割掉導(dǎo)彈的“洋尾巴”

1964年9月，中央軍委下達(dá)了組建第一個(gè)戰(zhàn)略導(dǎo)彈陣地的命令。那年冬天，時(shí)任中國人民解放軍副總參謀長的張愛萍，帶著梁思禮等人親赴東北勘選導(dǎo)彈部隊(duì)的陣地。他們拄著木棍，踏著沒膝的大雪，鉆山溝、穿密林，風(fēng)餐露宿，對(duì)即將開建的導(dǎo)彈陣地的山形、高度、坡度和石質(zhì)進(jìn)行詳盡的考察。

1992年查火箭故障時(shí)與林宗棠（右）、屠守鍔（中）交談 。

東風(fēng)二號(hào)導(dǎo)彈是按蘇聯(lián)的框框搞的，原有的控制系統(tǒng)采用無線電橫偏校正系統(tǒng)，即該系統(tǒng)向空中發(fā)送一個(gè)無線電等信號(hào)面，導(dǎo)彈發(fā)射后沿著等信號(hào)面飛行，假如偏離等信號(hào)面，則由彈上接收機(jī)等自動(dòng)校正橫向偏差，從而提高橫向落點(diǎn)精度。

但橫偏校正系統(tǒng)有一個(gè)局限性，在蘇聯(lián)的發(fā)射勤務(wù)指南中嚴(yán)格規(guī)定了陣地的地形要求，不符合這個(gè)要求就會(huì)使等信號(hào)面發(fā)生畸變，會(huì)影響命中精度。蘇軍的陣地多在開闊地上，他們很容易按照發(fā)射勤務(wù)指南操作。而我國為了作戰(zhàn)需要，陣地要建在山區(qū)隱蔽的地方，橫偏校正系統(tǒng)在山地會(huì)受到地形的干擾，導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)，搜索雷達(dá)必須搬到朝向發(fā)射目標(biāo)的位置，如果發(fā)射目標(biāo)變化，搜索雷達(dá)就得隨之搬來搬去，像一條老要不停甩動(dòng)的大尾巴，很難達(dá)到實(shí)戰(zhàn)要求。梁思禮一行在勘察陣地時(shí)，也發(fā)現(xiàn)在山地中等信號(hào)面確實(shí)發(fā)生了畸變。

由于作戰(zhàn)使用不便，導(dǎo)彈部隊(duì)要求研制單位去掉無線電橫偏校正系統(tǒng)，即“割尾巴”。在一個(gè)型號(hào)飛行試驗(yàn)成功接近定型的時(shí)候，要求做這樣大的方案變動(dòng)，無疑是非常困難的。但這是用戶的需要，實(shí)戰(zhàn)的需要，梁思禮和他的研制團(tuán)隊(duì)必須千方百計(jì)去滿足。

好在當(dāng)時(shí)有較成熟的技術(shù)儲(chǔ)備，早在1961年9月，國防部五院二分院組織了控制系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展途徑的方案大討論，在全慣性制導(dǎo)方面提出了許多新思想和方案，其中“雙補(bǔ)償制導(dǎo)方案”和“橫向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方案”，首選列入了預(yù)先研究計(jì)劃，并作為東風(fēng)二號(hào)備份方案開展配套預(yù)研工作，到用戶提出“割尾巴”時(shí)，該方案已經(jīng)經(jīng)過各種地面試驗(yàn)達(dá)到了可以應(yīng)用的成熟程度。

在決定導(dǎo)彈上馬哪種制導(dǎo)方案時(shí)，設(shè)計(jì)師系統(tǒng)提出了三種方案：第一種方案是“坐公共汽車”方案，即把雙補(bǔ)償和橫向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換兩套裝置作為“乘客”裝在東風(fēng)二號(hào)上，在飛行試驗(yàn)時(shí)，測(cè)得這兩套裝置的有關(guān)信息，以判斷工作質(zhì)量。這種方案比較穩(wěn)妥，但試驗(yàn)周期長；第二種方案是“半搬方案”，即每次飛行只要更換一套裝置，或者把無線電橫偏校正系統(tǒng)改為橫向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，而另一套裝置仍沿用原來東風(fēng)二號(hào)的。這種方案有一定的風(fēng)險(xiǎn)；第三種方案是“全搬”方案，即用雙補(bǔ)償和橫向坐標(biāo)轉(zhuǎn)換裝置把東風(fēng)二號(hào)原來的制導(dǎo)系統(tǒng)全部換下來，這種方案承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)最大，但一旦試驗(yàn)成功，就能立即把新系統(tǒng)正式用到型號(hào)上去，可以大大縮短試驗(yàn)周期。

梁思禮等技術(shù)負(fù)責(zé)人充分相信新系統(tǒng)在理論上的正確性和實(shí)現(xiàn)的可能性，堅(jiān)決主張上“全搬”方案。為此，第一設(shè)計(jì)部?jī)?nèi)開展了一場(chǎng)激烈的爭(zhēng)論，通過反復(fù)討論比較，1965年7月5日，七機(jī)部正式批準(zhǔn)采用“全搬”方案。由梁思禮帶隊(duì)僅一年時(shí)間就完成了修改設(shè)計(jì)及飛行試驗(yàn)，并取得連發(fā)連勝的好成績(jī)。

1967年12月，東風(fēng)二號(hào)甲改進(jìn)型導(dǎo)彈定型，隨之進(jìn)行了小批量生產(chǎn)，使用情況一直良好。1969年，東風(fēng)二號(hào)甲改進(jìn)型導(dǎo)彈正式裝備部隊(duì)，成為第一代為我國站崗放哨的戰(zhàn)略核導(dǎo)彈。

洲際導(dǎo)彈利劍強(qiáng)腦

要想成為戰(zhàn)場(chǎng)的主人，重要的不是你擁有多少數(shù)量的利劍，而在于你的利劍擁有多強(qiáng)的大腦。導(dǎo)彈控制系統(tǒng)，就充當(dāng)著“大腦”的角色。

“東風(fēng)五號(hào)”洲際導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)方案開始于1965年，可以說它是生逢亂世。在此之前的導(dǎo)彈沒有計(jì)算機(jī)裝置，用分離元件組成的計(jì)算裝置，又大又重，計(jì)算精度也很差。“東風(fēng)五號(hào)”要求目標(biāo)打擊精度更高，控制系統(tǒng)首當(dāng)其沖就要改變過去的制導(dǎo)方案。這是技術(shù)跨度非常大的舉措，每一項(xiàng)新技術(shù)都充滿了挑戰(zhàn)，都是設(shè)計(jì)師們需要面對(duì)的攔路虎。

為了制訂滿足精度要求，又具有發(fā)展?jié)摿Φ闹茖?dǎo)方案，運(yùn)載火箭研究院專門組織了“東風(fēng)五號(hào)”制導(dǎo)系統(tǒng)的方案討論會(huì)，控制系統(tǒng)研究所在梁思禮和徐延萬的主持下，重點(diǎn)對(duì)捷聯(lián)式制導(dǎo)方案和平臺(tái)—計(jì)算機(jī)方案進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。

考慮到平臺(tái)—計(jì)算機(jī)方案能直接建立慣性基準(zhǔn)，不需要坐標(biāo)轉(zhuǎn)換，同時(shí)制導(dǎo)方案比較簡(jiǎn)單，可以降低對(duì)彈載計(jì)算機(jī)的要求，在制導(dǎo)方程中不出現(xiàn)姿態(tài)角，所以也不需要高精度的模數(shù)轉(zhuǎn)換或數(shù)字輸出的傳感器。此外，平臺(tái)能改善加速度表和陀螺儀的動(dòng)態(tài)環(huán)境，有利于提高器件的使用精度。因此，經(jīng)過反復(fù)權(quán)衡，梁思禮最后決定在“東風(fēng)五號(hào)”上采用這種新的制導(dǎo)技術(shù)。

平臺(tái)—計(jì)算機(jī)制導(dǎo)技術(shù)的關(guān)鍵是要有運(yùn)算速度快、小型化的彈載計(jì)算機(jī)，也就是集成電路計(jì)算機(jī)，由它完成制導(dǎo)程序的實(shí)時(shí)計(jì)算，發(fā)出各級(jí)關(guān)機(jī)信號(hào)、程序俯仰信號(hào)、遙測(cè)數(shù)字信息以及修正彈道用的導(dǎo)引信號(hào)。它的成敗，關(guān)系著“東風(fēng)五號(hào)”有沒有聰明的大腦，決定著我國的戰(zhàn)略武器能否形成戰(zhàn)斗力。

1965年，國外的集成電路剛剛研發(fā)出來，僅有美國民兵-2導(dǎo)彈使用了集成電路彈上計(jì)算機(jī)，元器件還經(jīng)常出問題。而我國的計(jì)算機(jī)正處于從電子管向晶體管轉(zhuǎn)變的時(shí)期，其整體技術(shù)還比較落后，此時(shí)梁思禮他們的決定無疑是具有前瞻性的大膽決定。梁思禮用“在白紙上畫畫”來形容這項(xiàng)任務(wù)的艱難，“再難，也要咬著牙走下去，必須把技術(shù)掌握在自己手里，因?yàn)檫@是國家的需要。”

任務(wù)落在了梁思禮領(lǐng)導(dǎo)的控制所和航天771所的身上。先由控制所下達(dá)任務(wù)書，提出技術(shù)指標(biāo)，再由771所具體研制。

20世紀(jì)60年代對(duì)于大多數(shù)中國人來說，計(jì)算機(jī)似乎還遠(yuǎn)在天邊。控制所的技術(shù)人員對(duì)計(jì)算機(jī)也不大熟悉，除了能提出體積、質(zhì)量、可靠性與適應(yīng)惡劣環(huán)境要求外，卻提不出設(shè)計(jì)計(jì)算機(jī)需要的性能指標(biāo)要求。任務(wù)書中只有計(jì)算的公式、計(jì)算時(shí)間與當(dāng)量表示的計(jì)算精度等內(nèi)容。因此，只有通過仿真計(jì)算來求出彈載計(jì)算機(jī)的字長、容量與速度等基本指標(biāo)了。

由于受當(dāng)時(shí)工作條件限制，大量數(shù)據(jù)只能靠手工穿孔紙帶輸入，運(yùn)算一次要花很多時(shí)間。為了趕時(shí)間，辦公室里白天人人伏案，夜夜燈火通明，誰也不愿離開工作崗位。梁思禮經(jīng)常到實(shí)驗(yàn)室了解指標(biāo)計(jì)算、邏輯設(shè)計(jì)情況。計(jì)算機(jī)專家沈緒榜等人就依據(jù)邏輯設(shè)計(jì)做線路設(shè)計(jì)、版圖制作、芯片制備、器件組裝、整機(jī)裝調(diào)、運(yùn)行考核、三防處理、例行試驗(yàn)等，這一系列的工作就像一條流水線一樣不停地運(yùn)轉(zhuǎn)著。1966年9月，一臺(tái)全部國產(chǎn)的22位雙極小規(guī)模集成電路彈載計(jì)算機(jī)終告完成。

正當(dāng)大家如釋重負(fù)、喜極而泣的時(shí)候，一個(gè)壞消息傳來：所有指標(biāo)都達(dá)標(biāo)，只有一個(gè)指標(biāo)未達(dá)標(biāo)——計(jì)算機(jī)體積過大，裝不進(jìn)彈艙，而且由于所用的組件太多，可靠性也不高。

梁思禮明白，解決的辦法唯有提高芯片的集成度，芯片用得少，體積就小了，計(jì)算機(jī)上的組件少了，可靠性也就相對(duì)提高了。可在當(dāng)時(shí)，這是個(gè)大難題，沒有一年半載是搞不出來的。

梁思禮開動(dòng)腦筋并和大家一起商量，能不能從設(shè)計(jì)上來想辦法，在滿足精度要求下，調(diào)整計(jì)算機(jī)字長，這樣計(jì)算機(jī)體積不就小了嗎？

談起當(dāng)時(shí)的思路，梁思禮常常引以為豪：“我們重新推導(dǎo)了制導(dǎo)方程和關(guān)機(jī)方程，犧牲一些方法誤差，以減少計(jì)算機(jī)的負(fù)擔(dān)，從而減少計(jì)算機(jī)的復(fù)雜性。從整個(gè)制導(dǎo)系統(tǒng)來看，方法誤差增大后影響不大。由此我們的彈上計(jì)算機(jī)采用的是增量計(jì)算機(jī)方案，沒有乘除法，只有加減法，雖然粗了一些，但是少用了近1/3的集成電路，解決了小型化難題。”

很難相信，東風(fēng)五號(hào)洲際導(dǎo)彈上使用的第一臺(tái)彈上計(jì)算機(jī)，竟然是只有12條指令，沒有乘法、除法指令的算術(shù)型增量計(jì)算機(jī)，其運(yùn)算速度只有每秒近兩萬次的水平，存儲(chǔ)量小的只有768個(gè)字，制導(dǎo)計(jì)算完全是通過增量的累加得到全量的。

1971年9月10日，這種彈載數(shù)字計(jì)算機(jī)參加了我國東風(fēng)五號(hào)洲際導(dǎo)彈的首飛試驗(yàn)，一舉獲得成功。

在1986年出版的《當(dāng)代中國的航天事業(yè)》一書中，這樣描述和評(píng)價(jià)了梁思禮的創(chuàng)新性貢獻(xiàn)：

為提高大型運(yùn)載火箭的制導(dǎo)精度，專家梁思禮和他的同事們經(jīng)過理論研究和反復(fù)計(jì)算，完成了關(guān)機(jī)方程和導(dǎo)引方程的推導(dǎo)，從而有可能用一個(gè)中速度、小容量的箭上計(jì)算機(jī)完成大型運(yùn)載火箭的高精度復(fù)雜運(yùn)算。這樣的制導(dǎo)方案和國外常用的平臺(tái)式制導(dǎo)系統(tǒng)相比，具有突出的優(yōu)點(diǎn)和創(chuàng)新，為我國慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的發(fā)展開辟了新的途徑。