹发展的需要，开始研制更大直径的发动机。1966年12月，成功地进行了全程热试车。这表明固体发动机的研制有了新突破，研制技术向前迈进了一大步。为研制固体导弹打下了基础。
1977年9月，潜地导弹研制被列为国家3项重点任务之一。采取了一系列措施，加强研制工作。1979年4月，进一步健全了统一指挥、型号抓总、专业协作的科技管理体制，加快了整个工程的研制步伐，二级固体发动机连续试车均获成功，导弹控制系统进行了产品修改设计。到1980年3月，控制系统及弹上设备的试样生产全部完成。导弹各分系统试样产品出厂后，有关部门分别进行了验收性综合试验。首次控制系统验收性综合试验，及时发现并排除了产生一级发动机喷管抖动的干扰源，为飞行试验消除了一大隐患。在控制、遥测与安全等系统综合试验合格后，1980年5月，按不同的技术状态，又组织了导弹各系统正式试样产品全部参加的陆上发射台和陆上发射筒状态的匹配试验。
在此基础上，于1980年底至翌年1月，又成功地进行了导弹弹上系统和潜艇装艇设备之间的匹配联试。经过上述不同发射状态的较大规模的匹配试验，对弹上设备及发射控制系统各种仪器各个系统之间的技术协调性和适应性进行了综合检验，从而基本完成了导弹弹上设备和发射控制设备试样研制阶段的工作任务，确定了各分系统弹上设备的状态和性能，并为即将进行的潜地导弹飞行试验做了全面的准备。
遥测弹飞行试验是导弹武器系统最重要的综合性检验。飞行试验分两个阶段实施。1980年3月，在全国近百个科研单位和工厂的协作下，首发潜地导弹的各类设备陆续在总装厂齐套，经过各个系统的验收试验合格后，开始总装。对导弹的总装测试采用了全弹水平状态操作方案。由于导弹具有重量大，各部段仪器安装空间小，火工品种类多，弹体水、气密封要求高等特点，给导弹的总装带来了很多困难。为了提高总装测试的质量，排除因疏漏给导弹造成的隐患，研制人员采用先进工艺和科学管理方法，加强生产过程的质量控制，从而圆满地完成了第一发遥测弹的总装测试任务。1981年6月17日，陆台状态遥测弹在导弹试验基地发射成功。这次飞行试验的成功，是中国固体战略导弹发展进程中的一个重要阶段。
在陆台飞行试验成功的基础上，1982年1月7日，在导弹试验基地进行了第一次陆筒发射遥测弹的飞行试验。发射试验的口令下达后，燃气发生器点火，高温高压燃气经过水冷却器进入发射筒底部，以强大的推力将导弹高速弹射出筒，随之尾罩自动脱落，一级发动机点火，导弹飞向空中，飞行试验获得成功。
1982年4月22日，第二次陆筒飞行试验又获成功。这次试验与前次的不同点是在导弹尾罩底部安装了台小发动机。导弹从发射筒弹出后，小发动机立即点火，给导弹一个侧向推力，使得导弹产生一个偏斜的姿态，藉以考核导弹稳定系统的纠偏能力。这次飞行试验成功，证明稳定系统功能良好。
潜地导弹武器系统在完成了陆上发射台、陆上发射筒的飞行试验后，进入了在潜艇上进行水下发射固体导弹的飞行试验阶段，对潜地导弹武器系统进行最严格的考核。为确保试验的成功，导弹研制、生产单位采取了多种措施，加强了质量复查，并按航天工业部制定的全优标准的要求，严格把好质量关。
潜地导弹在潜艇上进行水下发射试验分3步进行：在常规动力潜艇上进行潜地导弹水下发射试验;在导弹核潜艇上进行潜地导弹水下发射试验;在导弹核潜艇上进行潜地导弹定型试验。
60年代末，为适应导弹核潜艇发射潜地导弹试验的需要，中央军委决定，由海军试验基地负责筹建潜地导弹试验场。经过8、9年的奋斗，相继建成了技术阵地，发射阵地，试验指挥所，安全控制中心和光测雷达测量、遥测站点，时统通信设施，以及铁路专线码头吊装、水文、气象等保障设施。在建设试验场的同时，1977年3月，组建成立了潜地导弹试验部。
1980年，中国已建成了远洋测量船队，具备了对运载火箭再入段进行海上量和打捞数据舱的能力。同时，也考虑到潜地导弹水下发射试验的西射向方案，有影响沿途重要城市的安全问题。国防科委会同海军反复进行了研究，并经中央军委批准，决定改变射向，撤销西北弹着区，末区任务改由测量船基地担负。首区测控系统只对某些由于射向改变，难以满足试验要求的测控、通信方案和测量工程设施，进行了必要的改动。有关部门经3年努力，克服了各种困难，完成了各项试验准备工作。
首次水下发射潜地导弹飞行试验是用改装的常规动力潜艇进行的。1982年10月7日凌晨，试验工作严格按指挥程序，紧张而有秩序地进行着。试验指挥所里，各战位各就各位，各负其责，做好了发射前的一切准备工作。15时14分零1秒，发射了第一枚潜地导弹。导弹发射正常，但点火后不久，导弹失控翻转，在空中自毁。在研究分析了导弹空中自毁的原因后，对第二枚导弹采取了相应措施。10月12日15时零1秒，第二枚导弹发射试验成功。潜地导弹发射成功，是中国舰艇及导弹科技事业的重大成就。
导弹核潜艇水下发射模型弹试验 这项试验是在一系列陆上试验和常规动力潜艇水下发射模型弹试验的基础上进行的，主要是考核导弹核潜艇满足发射条件的操纵性。潜艇导弹发射系统实时工作的正确性、协调性和可靠性以及发射时核动力装置系统工作的稳定性和可靠性。试验从1984年3月8日开始，到4月28日结束，发射了4枚模型弹。试验结果表明发射系统设计方案正确，能完成发射任务;艇的操纵性能较好，可以满足发射条件;指挥准确，操作熟练。整个试验，除因海洋水文气象不具备条件，未能考核高海情外，其余均按试验大纲要求，完成了规定的项目，获得了比较完整的测量数据，达到了预期目的。
导弹核潜艇首次实施潜地导弹水下发射试验 导弹核潜艇水下发射潜地导弹试验的主要目的是考核全武器系统的综合性能，鉴定武器系统的战术技术指标。
这次试验的特点是：参试单位多，人员多，协作面广;对导弹试验航区安全要求严格;导弹从水下发射，测量设备瞄准和捕获目标困难;海洋水文气象瞬息万变，难以掌握;潜艇发射导弹时，水下定位、瞄准、实时信息和发射零时的传输等，精度要求高，难度大，水下力学环境复杂，发射艇室空间狭小，与陆上试验相比，有独特的复杂性和艰巨性。
1985年5月，国防科工委和海军遵照中共中央、国务院、中央军委的决定，向有关单位下达了导弹核潜艇实施潜地导弹水下发射试验的要求，建立了试验组织，明确了分工。首末区分别成立了指挥部。首区建立总师组，总师组在指挥部的统领导下，负责组织研究和协调试验中的重大技术问题。
9月中旬，在首区指挥部统一领导下，技术阵地、发射艇、测控系统和海空兵力，分别按计划进度，完成了最后的准备。
9月28日，导弹核潜艇首次实施了水下发射。导弹出水后飞行爬高，但不久便在空中翻滚自毁。随后，又进行了两枚导弹的发射试验，均未取得成功。这次试验虽未获成功，但证明核潜艇总体和发射动力系统工作正常，并获得了比较完整的数据和资料，对于进一步研究导弹的水下力学环境，具有极重要的价值。
试验结束后，召开了一系列故障分析会和专题研讨会。经过一系列的工作，基本统一了对故障原因的认识，并对下次定型试验采取了有效的综合治理措施。
导弹核潜舰瞄准精度试验 导弹核潜艇瞄准精度试验是导弹核潜艇研制试验程序中不可缺少的步骤，也是导弹核潜艇武器系统定型前必须完成的项目。导弹核潜艇瞄淮精度试验的实质，就是要摸清和鉴定导弹武器系统在水下动基座上初始瞄准的工作精度。它直接关系到导弹武器系统最后命中目标的精度。
1986年4月-7月，进行了导弹核潜艇瞄准精度试验。试验分3个阶段进行，即码头装调及方案检查阶段、码头系泊试验阶段和海上试验阶段。这次试验，动用各种舰船7艘。导弹核潜艇共出海4次，完成9个有效航次试验。试验结束后，经半年的努力，完成了大量的数据处理工作，提供了16份试验结果报告。这次试验证明应用参考坐标系对测法进行高精度试验，检验战略武器的瞄准精度是可行的，并为鉴定导弹核潜艇武器系统精度，提供了可靠的依据。
潜地导弹定型试验 潜地导弹定型试验是在吸取前次试验经验并采取了综合治理措施后进行的，是第一次试验的继续和补充。1987年底，对这次试验任务作了部署。首、末区分别成立了指挥部，负责指挥各参试兵力和组织试验工作。试验按预先准备、直接准备、发射实施3个阶段。技术阵地、发射阵地、测控系统及海空勤务保障4条主要战线全面展开。
技术阵地在导弹进场前，提前对厂房设施、地面设备等进行了全面的检查维修和改装;完成了对通用仪器仪表和专用测试设备的标校;改进了工艺流程，进一步缩短了技术准备周期，完善了以岗位责任制为核心的阵地管理制度，加强了质量监督;试验总师对发现的技术问题，进行了认真的研究，采取了解决措施。艇长组织担任发射任务的导弹核潜艇全体艇员，进行了基础和技术训练;对导弹舱、机电和核动力系统，进行了检修;配合科研单位，对临时上艇设备，进行了安装、调试和标校。
分布在沿海山头、岛屿、舰船、飞机等站点上和机房内担负测控任务的指战员，在测控组精心组织下，全力以赴，先后完成了检修、改造和安装新设备的任务。
海、空勤务保障方面，拟定了海上巡逻、校飞和观察等各种方案，明确了分工，并组织了援潜训练和潜水训练;试验勤务保障舰船，拟制了测量水文气象、拖带通信浮筏、打捞尾罩和发射实况拍摄等各种方案;统一建立了首区气象保障网，制作和发布了各种天气预报，组织进行了天气会商和实况传递。
经过4个多月的紧张、艰苦、精心的准备，各项试验准备工作就绪。9月15日，天气晴朗，核潜艇备航备潜完毕，等待启锚。在试验指挥所里，各级指挥员就位。
9时整，核潜艇起锚离港。与核潜艇同时编队航渡的还有艘试验艇。途中，担负防险救生、观测水文气象、摄影录像、护航、拖带和打捞任务的30艘舰艇，以核潜艇为核心，向试验海域开进。驰骋在试验海域的11艘猎潜艇、护卫艇和3艘渔政船，劝阻国内外船只进入试验警戒线。
12点30分，核潜艇下潜，通信浮筏缓缓地在海面飘移。14时整，导弹从发射筒腾起，穿过海水，冲出海面，带着桔红色的火焰，直插云霄。安全控制中心大厅内的电视屏幕上，出现了导弹从海面跃出和飞行的图象。各显示板上显示出表明导弹飞行轨迹和姿态，预示每时每刻的导弹落点和是否在安全控制范围内飞行的各种曲线。
“跟踪正常”，“导弹飞行正常”，“二级关机”，“头体分离”，在海上等候已久的远洋测量船“远望”1号和“远望”2号上的雷达操作手，同时向船队指挥所报告。刹时间，站在甲板上的人群，只见一团火球钻出云层，弹头像流星一般急泻而下，准确地溅落在预定海域。试验获得圆满成功。
9月27日，第二次发射试验又获得成功。至此，中国首制导弹核潜艇潜地导弹定型试验全部结束。第一代导弹核潜艇试验走完了全过程。导弹核潜艇潜地导弹飞行试验获得圆满成功，标志着中国完全掌握了导弹核潜艇水下发射技术，使中国成为世界上第五个拥有导弹核潜艇的国家。
中国从1958年决定开展核潜艇的研究工作，到1988年核潜艇水下发射潜地导弹飞行试验成功，历时30年。通过核潜艇研制,造就了一支科研、设计、试验、生产核潜艇的专业队伍，推动和促进了一大批新技术、高技术项目的发展，形成了基本配套的核潜艇研究设计中心、试验基地、生产工厂和配套协作网，为研制新一代核潜艇打下了坚实的基础。
资料来源：
《当代中国国防科技事业》一书
参考文献：
[1] 赵星. 巨浪滔天——我国第一代潜射弹道导弹研制纪实, 现代舰船,2005.12A:P14-18.
（本文原载《现代舰船》2005年12A期）