最神秘640工程曝光:中国没有诞生超级大炮

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本文部分资料来自《航天工业部第二研究院院史(1957-1987)》


640工程于1999年部分解密。


中国的导弹防御计划与反卫星战计划在时间上可以大体分为三个阶段第一阶段六十年代的“640工程”,包括全国导弹防御系统、战区导弹防御系统和反卫星作战系统。第二阶段是八十年代的“863计划”,主要进行基础技术的可行性论证与技术储备。第三阶段自九十年代末至今,面对美国的核讹诈与卫星武器的军备威胁,主要进行对抗美国导弹防御计划的可行性论证与方案规划。



(一)缘起


上个世纪五十年代末,整个地球已经被冷战的气氛完全笼罩;两大阵营之间,也早已是虎视眈眈。其中,导致冷战出现所谓“恐怖平衡”现象的最重要因素,不是别的,正是核威慑。十多年前,全世界已经领略过核武器的“风采”;一座广岛,一座长崎,成为人类原子能发展史上的里程碑。受此刺激,有能力的国家都在研制核武器;而在北约和华约对峙,并“有能力保证互相摧毁”的大背景下,这柄利剑却再也没有出鞘。到了五十年代末期,中国正处在一个内外交困的时代。国内的问题先不提,只说国际上,也是问题多多:几年前的抗美援朝,已经清楚地界定了以美国为首的西方敌人;而随着不断进展的中苏争论,中国与传统的社会主义阵营又面临着彻底决裂的局面。



一转眼来到六十年代,经历了三年天灾人祸的中国,正在缓慢地恢复元气。可是当时的国际处境,却并未好转——如果不说是更糟的话:这时候,中苏联盟已经完全破裂,中苏边境已经是重兵云集。苏军的演习和中国军队的推演,都已经证明了一个问题:苏联的机械化集团军和坦克集团军,只要几个小时,就可以取道张家口,进逼北京!为此,苏军的可能进攻路线上,中国军队都在层层设防。但是,如果苏军不采用常规进攻,而改用新型的核袭击,又怎么办?



苏联如果选择核袭击,恐怕未必会只象美国轰炸广岛、长崎时那样,只采用轰炸机投弹的方式来进行了——世界上,已经出现了新的投送平台,那就是装备着核弹头的远程弹道导弹、中程弹道导弹。所谓“洲际弹道导弹”的远程弹道导弹,全程飞行时间,不过三十到四十分钟。从蒙古发射的中程弹道导弹,打到中国境内,整个时间甚至不到十分钟。而且,多弹头分导、诱饵欺骗、弹头机动等等方式,也出现了——在这种情况下,还没有核武器的中国,能不能抵挡来自西方或北方的核袭击?



事实上,这是一个没有悬念的问题;能或者不能,都必须进行抵御——难道因为防御起来“很难”,就不去防御么?断然没有这个道理!



(二)揭幕


1963年12月,听取了战略武器问题汇报之后,毛泽东主席指示:*********、导弹,无论如何也不会比别人搞得多。同时,我们又是防御战略方针。因此,除搞进攻性武器外,还要搞些防御武器。两个月后的1964年2月6日,这个问题再次被毛泽东提出;当天,他在会见国防部五院副院长钱学森时,专门谈到了反导弹研究问题:有矛必有盾,搞少数人有饭吃,专门研究这个问题。五年不行,十年;十年不行,十五年。总要搞出来的。




雄才大略的毛泽东提出中国的NMD(国家导弹防御),还说了由于研制核潜艇而令人熟悉的“一万年”。显示出中国领导人在这件事情上的巨大决心。然而,当时中国大陆的国力已经有些力不从心。国家刚刚从三年困难时期的阴影中走出来,经济萧条,人心不稳,一个*********工程就用掉200多亿人民币,国家的资源配置捉襟见肘。在这种背景下还要上耗资比*********更高出许多的反导工程无异于有些异想天开。但是考虑到当时的国际形势,能提出这样的设想还是令人佩服的。就像里根的“星球大战”计划也是不现实的,但是美国人现在对他还是推崇备至。


一九******年年初的这个指示,从此被称为640指示——相应的,反导相关的研究计划工作,项目代号便是640工程。



为了落实640指示,一个月后的3月23日,国防科委召开了弹道导弹防御科学讨论会。参加讨论会的,一共有三十多位专家和领导,分别来自四机部、国防部五院、国防部十院、中国科学院、解放军炮兵等单位。这个讨论会明确了反导的三个可能途径,并就此做了初步分工:国防部五院负责导弹反导弹,炮兵科学研究院负责超炮反导弹,中科院上海光机所负责激光反导弹。其中的超炮反导弹,其实就是超级大炮反导弹的略称——但是这个项目,最终还是花落别家;关于这个问题,我们后面慢慢看吧。



一年后的1965年5月10日,中央专委办公室发出《关于防御敌导弹的研究工作问题的通知》,要求四机部、五机部、六机部、七机部、中国科学院、炮兵、XX基地(注:本文略),必须把防御敌导弹的研究,纳入本单位的年度和长远规划。两个月后的7月8日,国防科委向中央专委呈交《关于反导弹防御体系的研制规划报告》,计划在1973-1975年间研制出拦截系统,并进行拦截试验。8月27日,中央专委第13次会议批准了该报告。




1966年2月23日,国防科委召开640工程汇报会。在这个会上,反导弹工作被具体细化,正式确定了五个工程代号、各研究单位的分工、系统的研制规划等(未解密。有人猜测五大工程系统为:反击一号低层高超音速拦截弹系统[“橡皮套鞋”技术概念];反击二号低层拦截弹系统[用于实战];反击三号高层拦截弹系统[双层拦截系统概念];反卫一号系统[反卫星激光系统];战略预警系统[如探测距离2000-3000公里的7010相控雷达系统、110单脉冲跟踪雷达系统,卫星测控网,180单脉冲精确测量雷达及“远望”船等跟踪制导系统,108乙型计算机及指控中心(C3I),地面设施等等]),提出计划在 1973-1975年间研制出拦截系统,并进行拦截试验,同时会议决定加快反导靶场与反导核弹头的研制。



其中的640-2工程,正是超级大炮反导弹项目。中国的超级大炮工程,由此拉开了大幕。



(三)探索


接受毛主席640指示的钱学森,时任国防部五院副院长。而随着640工程的逐渐成型,整个国防部五院已经演变成了七机部(航空航天工业部);顺理成章地,它的二分院也就成为了七机部二院。而本文的主角640-2工程,也就是超级大炮项目,正落在了二院的肩上;具体说,是落在了二院二一○所的肩上。



这个二一○所,就是原来的解放军总后勤部第一一○一研究所;而它之所以被国防科委指名划到二院,正是为了640-2工程。有了任务划分,当然很好;可是,究竟该怎么用超级大炮来反导弹,却成了实实在在的技术难题。来袭核弹头速度太快,高度又太高,这就决定了大炮射出的拦截弹头,其飞行速度必须足够的快,而射高也必须足够的高。



针对这个问题,二一○所进行了第一阶段的探索,最终提出了“炮射次口径拦截弹”的方案。在接获640指示的第二年,二一○所就在85毫米口径滑膛炮上进行了试验。采取了相应措施以后,重达4公斤的弹丸,其初速已经达到了1200米/秒;而这个速度,比改装以前要高50%。但用于反导,还是不够快。



在滑膛炮发射次口径弹试验的同时,还研究了火箭加力弹、固体冲压加力弹的试验。后两种试验,现在材料太少,这里就无法介绍了。研究仍然在继续。1966年到1968年间,在文化大革命的阴影下(七机部受到了巨大的冲击,在此略过不提),640-2工程又向前进展着:140毫米口径的滑膛炮,发射18公斤重的弹头,结果初速达到了1600米/秒,射高达到了74公里。这是一个巨大的飞跃——不仅如此,在140炮进行的11次48发试验证明:次口径炮弹弹体结构可靠,飞行稳定。



中国的超级大炮梦想,也渐渐清晰了……



(四)先锋


1967年1月,“640-2”工程方案论证会召开;就在这个会上,中国超级大炮方案得到了确定。按照方案,超级大炮的设计参数如下:


炮长 26米

炮重 155吨

口径 不详

炮弹 次口径火箭弹

弹重 160公斤

初速 900米/秒

射高 不详


设计目标很明确:力争在1969年,参加拦截“东风三号”弹头的试验。这门在中国历史上绝无先例的超级大炮,被赋予了一个响亮的名字:先锋号。




先锋号超级大炮


从图中我们可以清楚地看到,先锋号是固定在地面的超级大炮。此外,先锋号长长的身管下,是三个很有特色的支架——如此巨炮,身管的实际重量必然非常惊人;为了防止身管下垂,德国克虏伯往往是在牵拉上做文章,而先锋号,则使用了技术上似乎更容易实现的支撑方式。

对于一门超级大炮来说,底盘固定、相对较低的初速、支撑式身管,从战术上说,并不能说是非常理想的;不过考虑到先锋号只用于要地防空,敌方弹头必然是从天而降,这个方案确实也有其合理之处。毕竟,先锋号和从前的超级大炮使命不同,单纯从火炮技术性能的指标来比较,容易失之偏颇。

总之,如果能够完成“把弹头打到高空”的任务,它就是成功的——从这个角度讲,先锋号的设计思路并没有太大问题;至于在本土上空拦截核弹头是不是合适,具体又怎么操作,那就跟先锋号本身没有关系了。


为了拦截来袭核弹头,一炮一弹的方式显然不妥——万一打不着,恐怕就没有第二次击发的机会了。而为了有效拦截,就必须在20公里以上高空进行——否则,核弹头低空爆炸,就完全失去了拦截的意义——此时,单发无控火箭弹的“准头”已经大成问题,拦截概率无法保证。为此,必须构成密集炮群,同时射击。这就意味着,为了实现有效拦截,这155吨的先锋号,必须要制作很多门才有可能达到设计目标。

而且,这只是针对一处需要防空的要地而言。中国大中城市众多,需要严防死守的战略目标更是难以计算——如果每个目标都配备大量超级大炮,国力能否负担都成为了极大的问题。更要命的是,全国正在文革的热潮之中,派性斗争严重的七机部,本身就是重灾区——所谓覆巢之下,安有完卵,640-2工程也不是世外桃源。

在种种因素的共同作用下,图纸上的先锋号,终于还是夭折了。。。


(五)改变


炮弹弹丸一离开炮膛,就再没人能干涉它的行踪了。因此,对于需要不断修正截击弹道的超级大炮而言,配备无控火箭弹是极不合适的。而如果在炮弹上安装导引系统,整个炮弹也就变成了导弹——虽然还是炮射的。如此一来,大规模齐射的撒网式拦截变成了小规模的精确打击,其效果当然要好的多。经过大量研究以后,顺理成章地,二一○所终于改换了研究方向,从炮射火箭弹,改为炮射导弹。与此同时,上面又提出研究能够用于实战的低空拦截系统,目的大约是为了对付常规弹头。而炮射导弹既有炮弹的高速度,又有导弹的高精度,无论高低拦截都能使用。



从此,中国超级大炮研制的第二阶段,也就从1970年正式开始了。

新的技术拦路虎随之产生;仔细数数,大概有两只。第一只,是尺寸问题。七十年代初期的中国,导弹已经有了很多种,但是要“细”到能够塞进炮膛,合适的品种可就难找了。

第二只,是过载问题。人从楼上摔下来,过载是1个G;战斗机做战术动作,瞬间过载可以达到7到8个G;宇宙飞船起飞和回归,最大瞬间过载可以到10个G左右。而火炮“哐当”那一下,弹头要承受多大过载?



按超级大炮的参数计算,大概要承受5000到10000个G!如此恶劣的工作环境,对弹体结构、发动机、电子设备乃至陀螺的研制,都提出了苛刻得令人生畏、近乎严酷的要求——而当时的中国,根本没有这方面的经验积累。一切,只能从头开始摸索。而摸索,就得一个一个部件来。从陀螺开始,加速度表、伺服系统、放大器、变流机、天线、调速管、弹上遥测系统……都得进行测试。



在这里也多说一句:在当年的环境下,依然能够坚持工作的中国科研人员,真是可敬!经过不懈努力,和从1000到5000个G的炮射试验,二一○所的科研人员最终得出结论:一些部件经过加固后,可以耐受3000到5000个G的超高过载——而加固的办法说穿了并不神秘,就是用本身绝缘的石蜡或者环氧树脂灌封。




但是陀螺,还是不行。陀螺,那是整个导弹确定自己姿态的核心元件,要是陀螺不行,还怎么弄?为了解决这个问题,二一○所和电子工业部一四一○所合作,开始预研振梁速率陀螺。结果是令人振奋的,试制出的振梁速率陀螺经过多次试验,成功地挺过了3000到5000个G的多次试验,工作完全正常,现在已经定型装备到其它的导弹工程上。

就这一项,已经荣获国家发明奖。



(六):谢幕


弹变了,炮自然也要变。这一次,火炮设计方面的思路也大为改观:为了适应低空拦截的要求,拦截弹不需要那么高的速度了;为此,科研人员选定了无坐力炮。无坐力炮,就是那种有点象火箭筒似的,发射时后部喷出长长火焰的火炮。因为发射药燃烧后,大量气体有个出口,不象在其它火炮里那样走投无路,只能推着弹丸玩命跑;因此,它射出的弹丸,速度也就相应降下来了。50公斤的弹丸,装进200毫米口径的无坐力炮里,发射后速度为820米/秒——这个结果的取得,直接证明了低膛压、低初速的无坐力炮常规设计是可行的。

在此基础上,中国口径最大的火炮被设计出来了——它的口径赫然竟是420毫米,丝毫不逊色于一些著名的超级大炮!

但是,资料里对这门堪称“中国之最”的固定式弹道炮的介绍,仅此一句。


同时,对回收弹丸也做了相应研究:

——140毫米口径炮射高过载开伞回收弹试验,成功;

——从3000到15000个G的高过载环境里开伞回收,成功率100%;

——弹丸速度达到2-3倍音速时开伞,成功。

以上几项研究,直接推动了我国空间飞行器再入开伞回收技术的进展——换言之,如今神六的成功,其中也有超级大炮工程的功劳啊!而在科研人员不断进行研究的同时,世界的局势正在悄然变化着。



1972年,美国和苏联签订了限制反弹道导弹导弹条约。这就意味着,通过互相限制“盾牌”的数量和范围,来确保“矛”的锋利,进而保证“恐怖平衡”。继而,1975年,美国又把刚刚建成的反导防区关闭了。如此等等,不能不影响到640工程的决策者和参与者。而整个640工程,进展得也相当不顺利,不光是640-2,其它各项工程也纷纷遇到了以当时技术条件无法解决的障碍。久攻不下,大家难免会产生不同看法;但是在文革中,人们对640工程提出的异议,却被打成“歪曲最高指示”、“下马风、散伙风”,如此一顶顶大帽子,令人噤若寒蝉。终于,文革结束了。1977年11月,七机部在《关于二院方向任务的意见》中,明确提出“将武器研制改为系统试验”。简单的四个字,彻底扭转了640系列工程的方向,也预定了它们的结局。


3个月后的1978年2月,二院向七机部呈交《关于二一○所任务方向问题的报告》,提出终止反导超级大炮的预研工作。又过去了两个月,在1978年4月26日,七机部部长宋任穷向二院传达了国防科委的意见:组成一支精干队伍,继续进行反导多途径探索;所需经费专款专用;其它力量承担进攻性武器的研制任务。

这么三句话,已经将640-2工程的参战队伍的规模大大缩小了。



两个月后的1978年6月29日,邓小平副主席在中央专委会议上指示:研究还是要研究,可留些人继续搞。这个会议明确规定了航天部二院的工作方向:把力量放到进攻性武器研制上;反导任务由型号研制,调整为途径探索和单项预研。1980年3月19日,根据国防科委和七机部的决定,640-2工程即“超炮反导工程”,最终停止了研制试验。


中国超级大炮的研制,到此告一段落。


附录:




1、反击一号、反击三号导弹在发射台上昂首向天,防卫着祖国的天空。那是一个火红的年代,充满着光荣和梦想。反击一号至反击三号是我国“640”工程的反弹道导弹系统的导弹反导弹部分。




1969年中苏珍宝岛冲突后,中国开始全民进入准战争状态。除了挖洞之外,反弹道导弹计划变得急迫了。为了尽快投入使用,中国首先进行“反击二号”反导弹系统的低层拦截试验。71年10月到72年4月,中国先后进行了六次1:5模型弹的试验,其中五次成功。该计划在1973年被中止。




1974年6月,反击三号高层拦截反导武器系统展开配套设备研制和关键技术攻关。1977年反击三号导弹系统停止了研制,其中已研制成功的S-7大型车载计算机成为“东风五号”战略导弹和其他型号的配套设备。1979年8-9月,反击一号成功进行2发模型遥测弹飞行试验。 1980年3月“640”系列工程停止研制。我国60年代建设的0.5米高超音速常规风洞就有为了“反击”号导弹试验的目的。




到七十年代末,中国已经完成了“实践二号乙”卫星计划与“反击一号”反导系统的总体设计与部分设备研制试验,并全部获得成功。军方根据反导弹工程的进展情况向中央提出了“北京防区方案设想”。1978年8月到9月,中国两次进行了“反击一号”低层高超音速拦截弹的模型弹试射。1980年3月,“反卫一号”停止研制,不久,时任国务院副总理的邓小平下令中止了整个640计划。




同反击系列的反导弹拦截弹相比,640工程的战略预警雷达系统发展比较顺利。




2:7010相控阵预警雷达是我国“640工程”的战略预警系统的组成部分之一,探测距离3000公里。该雷达1970年5月批准研制,1972年开始小面阵天线设备的安装架设和联调,1975年10月正式开机观察外空目标;1976年进行全面阵天线安装调试,面宽40米,高20米,并投入运转。1977 年以后多次完成我国导弹、卫星观测任务,1979年准确预报了美国“天空实验室”陨落,1981年7月两次探测跟踪了苏联向太平洋方向以低弹道方式试射的多弹头导弹,准确预报了导弹发射点及落点,1983年准确预报了“苏联宇宙1402”核动力卫星残骸的陨落,在国内外产生较大的影响。此为建在塞北高原黄阳山山崖上的面向西北的雷达天线及地下指挥中心。




3:110单脉冲跟踪雷达是我国“640工程”的战略预警系统的组成部分之一,探测距离>2000公里。1965年至1970年,我国在1959年研制的110模拟试验雷达基础上,开展了卡塞格伦式单脉冲天线、脉冲压缩、脉冲多卜勒测速、参量放大器、先进计算机应用、大型天线结构及转台研究,获技术突破并进入雷达工程实施阶段。1977年,我国第一部110超远程跟踪雷达装备部队,可在2000多公里以外跟踪非合作的外空目标,在我国发射洲际火箭、卫星等工程中多次执行了跟踪测量国外外空目标的任务。110雷达、7010雷达的研制成功,使我国成为世界上第三个拥有超远程跟踪大型雷达的国家。




4:“远望一号”、“远望二号”船是我国第一代综合性航天远洋测量船,主要承担航天飞行器的测量、控制、通信和打捞回收任务,是我国航天测控网的重要组成部分。两艘姊妹船1965年经国防科委批准,1967开始由上海708研究所论证设计,1976年9月在江南造船厂开工建造,1977年8、10月建成下水,以毛主席手书的叶剑英诗词《远望》命名——“远望1”号、“远望2”号。船总长191米,船宽22.6米,船高38米,平均吃水7.5米,满载排水量 21157吨。“远望一号”船在近30年蹈海测天、追星揽箭的历程中,41次远涉重洋,海上作业近1500天,累计航程27万多海里,先后38次圆满地完成了卫星、飞船等国家级重大科研试验任务。“远望二号”船先后28次远涉重洋,安全航行近40万海里(相当于绕地球20圈),20次停靠国外港口,圆满完成了31次重大科研试验任务,创下了我国航天远洋测控史上“六个之最”、“四个首次”(执行任务型号最全、出海频率最高、海上连续测控时间最长、任务转换时间最短、停靠外港次数最多、总航程最远,首次承担国外卫星发射的海上测量任务、首次对卫星进行海上控制、首次成功使用姿章联控技术对卫星进行大调姿、首次停靠外港)等纪录。




“远望四号”船是1998年8月由原“向阳红10号”改建而成的航天远洋测量船,主要担负卫星和飞船海上跟踪、遥测、通信和控制任务。而“向阳红10号”船是我国为远程运载火箭全程飞行试验(代号718工程)首次研制的大型综合性海洋科学考察兼远洋通信船,由中国船舶及海洋工程设计研究院和江南造船厂于1971年2月开始研究设计,1975年7月开工建造,1979年10月交付使用,先后完成我国首次向太平洋海域发射运载火箭试验,首次南极科考及南极长城站的建站任务,首次南太洋科学考察等任务,取得丰硕的成果。该船有10层甲板,用了近7000吨钢材,安装了近9000台仪器设备,铺设管路近29公里,敷设电缆约190多公里,其施工量相当于3艘万吨级货船。




在船上除设有一般海洋综合调查船所有的各种仪器设备和实验工作室外,还设有:大型舰载直升机系统,可满足一架“超黄蜂”型直升机长期在海上使用的要求;气象中心系统,可承担中短期天气预报和危险天气警报;全天候远洋通信系统,可保障多网络大容量全天侯数据通信和中继专信;大功率海洋水声系统,可长时间连续进行海洋水声测试和声纳设备试验;深潜工作艇系统。该船荣获国防科委1979年度重大科技成果总体设计一等奖,1985年荣获我国首届国家级科学技术进步奖的特等奖。



我国于二十世纪七十年代初研制的7010型相控阵超远程导弹预警雷达,其平面阵列天线宽达40米,高20米。


为对外空目标进行编目和战略预警实验,1970年5月,中共中央批准研制超远程预警雷达,并命名为7010雷达。7010雷达的发射机采用4只大功率多腔速调管,总峰值功率为10 兆瓦,平均功率为200千瓦,电扫描天线阵面为20米X40米,馈电单元8976个,在方位 120度和仰角2-80度空域内进行边搜索边跟踪,可连续跟踪多批目标,配备了大中小型计算机对全站实时控制,处理和计算。采用了脉冲压缩,反副瓣,变极化等反干扰措施,对一`些关键器件,分机采用双工冗余技术,配有全机工作状态监测系统和故障显示系统。1972 年开始小面阵天线设备的安装架设和联调。雷达设置在海拔1600多米的山坡上,经过几年 的努力在国庆25周年前夕,观察到外空目标。 1976年进行全面阵天线的安装,调试,并投入运转。1977年以后7010雷达多次完成中国导弹,卫星观测任务。





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