1965年3月,中央專委鑒于DF-2導彈的定型裝備和嚴峻的國際形勢,下達了在1965-1972年研制出DF-2A、DF-3、DF-4和DF-5四種液體彈道導彈的命令,即著名的“八年四彈”計劃。到1972年,DF-2A導彈已定型裝備部隊,DF-3、DF-4進行了多次試飛,DF-5導彈也進行了首次飛行試驗。第二代戰略導彈的研制開始提上議事日程。如果說第一代戰略導彈解決了有無問題,第二代戰略到導彈就要解決先進精良的問題。根據總參和二炮提出研制遠程戰略導彈的要求,經過兩年的醞釀,七級部一院于1974年夏天組成“三結合”研究小組,錢振業任組長,具體組織研究技術發展途徑。經過對國外導彈發展的研究和對二炮作戰部隊使用第一代戰略導彈情況的調研,研究小組認為第一代戰略導彈武器存在的主要問題是固定陣地發射生存能力低,因此提出了“以公路區域機動,快速發射”作為第二代戰略導彈設計的主導思想。錢學森也在研制第二代戰略導彈的建議中,提出以提高生存能力、突防能力和打擊能力為第二代戰略導彈研制工作的重點。機動導彈的思想得到了李達副總參謀長的肯定,“要按主席打運動戰的戰略思想,武器要機動,能……大踏步地前進,大踏步地后退。”
1977年底,七機部重新討論型號和發展規劃。1978年夏,由芮杏文副部長組織有關人員,深入到各院、所召開座談會,征求對發展規劃的意見,錢振業等人再次提出了研制機動發射遠程導彈的方案。1978年8月1日、2日兩天上午,鄧小平、王震、楊勇、張愛萍聽取七機部部長宋任窮、副部長鄭天翔、王純等的匯報。鄧小平聽取匯報后做了重要指示:“我最有興趣的是陸上機動,用現代化武器打游擊戰爭。”隨后召開的國防科委在規劃會議,明確了中國戰略武器的研制要努力完善第一代,盡早結束試驗階段,抓緊研制機動的第二代武器的發展方針。
從此,我國第二代遠程機動發射戰略導彈正式列入了計劃,開始了新的“長征”。
第一個正式立項研制的型號是第二代移動式液體遠程導彈DF-22導彈。1978年底,七機部開始組織隊伍進行DF-22的方案論證和預先研究,實現機動、快速發射,提高命中精度和突防能力,同時實現小型化、標準化、系列化和通用化。這個型號被定為國家重點工程,代號“202工程”。1979年,王永志被國防科工委任命為總設計師,一院副院長冬春任總指揮。研制人員在短時間內突破了研制第二代戰略導彈的11項關鍵技術,如制定落實了機動發射方案,研制了新型結構材料,進行儀器設備小型化設計并研制了全數字化的控制系統和高性能液體火箭發動機,在管理上也有新的發展,取得了寶貴的經驗。到1984年底,已完成了初樣設計、生產和試驗任務。
20世紀80年代中期,中央軍委明確近期武器裝備的發展以常規武器為主,適當發展戰略核武器的方針。國防科工委在制定國防科技“七五”計劃時,調整了研制經費,增加了常規武器研制費的比例。
與此同時,固體遠程導彈的關鍵技術──大直徑固體火箭發動機的研制也取得突破性進展。1983年2月4日,單發裝藥量超過20噸的ZF-3大型發動機首發試車成功。1983年12月底,2m直徑的FG-06和FG-07發動機地面熱試車。1984年6月30日,FG-08發動機試車成功。固體導彈相對于液體導彈更適合機動的要求,為了加速實現戰略導彈由液體向固體的轉變,1985年1月,國務院、中央軍委正式批準停止DF-22導彈的研制工作。
DF-22導彈下馬后,航天部成立了由固體型號有關的一院、二院和四院和部機關共同參加的遠程固體導彈聯合論證組,由一院副院長王永志任組長。他力主在技術途徑上采用“大直徑、基本型、系列化”的做法,經過幾番爭論,這一思想最終得到了各級領導和專家的認同。1986年5月航天工業部指定王永志擔任遠程固體導彈基本型DF-31的總設計師(后由劉寶鏞接替)。同年7月,航天部明確該型號的研制工作由一院承擔,計劃2000年前定型裝備部隊。作為第一任總設計師,王永志主持制定了該基本型的技術方案,大量采用了液體遠程導彈的成果,如頭部、末速修正技術、儀器設備小型化以及全數字化控制系統等。
DF-31導彈有十三項大的關鍵技術,包括固體火箭發動機技術、復合材料與結構技術、小型化彈頭技術、彈上電子設備小型化技術、高精度慣導技術、快速機動發射技術、突防技術、新一代試驗遙測技術、制導控制系統誤差分離技術、全彈總體技術等。
為了加速DF-31導彈的研制進度,一院在DF-4導彈的基礎上研制了彈頭試驗彈DF-31TS,也就是CZ-1D運載火箭的原型。其中二級改用YF-40發動機,并新研制了雙組元液體末修姿控發動機(第一代戰略導彈用的是單組元末修發動機)。1995年6月1日,DF-31TS導彈進行了首次飛行試驗。試驗前的導彈加注中曾發生推進劑泄露事故,所幸搶險及時未造成重大傷亡。1997年11月進行了第二次飛行試驗。這兩次試驗對導彈的末修姿控系統和小型化彈頭的再入、防熱、遙測、突防系統、核戰斗部的引控系統等進行了試驗。2002年1月的第三次飛行試驗因發動機故障失敗,隨后該型號停止研制,CZ-1D火箭也因種種原因未能投入使用。
由于新技術多,技術跨度大,工業基礎薄弱,DF-31導彈立項后經過8年的研制,才完成了總體方案設計和模樣、初樣研制,1994年11月轉入試樣研制階段。然而隨后的研制進展并不是很順利,1998年3月試樣發動機地面熱試車發生爆炸,原定的研制計劃被迫推遲。不過,DF-31最終于1999年8月2日趕在國慶閱兵前成功進行了首次飛行試驗。一位中央軍委首長得知試驗成功的消息后有些激動的說:“(DF-31)可以參加閱兵了!如果少了它,閱兵的意義起碼減半。”
DF-31首飛成功后又于2000年11月4日和12月16日成功進行了兩次飛行試驗,2004年獲得國家科技進步特等獎。
經過多年論證和預研,尤其是高能固體推進劑N-15(綜合性能相當于美國的NEPE)的研制成功,陸基固體洲際導彈DF-31A和潛地洲際導彈JL-2兩個型號于1999年底正式立項。DF-31A的研制過程總的來說比較順利。盡管由于XX系統設計上的一個小缺陷導致首次飛行試驗失敗,但隨后的飛行試驗都取得了成功,最后于2006年定型裝備部隊。JL-2的研制過程在《中國海基核力量建設》一文中已有敘述,此處從略。
與第二代戰略導彈配套的第二代核武器研制工作也始于20世紀70年代中期。中央專委提出我國第二代核武器的發展方向是小型、機動、突防、安全、可靠。國防科工委和二機部向九院下達了第二代核武器的研制任務。要實現這樣的目標,氫彈核裝置小型化、提高比威力是關鍵,不僅需在武器物理設計方面采用新的設計思想和新的結構,還必須在工程設計、材料科學、測試技術和加工技術等各個方面有所突破。科研人員把理論設計的任務分解成14個關鍵問題和34個技術難點,依靠集體智慧各個擊破,用人的智能拓展了計算機的功能,完成了精確的二維甚至三維問題的程序設計。
在新型炸藥部件研制中,科研人員提出許多設想方案,從中選出5個方案組織進行多方探索研究對比,被稱為“五朵金花”,最后優選主攻一個方案,有效解決了炸藥部件的小型化問題,炸藥重量和體積減到了只有原來的幾十分之一。核材料部件的制造加工難度很大,而且核部件材料價值非常昂貴。經過群策群力,改造了工藝設備,創造了10多項國內首創技術,保證關鍵部件的鑄造加工一次成功。
測試技術方面,針對地下核試驗遇到的各種困難,研制和試驗兩方面人員協同攻關,不斷解決了抗輻射、電磁干擾,提高信噪比等關鍵技術問題,建立和發展了一整套核測試新技術。
氫彈的小型化,關鍵是初級的小型化,這使得所謂的氫彈和原子彈之間的區別消失了,也融合了聚變增強裂變和裂變增強聚變的技術。裂變和聚變爆炸的最好的技術結合在一起,成為了一個可縮放的設計原則。即使是155毫米直徑的核炮彈也可以是一個兩級熱核武器。
需要采用助爆原理(初級已不是純裂變彈)。所謂“助爆”,是指在裂變裝置的中央加人少量的聚變材料,用低裂變威力引發聚變反應,使聚變反應放出高能中子再引起裂變,以此來提高初級的裂變材料利用效率,這是初級小型化的重要措施。助爆初級又分為“氣體助爆”和“固體助爆”兩種形式。所謂的固體助爆是指聚變材料在武器中以氘氚化鋰-6的形式存在,氣體助爆指的是聚變材料在武器中以氘氚氣體的形式存在。作為核武器世界的霸主美國最先掌握這項技術并一直沿用,為了保持增強核武器的威懾性,美國還繼續在生產氘氚等氫同位素助爆氣體。我國在DF-5核彈頭中采用了固體助爆的初級,在第二代核武器中采用了氣體助爆的初級。
需要采用助爆原理(初級已不是純裂變彈)。所謂“助爆”,是指在裂變裝置的中央加人少量的聚變材料,用低裂變威力引發聚變反應,使聚變反應放出高能中子再引起裂變,以此來提高初級的裂變材料利用效率,這是初級小型化的重要措施。助爆初級又分為“氣體助爆”和“固體助爆”兩種形式。所謂的固體助爆是指聚變材料在武器中以氘氚化鋰-6的形式存在,氣體助爆指的是聚變材料在武器中以氘氚氣體的形式存在。作為核武器世界的霸主美國最先掌握這項技術并一直沿用,為了保持增強核武器的威懾性,美國還繼續在生產氘氚等氫同位素助爆氣體。我國在DF-5核彈頭中采用了固體助爆的初級,在第二代核武器中采用了氣體助爆的初級。
由于助爆初級(尤其是氣體助爆)涉及一系列復雜的物理過程,需要進行大量的模擬計算,并通過核試驗加以驗證,逐步摸清規律。我國的初級小型化核試驗通過1982年10月5日、1983年10月6日和1984年10月16日的三次試驗,最終突破了氣體助爆原理,九院為此獲得1987年度國家科技進步特等獎。
次級小型化主要解決比威力與重量尺寸的權衡問題。次級由裂變材料和聚變材料組合而成。由于裂變材料(鈾或钚)與聚變材料(氘化鋰)的密度相差懸殊,同體積的鈾或钚比氘化鋰約重24倍。聚變燃料的完全燃燒放能約為同樣重量裂變燃料的3倍。可見要減小體積就只有多用裂變材料(相應地增大了裂變份額的威力);要減輕重量就少用裂變材料(相應地增大了聚變份額的威力)。因此次級小型化設計,要根據彈頭的尺寸、重量要求加以權衡,盡可能滿足提高比威力的要求。
20世紀80年代中期是我國第二代核武器研制的關鍵時刻,初級小型化原理已經突破,次級小型化的技術途徑也已明確,我國的核武器距離世界先進水平只有一步之遙。美蘇的核武器設計已接近理論極限,出于限制中國發展的政治需要,他們隨時可能結束地下核試驗,提出全面禁試。如果我國在核禁試前必須做的熱試驗沒有做,該拿到的數據沒有拿到,就會喪失時機,功虧一簣,造成不可彌補的巨大損失。于敏、胡仁宇、胡思得在1996年發表的文章中回顧:“嚴峻的形勢,使鄧稼先萬分焦急。他不顧重病纏身,親自組織研究討論,起草給中央的報告,申述意見和建議。……提出了爭取時機,加快步伐的戰略建議以及需要集中力量攻克的主要目標,并且非常詳細地列出達到這些目標的具體途徑和措施。這是一份凝聚著稼先和他的同事們的心血和愛國熱情,又十分客觀、科學的建議書”。
1986年4月2日,由鄧稼先和于敏署名的建議書完成,上交中央。中央很快就批準了他們的報告。同年7月29日,鄧稼先病逝。隨后,在國防科工委的組織下,抓緊制定了核武器加快發展的具體規劃。廣大科技人員以高度的緊迫感和責任感,團結協作,頑強奮戰,決心闖出有自己特色的攀登之路,加大發展跨度。充分運用理論研究、實驗研究和數值模擬等手段,進行科學論證,優選技術路線和攻關途徑。
第二代核武器要真正做到武器化,確保安全、可靠、有效,滿足部隊要求和便于部隊使用,還要進一步改進構型和小型化。為了適應小型化彈頭的尖錐外形,為了把初級塞進鼻錐內,九院又研制了非球形構形的氣體助爆初級,最終于1992年9月25日的核試驗中取得成功。據美國人通過間諜手段獲得的材料表明,該核裝置的設計水平極高,僅比美國最先進的W88核彈頭稍大。此次核試驗中還采用了雙軸針孔照像技術,標志著我國的核試驗測試診斷達到了國際先進水平。
1992年,美國果然提出了全面核禁試的要求,中國中央和中央專委及時作出了“加快核試驗”重要決策。在“加快核試驗”期間,按常規辦法至少需要二至三次試驗突破的重大技術,由于充分吸收各方面智慧,集思廣益,反復論證,決定打破常規,三步并為一步走,并發展了減威力核裝置的設計技術和測試技術,大大減少了試驗次數,節約了時間和經費。
在1996年國際上達成《全面禁止核試驗條約》之前,我國計劃安排的有限幾次加快試驗任務,全部告捷,每一次試驗都在技術上有重大突破和進步。1996年7月29日,中國成功進行了最后一次地下核試驗,隨后宣布從次日起中國暫停核試驗。兩個月后的1996年9月29日,中國在聯合國簽署全面核禁試條約。
美蘇為了稱霸世界,研制的核武器性能多種多樣,共研制上百種型號,形成龐大核武庫,滿足戰略、戰術的各種不同需要。我國的研制工作者著眼先進的設計思想和先進科學技術,集中力量研制有限的重點型號,有力粉碎大國的核壟斷和核訛詐。在加快第二代核武器研制攻關中,以研制大幅度小型化、高比威力的核武器作為技術核心,集中各方面的智慧和力量,下苦功自主創新,只用了20次核試驗,取得了小型化中三大里程碑式的技術突破,跨過了核大國上百次試驗才能完成的歷程。在核武器的安全性方面,我國也取得了重大突破。我國通過自主創新掌握了第二代核武器的核心技術,核武器物理設計達到了世界先進水平,與美俄處于同一檔次,大大增強了我國自衛核威懾力量的有效性。
「 支持烏有之鄉!」
烏有之鄉 WYZXWK.COM
您的打賞將用于網站日常運行與維護。
幫助我們辦好網站,宣傳紅色文化!
注:配圖來自網絡無版權標志圖像,侵刪!
聲明:文章僅代表作者個人觀點,不代表本站觀點——烏有之鄉
責任編輯:執中