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贲德(1938— )
雷达系统工程技术专家,中国机载脉冲多普勒火控雷达奠基者。1963年毕业于哈尔滨工业大学,被分配到国防部第十研究院第十四研究所工作,历任研究室主任、研究部主任、副所长。
上世纪70年代,作为技术负责人之一,成功主持我国第一部超远程相控阵预警雷达的研制;80年代,作为总设计师,成功主持我国首部机载脉冲多普勒火控雷达体制样机的研制,填补了国内空白;2000年后,作为新型体制雷达的开拓者,指导天基监视雷达团队完成天基某雷达和新一代天基某雷达预先课题研究,出版了专著《天基监视雷达新技术》,奠定了天基监视雷达研究的理论基础;近几年,追踪世界先进的预警探测技术,直接指导了分布式机会阵、微波光子学技术等领域的技术攻关。
先后出版专著3部,发表学术论文10余篇。1991年享受国务院政府特殊津贴,1992年获国家有突出贡献中青年专家称号,1990年获机电部科技进步奖特等奖,1991年获国家科学技术进步奖一等奖,1993年获国防科工委光华基金奖特等奖,2001年当选为中国工程院院士,2003年获中国首次载人航天飞行任务纪念证书。
战斗机的机载雷达犹如雄鹰的眼睛。上世纪70年代,我国的战斗机还没有装备具有下视功能的机载雷达,由于飞机高速飞行,将一般雷达装上飞机,根本看不到被地杂波覆盖的低空飞行目标。如果安装了机载脉冲多普勒火控雷达,那么机载雷达能同时具有上视功能和下视功能,可以全面提升战斗机的态势感知能力。
可是,这项融当时世界雷达电子高科技于一体的技术,对中国严密封锁。中国需要研制出自己的机载脉冲多普勒火控雷达,当时40岁出头的贲德接到了这项任务。
无疑,这项研究异常艰难。贲德从没有接触过也没有听说过机载雷达,且国内既无资料又无相关研究人员。不过他相信,他所在的国防部第十研究院第十四研究所(现为中国电子科技集团公司第14研究所,以下简称14所)能研制出我国第一部超远程相控阵预警雷达,也能完成研制机载脉冲多普勒火控雷达的任务。
从1979年底接到任务,到1993年试飞成功,历时10多年,贲德如同拼命三郎般带领团队不怕苦、不畏难,终于完成这项几乎不可能完成的任务。
有天分还要努力
1938年,贲德出生在吉林省长春市九台县一个贫穷的家庭,小时候最喜欢到附近的小学玩耍,对教室里上课的老师和学生既好奇又向往。
上了小学,他过目不忘的天分就显现出来,不管什么内容,听一遍、看一遍就记住了。学校里有一间小图书室,里面有一些报纸、杂志,贲德总去翻一翻,从中得到不少乐趣。1951年7月,小学五年级上学期,贲德考了第一名,被保送进入九台县第一中学初中学习。
九台县第一中学是当时县里最好的中学,能进入这里学习当然是每位学生梦寐以求的。但是,一个现实问题摆在贲德的面前,因为离家差不多有10公里远,如果住校的话,除了学费、杂费,还要交住宿费、伙食费,父母拿不出这么多钱。小学老师来家访,力劝贲家支持孩子继续读书,并马上通过学校与九台一中联系,减免了贲德的学杂费。
贲家思虑再三,决定支持孩子继续读书,但不能住宿,只能走读。当时贲德刚过13岁,毅然决定走读完成初中学业。在接下来的3年时间里,无论寒暑风雨,贲德每天往返于学校和家之间,一来一回就有20公里。
1954年9月,贲德进入吉林市二中读高中,申请到助学金。读书的机会来之不易,他不能也不想浪费,课余时间都在图书馆或教室看书。1957年,贲德如愿考上当时全国工科最强的三所高校之一 ——哈尔滨工业大学,进入电机系学习,开启了新的人生之路。1960年3月,因为学习成绩好,还没毕业他就被学校安排担任助教,提前参加工作。
第一次崭露头角
相控阵雷达是一种新体制雷达,利用电控的办法改变电波发射的方向搜索目标,速度非常快,远非常规机械雷达可比。
1969年珍宝岛自卫反击战之后,国家向14所下达了研制大型远程预警雷达(之后命名为7010雷达)的紧急任务,并要求半个月拿出方案。贲德接到任务后,日夜加班,仅用10天就拿出了方案,经过多次完善后最终被上级采纳。
方案制定后,要求当年设计、当年生产、当年战备值班。现在看来这似乎超出了科研常规,但当时大家只有一个念头,为了国家安全,再大的困难也要迎难而上。
贲德作为主要技术负责人之一,主持和参与了7010雷达的实施方案论证、系统工程设计、分机任务确定、加工生产组织、现场安装调试、制定试飞方案和试飞现场组织指挥,直至鉴定验收等各阶段的工作,解决了多项关键技术问题。
7010雷达基地在张家口市的一个山里,工作环境相当艰苦。团队成员长期加班加点,没有节假日也没有周末,冬天在零下20℃的天气里工作,每天上山走到风口,寒风像无数根钢针一样扎在脸上。
由于长期出差在外,贲德没有办法照顾家庭,从1971年到1978年,每年有大半时间在7010雷达基地开展整架调试工作。当时孩子小,妻子买菜做饭时只好将幼小的孩子绑在床上,顾不得孩子的哭喊。每每想起这些事情,贲德都深感歉疚。
经过14所全体工作人员几年的不懈努力,我国第一部超远程相控阵预警雷达顺利建成,各项指标达到或超过设计预期。此后,该雷达执行了对外空目标监视、跟踪卫星及导弹等任务,发挥了重大作用,取得了圆满成功。并且在1978年获得了全国科学大会奖,1985年获得电子部科技成果奖特等奖。7010雷达的研制成功,促进了相控阵技术的进步,为14所掌握相控阵体制雷达奠定了技术基础。
接下世界尖端技术任务
1979年底,14所又交给贲德一项艰巨的任务——研制机载脉冲多普勒火控雷达。之所以说这项任务艰巨,是因为贲德从来没有接触过机载雷达,更没有听说过机载脉冲多普勒火控雷达。而且,14所一直研制的是地面雷达,没有涉足过机载雷达,既无资料又无相关研究人员,完全是零基础。但是,当得知是国家急需的技术时,他义无反顾地承担了这项任务。
一般的机载雷达没有下视功能,由于接收到的地杂波信号很强,且飞机处于高速飞行中,不同方向地杂波的多普勒频率各异,形成了宽广的地杂波谱,因此将一般机载雷达装上飞机,看不到被地杂波覆盖的低空飞行目标。
机载脉冲多普勒火控雷达则使用低、中、高三种不同的重复频率,又采用单脉冲、脉冲压缩、频率捷变等技术,使得机载雷达不仅具有上视功能,而且具有下视功能,还可具备十几种工作方式,融当时世界雷达电子高科技于一体。
机载脉冲多普勒火控雷达研制难度很大。首先,要求体积小(0.1立方米)、重量轻(150公斤左右);其次,因战斗机环境条件恶劣,要解决高低温、低气压、防潮等问题;最后,雷达工作环境苛刻,要解决耐冲击、耐振动等问题;最后,由于飞机和目标双方都在高速运动中,捕捉目标的难度大,因此要求雷达具有很高的可靠性。
所有技术难题叠加在一起,可想而知,要完成这项任务并不容易。而之所以要研制机载脉冲多普勒火控雷达,与国外对我国的技术封锁有关。
上世纪80年代中期,美国宣布“中美和平典范计划”,拟为中国改装50架歼-8II飞机,其中主要内容就是加装机载脉冲多普勒火控雷达。谈判过程中,美国方面宣称,该雷达是军事领域的敏感技术,他们只是卖设备,也就是说,美方负责全部安装,出了故障需要维修时必须返回美国去修。因此,美国在签了合同、同意为我国改造歼-8II飞机火控系统加装机载脉冲多普勒火控雷达后,有关该雷达的情况是严加保密的,给中方人员看的只是雷达的模型。
因此,当中国的航空电子设备与美方的机载脉冲多普勒火控雷达进行接口试验时,设备放在不同房间里,连接电缆穿过墙。美方技术人员说,他们的雷达安装到中国的飞机上,只告诉中国飞行员如何按按钮。即便如此,1989年美方还是找借口单方面撕毁了合同,不再给中国飞机加装机载脉冲多普勒火控雷达。
在这种情况下,中国要靠自己探索研究。
技术封锁、无资料、无样机,贲德清楚,无论有多大的困难也要研制出来。无他,机载脉冲多普勒火控雷达是国家急需的技术。有压力也有责任,贲德和团队成员都憋着一口气,他们先下功夫搞清脉冲多普勒的原理,开出上百个课题,提出了适合中国国情的研制途径。经过3年努力基本解决了原理问题,随即在此基础上进行整机设计。
在设计中同样遇到很多技术难题,研制人员放弃节假日休息,春节也加班加点。就这样,经过几年时间,贲德主持和完成了全机工程设计并组织加工生产,解决了全机地面联试和空中试飞中出现的各种技术上和工程上的难题。
参与试飞两次遇险情
1988年8月20日,机载脉冲多普勒火控雷达在联试外场进行调试,贲德带领团队转到南京大校场机场工作。这个外场试验场是借用机场雷达连的操场,原本是水泥地,但因为用作汽车教练场被卡车轧得坑坑洼洼。这时设备已经全部拉来,贲德和大家商量后,决定自行整理场地及接水、接电。
这里的条件同样艰苦,住的是简易的平房,用的是浑浊的水。夏天杂草丛生、蚊蝇肆虐,摆满设备的厢式卡车里热得像烤箱;冬天寒风呼啸,广阔的机场片区无遮无挡。机场上飞机起降架次频繁、噪声大,震耳欲聋的飞机发动机声音淹没了人们的讲话声,让人心情烦燥。开始有的同志不愿住在机场,为了不耽误项目进度,贲德带头先住下来,后来大家也就安心住下来,每天工作到深夜。
在试飞中遇到问题,他就组织大家研究,不断改进雷达性能。如雷达发射机需要承受高空低气压的恶劣条件,他们把设备拿到南京航空航天学院(现南京航空航天大学)高空模拟箱内做低气压试验,苦干了三天三夜。后来在147-1雷达体制样机鉴定会上,专家评委们有如下评语:“14所的同志在艰苦的科研和生活条件下,克服重重困难,努力奋斗,积极奉献,取得了重大成果,说明我国有能力攻克尖端技术,有能力打破封锁赶上世界先进水平。”
外场地空模拟试验确认雷达的硬件和软件达到设计要求后,147-1被搬到作为空中试验室的安-24飞机上进行安装调试。当时采用的试验机是苏联的安-24(AH-24)飞机—— 一种老式的螺旋桨运输机,使用了近30年,本已经到了使用寿命,经过大修延寿后又成为试验机。
贲德每次都要参与试飞,他说只有在飞机上才能发现问题。据当年的团队成员回忆:“贲德总师更是以身作则,他告诫他的团队,雷达功能性能‘飞出来’是研制的关键,不仅要‘测’得精细,也必须‘试’得严密。他和王立鸿、邵智民、左群声等试验人员,每天总是抢着登上那架噪声轰鸣、颠簸不堪的飞机,一飞就是三四个小时,完全忘记了个人的安全和疲劳。”
这种飞机不但噪声大,机舱内条件也很差,颠簸是很正常的,平稳的时候不多。贲德在空中参加试验时还遇到两次险情,幸运的是都平安返回了。
有一次,飞机在试飞过程中,两个发动机中忽然有一个发动机熄火不工作了,飞机的速度马上降了下来,接着飞机高度也随之下降。当时地面上的工作人员很紧张,指挥员和飞行员来回进行各种口令问答,大家都很担心。这次事故发生后,试飞工作停了几天,一是检修飞机,查出原因,确保飞行安全;二是舒缓一下大家的情绪。
还有一次,气象条件很好,试验也很顺利,大家心情都不错,没想到飞机返航时忽然起落架被卡住了放不下来。起落架放不下来,飞机就不能降落,只能绕着机场来回转圈,大家的心又提了起来。正在大家六神无主的时候,飞行员左一晃、右一晃,操纵着飞机做了几个动作,竟然靠着飞机的运动惯性把起落架甩了出来。最终,飞机有惊无险地安全降落在机场跑道上。
完成几乎不可能完成的任务
当机载脉冲多普勒火控雷达147-1通过鉴定的时候,贲德却病倒了。他本来身体很好,但在最后试飞阶段,因白天晚上连轴转,长期超负荷的工作使得身体受到很大影响,短短的时间里体重从123斤降到108斤,抵抗力严重下降。
有一次,贲德感到心脏特别难受,到医院检查发现患上了病毒性心肌炎,需要住院治疗。住院治疗一段时间后,14所安排他去太湖疗养医院,但因放心不下雷达研制工作,结果没去疗养。重返工作岗位以后,没多久他的心脏病又犯了,治疗后又去上班,就这样,从1989年得病,一直拖到1993年以后才逐步好转。贲德想起当年雷达局的一位领导说,搞机载雷达要脱层皮,果不其然真的脱了几层皮。
从1990年下半年开始到1991年上半年,机载脉冲多普勒火控雷达进入电讯、结构设计出图阶段。设计师们精心设计,无数的汗水凝成千万张图纸上优美的线条。1991年下半年到1992年上半年进入工厂生产加工阶段。工人师傅们精心加工,不断攻克技术难关,各分厂相继成立“三结合”攻关小组,日夜奋战在机床边、台钳上、盐浴炉旁。
1992年下半年,加工成品件陆续转入研究部,开始进入分系统调试阶段。12月5日,第一套工程样机各分系统被装进了歼-8II飞机的雷达安装架,开始分系统之间的对口联试工作。1993年3月5日,雷达转入整机内场联试;6月10日,雷达整机进驻外场,开始整机的外场联试工作;10月21日,开始机上试验设备的加改装工作,接着进行机上通电检查,整机恢复试验工作。
1993年11月20日上午9点整,试验机装载着我国自行研制的机载脉冲多普勒火控雷达工程样机飞上蓝天,进入试飞阶段,第一阶段于1994年上半年在南京地区进行,第二阶段于1994年下半年在华北的空一基地进行。
从插件和组件的调试、组件筛选、分系统联试、环境试验到整机内外场联试,直至完成在试验机上的试飞,前后历时两年多,这是设计师们经受考验的两年。为了按时完成雷达与载机的匹配试验和试飞试验,左群声、许建峰、陈国海、刘岱等一大批工程人员在现场一住就是几个月,生于南方长于南方的他们虽不适应东北的气候,但他们从无怨言。有一次,大家吃了食堂变质的食物,拉肚子、发高烧,但还是轮流到医院打点滴,没有停止手中的工作。
贲德同样是往返于大江南北,虽然心肌炎还没有被根治,心脏有时不给力,但挡不住他奔波不停的脚步。当初14所领导决定由他来牵头研制机载脉冲多普勒火控雷达的工作时,贲德知道摆在自己面前的是一条又难、又险的道路,思想上压力很大、很沉重,但想到自己是一名共产党员,遇到困难不能患得患失,毅然接受了这项几乎不可能完成的任务。
一分耕耘,一分收获。在上级领导的亲切关怀下,贲德带领全体参研人员经过多年的艰苦奋斗,终于研制出我国第一部机载脉冲多普勒火控雷达,彻底打破了国外的技术封锁,填补了国家空白,为中国人民争了气。
(作者单位:南京农业大学)
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1988年夏天,机载脉冲多普勒火控雷达在安-24飞机上进行安装调试。
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1960年3月,贲德在实验室做试验。
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1991年,贲德在沈阳飞机研究所做试验。
2002年10月,贲德在机载雷达试验室。
延伸阅读
做好第一件事情
1963年5月,贲德从哈尔滨工业大学毕业,6月被分配到国防部第十研究院第十四研究所(以下简称14所)工作。毕业前,无线电系系主任跟毕业生座谈,对他们说:“你们到工作单位做的第一件事情很重要。只有把第一件事情做好了,别人才有信心把第二件事交给你。如果第一件事情没做好,别人再交给你事情就有所顾虑了,怀疑你还能不能完成任务。”系主任的话,贲德牢牢记在心里。
贲德开始的工作是参加研制一些特种测量仪表。通用的测量仪表,比如示波器、功率器、信号源,市场上都能买得到,但是没有符合特种测试要求的设备,这些必须自己研制。
他当时参与研制的是一台功率谱密度分析仪(即频谱分析仪),负责设计里面的一个关键电路——振荡器。振荡器频率不高,只有三四百赫兹,是一个音频振荡器。方案经过论证以后,领导要求他一个月内把振荡器做出来。这是工作后接到的第一个任务,贲德暗下决心,第一件事情无论如何都要做好,千万不能做砸了。
贲德在大学期间虽然学了不少雷达方面的专业课,可是,怎么做这个振荡器老师没讲过,他也没有看过相关的材料。怎么办?贲德陷入了沉思,一晚上翻来覆去没睡好,把自己在学校学的知识搜肠刮肚又过一遍,实在没辙了,第二天找相关的研究人员请教,但是被问的人都摇头表示不知道。
贲德只好去14所的图书馆寻找线索。天无绝人之路,他在图书馆里竟然找到一本专门讲这种振荡器的书,有200多页,苏联出版的,看上去还从来没有被人翻阅过,书页几乎是新的。
7月的南京就像一个大火炉,那时也没有空调、电风扇,晚上蚊子特别多,为了不受干扰,贲德坐在蚊帐里面看书,这下更是热得喘不过气来。就这样,他花了两个星期时间把这本书看完了,并且把公式、原理彻底搞透、理顺了。
随后,贲德开始进行电路设计、画出电路图、准备元器件。一切准备就绪,他照着电路图把一个个元器件插到电路板上再焊接起来,一开始还有些笨手笨脚,摆弄几回就十分熟练了。
天气热,锡焊的烙铁头又热,像小火炉一样,汗止不住地从全身各个毛孔往外冒,这些他都顾不上了。每一个元件焊上去后,还要用手再摇一摇、晃一晃,看焊得结实不结实。很快,电路板上各个元件都焊好了,看着大半个月的心血大功告成,贲德心里相当畅快,感觉像是喝了冰水一样。
当月的计划指标是振荡器通电以后,只要在示波器上能够看到正弦波并测出频率就算完成任务。没想到,电源开关一开,示波器上除了一条直线,其他什么也没有。正常情况下,应该是接通电源示波器就出现整齐的正弦波,可不知道什么原因,预期的正弦波没有出现。贲德急了,赶紧断开电源,仔细查找问题,结果发现电路板上有一个元件的焊点没焊——竟然给漏掉了。贲德很快把这个焊点补焊好,一切准备就绪,接通电源,示波器上整齐的正弦波很漂亮地显示出来,而且频率计测出的频率在所要求的范围内。看到这样的结果,贲德心里的石头落了地,总算不会因为振荡器影响整个计划了。
中国幅员辽阔,南方气温高,北方比较冷,海边湿气大,沙漠风沙多,雷达工作的环境可能会很恶劣,因此,必然要求雷达产品能适应不同的工作环境。而且雷达工作的时候,器件发热本身就是一个大问题。为了保证器件稳定工作,贲德把原先的电路设计推倒重来,加入温度补偿的思路。经过重新设计再做成的电路板,加温到摄氏七八十度进行测试,频率计显示结果一点没有改变,补偿电路的设计也大功告成。
初战告捷后,贲德信心大增,又接着做了别的电路设计。不到一年时间,频谱仪就做出来了,验收完全满足要求。他到14所做的第一件事情顺利完成,更重要的任务很快就来了。
《中国科学报》 (2024-03-22 第4版 印刻)