航天发射瞄准技术发展史I

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1、航天发射瞄准专业发展的回忆 (1) 1960年前昆明298厂在苏联专家的指导下仿制1059火箭(光学)瞄准仪, 跟随专家学习的是七机部(即航天部)一院总体设计部肖锡珙老师和杨同惠老师(后来成为肖锡珙老师的夫人) 。仿制成功后专家就撤走了。当时的瞄准方式是在火箭起竖之前的水平状态下使用象限仪将火箭顶端“惯导组合”的方位基面传递到火箭尾段的瞄准基面。发射前, 火箭被竖立在发射台上,光学瞄准仪（类似于经纬仪）装订射向角然后对准火箭尾段瞄准基面上临时安装的大视场平行光管，再通过转动发射台进行精确准直完成火箭瞄准。简单地说，瞄准基面的法线就是火箭发射的方向,法线所在的垂面就是火箭的射面。此方法被称为“近

2、瞄”。由于在起竖和燃料加注过程中火箭的箭体变形影响瞄准精度因此近瞄方法无法用于中远程火箭的发射瞄准。美苏两国先后出现了起竖后直接瞄准火箭顶端“惯导组合”方位基面的远距离光电瞄准仪,此方法被称为“远瞄”,实际上此时瞄准基面通常由“惯导组合”上的直角棱镜(porro棱镜)代替。1965年,一院总体部瞄准专业（组）作为地面发射设备从总体部转到十五所,和肖锡珙老师同时转来的还有刘雪山、孔祥炎和雷洪成,我则是第一个从十五所（我本来在情报资料室）调入瞄准组的。后来瞄准组不断扩大，先后有刘俊兴、冯维康、付炳坤、郭万钧、郑全宝、丛喜胜、杜英乔、黄桂荣、王云江、朱鼎涛和张树平等加入。总参测绘所与航天发射瞄准仪1

3、963年西安总参测绘所和1001厂接受国防科委下达的为中远程火箭研制国内第一台远距离光电瞄准仪的任务，在当时这是一个压倒一切的政治任务，必须按时完成。详细的设计任务书由肖锡珙老师提出，任务书要求瞄准距离大于80m,光管口径130mm，具有前后左右平移进行瞄准点对心、通过望远镜对准30m远的小标杆进行基准方位引入、可完成射向角装订和光电准直、具有抗杂光干扰以及输出敏区信号和瞄准信号并且可以与火箭控制系统一起实现闭环自动化瞄准等功能。肖锡珙老师还与研制组一起确定了各项精度指标的检测和调整方法并且由肖锡珙老师写成技术文件。作为备份，将原来298厂生产的近瞄光学瞄准仪改造成光学“远瞄瞄准仪”,又称为“

4、付台”而将光电远距离瞄准仪称为“主台”。总参测绘所还为“付台”设计生产了一个高精度平移导轨。后来由于光电瞄准仪试验成功，光学“远瞄瞄准仪”即被淘汰，为此这里不再进行介绍。总参测绘所组建了以朱庚尧为组长，陈明贵为副组长以及蔡宗仁、张乾元、王成安、王德生、郎德先、郎霞玉和1001厂老工程师徐剑骨等人组成研制组，全部光机结构在1001厂生产，因此在我的印象中1001厂和总参测绘所就是一个单位。研制组第一次接触火箭发射瞄准，当时除去肖锡珙老师做了有关火箭瞄准过程和技术要求以及参考了简单的国外资料之外没有什么可借鉴的,更没有什么经验可谈。令人想象不到的是，研制组竟然在短短不到两年的时间内研制成功一台从原

5、理到结构都相当复杂的光电瞄准仪（被称为一型），此时也是第一次采用直角（Porro）棱镜作为(火箭上)被瞄目标进行远距离瞄准试验，各项指标的检测都圆满通过了。任务提前完成本来是可以交付了，但是总参测绘所自己并不满意这台过于复杂，体积庞大又不便使用的一型瞄准仪而自行决定并且立即开始进行彻底的改型（被称为二型）。从一型到二型的改进是在短短的一年多时间里完成，这是一次绝非一般的改进而是一种重大创新！是用一个极为简单的新原理和结构代替了一个已经完成的复杂系统。由于光电瞄准仪完全没有先例而这一改进要求并非来自用户，也不可能来自用户，而完全出于研制组追求完美和不断创新的精神。特别是，这“破釜沉舟”竟然也得到

6、了总参测绘所领导的支持。他们竟然在已经成功的一型结构基础上进行更改，完全是在“自我否定”。他们把当时国内刚刚研制出来光敏电阻和半导体二极管拿来替代高压光电倍增电子管和整流二级电子管。多年来我也热衷于研究一些新的原理和新的结构但是绝对不敢在国家任务压力之下进行。几十年后我曾经问过朱庚尧老师，是否后怕过？万一改型失败总参测绘所将要面临怎样的后果？朱庚尧老师说：现在想起来真是后怕，只是那时年轻不知天高地厚。1966年6月，肖锡珙老师带我到总参测绘所学习，这也是我从十五所情报资料室转到研究室后的第一次出差第一次接触瞄准仪。记得当时测绘所是在大雁塔东边的铁路庙村，一片平房。我看到房间里摆放的为“一型瞄准

7、仪”配套的四大箱电子管电路并且请他们讲解其复杂的电路原理和复杂的光学原理，而院子里正在调试的则是改进后的“二型”配套电路，变成了一个小小箱子了，其光路结构也变得十分简单。记得平行光管的后端两侧有两个小盒子，我一直以为那是为了外观装饰和配重，后来朱庚尧老师告诉我，那是准备一旦能得到半导体三极管就将电路放在那个预留的盒子里，到那时外部电路箱就完全没有了，遗憾的是能见到半导体三极管，那是几年以后的事了。我不得不佩服他们创新精神和胆量！为了按时交付，课题组停止一切其它活动包括军内雷打不动的政治学习。研制工作由白所长坐镇，日夜兼程的进行。每天工作到深夜十一二点。中国第一台航天发射瞄准仪和研制组-西安总参

8、测绘所1966年7月，中国第一台（实际上是第二台）远距离光电瞄准仪转交给十五所。随即我跟随肖锡珙老师将 “光学远瞄瞄准仪”和“光电远距离瞄准仪”（二型）一起运往酒泉发射场。瞄准仪被架设在专门为它修建的瞄准间内，一时间成为发射场的“大明星”轰动一时。我曾经翻阅过大量国外有关航天瞄准仪的资料知道，一型瞄准仪的原理来自国外1955年左右的某火箭发射瞄准仪简单报道，而二型瞄准仪的原理未见到过相同的原理。仔细分析可以看出它是将一型的光路中光源位置与光敏元件位置进行交换而成。为了将这一新的瞄准仪用于实战，钱学森曾主持由总体，控制系统,陀螺惯组和瞄准四个专业人员在酒泉发射场召开讨论会,讨论关于那次发射的瞄准

9、方式，是采用光学远瞄还是采用新的远距离光电瞄准仪的现场会和技术协调会。我跟随肖锡珙老师作为瞄准专业代表参加了会议。会上首先由肖老师详细介绍了新光电瞄准仪的原理、性能、结构和使用方法并且陪同钱学森到瞄准间视察。钱学森看到中国自己研制的光电瞄准仪十分高兴并且表示向研制单位-总参测绘所转达感谢。最后由钱学森拍板决定使用光电瞄准仪进行此次发射瞄准。记得是肖锡珙老师口述由我做记录然后简单的整理一下,这就成了首次以我的名字“编写”的技术文件-“光电瞄准仪使用手册”了!而肖锡珙老师手把手教的那些光学原理则使我受益终身!尽管后来成功的完成自动瞄准试验但是在我的记忆中这台瞄准仪一直是采用半自动瞄准的。第一代火箭

10、是在惯组旁边设置一个“角传动装置”，瞄准直角棱镜被安装在“角传动装置”上。再由整角机完成“角传动装置”与垂直陀螺的方位传递。第二代火箭的瞄准直角棱镜则直接安装在惯性导航平台上。在瞄准仪旁边放置一个瞄准控制盒，其面板上有开关、指示灯和电位计旋钮。瞄准仪平行光管发出的平行光通过火箭顶端的瞄准窗对准瞄准直角棱镜。通过旋转电位计的旋钮控制火箭仪器舱内的被瞄直角棱镜进行方位转动使瞄准放大器上的瞄准指示表的指针在瞄准敏区内保持在零位,此时直角棱镜法线平行于平行光管光轴也即处于准直状态了。为了补偿因陀螺漂移和火箭变形造成瞄直角棱镜法线方位变化，上述手动控制过程一直进行到发射前3分钟才能结束，因此瞄准操作手是

11、火箭发射前最后撤离发射场到地下发控室的人员。瞄准间距离火箭发射台大约85m远，为了防止火箭起飞时从导流槽吹出的石块等砸伤瞄准仪，专门为瞄准间的瞄准窗设计了自动关闭装置，火箭点火前几秒钟瞄准窗自动下落。1966年10月首次使用获得圆满成功，这是中国航天发射瞄准技术翻过的第一页。此后近20多年的时间里这台光电瞄准仪一直在酒泉航天发射场服役并且立下赫赫战功。记得为了宣传和保留这台瞄准仪的资料曾经在新瞄准间里拍了一段记录片。在“导演”的安排和指挥下，我和瞄准班的四个操作手每人手拿“红宝书”由我领着背诵毛主席语录然后四个操作手呼着口号进行发射瞄准操作。后来组织观看这个内部记录片，我当时戴着一顶黑色兔皮帽

12、子振臂高呼着，现在想起来当时自己的表演真叫人哭笑不得。曾经有一次出现意外，那是在下午五六点钟进入发射准备，装订好射向角的瞄准仪平行光管正对西向，此时夕阳几乎是直入光管，瞄准仪因光敏元件在阳光照射下趋于饱和而造成瞄准仪工作异常。由于上级曾多次要求为处理突发事件准备预案而我从未考虑过个问题因此一时慌了手脚。总指挥询问是否能在30分钟后还能按时发射？我一时不敢回答，只希望太阳快点转动。许多人知道后来到瞄准间看个究竟，并且提出各种帮助解决的方法，比如是否能在火箭背面设置一个遮光屏，这是个很好的办法这在后来有发射塔架的情况下容易解决但是在当时因工程量太大时间已经来不及了。15分钟后太阳光慢慢偏离光管，瞄

13、准仪逐渐恢复正常工作。一场虚惊过去了但是暴露出普通光学瞄准仪存在的问题一直未能彻底解决。曾经设想准备一个长长的光束管在这种情况下将其放在平行光管前面以便缩短阳光在光管内停留的时间以及设法降低光敏元件饱和条件或者进行窄带滤光等。1967年瞄准仪运抵北京进行检修和培训部队操作手,同时在二院进行大系统自动化瞄准试验。13所在其垂直陀螺方位环上安装小型直角棱镜（称为陀螺背镜子）。瞄准开始时火箭控制系统控制陀螺方位环进行方位搜索，当被瞄直角棱镜法线进入光电瞄准仪敏区之后，瞄准放大器输出的“和值”信号切断搜索信号而将“差值”瞄准信号代替方位扫描信号完成自动闭合瞄准。白天和夜晚试验均获得成功，最终验证了总参

14、测绘所为大系统闭环自动瞄准所设计的控制接口和信号处理电路也是成功的。现在想起来觉得当时应该请总参测绘所研制组全体来京观看试验，至少也应该将此喜讯报告给他们。这台光电瞄准仪先后为多枚中程和远程火箭进行发射瞄准其中包括第一颗人造卫星和第一枚洲际火箭的发射瞄准，直到1985年左右退役而其基本光学原理则一直被使用至今，整整50年！为了在发射中国第一颗人造卫星时做到万无一失决定采用两台瞄准仪同时瞄准,1969年我去西安1001厂请他们为此再赶制一台光电瞄准仪但是没能谈成。他们为我收集了所有剩余下来的铸件和图纸并且请木工专门制作了一个大木箱装满后押运回京，经过半年的努力赶制出一台备份瞄准仪。1970年刘俊

15、兴参加中国第一枚人造卫星在酒泉发射的瞄准。当时在瞄准间同时架设两台瞄准仪进行瞄准。与一型相比，二型瞄准仪在原理是一种创新，不但其光路和电路极大地简化了而且把瞄准敏区也增加了几倍。应该承认，二型瞄准仪也存在一个缺陷，就是在瞄准敏区特性曲线的中心（瞄准零位）存在原理性微小死区，当然并未看出其对于最终瞄准精度的影响。多年来我也曾经考虑对此进行改进但是一直没有找到更为简单可行的办法。我也曾经问过朱庚尧老师是否发现了这个问题，他说知道存在死区的问题并且一直在想办法进一步改进,可惜后来由于在一些问题上总参测绘所与七机部出现分歧致使研制任务被转走了。可以想象，如果这个研制组能够继续参与瞄准仪的研究，今天的航

16、天发射瞄准技术水平将会达到什么高度！1980年左右，某部一个瞄准操作手（一个爱好电路的战士）提出利用二极管的非线性特性进行补偿以便“消除”死区并且试验成功。在为此召开的评审会上，我做了中心发言。我对此改进给予了高度评价：一个战士，一个操作手能知道瞄准仪存在的原理缺陷又竟然想出巧妙的办法予以解决这是多么难能可贵，相比之下我自感惭愧！我想，如果在一个正常的社会条件下这样的年青人必定大有作为！我也表示感谢这名战士的老师-唐兆荣和他的领导能够发现人才并且为一个普通战士组织一个隆重的会议给予鼓励。会后他们给我几百元钱说是大家都有的会议费，我立刻发火了，我向他们郑重声明：我今天参加会议和发言是我发自内心的

17、不是你们花钱买的，你们不能以此侮辱我！他们又把钱送到我家里我坚决请他们回去。1988年纪念航天事业30年时肖锡珙老师将光电瞄准仪原理其写入“航天丛书”。我写了有关瞄准仪发展的回忆。我和肖锡珙老师征得十五所领导同意，写了一封感谢信并且盖了公章送给总参测绘局和总参测绘所。我们这封迟来的感谢信使局和所领导为之震惊，他们没有想到原来总参测绘所对中国航天事业还有过如此的贡献。所领导曾经把我们的感谢信写在大红纸上庄重的立于办公大楼前并且连续数周成为全所政治学习的中心内容，以此鼓舞全所学习当年瞄准仪研制组的敬业和创新精神。与此同时，测绘局立刻决定将朱庚尧晋升为高级工程师（研制组其他人可能也晋级了）。一时研制

18、组成员们突然成了总参测绘所的大明星！说明：我以个人的观点重新写了这段回忆想以此再次向总参测绘所及以朱庚尧老师为首的瞄准仪研制组成员表示感谢另一方面也让十五所瞄准专业的后人了解这段瞄准专业的历史，这也是我的责任。附：光电瞄准仪改进情况说明 一 型 二 型二型之后研制时间1963年-1965年1966年8月交付1990年之后光管形式直射型-长度近1m同二型折反射型-长度200mm望远镜光轴和光电准直电轴的关系目视望远镜安装在光管上方(分离式)同二型目视望远镜与平行光管合一光 源白炽灯-偏振化（光能量损失达1/2）白炽灯-自然光从白炽灯-自然光到半导体激光器光调制方法左右两路高压”克尔盒”偏振光闸-

19、开关调制简单的微型电机带动机械遮光盘斩光调制从机械斩光调制到激光器驱动调制出射光路左右两路交替开关调制光束从缝棱镜两侧分别射出，平行光管射出两束平行光.单路调制光，从缝棱镜后汇聚狭缝，经光管物镜射出单路调制平行光。同二型返回光接受在缝棱镜的狭缝后面安装单个光敏接收元件缝棱镜左右两侧分别安装两个光敏接收元件同二型敏区特性敏区小，瞄准零位为高灵敏度点敏区被扩大数倍，瞄准零位存在微小死区同二型光敏元件一只高压光电倍增电子管左右各一只-简单的(当时国内才研制成功！)光敏电阻左右各一只简单的硅光敏元件轴系和度盘（称为主体，1001厂徐剑骨工程师设计）照准架为开放式V型轴承支撑平行光管俯仰轴光学度盘直径

20、250mm,测角精度为10角秒,具有投点对心境。同一型光管和度盘一体,小型化基座和平移导轨架设安装主体。左右可平移量+-200mm，前后可平移量+-20mm。导轨平移精度+-5角秒。同一型 同一型电 路 电子管整流得到高压直流供电+克尔盒高压脉冲驱动电路+高压光电倍增管输出+单通道交流放大+变压器鉴相。瞄准信号接指零微安表作为瞄准指示。 全部电路共四大箱。说明：当时还没有半导体二极管和三极管！半导体二极管整流电源，两路电子管平衡交流放大器-输出级经半导体二极管整流之后取差为瞄准信号-接指零微安表作为瞄准指示同时输出给火箭惯组实现闭环自动化瞄准。整流输出的和值作为瞄准敏区-驱动一只极化继电器用以控制陀螺惯组的方位扫描。 三只双三级电子管和当时才出现的硅二极管构成全部电路，一个小箱。两路运放平衡交流放大器，其它功能同二型自动瞄准功能未进行大回路自动瞄准试验成功与火箭惯导系统构成闭合回路实现自动化瞄准同二型 红宝书是当时中国人照相的必备道具 1970年航天十五所瞄准组和参加培训的战士在人民大会堂前合影 后排左起为：肖锡珙老师，操作手，操作手，郭万钧，刘俊兴老师，操作手，本人。前排左起为：王云江，雷洪成，操作手小武，操作手小田，一部康家仁老师6 / 6文档可自由编辑打印