张直中:造出自己的战机多普勒雷达 给美国看看

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导读:张直中:无悔的雷达人生 张直中(1917~2011),雷达与信息处理技术专家,中国工程院院士。1940年毕业于浙江大学电机系电讯专业,1945年赴英国学习雷达和超高频技术,成为我国最早接触雷达技术的人员之一。1950年调往南京雷达研究所(后改称第十四研究所),从事雷达研制工作,先后任设计室主任、设计科科长、副总工程师、总工程师、科技顾问、研究员等职。1978年当选为中国电子学会无线电定位技术分会(原名雷达专业委员会)主任委员。1983年被授予中国电子学会会士。1993年成为中国电子学会雷达分会
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张直中:无悔的雷达人生

张直中(1917~2011),雷达与信息处理技术专家,中国工程院院士。1940年毕业于浙江大学电机系电讯专业,1945年赴英国学习雷达和超高频技术,成为我国最早接触雷达技术的人员之一。1950年调往南京雷达研究所(后改称第十四研究所),从事雷达研制工作,先后任设计室主任、设计科科长、副总工程师、总工程师、科技顾问、研究员等职。1978年当选为中国电子学会无线电定位技术分会(原名雷达专业委员会)主任委员。1983年被授予中国电子学会会士。1993年成为中国电子学会雷达分会最高奖——申仲义奖的首位获奖者。1998年获第二届中国工程科学技术奖,1999年获何梁何利科学与技术进步奖。著有《雷达信号的选择与处理》《合成孔径、逆合成孔径和成像雷达》《微波成像术》和《机载和星载合成孔径雷达导论》等著作。定向雷达张直中出身于书香门第,6岁随父母亲定居上海。当时的上海是半殖民地的典型,市内有英租界、法租界、美租界、日租界。一天,张直中上街,看见一个牌子,便问父亲是什么。父亲答:“英租界。”他又问:“英租界是什么?”父亲说:“就是英国人占着我们的地盘。”他们来到外滩海塘公园,他想进去玩,父亲指着公园大门前挂着“华人与狗不准入内”的禁牌说:“那儿不能去。”张直中亲眼目睹了洋人雇佣的印度巡捕拿着警棍乱打街上的中国劳工苦力,很纳闷,又问父亲为什么。已是上海挂牌律师的父亲感叹道:“这是因为中国太弱小,外国人可在中国土地上任意欺负我们,不把中国人当人啊。”张直中从此无法忘记国人遭洋人欺凌的情景,幼小的心灵迸发出对帝国主义的憎恨。中学时代,他看到祖国河山屡遭沦陷,百姓生灵涂炭,发誓要勤奋求学,日后像岳飞那样,精忠报国,洗刷国耻。那时在中国知识分子中出现了一种论调:国弱是由于中国的工业太不发达,强国必先振兴民族工业。这种“科学救国”、“工业救国”思想深深地植入张直中的心中。在光华附中的4年里,他一直勤奋刻苦,成绩优良,还时常关注科技动态,吸收新知识。他于1933年就在《科学世界》杂志8期上发表《X线发生的浅说》,在《光华附中》(1935年毕业特刊)上发表《放射浅说》。两篇论文均获得校内外读者的好评。1936年,张直中考入浙江大学工学院电机系。“七七事变”爆发,打破了正常的教学秩序,浙大被迫西迁。学校抗日气氛浓重,师生一路走,一路抗日宣传、义卖。学校迁至广西宜山时,日军派18架飞机轰炸浙大,投弹100多枚。当时张直中正在教室温习功课,听见飞机声临近,即刻跑出,仰卧在操场上。刹那间仅离他约40米处被炸出一个直径4米左右的大坑,他幸免于难。看着学校仅有的两座宿舍楼被炸毁了一座,教室、办公室、体育室、阅报室、礼堂等被烧掉,百余同学除身上所穿衣服外,书籍、衣服、被褥荡然无存,张直中暗下决心,要为抗日而发奋读书。浙大电机系当时有电力和电讯两个专业,学生一至三年级均读相同课程,四年级才分专业。张直中定向电讯,是将国防事业作为己任,投身无线电行业,为国效力。

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1980年国际雷达会议期间,大会主席罗伯特·希尔(右)会见张直中

1940年大学毕业后,张直中到重庆电信机械修造厂技术室当了技佐,为抗日部队研制过通话距离达16公里远的军用电子管报话机。由于他勤奋努力,不久提升为技士,工作不到5年,就被国民政府选派,作为访问学者前往英国进修,学习超高频技术和雷达技术。他是第一位到英国皇家通信工程兵学院工厂基地的中国学者,看了当时英国在二战中使用过的三种先进雷达,即警戒雷达、探照灯雷达和炮瞄雷达。零距离的观摩、学习,让张直中开阔了眼界。他立下鸿鹄之志,以开发祖国雷达事业作为自己的终生事业。1947年学成归国回到重庆工厂后不久,他就发表了第一篇雷达论文,刊登在《联勤学术研究季刊》杂志创刊号,详细介绍了英国研制的S.L.C.MKⅥ式探照灯雷达。由于时值国共内战,民国政府全无振兴工业和发展先进技术的迹象,张直中将研制雷达的希望和热情,寄托给了中国共产党。他的上司非常欣赏其才干,曾劝他一同飞往台湾。但他不为所动,自信只有新中国才能实现他的雷达梦想。中国雷达1950年10月,重庆电信机械修造厂接到北京密令,调张直中前往军委通信部南京雷达研究所工作。张直中得知后,非常兴奋,英雄终于有了用武之地。中国的雷达技术研究始于20世纪40年代,发展于50年代,经历了从装配修理、仿制改进到自行研制的过程,张直中是整个中国雷达发展历程的见证人、规划、设计者。张直中到南京后做的第一件事是主持整修各式日、美雷达100多部,运往东北,部署在鸭绿江边,用于志愿军抗美援朝。1952年上半年,张直中接受了一个月内要完成4部101警戒雷达的任务。他的团队争分夺秒,成功攻克了发射机不稳定的技术难关,不到一个月时间,4部雷达及时运到朝鲜前线,有力地保障了志愿军的防空作战。由于张直中在雷达整修工作中解决了若干技术关键问题,1952年荣立了四等功。

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1980年9月,张直中(右二)在十四研究所接待美国国防部代表团

1953年,研究所成立设计室,张直中被任命为主任,受命仿制苏式防空警戒雷达。当时所里没有一张雷达图纸,只有一台没有天线的苏式П-3型样机。在没有任何借鉴和参数的情况下,只能从零开始,自行设计。张直中率领十多名技术骨干和十多名新分配来的大学生进行全机系统及天线馈线设计。大家凭借“管中窥豹”、“一叶知秋”的思维模式,实施“反设计”,通过不断地测绘、试制、改进,难关一个又一个被攻克。参加研制的工作人员在一年内,每天都保持高负载的工作量,最终仿制成功第一部国产中程防空米波警戒雷达,从此,中国开始自行制造雷达。1956年,张直中升任研究所副总工程师,负责领导新技术的研发工作。他认为搞军用雷达必须以符合中国实际的新技术、新体制为研究的主要目的,新产品设计必须为当时或不久的将来的国防需要服务。他主持低空警戒雷达的方案论证,采用动目标雷达新体制,解决了抗地杂波干扰的难题,成功研制出我国第一部微波动目标显示雷达。在科学分析国外雷达技术发展状况和国内电子工业技术的基础上,张直中于20世纪60年代初,果断地提出在角跟踪体制上,应该放弃美国50年代前期的磨石山体制,走一条自主开发的道路。他与他的团队展开了脉冲压缩课题研究,弄通了国外杂志上仍在原理性探讨的单脉冲跟踪体制的科学原理和实施方法,自主研制成功在我国雷达发展史上具有里程碑意义的第一部单脉冲试验雷达,为60年代中、后期研制导弹、卫星靶场精密测量雷达作好了技术上的准备。1964年6月,中国电子学会在北京科学会堂举办第十二次无线电电子学科学技术报告会,张直中应邀作题为《雷达技术的现况及发展趋势》的学术报告,报告叙述雷达在空间时代的应用以及为了满足这些新用途而创建的新体制和新技术,说明国际上最近十年来这方面的情况并预测了今后十年的发展趋势,听众多达600人。

正当张直中全身心地研制大型单脉冲精密跟踪测量雷达,且初显成果时,“文革”爆发了,张直中的研究工作戛然而止。造反派以他曾在国民党联勤部所属的重庆电信机械修造厂担任过相当于总工程师职务几年为由,将他列为“清理阶级队伍”的对象,关入“牛棚”。解放前夕,国民党联勤部高官去了台湾,张直中虽未跟从,造反派却强行指控他为“埋伏得很深的特务”。家被抄两次,均没有找到他所谓做“特务”的证据,只得将写有“本缄”二字的几封亲友给他的信封,说成是特务间联络的暗号。然而,此时的张直中非常坦荡,坚信历史的清白,对自己所选择的道路依然无怨无悔。1970年4月24日,我国成功地发射了第一颗人造地球卫星“东方红一号”。酒泉卫星发射基地传来了好消息,张直中参与研制的单脉冲精密测量跟踪雷达成功完成了任务,这让身陷逆境的他获得了不少精神安慰。1972年,他仍不能恢复雷达设计工作。之后的一年半时间,他做了两件大事,一是去北京翻译并总校了一部数百万字的《雷达手册》;二是总结了自己十多年来在雷达信号处理方面的理论与实践,完成一部《雷达信号的选择与处理》书稿。国际交流1974年1月,张直中被恢复副总工程师职务并受命领导新雷达论证工作,重新开始了他的雷达研究。1979年,62岁的他双喜临门,年初升任研究所总工程师,年底加入了中国共产党。1980年4月,张直中率领中国雷达代表团访问美国,出席第二届国际雷达会议。对于中国首次在国际雷达会议上的亮相,与会的各国专家感到新奇,很想了解刚刚开放不久的中国雷达发展情况。他们从会议散发的简历中发觉代表团团长是一位中国雷达研究行业的重要人物,但没有料到的是,这位风度翩翩却不善言谈的银发学者用一口流利的英语,从容地作了题为《中国雷达技术研究发展概况》的精彩讲演。报告时间不长,但内容翔实、精深,令与会代表大为震动,让知名专家刮目相看。张直中在报告的结尾深情地说:“我感谢美国电机和电子工程学会(IEEE)给我这个介绍概况的机会。我希望通过科学团体和学会间的相互交流以及科学家之间的个人接触增进我们之间的相互了解和友谊。”报告赢得了会场热烈的掌声,各国专家纷纷表示愿和中国同行进行技术交流,由此开启了中国雷达技术的国际交流窗口。大会主席罗伯特·希尔教授于2011年撰文回忆说:“1980年,一个历史性时刻,张教授那次报告中所表达的‘希望’正在真正地变为现实。”希尔教授当年还特别主持了一个联谊会,款待首次参会的中国代表团。从此,希尔与张直中成为了好朋友,并保持了二十多年的学术往来。由于张直中出访的成功,中国电子学会提议与美国IEEE、英国IEE、日本JICE和法国SEE合作,每年开一次国际雷达会议,轮流在美、英、日、中、法举行,即后来希尔所称的“五轮回”(five-cycle)。会议结束后,在中国驻美大使馆的安排下,张直中一行参观了美国6个研究所和4所大学,与美国雷达同行充分交流、接触,他们走访了美国“海洋卫星”研究所,观看了即将发射升空的一颗“海洋卫星”,了解有关星载合成孔径雷达(SAR)方面的发展趋势。同年9月,美国政府派出了由国防部副部长为首的雷达和微波高级代表团回访中国,第一站便是张直中所在的南京第十四研究所。巴顿先生是美国著名的靶场精密测量雷达专家,张直中的报告也引起了他浓厚的兴趣。1986年,他特地走访十四研究所,就单脉冲精密雷达的有关技术与张直中进行交流。

再创辉煌1980年初,作为研究所的总工程师,张直中被国防科委召去北京,接受研制歼击机脉冲多普勒(PD)雷达的任务,主持该体制样机方案论证和技术攻关。任务下达后,他立即组织技术人员进行全面论证,还加强了多普勒雷达总体室技术力量。年底,张直中带上已论证出的PD雷达总体方案赴京向国防科委组成的专家评审组汇报,获得好评。在其后的两三年,张直中发现有些研究试验需端正路线,也发现一些原未想到的新问题需要解决。经过3年的攻关,取得了初步成果,为实战型机载多普勒雷达的研制开拓了道路。十年磨一剑,到上世纪90年代初,有中、低两种重复频率的I型机载脉冲多普勒雷达终于研制成功。1984年,中国军事代表团访问美国,与美国军方谈判确定购买美国装在F16战斗机上的脉冲多普勒雷达。美方雷达专家于1987年9月到所介绍其雷达的原理、技术和性能,并告知该雷达在空对地工作方式中,原来是包括实波束成像和将成像清晰度提高8倍的多普勒波束锐化(DBS)。但该专家声明,美国军方已将对地多普勒锐化8倍的技术去除,不给中国了。张直中得知后非常气愤,不能容忍那样出尔反尔的霸道行径,决定自力更生,攻克美国禁让技术,研制出自己的机载雷达对地多普勒锐化,给国人争气。1989年,该体制样机试制出来,需要将样机带上天空,做固定方位波束锐化比达12倍的试验。雷达上天测试,在空中需要好几个小时时间,同事都劝他不要像以往那样上天了,只要事后查看飞行记录就行了。张直中却认为,观察飞行中的数据变化,对他的研究课题至关重要。为了掌握第一手资料,已70多岁的他就是不听劝阻,执意上天。大家只好找来一位医务室医生全程陪同。张直中登上了老式螺旋桨飞机,在南京上空转了近四个小时,圆满地完成了测试任务,成功地在显示器上获得了波束锐化的地形实验图片。下飞机时,张直中面带喜悦,精神特佳,而看护他的医生却头晕了。为了更清楚地认识雷达成像照片的分辨率,实验完毕后,他又叫女儿买来南京市区地图进行对比。功夫不负苦心人,张直中的机载雷达总体和信息处理研究经历了多次失败和改进,于1989年,顺利通过了国家鉴定,90年代实现某型号机载雷达比美国西屋公司锐化8倍更高的对地多普勒锐化效果,被时任军委主席江泽民称之为“争气雷达”。1980年,张直中就开始了合成孔径雷达的研究。1985年,在《现代雷达》杂志上,他开办了题为《合成孔径、逆合成孔径雷达和成象雷达》学术讲座,详细介绍合成孔径雷达的基本原理、它们的不同形式、它们的二维分辨力以及偶合和模糊等限制因素,它们的功率、运动补偿、光学和数字处理等内容。1988年,年过八旬的张直中接受了国家高科技“863计划”项目——“逆合成孔径雷达(ISAR)成像”研究课题。1992年,电子工业部授予他的《逆合成孔径雷达运动补偿和成像》学术论文科技进步奖一等奖。一生从事雷达事业的张直中将雷达比作一首美妙的诗,吟诵一辈子也不厌倦。他一生公开发表的雷达研究性论文多达60多篇,最后一篇《机载SAR对动目标三维成像方案的分析》刊载于2009年《现代雷达》杂志第1期。他生前在与笔者交谈时,表达了自己对雷达事业的钟爱,对祖国雷达发展前景的信心与希望:“我有幸经历了中国雷达技术发展从无到有、从小到大的60年。回顾自己的雷达人生,我无怨无悔,心满意足。人生有限,科学无限。活到老,学到老,以有限逐无限,是科学工作者的无悔本质。我觉得,雷达这个高科技领域,过去、现在、将来都充满着激烈的竞争。凡是最尖端技术,人家‘卡’你,实行‘禁运’,怎么办?唯有靠自力,长志气。当前尤其应大力发展应用研究、开发设计、制造加工等综合工程技术,以有利于在雷达技术总体上尽快赶上世界先进水平。愿建设21世纪富强祖国的年轻‘雷达’人,踏在我们老一辈科学工作者的肩膀上,奋力攀登!”



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