戮力同心 打造蓝鲸五脏六腑（中）

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文/李学寅

大自然所表现出来的智慧，真是形形色色，变化万端。为了了解它，我们必须联合我们大家的知识和智力才行。

——物理学家 拉普拉斯

尽管这是一个孕育在国家政治经济困境中的科技“胎儿”，但在共和国最高层领导们的宠爱和护佑下，华夏母亲身上有无数条血管向它输送养料，有成千上万优秀炎黄子孙为它的发育成长，戮力同心，协同攻关 ，顽强拼搏。

金花之三、之四：灵敏的蓝鲸“大脑”

灵敏的蓝鲸大“脑”，这是笔者本人对核潜艇自动操纵仪和惯性导航设备所做的未必准确的形象比喻。

水滴型核潜艇设计出来了。那么这种线型的核潜艇造出来后究竟能不能自主自由地在海洋水下操作呢？这就必须进行可操性试验。

所谓可操性试验，通俗讲，就是按设计造出的核潜艇将来能不能操纵、驾驶它？必须通过试验验证。如果证明不能，或驾驶起来不会拐弯、倒退，甚至可能翻船。特别是因为水滴型状，是圆滚滚的，它的每一面都是圆的，潜到深水下，高速航行，弄不好就会像球体一样打滚乱翻，如果那样其后果将极其可怕。

对于力主采用水滴型的总师黄旭华而言，他最担心的就是这一点。他说：“这个问题不解决，我睡不着觉。”但是，这可又是一大难关。那么大一座水滴型核潜艇艇体还没造出来，怎么去试验呢？

曾参与水滴型设计的总体所一位年轻人——闵耀元请缨承担这一课题。闵耀元 1937 年出生于浙江嘉兴。21 岁就以年纪最小、成绩最好的毕业生引起人们注意，从上海交大造船专业一毕业，就被选中投身到国防科技事业中。

闵耀元和陈源、沈洪元被总体所称为“三员（源、元）小将”高参。一天，黄旭华把闵耀元叫到办公室对他说：“必须很快对水滴型线型设计方案作出实际操纵优劣的评价。国外翻船、翻艇的教训不乏其例，国内也不是没有啊，但这次我们要确保我们的核潜艇在水下游刃有余、自由自主地航行。”

闵耀元说：“我们几个正琢磨着干这个事呢。”在黄旭华和总体所相关人员的支持下，闵耀元、陈源、沈洪元、王文琦等血气方刚的年轻小将，初生牛犊不怕虎，硬是扛起了大旗，冲锋陷阵，所向披靡。

他们研究了多种方案，比如用现有的常规潜艇做试验。不行！它的仪器设备与核潜艇完全不同。

“造一个小的水滴型潜艇，这样试出来的数据可靠。”一计算，造一个缩比的试验艇需要 500 万元经费，两年时间！上级不会批。他们搜集国外信息，闵耀元看到美国已采用仿真办法来解决操纵性能试验的课题。

可是什么是仿真办法呢？据说，国外飞机上已较早使用，国内航空界则刚刚开始研究这一门新的科学，而在造船业还是一片空白。

闵耀元没有犹豫，果断地说：“自己攻关，背水一战，搞仿真！”大伙儿也铁了心，跟着上阵了。他们年轻气盛，风华正茂，无所畏惧地提出一个目标：半年把攻关课题拿下来。

接着，他们有的到海军潜艇学校去调研，做实艇试验拿出数据；有的到飞机制造厂及研究所去学习；有的到高等院校去取经；有的到潜艇部队去拜访操作人员。

他们克服重重困难，终于破天荒地研制成功了颇为完善的潜艇操纵仿真装置。这个装置由各种仪器仪表和计算器组成操作台，有艇上的舵轮、转换器、开关等，计算机里输入的方程式在运行计算中得出结论，可以代替真正的潜艇做试验。

经过一番紧锣密鼓的准备，他们开始了第一次仿真试验，闵耀元他们把数学模型搬到模拟机上，然后请海军潜艇部队的操作手试操。操作手试操后，满意地走下操纵台，说：“跟在真正的潜艇上操作简直一模一样。”

仿真模拟初步成功！

接着他们一门心思又做系统的试验。为了使操纵员不先入为主，在保密情况下，他们把拟定的核潜艇操纵面不同设计的一系列方案，用数学模型输进仿真装置，请 4 名海军操艇舵手来操作。

奇迹出现了：4 个操舵手异口同声地回答闵耀元：“完全跟在真艇上一样。”“好操得很！高速，转弯，掉头，倒退，都非常好操。”

闵耀元这才告诉他们，这是模拟核潜艇的操纵台，数据给的是未来核潜艇的。他们都非常惊讶：“怪不得呢，比常规艇好操，原来是另一种潜艇。”他们终于成功了。1971 年海军派出的 4 名操舵人员在核潜艇实艇上出海试操，输入闵耀元他们的仿真数据，进行操作，取得了完全的成功。

这个试验为第一代核潜艇操纵面方案的选定提供了重要依据。值得强调的是，为确保我国核潜艇发射导弹的成功实施，并确保艇上安全，潜艇必须在近水面极低航速和发射导弹巨大反作用力下，为导弹发射创造适宜条件。这对潜艇操纵控制提出了非常苛刻的要求和严峻的挑战。闵耀元他们的科研成果，使这一复杂难题，得到妥善而圆满的解决。

在进行核潜艇操纵性设计的同时，核潜艇自动操航仪也在加紧进行。第七研究院 707 研究所承担了这一任务。

自动操航仪是核潜艇操纵和作战系统的重要配套设备，通过操纵航向和深度两台操舵仪，控制核潜艇的垂直舵和水平舵，进而控制核潜艇的航向、深度和纵倾，实现核潜艇的正常航行、旋回和水下潜伏。自动舵一旦出现卡舵故障，可能由此引起碰撞、触礁，造成艇毁人亡的严重后果。为此，自动操舵仪的研制攻关几经波折，集中解决可靠性、安全性问题。

在所长彭布的团结和带领下，参研人员随后又进行了两年多的攻关，吃住在现场，不计报酬日夜奋战，找准难点逐个攻坚，拿下了采用清洁阀油路、修改优化部件结构、使用金属陶瓷过滤器、研制高精度滤芯等一系列拦路虎，成功解决了“堵、卡、漂”等问题，使自动操舵仪的可靠性、安全性达到先进水平。

七院 707 所在研制自动操舵仪的同时，还承担了核潜艇上具有举足轻重 地位的惯性导航系统的研制。

惯性导航系统是不依赖外部条件的自主导航系统。它能够在水下实时地为核潜艇和核武器系统提供准确的航向、水平和地理位置信息。如果惯性导航系统故障或提供信息误差太大，核潜艇的日常训练和战备执勤无法进行，核潜艇航行安全及核导弹系统精确打击能力都无法保证。所以张爱萍将军说：“如果没有惯性导航，就没有做真正的核潜艇。”研制惯性导航的 707 所第一任所长蒲锡文说：“按照美国核潜艇的经验，如果说核动力是它的第一生命，那么惯性导航系统则是它的第二生命。”

笔者把这个惯性导航系统作为核潜艇“大脑”的重要组成部分看待。美国第一艘核潜艇“鹦鹉螺”号下水时装的是普通导航系统，不能准确测定水下艇位和提供各种精确数据，时不时得浮近水面升起潜望镜进行观察，因而不敢离开海岸线太远。直到艇用惯性导航系统研制成功，它才成为一条“自由的鲸鱼”。“鹦鹉螺”号安装上这套精密仪器设备后，如虎添翼，敢于钻到北极圈同别的核潜艇水下会师。

20 世纪 50 年代末，707 所接受研制惯性导航系统任务时，世界上只有美国有这个技术，在我国科研领域是一片空白，一切都是从零开始，甚至当这个研究所接受研制任务时，连个办公场所都没有。他们办公地点竟是大连一个铁道小站上 3 截无头无尾的火车车厢。

原来，这列火车皮装着刚从苏联运来不久的转让舰艇技术资料，没有地方卸货，就临时充作了研究所的一个室的办公地点。

火车皮里的生活是很艰苦的：车皮里的吊铺，白天当办公桌用，夜里当床铺。夏天天气热，技术人员赤背翻译资料。车皮里没有卫生间，只能下去到外边行方便。一日三餐要步行到大连中山广场水警区招待所去吃饭、打开水，来回要走十几里路。但在这里工作的 28 位同志却没有一句怨言。后来为了过冬，所长蒲锡文找七院院长于笑虹协调后，终于安排了办公场所。

艇用导航设备门类很多，大都属于普通导航仪器，最尖端的是惯性导航。据说在中国只有几个人涉猎过这一领域，其中一个是航天工业部搞火箭导航设备的总工程师陆元九教授，另一个是哈军工船舶系教师雷渊超。可是当蒲锡文当面向他们求教时才知道，陆元九教授虽然是美国麻省理工学院毕业的博士，但他仅是理论上有所涉猎和研究，并没有参与研究或见过惯导系统，而雷渊超虽然是哈军工导航系主任，但这个系刚组建不久，他只见过苏联潜艇的普通导航设备。

蒲锡文他们白手起家，通过多方收集资料，在专家指导下，全所同心协力，先搞了一个设想式的最初方案。担任第六机械工业部副部长的刘华清同志主持了一次全国性的惯导技术研讨会，请国内的著名专家、教授陆元九、林士谔、张中俊、雷渊超都来参与，和蒲锡文及其研究所的工程技术人员一起共同研讨。

就在这次会上，刘华清和于笑虹都说：我国的核潜艇必须装上惯性导航系统！

就在这次大会上，陀螺仪被确定为重点攻关项目之一。

陀螺仪是惯导系统中最核心的元件，它本身就是集电子、化工、机械加工、材料工艺、控制技术之大成的精密设备。

其实，我国很早就发现和应用了高速旋转物体的特性，高速旋转的物体叫转子，把转子支撑起来，就构成一个简单的陀螺仪。这种支撑高速转子，又能使其随便翻转的环体，被称为万向支架。

在万向支架应用方面，我国古代劳动人民，也走在了世界前列。远在西汉末年，就有人创造了与现在的万向支架原理完全相同的“卧褥香炉”。这种香炉能旋转四周而使炉体保持平衡。唐朝“镂空银熏球”更体现这方面的成就。但是，如同中国发明了火药，却未能最先造出炮弹、原子弹一样，我国惯性导航事业也落在了别国之后。

1852 年。法国科学家博科利用高速旋转钢体的空间稳定性，设计出一种仪表装置，从此，世界上第一个陀螺仪问世了。随着这一发明的出现，世界上所有从事陀螺仪设计的大师们，都把主攻方向聚集在惯导精度提高和惯导系统的测量上。尤其是陀螺仪表测试手段的先进性，便成了惯性导航系统的“珠穆朗玛峰顶上的皇冠”。

我们是华夏的儿女，炎黄的后代，一定要发扬先辈们的求索精神，向着现代化的科学高峰冲击！研制人员一次次地表示着自己的决心，用大智大勇拼搏苦战去摘取“皇冠”。经过三关六难，大起大落的奋斗、陀螺仪终于研制出来了，然而在惯性平台测试时，遭到了失败，通电之后，第一只陀螺旋转不久，便发出刺耳的叫声，被卡死不转了。接着第二只、第三只……

一只陀螺价值几十万元。“一座楼没了 !”攻关组织者无不扼腕叹息。沮丧的工程师们把这几只惨败的惯导设备伤心地叫做“卡死陀螺”。清华、交大的控制专家被请来了，许多导航专家被请来了。

开始时一筹莫展，因为大家都不知道是什么原因使这些玩艺儿不能按照人们的意志运转。

当然，专家们并没有气馁，因为他们懂得失败乃成功之母。研究所组织一次又一次大会战。

为了选择陀螺马达的最佳转速，他们做了几十个不同转速的马达，经过上百次试验才确定下来。陀螺马达中灌注一种特殊介质，对油粘度系数有特殊要求，上海一个研究所费了很大劲儿才研制达标。

失败，一次又一次的失败……试验，一次又一次的试验……

就在这种攻关试验中，李滋刚作为总体结构设计师，同各分机的技术负责人一起，应用现代设计理论和方法进行设计，使系统设计迈上了新的台阶，为试制出高可靠性的惯性导航系统奠定了基础。作为专家，汪顺亭独创性地设计并首次实现了双重信息工作方式，打破了国内外传统设计中只能输出一种导航信息的模式，提高了定位定向信息的可信度和可靠性。在试验中，研究所的设计师们独立创新，大大延长了陀螺寿命，提高了陀螺仪的功率。工程师吴谋和在长期的试验实践中找规律，终于攻克了陀螺漂移的修正法，被誉为“谋和修正法”。

攻下惯性导航这一世界公认的尖端技术，其难度之大，涉及学科之多，没有亲身领略过的人是无从体验的。701 所经过多年艰难攻关，几个大回合的搏战，终于成功地采用了多项先进技术，使惯导系统精度、可靠性和环境适应性等方面都取得了重大突破，达到了高精度指标的要求，产品总体性能接近国际同类产品的先进水平。以中国科学院学部委员陆元九教授为首的鉴定委员会给予这个惯导系统高度的评价。

两位核潜艇工程的技术“老总”彭士禄、黄旭华一遍又一遍地抚摸着加工精美、装配优良的惯导设备，不约而同地说出了这样的话：惯导之花终于开放了，开得很鲜艳、很美，谢谢你们！核潜艇感谢你们！

按照预定的计划，惯性导航设备装上了我们的核潜艇。该设备也把我国舰艇导航、定位技术推向了一个崭新的阶段。