小 菜 一 碟
作者:张铭玉
中国和越南是山水相连的邻邦,十月革命后,中越两国人民和革命者建立了深厚的战斗友谊。1930年1月,越共在香港正式成立。在中国抗日战争中,少量越南革命者直接参加了中国的抗日战争。1945年9月23日,法国殖民地主义者对越南南方发动侵略战争。1946年12月,进而发动了对越南的全面武装进攻。
1949年中华人民共和国成立,使中越关系进入了一个新的阶段,两国人民的传统友谊有了进一步发展。胡志明主席曾热情赞扬越中两国人民的友谊是:“越中情谊深,同志加兄弟。”新中国一诞生,就把支持越南人民的民族解放斗争作为自己应尽的国际主义义务。1950年初,越南的抗法战争正处在困难之际,胡志明主席到北京同中国党政府领导人交换意见,毛泽东主席决定向越南提供全面无私的援助。
应越方要求,中国政府先后派出了以陈赓、韦国清为首的军事顾问团和罗贵波为首的政治顾问团,协助越南党、政府和人民军指导抗法战争。陈赓、韦国清及军事顾问团先后帮助组织指挥实施的边界战役、奠边府战役等,取得了重大军事胜利。与此同时,中国还向越南提供了大批武器装备和粮食、被服等物资。至1954年上半年,援越抗法战争取得了胜利,越南北方基本获得解放。
1955年,法国军队按照日内瓦协议的规定开始撤出越南以后,美国公然违反日内瓦会议通过的关于恢复印度支那国家和平的协议,以提供军事援助为手段,扶植西贡政权,阻挠越南南北统一,对此,南越人民被迫起来反抗,组织反美武装斗争。1965年3月上旬,美国派遣海军陆战队3500名在岘港登陆,派其地面部队进入南越参战,同时加紧对越南北方的轰炸。美国侵越战争演变为美军为主体、“南打北炸”为特点的全面战争。与此同时,美国军用飞机也不断侵入中国海南岛地区和云南、广西上空,投掷炸弹和发射导弹,打死打伤中国船员和解放军战士。中国的安全受到严重威胁。在胡志明和越南劳动党的领导下,积极投入了“保卫北方,解放南方,统一祖国”的抗美救国斗争。与此同时,越南政府不断向世界人民揭露和控诉美国的侵略罪行,并呼吁国际援助。
美国发动“南打北炸”侵略越南战争,愈演愈烈。投弹密度远远超出了历史上任何一次战争,越南北方硝烟弥漫,南方战火四起,越南民族面临着空前的劫难,越南战争演变为第二次世界大战以来继朝鲜战争之后又一场侵略与反侵略的大规模局部战争。
在我国的支持下,美国在越南战场上也非常吃力。1973年,美国开始撤出越南战场。1975年,北越坦克轰鸣着冲入了南越总统府。杨文明随即宣布投降。1976年,越南统一,越南战争正式结束。可以说越南之所以能统一,和我国的援助是绝对分不开的。
令人气愤的是,越南在取得抗美战争胜利以后,实行联苏、制华政策,驱逐和迫害在越华侨,在中越边境持续制造冲突。
1979年2月17日,遵照中央军委命令,中国人民解放军广西、云南边防部队对侵犯中国领土的越南军队进行自卫还击作战。
自卫还击作战开始不久,很快发现一个问题。由于中越边境崇山峻岭,越南派出在抗美援越期间,由我国培训的雷达部队、用我国援越的雷达,在高山上设立雷达,探测我陆军调动情报。威胁我军人员安全,泄露我军调动、布置情报。
对于雷达,那时我国已经有干扰雷达的设备,不论是有源的,还是无源的都有。但是,那时的干扰的设备还比较大,空投的需要空军投放;陆军的需要相应的重装备发射。
由于中越相类似的认知,都没有让空军投入战场,空军空投方案被否决;由于山路崎岖,干扰雷达用的重装备很难随军及时使用。因此,相关单位提出:立即研发一种小型的、便携的系统,干扰雷达的设备。具体说下来,就是一种外形类似步兵的手榴弹,可以配备给步兵的士兵携带,战场上士兵拿出来就可以使用,将无源的装置送到一定高度扩散开,形成一片“云”,屏蔽雷达干扰。
这个急需的任务下达两个单位:一个是研究干扰和抗干扰技术的研究所;一个是研究火箭的单位。任务到我们单位。立即到我们研究所。研究所几个所长认为这么个小东西,不过是小菜一碟,不需要投入全所之力,交发动机室就可以。
在所长办公室,我简单了解一下任务的技术要求,时间要求……。感到我们室全包力不从心。最要命的是,小火箭飞行时,它的重心与气动的压心的协调计算,我们室都不会,火箭发动机开始工作时,其重量占整体的大部分,随着飞行,发动机的燃料随之消耗,小火箭的重心不断前移,重心与气动压心的协调计算怎么计算,到什么时候小火箭还能平稳飞行?这确实是个问题。
所长听后笑着说,就你所说,从相关研究室调一名同志来协助。其它,对你们发动机室,这就是小菜一碟,再有什么问题,你们自己商量办。
一个需要立即做的是,与设计屏蔽部分的设计单位协调,屏蔽部分需要我们发射到的高度,屏蔽部分的外形尺寸、重量等相关参数;希望尽快提供,便于我们开展设计;我们还没有收集到任何可以借鉴的资料,请他们有任何信息时,及时向我们介绍。
当然,我们也积极收集相关资料。不久,得到一张国外用于远洋轮船夜间作业照明的小火箭的商业广告,上面含局部有剖面的外观照片。商业广告的简介,小火箭平时装在密封的筒中,发射时左手持筒呈垂直状态,右手打开筒上、下密封罩;小火箭位置在下,在底部触动点火装置。小火箭将带降落伞的照明弹发射至空中,打开降落伞、并点燃照明弹。
这个简介给我们提供了许多设计参考:
这个火箭的任务简单,不需要设计控制机动飞行的设备;
采用小火箭平时装在密封筒中的设计,其原因在于,我国战士已经具有携带手榴弹的经验,带上外观相似的新装备容易接受;
小火箭平时装在密封筒中,可以有效防潮、防误触动;
发射小火箭时,密封筒就是发射小火箭的发射筒,一筒二用。左手握发射筒的外圆。根据我国人员身体条件,发射筒外径应不大于75mm,否则影响发射效果。
无控制飞行轨迹的火箭,一定要有尾翼。飞行时,尾翼受空气影响,控制其飞行轨迹稳定。问题来了!发射筒外径不大于75mm,筒内尺寸就小于70mm。小火箭一旦有了四片尾翼,发动机结构的直径尺寸就小很多。虽然发动机的燃料可以不用大多数导弹用的。改用能量大许多的高能量燃料,但是其结果是造价大幅度上升;更重要的是将其大范围配给士兵,发生意外的可能性将大幅度增加。
还有一个令人头疼的问题。我们在很多相关电视新闻中看到,火箭是采用电点火,这个小火箭是要配给士兵的,总不能每个小火箭配一个微型电池吧。要知道电池的电量是自然衰减的,不需要时,小火箭放在库房,一旦需要,其电池的电量若已经衰减,不能启动小火箭;必须为它更换新电池,而小火箭的数量却又很大,更换新电池极可能影响到战场的需要!
还有多少以前没有遇到的问题在前面等着我们?
发动机点火的问题,经过研究,否定了采用电点火,那就研究非电点火。思路一旦明晰,自然想到我国的手榴弹,揭开手柄的盖子,一条细绳掉出,拉动细绳、扔出去就引爆。立即派人去手榴弹生产厂,深入了解工作全过程,探讨协作可行性。
手榴弹里填装的是片状黑火药,有个火星就能引爆;小火箭里装的是柱状燃料,不是爆燃的。能引爆手榴弹的那点力量还难以点燃小火箭里的柱状燃料。不过,在柱状燃料前,设计一个片状黑火药包,用手榴弹的方法引燃设计的黑火药包,只要黑火药包产生的能量足够就能点燃柱状燃料。
有了这个方案,剩下的就是计算黑火药包里黑火药的量。黑火药少了就不能及时点燃柱状燃料;黑火药多了,就可能增加柱状燃料点燃量,致使小火箭内压力陡增,引起小火箭爆炸!
我们安排几位熟悉这方面的同志进行设计。
控制小火箭稳定飞行的问题立即开始研究。
按照习惯,自然想到尾翼。但是小火箭的发射筒外径初步定在不大于75mm,筒内尺寸就小于70mm。如果安装4个尾翼,去掉尾翼高度,小火箭的外径尺寸就被压缩得很小。其发动机必然细长,致使整个小火箭细长。部队对小火箭还有一个要求:士兵便于携带。一个外形像工兵锹的锹把的东西,想想就知道不能满足要求。
有外国资料介绍,有火箭尾翼采用可卷曲的材料。火箭在发射筒内时,尾翼被卷曲包裹在火箭上,发射时,火箭一旦被推出发射筒,卷曲的尾翼全部同时张开。
这种方案立即引起我们关注。经过初步设计,发射筒与火箭的间隙可以让出6mm,这种可卷曲的钢材,其厚度应该达到2.5mm左右。查相关资料,轧制这么薄的钢材,当时还有难度。努力攻关还是可以指望的。随即联系特种钢厂,这才知道,已经有钢厂接到相应任务,已经为某大型号配套。欣喜中深入与钢厂讨论协作,却是对方不能协助。
真是大有大的难度,小有小的难度!我们的小,全套系统要不了几百克尾翼的材料,炼钢炉一炉是以吨计,炼出一炉钢,我们半吨也要不了!剩下的还没有人要,钢厂明摆着要陪大钱,不想接这活;这么薄的钢材,轧制难度很大,投入很大,而正品率不大。钢厂不想接这活,我们还真用不起!
似乎走不下去了。连一张全系统的图纸也不知道怎么画了。
这样一个大家都以为简单得不能再简单的小火箭,竟将成为我们面前的乌江!
猛然间想到,一开始,我就把这个任务看成小菜一碟!没有认真看那张商业广告,消化它!那张极简单的图没有引起我足够的注意。就这样相信自己的以往,在那里东突西撞。
那个收集的航海中照明用的小火箭广告,不会有什么保密的东西。在商业广告里的,它不需要刻意隐瞒什么。如果有什么专利,又不是在中国也申请了的,我们不受它的约束。既然它已经成功应用,应该有技术解决了我们的困惑。
应该仔细在航海照明用的小火箭广告中搜寻有用的东西,哪怕是蛛丝马迹也可以得到启发。
不撞南墙不回头。我把那张商业广告找回来,仔细看那张示意图。一个发射筒内有一枚小火箭,小火箭前端有一个夜间高空照明的装置,全图没有看到尾翼的痕迹,也没有卷曲尾翼的笔迹。但是,在小火箭的末端,不是通常的火箭的尾喷管暴露在那里。而是有一个没有见过的部件,是一个圆筒样的,上面有窗口,通过窗口,可以看到发动机的尾喷管。那个圆筒是干什么用的?如果它是用于稳定小火箭飞行的,其原理是什么?到我们这里,怎么设计、如何计算?
呆呆地看图上那个部件,回忆学过的有关空气动力学知识,不得其解。
困惑中,一个模糊的记忆闪现。二十几年前翻看水利机械的书,翻到水泵一章里,简单提到“射流泵”的概念,当有一股急流射出时,可以抽动附近的水。那时,水泵一章里,介绍的主要是市面上常见的一些泵,“射流泵”只有寥寥数语。
虽然,“射流泵”的概念是基于水泵,我们这里就有火箭发动机喷出的高温高压高速气体,若它的周围有空气时,是否会抽动周围空气高速运动。那个部件上的窗口,必定是导弹周围的空气,通过它早早围绕在“高温高压高速气体”周围,等待发动机喷出的高温高压高速气体带动他们高速运动。仅靠这股气流就能取代尾翼,稳住小火箭飞行姿态?这个疑问,显然需要进一步了解“射流泵”。
“射流泵”的原理图如下:
发动机的高温燃气从喷嘴进入混合室,高温燃气的“压力能”在喷嘴处转化为动能,使得高温燃气的流速急剧增加,压力降低。高速喷射的高温燃气在混合室内形成一个低压区域。这个低压区的压力低于周围空气的压力,从而产生了压力差。这个压力差是外面空气被不断吸入混合室的动力来源。空气被吸入混合室,并与高温燃气充分混合。高温燃气的部分动能传递给进来的空气,使空气的流速增加。两种流体在混合室内相互碰撞、掺混。在扩散管中,随着管道截面积逐渐增大,混合的流体的流速逐渐降低,混合流体的动能又逐渐转化为压力能,使得混合流体的压力升高。当压力升高到足以克服出口处的阻力时,混合流体就被输送到需要的地方,从而实现了流体的输送过程。
这么长的“射流泵”显然不可能用于小火箭!是不是攻关的方向又一次错了?
那张商业广告上的图,那是一段简单的图,再没有其它东西,它却能稳定飞行,应该是还有什么简单的地方被忽略了。反复看“射流泵”的原理图,把“射流泵”的原理图中,扩散管里的高温、高压、高流速气体,从实用气体动力学角度看,如果把扩散管截短,高温、高压、高流速的气体,在截短后的出口处,它们必定急剧膨胀。会有什么结果?
在那张商业广告中,如果去掉扩散管。如图:
两种流体在混合室内相互碰撞、掺混,具有高温、高压、高速的特征。但是,如果没有“射流泵”的截面扩散段,其混合室内混合的气体,流动气体的特性变化不大,到出口处冲破外界空气阻力,混合室内混合的气体,突然向四周膨胀,降温、降压、降速,这时释放的能量,产生的膨胀气体,它必定栏阻小火箭外正常流动空气的流动。其效果就等同于安装了尾翼!
有了理论上的认知,具体的计算、设计就有了依据。很快,小火箭系统里的发动机部分设计完成,其外径略小于70mm,十分紧凑;当小火箭飞到指定高度时,发动机内柱状燃料刚好即将燃尽,剩余能量足以将负载推出小火箭,并将其分散形成屏蔽云;发动机下游,按照“射流泵”的原理,结合实用气体动力学原理,高温、高压、高流速的燃气特性结合起来设计、计算。
设计是理想了,实际是否丰满,得实际检验。
很快按设计制造3/40枚小火箭,采用手榴弹的非电点火方法+小药包。选一处远离沈阳的辽河河滩,晚上实验,小火箭装的是照明弹,可以直观看到它飞行高度、效果。
除飞行高度不是目测可以判断的外,其它基本达到要求!
领导为稳妥,决定再生产200发,再实验几次。辽河河滩的晚上实验,在第三次时,有一发小火箭没有点火。我们想等明天带回去分解,看是什么原因。在继续进行实验时,躺在河滩上的它,竟然点火了,小火箭“瞠”的一声,贴着地面、直接穿过我们实验队伍飞过去。那时,若被它打中,肯定脚踝断了。惊出我一身冷汗。随即停止实验。
研究这次事故原因时,大家认为,是新设计的“点火小药包”的点火药少了一点点。决定设计“点火小药包”的小组再精细计算装药量,给出装药量的上下量,公差以零点几克给出。不多装、也不少装。
我们没有雷达、没有相应合适的场地,联系某机场,把新生产的几十个“小火箭”带到机场。这次,驻厂军代表陪我们的。经机场雷达测试结果,飞出去的的小火箭都得到认同。
按照有关规定,必须再加大生产,做同样实验。不仅是设计认可。还要进一步看工厂大量制造的能力与质量。这次,驻厂军代表也陪我们去。带一百个小火箭。个个都稳稳的得到好评。
由相关部队从北京派出的代表,联系某大型军用机场,由驻厂军代表陪同,再一次进行实验鉴定。机场雷达给出满意结论。北京来的代表当场对我们两个研制单位表示肯定。他们高兴地向北京汇报这次实验结果。
没有人想到,北京来的代表接到电话:自卫还击作战完成作战任务,作战部队于3月16日全部撤回国内。“小火箭”项目全部资料、已生产产品予以封存。
1979年2月14日中共中央发出关于自卫反击、保卫边疆战斗的通知。中越自卫反击战自2月17日开始,至3月16日结束。在这个短短的28天里,我们真是只做了一碟小菜。唯一的下文是,我们申请到一个职务发明的专利!
现在有了小型无人机,使用起来很方便,效果更理想。我们的小火箭只是昙花一现。
【作者简介】
张铭玉,1939年生,湖北省仙桃市人。1961年毕业于哈尔滨工业大学火箭发动机专业。服从组织分配到沈阳市某企业从事技术工作。有科技成果奖多项,职务发明专利4个。当选航空航天工业部科学技术委员会委员,获得国务院特殊政府津贴。于文字没有根基。
沈阳市政协常委,按照市委统战部要求,没有入党;是无党派人士。为祖父主笔编《张难先集》《张难先先生传》。
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