几个罐头盒子解决我军大烦恼!他屡造空军利器,先后击落五架U-2侦察机

原创 PC4f5X  2020-11-29 14:51 

原标题:几个罐头盒子解决我军大烦恼!他屡造空军利器,先后击落五架U-2侦察机……

来源:瞭望智库

有这样一个人:

70年前,在抗美援朝战场,他用几个罐头盒抵抗美军电子干扰,极大提升了我空军战力。开国中将王诤对他委以重任,“从现在起,全军的雷达就交给你管了”;

60年前,在我国沿海地区,他积极研制空军利器,多次击落入侵我国领空侦察的美军U-2侦察机,构筑起国防安全屏障;

近年来,在我国的载人航天、空间站和探月工程中,也少不了他的身影。

他就是张履谦。

今天,我们走进他和我国空军雷达的故事。

文 | 李霆

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1

“不解决这个问题绝不回去”

1950年6月,朝鲜战争爆发后,参加过第二次世界大战的“老将”——美国B-29重型轰炸机(绰号“超级空中堡垒”)重出江湖,对朝鲜境内的各种目标实施地毯式轰炸。一时间,B-29重型轰炸机如入无人之境。

很快,随着苏联空军的参战,B-29的克星米格15战斗机来了。

1951年4月12日,48架B-29在近100架F-80与F-84的掩护下,试图轰炸位于安东的鸭绿江大桥。中苏空军出动约80架米格15拦截,其中30架米格15突破护航战机防线攻击B-29机群。3架B-29被当场击落,7架严重受损,轰炸任务中断。

经此“黑色星期四”,美国空军暂停了近3个月的大型轰炸机轰炸。

此后,在1951年10月22日至27日的大规模空战中,美军又有5架B-29被当场击落,6架严重受损,在返航中坠毁或降落后报废,另有10余架受伤。10月28日,美空军司令部下令,停止大型轰炸机集群日间战略性轰炸,将轰炸机使用改为夜间小批量战术支援。

夜间空战,雷达就是飞机的眼睛。

美军将部分B-29改装成电子作战飞机,干扰中朝两军的雷达。根据美国战后解密的资料,当时美军使用的电子战装备基本上还是二战时用过的旧货色,相关技术人员也很缺乏;最新的电子战装备,出于保密原因没有用于朝鲜战场。

可以说,相比二战刚结束时的巅峰状态,美军的电子战实力下降了很多,但仍处于世界领先水平。

当时,中朝两军装备的雷达大多是二战中苏军使用的旧型号。在美军的干扰下,雷达的荧光屏上要么什么也看不到,要么出现雪花状噪声,无法引导战机升空作战。

这一问题很快就被上报到时任军委通信部部长的王诤那里。王诤连夜赶到中朝边界的丹东雷达站亲自坐镇。在观看了雷达被干扰的全过程后,他严肃地对一个年轻部下说:“不解决这个问题绝不回去。”

这是决心也是命令。

王诤的这位部下当时不过二十来岁,是个刚毕业没多久的大学生,接触雷达的时间也不长。

他能搞定美军的电子干扰吗?

2

“从现在起,全军的雷达就交给你管了”

这个小伙子叫张履谦。

1926年3月1日,他出生于湖南长沙黄花镇一个农民家庭,父亲是当地颇有名气的郎中,为他取名履谦,是希望他“履行谦逊”。

张履谦小学毕业后,遇上了抗战爆发,在颠沛流离中完成了中学学业。1946年,他与高中同窗朱镕基一同考上清华大学电机工程系,并住在同一个宿舍(明斋117)。朱镕基后来担任清华大学学生会主席,常常要外出参加活动。张履谦见他没有什么像样的冬衣,就把自己最好的一件衣服——皮夹克送给了他。

1948年12月,张履谦秘密加入中国共产党。1951年大学毕业后,他被分配到军委通信部。王诤部长非常重视这位清华大学毕业的学生党员,安排他去搞雷达。雷达在当时属于高科技,对于张履谦来说,是个陌生的专业,但他坚持这样的信念:“只要工作需要,党叫我干什么,就干什么,而且要干好。”

张履谦刻苦学习雷达相关知识,认真阅读了外文版的《雷达基础》,并翻译成中文,供同行学习,他还到雷达部队,了解雷达的工作状况。

作为军委通信部第一个搞雷达的技术人员,在抗美援朝的战场上,张履谦接过了王诤交给他的抗干扰任务。他在雷达站一待就是十多天,和雷达技师一道观察干扰现象,商讨应对办法。

雷达干扰分为无源和有源两大类。当时的无源干扰就是飞机抛撒金属箔条,这种干扰手段技术简单,但难以对雷达实施长时间不间断干扰。有源干扰是当时美军使用的主要干扰手段(现在也是),雷达干扰机可以看作一部小型雷达,通过发射与真实雷达相同频率的信号,达到致盲雷达的效果。

张履谦在对干扰现象的分析研究中发现,每当改变雷达工作频率时,干扰现象就会消失一段时间后才出现,而且当雷达工作在最高或最低工作频率时,干扰看上去要减弱了一些。

现在,我们知道之所以会出现这种情况,是因为当时美军使用的早期雷达干扰机,其内部工作参数需要操作员人工调整。一旦雷达工作频率发生改变,操作员需要先搜索到新的工作频率,再把干扰机设置到这个频率上。在这个时间段内,雷达不受干扰,可以正常工作。

另外,由于飞机上的空间和供电有限,雷达干扰机的性能也会受到一些限制。再加上苏联方面对雷达的技术性能参数严格保密,美军当时使用的雷达干扰机原本是针对二战时德国和日本雷达的,不能完全覆盖苏联雷达的工作频率范围。

当年,张履谦不可能了解得那么详细,但还是很快总结出了几条应对干扰的措施:快速改变雷达频率,扩展雷达使用频段,加装瞬时自动增益控制电路,多站联合定位干扰源。这些措施虽然简单,但十分有效。

其实,早期的雷达干扰与抗干扰,非常考验双方操作员的手速。

张履谦在缺乏无线电器材的情况下,因陋就简,创造性地用几个空罐头盒剪成半圆形做成“电容器”,用麻绳和拉杆把这些“电容器”连接起来同步转动,作战时通过改变它们的相对位置,达到快速改变雷达频率的目的,用“小罐头盒解决了抗干扰大问题”。

这种快速跳频抗干扰方法,直至现在依然是各种现代雷达使用的一种有效抗干扰手段。张履谦还总结前线抗干扰经验,写成操作规程颁发给全军,成为我军首个电子对抗条例。

为了表彰张履谦在朝鲜前线的工作,军委通信部在当年年终总结时给予他记三等功的表彰。

王诤高兴地对他说:“小伙子,从现在起,全军的雷达就交给你管了。”

1953年,我军第一个雷达干扰与抗干扰组正式成立,张履谦担任组长,王诤任副组长。

3

屡造空军利器

1954年,空军入闽提上日程。

当时,国民党在福建沿海的岛屿上部署有雷达站,我军直接飞过去很容易被发现,从而丧失作战行动的突然性。如果把飞机打包拆卸通过陆路运输,费时费力不说,飞机经过拆装后也不能马上形成战斗力。

张履谦迎来一个新任务,在我空军进驻福建时,对台湾方面的雷达实施电子干扰。

经过仔细考虑,他提出干扰是作战行动中一击制胜的利器,平时不要轻易使用,建议对台湾方面的雷达进行电子侦察,找到其雷达覆盖的盲区,飞机可通过盲区进驻福建。

这个建议被采纳了。

在接下来的近半年时间里,他带着一支小分队,辗转于福建各个山头、海岛,通过侦察、定向等测量,得到台湾雷达数量、功能、频率、作用距离等数据,测绘出台湾雷达布置图和盲区图,送交总参作战部,为我驻闽空军提供了重要情报。

1957年秋,张履谦被调入刚成立的国防部第五研究院二分院(现在的航天科工二院),担任雷达研究室副主任,开始进行仿制苏联1059近程地对地导弹(后来命名为“东风一号”)工作,具体负责导弹偏航校正仪的仿制。

期间,他克服了苏联专家突然撤离带来的困难,历经200多次试验,通过自行研制的仪器设备和代用材料,完成了任务。

从1962年开始,美国开始使用U-2侦察机,由台湾飞行员驾驶,对大陆进行侦察活动。当时唯一能够击落U-2的,就是萨姆-2导弹。

萨姆-2导弹是苏联的第一代地对空导弹,雷达看到飞机后,通过无线电传达导弹飞机的位置,引导导弹攻击目标。因此,制导雷达相当于导弹的眼睛。

张履谦在完成对苏联1059近程地对地导弹的仿制工作后,再接再厉,投入到苏联萨姆-2地对空导弹的仿制工作中,负责制导雷达站收发系统的仿制工作。[注:萨姆-2导弹的仿制与改进型号后来被命名为“红旗1号”与“红旗2号”。]

1962年9月,在江西,萨姆-2导弹击落第一架U-2。

美国人反应很快,迅速给U-2安装了雷达侦察报警系统——一旦检测到萨姆-2导弹的制导雷达信号,就会向飞行员发出警报。

我方见招拆招,研究出“近快战法”(张履谦对此也有贡献),先使用其他雷达(如高炮指导雷达)照射跟踪U-2,不会触发其雷达侦察报警系统。一旦U-2进入萨姆-2导弹射程,8秒内完成导弹发射准备(以前需要7-8分钟),20秒内导弹就能击中目标。在这么短的时间内,U-2根本没有躲避的机会。

依靠这个办法,我方于1963年11月和1964年7月击落了第二架和第三架U-2。

4

“以其人之道,还治其人之身”

1964年11月26日,U-2飞机再次入侵。

我地空导弹部队早已严阵以待,U-2飞机一进入伏击圈,马上按照之前的战法,快速发射了3枚导弹。

这时,奇怪的事情出现了:从雷达屏幕上看,敌机的信号原来是枣核形状的,突然枣核形状出现了一个缺口,导弹从缺口中间穿了过去,而U-2飞机先是下降了高度,然后上升逃离。事后检查,战斗准备、兵器操作、各项保障工作均无问题。

这一幕接下来又发生了好几回,导弹部队意识到,美国人耍了新花招,于是向上级求助。

王诤又找到了张履谦:“研究室的主要工作是做研究,部队是咱们研究成果的实际使用操作单位,所以,我们的研究一定要注意跟部队相结合,这个问题要和部队一起想办法。”

经过详尽的分析,张履谦断定U-2飞机装载了一种新的电子干扰系统。导弹制导雷达采用边扫描、边跟踪的雷达体制,利用最大回波法来定位。而新的电子干扰系统能够接收导弹制导雷达的发射信号,并附加上引偏的干扰信号调制,然后,用雷达相同的频率转发回来,对导弹制导雷达进行干扰欺骗。通俗一点说,就好比是变魔术用的障眼法,眼见不一定为实。

后来,针对这一难题,上级部门专门召开了对策研究会议。会上,张履谦详细向大家阐述了这种干扰的原理和自己的抗干扰对策,提出只要将导弹制导雷达的发射信号改为连续照射信号,这个电子干扰系统就会失灵。

此招得到大家的一致肯定,王诤说:“好办法,以其人之道,还治其人之身。”

张履谦前往相关工厂,和厂家技术人员一道,改装导弹制导雷达的发射和接收系统,迅速研制出抗干扰装置。这一改进措施很快收到了效果,1965年1月10日,第四架U-2飞机在内蒙古被击落。

技术人员从这架U-2飞机的残骸里面找到了之前猜测的那种电子干扰系统。

接下来,张履谦将前线反馈回来的抗干扰措施,应用到红旗2号地对空导弹制导雷达站的设计中,大幅度提升了抗干扰性能。

1967年7月,红旗2号设计定型。9月8日,红旗2号导弹在浙江嘉兴一举击落第五架U-2飞机。此战的细节尚未完全公开,目前已知的是红旗2号导弹制导雷达经受住了电子干扰的考验,国产电子作战装备完胜美国货。

后来,张履谦主持了反导系统雷达的总体设计,突破相控阵雷达多项关键技术,研制了导弹精密跟踪雷达和卫星超远程引导雷达。他担任总设计师研制微波统一测控系统,攻克多副载波、多种调制、精密测角测速测距和遥控遥测技术,完成了中国第一颗地球同步通信卫星的发射和定点。

他还参加了中国载人航天、空间站和探月工程的论证和顶层谋划,提出采用陆地建站、海洋出船、节点监控、中继卫星和国际兼容的测控网方案建议,参加测控设备的技术攻关;参加探月工程的总体设计,研究月地信息传输,对落月及月地返回技术进行风险评估,为探月工程做了大量工作;参加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。

1995年,张履谦当选为中国工程院院士。

2010年,已经84岁的张履谦被聘为“神舟八号”飞船和“天宫一号”目标飞行器交会对接测量与控制专题组首席专家。

2020年10月23日,在纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年大会上,张履谦作为志愿军代表,受到了习近平总书记的接见。

如今,这位中国雷达技术、电子对抗和航天事业的开创者之一已经94岁高龄,仍闲不下来。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;88岁学会使用微信后,会发朋友圈还会和朋友们互动……

这正印证了张履谦的一句话,“我一辈子都在跟蓝天打交道,一生只做了两件事——学习和实践,学习后实践,实践中学习。”

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