美军最顶尖的飞机,全世界只击落7架,5架毁在这个中国老人手中
有人这样说:
七十年前,在抗美援朝战场上,他用几个盒子来抵抗美军的电子干扰,极大地增强了空军的战斗力。开国中将王诤对他委以重任,“从今以后,你就可以指挥整个军队了”;
六十年前,在我国沿海地区,他积极发展空军利器,多次击落美军U-2侦察机入侵我国领空侦察,构筑了国防安全屏障;
近几年来,他在我国载人航天、空间站和探月工程方面,也是少有的。
这是张履谦。
现在我们来看看他和我们空军雷达的故事。
在山西太原,张履谦在卫星发射中心。
第一,“这个问题不解决决不回头”
一九五○年六月,朝鲜战争爆发后,曾参与二战的“老兵”美国B-29重型轰炸机(绰号“超级空中要塞”)重返战场,在朝鲜境内对各种目标进行地毯式轰炸。一时,B-29重型轰炸机像是无人问津一般。
不久,随着苏联空军的加入,B-29的克星米格15也加入其中。
展现Mig15打击B-29的画作。
在F-80和F-84的掩护下,48架B-29在1951年4月12日对安东的鸭绿江大桥进行了轰炸。中苏空军出动约80架米格15进行拦截,其中30架米格15突破护卫舰防线攻击B-29机群。现场有3架B-29被击落,7架严重损坏,中断了轰炸任务。
经过这个“黑色星期四”,美国空军停止了将近3个月的大规模轰炸。
自那以后,在1951年10月22日至27日的大规模空战中,美军共击落5架B-29飞机,6架在返航途中严重损坏,坠毁或着陆后报废,另外10架受伤。十月二十八日,美空军司令部下令停止日间的大规模轰炸机集群战略轰炸,改用夜间小批量战术支援。
夜空作战,雷达是飞机的眼睛。
美国军队把B-29的一部分改装成电子战机,以干扰中朝双方的雷达。据美国战后解密的资料,当时美军使用的电子战设备基本上还是二战时的旧货,相关技术人员也很缺乏;由于保密原因,最新的电子战设备并未用于朝鲜战场。
当然,相对于二战刚结束时的巅峰状态,美军的电子战实力虽然下降了不少,但仍然处于世界领先水平。
装有于B-29重型轰炸机内的电子干扰设备。
那时,中朝双方军队装备的雷达多为二战中苏军使用的老型号雷达。由于美军的干扰,雷达屏幕上不是什么都看不到,就是一片雪花般的噪音,无法引导战机起飞。
这个问题很快就被报告给了当时的军委通信部长王诤。在连夜赶到中朝边境的丹东雷达站,王诤亲自坐镇。看完整个干扰雷达的过程后,他严肃地对一名年轻的士兵说:“解决不了就不要回去。”
这个决定和命令一样。
这个部下就二十多岁,王诤是一个刚毕业不久的大学生,接触雷达的时间并不长。
是否能够解决美军的电子干扰问题?
“从现在开始,全军的雷达都由你们来指挥”
这人名叫张履谦。
一九二六年三月一日,生于湖南长沙黄花镇一个农民家庭,父亲是当地有名郎中,给他起名履谦,希望他“行谦虚之道”。
张履谦小学毕业后,遭遇抗战爆发,在颠沛流离中完成了中学学业。一九四六年,他和他的高中同学朱总理一起考入清华大学电机工程系,住在同一宿舍(明斋117)。后来任清华大学学生会主席的朱总理,经常要出去参加活动。看到自己冬天穿不上像样的衣服,张履谦把自己最好的衣服——皮夹克送给了他。
一九四八年十二月,张履谦秘密加入中国共产党。一九五一年大学毕业后,他被派往军委通信部。对清华大学毕业的学生党员王诤部长来说,很重要,他安排他去搞雷达。当时雷达属于高科技,对张履谦来说,是一个陌生的专业,但他始终坚信:“只要工作需要,党叫我做什么,我就做什么,并且做得很好。”
为了刻苦学习雷达相关知识,张履谦仔细阅读了外文版《雷达基础》,并将其翻译成中文,供同行学习,他还来到雷达部队,了解雷达工作情况。
在抗美援朝战场上,作为军委通信部第一个雷达技术人员,张履谦接过了王诤交给他的抗干扰任务。一到雷达站,他就在那里呆了十几天,和雷达技术人员一起观察干扰现象,讨论对策。
前苏联的P-20雷达曾用于朝鲜战争。
雷达干扰器分为被动干扰器和主动干扰器。在那时,被动干扰就是飞机抛撒金属箔片,这种干扰手段虽然技术简单,但很难对雷达进行长期连续的干扰。主动干扰是当时美军采用的主要干扰手段(现在也采用了主动干扰),雷达干扰机可视为一种小型雷达,通过发射与真雷达频率相同的信号来达到致盲雷达的效果。
通过对干扰现象的分析研究,张履谦发现,无论雷达工作频率何时变化,干扰现象都会在一段时间内消失,而当雷达工作在最高或最低工作频率时,干扰似乎有所减弱。
我们知道为什么会这样,是因为当时美军使用的早期雷达干扰器,其内部工作参数需要操作者进行人工调整。当雷达站的工作频率发生变化时,操作者需要首先搜索新的工作频率,然后将干扰器设置到该频率。该时段雷达不受干扰,能够正常工作。
此外,飞机的空间和电力供应有限,对雷达干扰机的性能有一定的限制。再者,苏联方面对雷达的技术性能参数严格保密,当时美军使用的雷达干扰装置原本是针对二战期间的德国和日本雷达,无法完全覆盖苏联雷达的工作频率范围。
这一年,张履谦虽然不可能知道得那么详细,但他很快总结出了几种抗干扰措施:迅速改变雷达频率,扩大雷达使用频带,增加瞬时自动增益控制电路,以及多站联合定位干扰源。虽然简单,但这些措施非常有效。
实际上,早期的雷达干扰和抗干扰,很大程度上考验了操作者的手速。
在缺乏无线电设备的情况下,张履谦因陋就简,创造性地将一些空罐头盒剪成半圆形,制成“电容器”,用麻绳和拉杆将这些“电容器”连结并同步旋转,通过改变它们的相对位置,实现作战时雷达频率的快速变化,用“小罐头盒”解决了作战中抗干扰大问题。
该快速跳频抗干扰方法至今仍是现代雷达上常用的一种有效的抗干扰手段。张履谦还总结了前线抗干扰的经验,写成了发给全军的操作规程,成为我军第一部电子对抗规章。
为表彰张履谦在朝鲜前线的贡献,军委通信部在年度总结中对他记三等功一次。
王争高兴地对他说:“小子,从今往后,全军的雷达都归你管。
一九五三年,我军成立第一个雷达干扰抗干扰小组,由张履谦领导,王诤任副组长。
第三,空军屡创佳绩。
一九五四年入闽空军提上日程。
那时国民党在福建沿海各岛上部署了雷达站,而我军直接飞来,很容易被发现,因而失去了突袭作战的能力。假如将飞机打包拆下通过陆路运输,费时费力不说,拆下后的飞机也不能立即形成战斗力。
当我空军进驻福建时,张履谦面临一项新任务,对台湾方面的雷达实施电子干扰。
经考虑后,他提出干扰是作战作战中取胜的利器,平时不可轻易使用,并建议对台湾方面的雷达进行电子侦察,找出其雷达覆盖的盲区,飞机可以通过盲区进入福建。
提案被采纳了。
随后将近半年,他带领一支小队,辗转福建各山区、海岛,通过侦察定向等方式,获得了台湾雷达的数量、功能、频率、作用距离等资料,绘制出台湾雷达布置图和盲区图,送到总参作战部,为驻闽空军提供了重要情报。
一九五七年秋,张履谦调任国防部第五研究院二分院(现航天科工二院)雷达研究室副主任,开始仿制苏联1059近程地对地导弹(后来改名为“东风一号”),专门负责导弹偏航校正仪的仿制。
在这段时间里,他克服了苏联专家突袭所带来的困难,经过200多次试验,通过自行研制仪器设备和替代材料,完成了任务。
东风1号导弹在博物馆展出。
自1962年起,美国开始使用台湾飞行员驾驶的U-2侦察机在大陆进行侦察活动。当时,U-2侦察机是世界上最顶级的高空侦察机,由美国顶级科学家、著名飞机设计师、洛克希德公司的灵魂人物凯利-约翰逊设计,至今仍是美国空军中重要的侦察机。在那个时候,唯一能击落U-2的就是萨姆-2导弹。
Sam-2导弹是苏联第一代地对空导弹,雷达发现飞机后,就会通过无线电通知飞机的位置,引导导弹攻击目标。所以制导雷达相当于导弹的炮眼。
在完成苏联1059近程地对地导弹的仿造工作后,张履谦再接再厉,投入到仿造苏联萨姆-2地对空导弹的工作中,负责仿造制导雷达站的收发系统。[注]山姆-2导弹的仿制和改进号后来被命名为红旗1号和红旗2号。
一九六二年九月在江西,山姆-2型导弹击落了第一枚U-2。
美国科学家迅速做出反应,迅速为U-2安装了雷达侦察报警系统,一旦萨姆-2导弹探测到雷达导航信号,立即向飞行员发出警报。
我们见招拆招,研究出了一种“近快战法”(张履谦也有所贡献),先用其它雷达照射跟踪U-2,如高炮导引雷达,不会触发其雷达侦察报警系统。当U-2进入Sam-2导弹的射程后,8秒内完成导弹发射准备(之前需要7-8分钟),20秒内导弹就可以击中目标。U-2在如此短的时间内没有任何躲避的机会。
根据这一方法,我们于1963年11月和1964年7月两次击落第二、三架U-2战斗机。
U-2残骸在博物馆展出。
“以人为本,亦人之身也”这句话
一九六四年十一月二十六日U-2再次入侵。
我地空导弹部队早就准备好了,U-2飞机一进入埋伏圈,就立即按照先前的战法,迅速发射了3枚导弹。
此时,奇怪的事情出现了:从雷达屏幕上看,敌机发出的信号原来是枣核形的,突然间,一个枣核形的缺口出现了,导弹从缺口中穿过,U-2飞机首先下降高度,然后上升逃离。后来的考察,战前的准备,军械的操作,所有的保障工作都没有问题。
随后几次这样的情况又发生了,导弹部队意识到美国人在玩新把戏,于是向上级求助。
张履谦又问:“研究室的主要工作就是研究,部队是我们研究成果的实际运用单位,所以,我们研究工作必须注意与部队相结合,这个问题就是与部队相结合。
通过详细的分析,张履谦得出结论,美国科学家已经为U-2上装了另一个新型的电子干扰系统。在导弹制导雷达系统中,采用边扫描边跟踪的雷达系统,采用最大回波法进行定位。而且这种新型的电子干扰系统能够接收导弹制导雷达的发射信号,并对干扰信号附加上引偏调制,然后,以雷达相同的频率向回传送,从而对导弹制导雷达进行干扰欺骗。简单地说,就像变戏法一样用障眼法,眼见未必为实。
随后,针对这一难题,上级部门召开专门的对策研讨会。会议上,张履谦详细地向大家阐述了干扰的原理和自己的抗干扰对策,并提出只要把导弹制导雷达发射信号改成连续照射信号,这套电子干扰系统就会失效。
这个招数得到了大家的一致肯定,王诤说:“好方法,以其人之道,还治其人之身。”
红旗2号地对空导弹导引站。
张履谦前往相关工厂,与厂家技术人员一起,对导弹制导雷达发射接收系统进行改造,迅速研制出抗干扰装置。改进后迅速见效,1965年1月10日第四架U-2在内蒙古被击落。
技术员在U-2飞机的残骸中发现了先前推测的那种电子干扰系统。
随后,张履谦将前部反馈的抗干扰措施,运用于红旗2号地对空导弹制导雷达站的设计中,大大提高了系统的抗干扰能力。
红旗2号设计于1967年7月定型。九月八日,红旗2型导弹在浙江嘉兴一举击落第五架U-2客机。这场战争的细节仍属国家机密,目前已知的是红旗2导弹的制导雷达经受住了电子干扰的考验,国产电子作战装备胜过美国货。在U-2高空侦察机问世的60多年间,世界上只有7架U-2飞机被击落,其中苏联2架,其余5架都被张履谦击落。美国顶尖科学家多次与张履谦斗智斗勇,却一败涂地。
随后,张履谦主持了雷达反导系统的总体设计,并在相控阵雷达方面突破了许多关键技术,研制出导弹精确跟踪雷达和卫星超远程引导雷达。研制微波统一测控系统,攻克多副载波、多种调制、精密测角、测距及遥控遥测技术,完成中国第一颗地球同步通信卫星的发射与定位。
参与中国载人航天、空间站和探月工程的论证和顶层规划,提出采用陆上站、海上出船、节点监测、中继卫星和国际兼容等方案,提出要参与测控设备的技术攻关;参与探月工程总体设计,研究月地信息传输,对落月及月回返技术进行风险评估,为探月工程做了大量工作;参与中国国防专项工程的方案设计和评审,进行信息传输的抗黑障研究。
张履谦于1995年当选中国工程院院士。
在2010年,84岁高龄的张履谦被聘为神舟八号飞船和天宫一号飞船交会对接测量控制组的首席专家。
2010年10月23日,在庆祝中国人民志愿军抗美援朝70周年大会上,张履谦还作为志愿军志愿军代表之一,受到接见。
在回收舱前,张履谦与第一批航天员合影。
今天,这位中国雷达技术、电子对抗和空间领域的创始人之一,已94岁高龄,仍然在忙碌着。88岁的他关注国际学术动态,与同行分享交流;每天浏览各种新闻APP;学会使用微信后,还会发朋友圈,与朋友互动…
张履谦有句名言,“我一生与蓝天共舞,一生只做两件事——学与练,学后练,练中学。”
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