第6章 尖端常规辩证一体 仿生科研独辟蹊径

我国第一代核潜艇包括“某艇1”和“某艇2”两种艇型。“某艇2”的研制并不是等“某艇1”完全成功定型之后才开始的,而是在“某艇1”进入技术设计阶段时就已经启动了。两种核潜艇的大部分材料、设备及技术系统是通用的,主要的差别在于武备系统,简单地说,在“某艇1”上增加一个导弹舱,“某艇1”就变成了“某艇2”。当然,由于导弹舱体积巨大,它的体积及排水量就远超“某艇1”了。据黄旭华回忆,1967年6月,在首艇技术设计正酣的时候,海军即提出了“某艇2”的作战使用要求,同时提出了“某艇2”的发展思路。

在“某艇2”研制初期,黄旭华的主要任务有两项,一是指导方案论证、初步设计和技术设计;二是协助七院“713所”研发潜艇水下导弹发射系统。在这个过程中,黄旭华创造性地提出并运用了“尖端与常规”创新思想,并大胆取消锚装置和大陀螺设计。实践证明,他的做法是正确的。

(一)“尖端与常规”的综合设计理念

为了合理准确地提出全艇主要配套设备项目和艇的设想方案,研制工作初期,黄旭华和同事一起,首先组织技术力量对国外有关情报资料和国内科研生产能力进行广泛深入的调研,切实可行地制定出我国第一代核潜艇战术技术指标和总体方案并确立研究课题,组织重点攻关。

在论证总体方案时,黄旭华和科技人员一起,通过深入讨论分析认为,大规模的尖端系统工程都是立足常规、由许多不同专业技术组成的综合体,不仅要对一些关键技术进行重点攻关,更要注重对现有技术成果的综合运用,在运用中加以发展;要围绕核动力应用于潜艇带来的要求和特点,充分发挥核动力优势,使各项技术有机地相互协调配合,达到总体性能的最优化。艇的总体研究重点,首先是解决好适合水下高速航行的水滴型艇体和大深度下大直径、大开孔耐压艇体及艏、艉端结构;装置系统的研制要集中力量解决核动力装置、人工大气环境、以惯导为中心的综合导航系统、水声综合站、大深度自导鱼雷武备系统、远程快速通信和自动操纵系统等。对于导弹核潜艇,还要突出解决水下发射技术,并带动与使用导弹武备有关的重大设备的研制。实践证明,艇的战术技术指标和总体方案的制订以及全艇主要配套设备项目的提出都是准确、合理、切实可行的。

按照中央的决策精神,我国第一代核潜艇主要解决有无的问题,政治意义大于技术创新。按照这个原则,黄旭华认为,第一代核潜艇实质上就是解决艇、堆、弹的综合问题,只要把现有的常规技术实现很好地综合,就能制造出具有尖端水平的核潜艇。话说回来,在当时的条件下,导弹核潜艇的设计具有很高的挑战性和突破性,可谓是尖端技术了。为了鼓励钱凌白、许君烈、宋学斌等骨干,黄旭华对他们说,不要害怕尖端,别把尖端神奇化,尖端通常不过是常规的组合。美国的北极星导弹和阿波罗飞船,没有太多的新技术,主要是现有的常规技术的综合,综合好了就有创造力。

这一有机综合的观念得到了其他人的认同,也体现和贯彻在了我国第一代核潜艇“某艇1”和“某艇2”两种型号核潜艇的研制之中。我国第一代核潜艇大部分技术性能指标及制造速度全面优于美、苏第一代核潜艇,充分验证了黄旭华“尖端与常规”综合设计理念的正确性和务实性。

鉴于我国当时既没有任何潜艇技术抓总的经验,又没有核心技术资料可供借鉴的现状,黄旭华科学运用系统工程的集成思想,创造性地提出利用现有的常规技术进行合理科学集成的方法,认为只要方法正确,就能让核潜艇的技术战术性能达到较为先进的水平。黄旭华的这一思想在第一代两型核潜艇研制上收到了预期的成效,它不仅让我国第一代两型核潜艇的研制过程快于美、苏同代产品,而且实现了技术战术指标上的超越。这个思想虽然并非无懈可击,但是在那个特殊的历史条件下,极大地鼓励了年轻设计师们的信心,充分调动和发挥了他们的聪明才智,而最终的设计成果也印证了黄旭华这个综合设计思想的合理性。

(二)核潜艇的“毒蛇”设计思想

在“某艇2”的技术战术性能设计中,黄旭华告诉设计师们要注意两型核潜艇的差异。“某艇1”是战术性武器,侧重格斗特点,注重速度性能。而“某艇2”却不同,它是战略武器,侧重隐秘性,在提升一次核打击条件下生存能力的同时具备二次核反击能力,隐蔽性越强,反击性就越好。核潜艇成为最安全、最有效的核堡垒的前提是自身的噪声水平与安静能力必须达到较高水平,否则会与陆基、空基核力量一样成为显著的活靶子。黄旭华说:“大自然中的蛇,有毒蛇比无毒蛇游得慢,因为有毒蛇有精良的化学武器,用不着靠速度捕食,而是靠隐蔽性好。”

黄旭华基于这个前提,提出了“毒蛇”设计思想。当年研制“某艇2”的指导思想是,除了解决弹道导弹应用于核潜艇之外,其他设计和设备完全套用“某艇1”。那么反应堆动力装置不变,功率也就不变。但是,“某艇2”由于多出一个巨大的导弹舱,设计排水量增加了近3000吨,质量大了,体积大了,阻力大了,功率却不变,故此速度必然就降下来了。可是,海军还是提出要追求高速航行的性能,这无论如何都无法实现。黄旭华提出的“毒蛇”设计思想,一方面是基于“某艇2”的性质提出的;另一方面也是在回应海军提出的问题,说明速度虽然降下来了,但是隐蔽性却能更好,并且不影响它的战略威慑能力。应该说,他提出的“毒蛇”设计思想在当时历史条件下是客观、合理的。

遗憾的是,黄旭华这个“毒蛇”设计思想在当年的设计中并没有得到尊重和重视。长期以来,我国“某艇2”因为某些技术系统的拖累也掩盖了噪声上面的设计缺陷。直到20世纪末,噪声问题才受到高度重视。今天,噪声是核潜艇生存力的关键技术指标,在我国新一代核潜艇设计中,黄旭华的“毒蛇”设计思想终于得到了验证,成为我国研制新一代核潜艇的重大技术财富。

(三)“某艇2”建造服役

1970年9月25日,在我国第一艘首艇下水前夕,黄旭华带领“719所”的设计师们在核潜艇总体建造厂开始了“某艇2”的施工设计,这是我国第一艘战略导弹核潜艇。1972年年初施工设计完成。

战略导弹核潜艇设计的重点主要集中在弹舱耐压结构及导弹发射筒的布置上。黄旭华组织设计人员进行了技术攻关。他从结构力学分析入手,组织了多项结构力学模型试验,探索弹舱结构形式及其耐压特性,反复比较圆柱体和“8”字体两种结构的特点,最终决定弹舱耐压结构采用“双排大开孔”圆柱体结构形式。

事实证明,黄旭华关于弹舱耐压结构及导弹发射筒布置的选择是合理的,这种设置形式有效地保障了导弹水下发射的成功及航行姿态的稳定。宋学斌总设计师在这个问题上给予黄旭华高度的评价,认为他在“某艇2”弹舱结构力学分析上作出了比较大的贡献,为我国新一代潜艇的弹舱结构设计打下了良好的技术基础。

在研制设计中,黄旭华还承担了协助“713所”研制导弹发射装置的任务。对核潜艇导弹发射系统的研制,黄旭华不仅做了大量的辅助及协调工作,同时也提出了很多合理化建议,并得到了采纳和应用。

为了给黄纬禄院士主持研制的导弹发射装置提供基础数据,黄旭华组织设计人员基于核潜艇的战术技术特点,首先明确了弹道导弹发射时艇的航速、下潜深度、航行姿态及海况,从而配合导弹发射装置的研制。在导弹发射筒的设计、导弹发射推进剂的选择和使用、1:25和1:5模型弹的发射试验、发射辅助系统的研制等方面,黄旭华也都提出过一些合理化建议,并且大都得到了采纳。

“某艇2”于1970年开始设计,由于当时的政治环境干扰,潜地导弹及其发射系统研制的技术难度太大,需要攻克的难关太多;同时,在弹舱结构及焊接问题上也遇到一些技术障碍。直到1981年4月30日上午10点,我国自行设计研制的第一艘战略导弹核潜艇才成功下水,从开工到下水历经了漫长的10年。从此,我国正式具有了海上战略核力量,具备了二次核反击能力,“三位一体”的核战略架构开始形成。

1982年6月,黄旭华出任“719所”所长,同时担任“719所”的行政领导及技术负责人。1983年3月,国防科委任命黄旭华继任核潜艇工程总设计师,原总设计师彭士禄转任顾问。黄旭华成为我国第一代核潜艇的第二任总设计师。

“某艇2”下水后,分别于1981年7月和1983年7月顺利通过了系泊试验和航行试验。1983年8月25日,我国第一艘舷号为“406”的战略导弹核潜艇在海军试验试航基地交付海军训练使用,加入海军的战斗序列。10月19日,核潜艇部队举行了隆重的命名和授旗仪式。作为我国核潜艇研制的功臣和核潜艇工程总设计师,黄旭华再一次见证了这一重要的历史时刻。