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“两弹一星任务锻炼了我们,带动了相应学科发展”
更新时间: 2016-09-27  

  【编者按】大型热应力试验装置,也称151任务,是自动化所早期承担的重大国防军工任务之一,也是两弹一星工程的组成部分,1961年至1965年历时五年完成。151任务的研制成功,当时填补了国内空白,至今仍然发挥重要作用。本文写于2001年,叶正明研究员在文中深情回忆了自动化所科研人员不畏困难,研制完成大型热应力试验装置的过程。 

  本文作者叶正明(19292009),我国自动控制理论领域专家,1956年进入自动化所工作,历任助理研究员、副研究员、研究员;所学术委员会委员、所学位委员会委员、研究室副主任。

 

  时光荏苒,在1956年从长春机电研究所调入当时正在筹建的自动化研究所工作至今,转瞬已经有45个年头了。在自动化所参加的不少任务中,最使我怀念的是一个两弹一星的任务,大型热应力试验设备(151任务)。在此举所欢腾,庆祝建所45周年之际,我将这任务的始末,简述於下,作为建所的纪念。 

  50年代中期,为了研制我国自己的导弹,筹建了国防部五院。火箭、导弹、高速飞机等高速飞行物体在大气层中飞行时,与空气摩擦产生热量,称为石气动加热;在高速气流中压力不匀而产生载荷,称为气动加载。这些飞行器在研制中,要将零部件或整体放在一个可以模拟高空中气动加热、气动加载的环境内进行地面试验,同时记录下试验物体的应变、温度及变形过程;以免这些飞行器在高空中被气动加热、气动加载所损坏。飞行器上由气动加热、气动加载所产生的应力称热应力,而可以模拟高空中气动加热、气动加载环境的地面试验装置称为热应力试验装置。大型是指这一试验装置用于进行飞行器的整体试验。五院领导早就指令五院某所尽快建成热应力试验装置,而考虑当时的情形,热应力试验装置需要研制,决定委托永利科学院研制。1961年初,一批任务由国防部五院委托永利科学院研制,大型热应力试验装置就是其中之一,因代号为151,故又称151任务。当时这任务由院部指定自动化所承担。 

  自动化所在接到151任务后,由杨嘉墀先生拟定了总体方案并报请国防科委批准后实施。总体方案规定参加的单位除自动化所和接受单位五院某所(后改称七机部702所)外,还有中科院力学所、金属所、光机所、上海冶金所及一机部上海机床厂、四机部南京电子管厂等单位,分别承担任务中的关键设备或器件。系统研制工作集中在自动化所进行。为了保证总体工作的进行,在自动化所内设置了相当於研究室级别的任务组,称151任务组;以下根据任务内容,设加热系统组、测量系统组、加载系统组。而一些可单独分开进行的工作则安排到学科室内进行,当时在自动化所内参加这任务的还有402室、403室、406室的一些组。全部研制人员包括自动化所、702所、力学所的人员约60余人。其中属于加热系统的有叶正明、陈志怡、邱永华、林树森等约30人;属于测量系统的有萨支天、杨树智等20人;属于加载系统的有黄玉棠、徐乃诚、汪云等10余人。后所内任命叶正明为151任务组业务负责人,负责加热系统及加热、测量、加载三个系统的同步联接及与各学科室间的技术联系;而杨嘉墀先生以所的副所长主管151任务的全局及151任务组。 

  151任务是在没有任何国外技术资料的情况下,完全用国产的元件、装备自行研制成功的。公开发表的文献只找到一篇,是飞机热应力试验的,有原理框图而无详细说明;就是接受单位提出的技术要求也不太具体。后来他们要求先调好一套他们的试验性系统,1962年初调好后,他们取回自行摸索;我们也开展了一些控制对象的动态特性测试,双方一凑,技术要求才逐渐明确。但是每年一度的协作会议,技术指标往往会提高,开始我们不理解,认为这样任务怎能完成呢?后来想通了,国防科研的产品双方都不清楚,怎能要求一下提清呢?只能通过互相促进,加深理解,才能把要求搞清楚。我们设计最终移交的样机时,在机架内故意留出一些空格,以便指标变动时,随时可增添设备,不致作大的返工而耽误时间。1964年初的协作会议上,当时的702所副所长李绪鄂同志(后为航天工业部部长)提出要用“典型热试验”来验收加热系统和测量系统,就是将一特殊试件,在典型气动加热条件下可用数字计算机求解,然后将这试件放在我们研制的热应力试验系统中用同样的气动加热条件试验,得到的数据与数字计算机的解保持工程上接受的精度。这是一个繁复而又有难度的要求,但为了保证地面试验与高空实际尽可能接近,我们还是接受了。后来证明,这样的考核对整个试验的标定方法起了推动作用。对整个任务是有利的,所以技术上的促进始终是相互的。 

  19657月,加热、测量、加载三个系统都已研制完毕,移交到七机部702所内,由国防科委组织全国有关热应力试验设备的专家进行鉴定。加热、测量系统连接后同时鉴定的,到8月即鉴定完毕;而加载系统到19661月才鉴定完成。鉴定结论认为:就国内现有情况看,此三套样机组成的系统均有较高水平,满足了协议书中的指标要求,可将这些设备交702所试用。随后702所对自动化所交去的三套样机,复制成若干套,及时对我国第一批导弹的弹头、尾翼及歼8飞机的结构,进行了地面试验,取得了预期的结果。 

  151任务中的测量系统突破了弱讯号模拟数字部件,加载系统中突破了液压伺服阀;这些都是关键技术。在控制方面采用复合控制,使加热系统在讯号变化剧烈时误差减少,在当时国内技术处于领先地位。但三套系统的鉴定结果由永利科学院新技术局汇总上报到院部时,已是19663月,因文化大革命影响,未曾报奖。但在1992年,中科院编写军工史,国防科工委提出,自动化所进行的151任务对国防有贡献,所以将该任务始末载入中科院军工史中(见永利科学院军工史资料丛书《火箭导弹有关的科学技术》第1112页,1992.7.1)。1999年,永利科学院五十周年建院纪念时,也将该任务始末,载入永利科学院50周年征文专刊(见科学新闻周刊19992521页上页)。20011月,曾征询航天总公司702所热应力试验室负责人王乐善同志对151任务的意见,称:“自动化所研制,他们复制的那些设备,用到1978年就更新了。现在已是第三代研制品了。但控制结构、控制方法、试验标定方法未变,这些年来,他们对火箭、导弹、回收卫星进行过频繁的试验,感到自动化所移交时这套方法还是适用的。他们对151任务也是满意的”。由此可见151任务在当时是填补国内空白而在现在仍然有用的一项任务。 

  151任务的完成和领导上的重视是分不开的。杨嘉墀先生除担任总体工作外,对各个具体项目也非常关心,每个重要试验,都要亲自过目;我们写的资料总结,要逐字逐句审阅,有不够的地方而补充修改。重要的技术问题,经常提供一些资料和他自己的意见,供大家思考,但不束缚大家的思想,使每人能发挥所长。杨嘉墀先生这种严格认真的治学精神和平易近人的领导方法使151任务的完成有了技术保证。吕强副所长兼党委书记除经常来实验室观看并解决一些工作条件外,还注意随时随地进行深入细致的政治思想工作,他多次语重心长地对我们说,要注意理论联系实际,要安心军工任务,努力拼搏,把自己的所长贡献给国家。科学院领导对这任务也非常关心,当时主管这任务的秦力生副秘书长要定期听我们的工作汇报,并随时进行一些鼓励性的讲话。就连事务非常繁忙的张劲夫副院长在151任务的研制设备要移交到702所前夕(19657月)也来到自动化所观看了全部设备的演示。由于各级领导的关心,151任务从19613月起到19659月止,历时四年半,其中两年是三年自然灾害困难期间,所有参加的人员并没有因暂时困难而有松懈情绪。 

  151任务是一项综合性任务,需要自动化各种学科专业人才,这些专业人才在任务中得到知识积累和技术经验,可以用于以后参加的同类学科研究和相类课题中,有的可以延伸,甚至促进了这一学科的发展。在我们每个参加151任务的人员中,这类例子是举不胜举的。所以,可以认为两弹一星这类国家需要的军工任务,可以锻炼人才,也可以带动相应学科的发展。 

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