韓厚健 /文

“長征一號”運(yùn)載火箭(代號CZ-l)是為發(fā)射我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”而研制的。整個研制工作于一九六五年全面鋪開。參加研究、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和試驗(yàn)的單位有500 多個,成千上萬的科技人員、工人、干部和解放軍指戰(zhàn)員，都為能親身參加這光榮的工作而自豪。

但是，正當(dāng)研制工作進(jìn)入關(guān)鍵階段，文化大革命開始了，科研生產(chǎn)試驗(yàn)受到干擾．有時甚至被迫中斷。周恩來總理特別關(guān)心“長征一號”的進(jìn)展情況，多次聽取匯報(bào)．具體指導(dǎo)工作，并在關(guān)鍵時刻，采取許多果斷措施。廣大研制人員，克服了一個個困難，排除了一次次干擾，使研制工作在動亂中繼續(xù)取得進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了預(yù)定的目標(biāo)。

一九七〇年四月二十四日，“長征一號”首次發(fā)射我國第一顆人造地球衛(wèi)星“東方紅一號”，一舉成功。一九七一年三月三日，又成功地發(fā)射了“實(shí)踐一號”科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。至此，我國擁有了可將300 公斤重的衛(wèi)星，射入傾角為70 度、高度為440 公里圓軌道的運(yùn)載能力。

我國第一枚航天運(yùn)載火箭

發(fā)射衛(wèi)星需要多級火箭

要把人造衛(wèi)星等空間飛行器送入預(yù)定的軌道，首先要有強(qiáng)大的動力，達(dá)到相應(yīng)的宇宙速度。因此，研制有強(qiáng)大推動力的運(yùn)載火箭，是獨(dú)立發(fā)展空間技術(shù)的首要條件。使一個物體成為繞地球旋轉(zhuǎn)的衛(wèi)星，需要具備兩個條件：一是飛出稠密大氣層，二是使它達(dá)到每秒約7．9公里的第一宇宙速度。我國二十世紀(jì)六十年代所發(fā)射的各種火箭，都是單級火箭，雖然飛出了稠密大氣層，但還未達(dá)到第一宇宙速度，不能成為衛(wèi)星的運(yùn)載工具。因此，發(fā)射衛(wèi)星需要多級火箭，每級各飛一程，逐級加速，最后使火箭末級上裝載的衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道。

在單級火箭的基礎(chǔ)上研制多級火箭，就要解決各級火箭之間、火箭與衛(wèi)星之間的連接與分離技術(shù)問題。在充分利用第一級火箭所提供的能量以后，必須及時把它的殼體及有關(guān)部件拋掉，以減少運(yùn)載這些“廢重”的能量消耗。當(dāng)?shù)诙?、第三級火箭點(diǎn)火時，火箭已飛上高空，這就要解決如何保證點(diǎn)火可靠并獲取最好的高空特性。由于多級火箭要解決兩級分離和細(xì)長比加大的問題，對控制系統(tǒng)提出了更高的要求。搞得不好，可能導(dǎo)致飛行失穩(wěn)、甚至結(jié)構(gòu)破壞。此外，保證衛(wèi)星進(jìn)入預(yù)定軌道的制導(dǎo)精度，也是能否成功發(fā)射人造衛(wèi)星的關(guān)鍵技術(shù)。諸如此類的新問題，涉及多個學(xué)科和工程領(lǐng)域，提出了一系列新材料、新工藝和新的研究、設(shè)計(jì)課題。設(shè)計(jì)師們要想實(shí)現(xiàn)自己預(yù)想的目的，不能不充分估計(jì)到這些難點(diǎn)，以便尋找一種既先進(jìn)可靠，又切實(shí)可行的總體方案，并為實(shí)現(xiàn)這個方案去攻克一個個難關(guān)。

尋求實(shí)用、先進(jìn)的總體設(shè)計(jì)方案

一九六五年十月，在總體方案論證時，確定第一顆人造地球衛(wèi)星首先要做到能成功地飛上去，進(jìn)入軌道，運(yùn)轉(zhuǎn)起來：地面測量系統(tǒng)能“抓得住、跟得上”，在地面能“看得見，聽得到”。同時，還確定這顆衛(wèi)星重約l00 公斤，直徑為l 米。“長征一號”運(yùn)載火箭，除發(fā)射這顆衛(wèi)星以外，還應(yīng)該具備發(fā)射一系列科學(xué)探測衛(wèi)星和應(yīng)用衛(wèi)星的能力，成為整個運(yùn)載火箭系列中發(fā)射中、小型衛(wèi)星的運(yùn)載工具。

“長征一號”總體設(shè)計(jì)工作開始由第七機(jī)械工業(yè)部第八設(shè)計(jì)院負(fù)責(zé)，一九六七年十一月，改由運(yùn)載火箭研究院負(fù)責(zé)。

向周總理匯報(bào)用的長征一號總圖（已經(jīng)解密）

“長征一號”是一枚三級火箭，一、二級是兩級液體燃料火箭，第三級采用固體燃料火箭發(fā)動機(jī)?；鸺痫w重量81．5 噸，起飛推力104 噸，箭長29．46米，最大直徑2．25 米?；鸺囊弧⒍壖捌淇刂葡到y(tǒng)是在我國自行研制的中遠(yuǎn)程火箭的基礎(chǔ)上稍加修改而成的。這樣，不僅運(yùn)載能力滿足要求，成功的把握性大,而且可以節(jié)省大量的研制經(jīng)費(fèi),同時還可以滿足一九七零年發(fā)射衛(wèi)星的進(jìn)度要求。第三級固體燃料火箭發(fā)動機(jī)是新研制的。二、三級用轉(zhuǎn)接錐殼相連。第三級與第二級完全分離以后，起旋火箭點(diǎn)火，使第三級在空中自由地起旋。整流罩采用水平拋脫。三級上裝有飛行遙測系統(tǒng)、外彈道測量系統(tǒng)的儀器。衛(wèi)星和衛(wèi)星分離彈射器，都裝在新增加的儀器支架上。

為了充分利用地球自轉(zhuǎn)的能量來提高有效載荷（衛(wèi)星)的重量，最初選擇的發(fā)射方向接近正東(偏北l0度)?；鸺谝患壒ぷ魍戤呏髩嬄湓趦?nèi)蒙古，第二級工作完畢后墜入太平洋，第三級則在東北地區(qū)上空點(diǎn)火，和衛(wèi)星一起進(jìn)入軌道。這樣，衛(wèi)星的軌道面傾角只有42度，衛(wèi)星在地球上投影的軌跡只能掃過中、低緯度地區(qū)，歐洲、北美許多國家和地區(qū)都看不見。一九六六年四月決定把傾角提高到70 度左右，發(fā)射方位改為東偏南70度。這樣，衛(wèi)星的重量雖然有所減少(傾角越大，利用地球自轉(zhuǎn)的能量越小，運(yùn)載能力相應(yīng)地減小)，但能使全球有人居住的地方幾乎都可以看到我國第一顆衛(wèi)星。沿著這條航道，火箭的第一級工作完畢后墜入甘肅省，第二級工作完畢后墜入南中國海，第三級則在廣西西北部和衛(wèi)星一起進(jìn)入軌道。

其特點(diǎn)是：在第一、二級發(fā)動機(jī)工作結(jié)束后作結(jié)束后、第三級發(fā)動機(jī)點(diǎn)火之前，火箭要飛過一段很長的無動力滑行段。這樣既可以增加入軌高度，又可以節(jié)省能量。為此，在火箭第二級上增加了滑行段姿態(tài)控制系統(tǒng)，控制處在失重狀態(tài)并有剩余液體推進(jìn)劑的火箭。

“長征一號”火箭飛行程序圖

大力協(xié)同，組織基礎(chǔ)技術(shù)攻關(guān)

目標(biāo)明確了，也有了實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)的總體規(guī)劃和總體方案，怎樣才能保證這個目標(biāo)和方案如期實(shí)現(xiàn)呢？

首先要解決的是新材料、新器件和特種加工工藝問題，這是實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)。為了減輕火箭的結(jié)構(gòu)重量，提高運(yùn)載能力，“長征一號”除了大量使用比強(qiáng)度高的鋁鎂合金外，還使用了鈦合金、玻璃鋼、高強(qiáng)度鋼等新材料。冶金工業(yè)部、化學(xué)工業(yè)部、建筑材料工業(yè)部等所屬的有關(guān)廠家，調(diào)集了優(yōu)秀的骨干隊(duì)伍，動用最好的設(shè)備，在短短的兩、三年里，提供了各種品種規(guī)格、性能優(yōu)良的新材料。

電子元器件的先進(jìn)性和可靠性，對于火箭飛行控制系統(tǒng)和測量系統(tǒng)的成敗起著決定性的影響。為了適應(yīng)“長征一號”和整個航天事業(yè)的需要，第四機(jī)械工業(yè)部專門確定了一部分設(shè)計(jì)生產(chǎn)力量強(qiáng)、設(shè)備好的廠所和第七機(jī)械工業(yè)部所屬專業(yè)廠一起，開展了電子技術(shù)攻關(guān)。新研制投產(chǎn)的各種品種規(guī)格的電子元件、半導(dǎo)體器件、電子測量設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)“長征一號”電氣系統(tǒng)的全晶體管化和系統(tǒng)小型化創(chuàng)造了條件。

為研制性能好的火箭，在“長征一號”上廣泛采用新的加工工藝。通過設(shè)計(jì)、工藝人員和工人三結(jié)合攻關(guān)，在火箭結(jié)構(gòu)和發(fā)動機(jī)生產(chǎn)中，采用了爆炸成型、鎢極脈沖氬弧焊、單面氬(氦)弧焊、超薄板氬弧焊、真空電子束焊、超聲波點(diǎn)焊、爆炸焊、微束等離子焊、等離子高溫噴涂、等離子切割、強(qiáng)力旋壓、化學(xué)銑切、不銹鋼波紋管變薄拉伸、高精度檢漏、玻璃鋼成型等新工藝。在控制系統(tǒng)慣性器件生產(chǎn)中，廣泛地采用了旨在提高加工精度的方法，如光柵加工、金剛石切削、刃磨工藝等；在儀器儀表和部分插頭座中，還普遍采用了硅膠灌封工藝等。

這些扎實(shí)的基礎(chǔ)攻關(guān)工作，為我國依靠自己的力量研制出“長征一號”創(chuàng)造了條件，同時也推動了我國有關(guān)加工制造行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和改進(jìn)。

突破多級火箭技術(shù)

“長征一號”的研制工作共進(jìn)行了四年多時間。為完成預(yù)期任務(wù)，在全國有關(guān)科研、生產(chǎn)單位的大力協(xié)同之下，在解決新材料、新工藝的基礎(chǔ)上，總體和各分系統(tǒng)都采用了許多新技術(shù)。其中，有些項(xiàng)目接近或達(dá)到了二十世紀(jì)六十年代的國際水平。

百噸級推力發(fā)動機(jī)和高空液體火箭發(fā)動機(jī)

“長征一號”第一、二級使用的是液體燃料火箭發(fā)動機(jī)。第一級發(fā)動機(jī)代號YF-2，是四機(jī)并聯(lián)的百噸級推力發(fā)動機(jī)。第二級發(fā)動機(jī)代號YF-3，是在高空工作的發(fā)動機(jī)。它們都是由液體火箭發(fā)動機(jī)研究所設(shè)計(jì)，運(yùn)載火箭總裝廠生產(chǎn)的。

YF- 2 液體火箭發(fā)動機(jī)（左）、YF- 3 液體火箭發(fā)動機(jī)（右）

在專家任新民所長和液體火箭發(fā)動機(jī)研究所的馬作新、張貴田等領(lǐng)導(dǎo)下研制了這兩種發(fā)動機(jī)。這兩種發(fā)動機(jī)不僅使“長征一號”獲得可靠的動力保證，而且為我國大型火箭發(fā)動機(jī)研制、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)奠定了基礎(chǔ)。

YF-2 和YF-3 發(fā)動機(jī)是在中程火箭發(fā)動機(jī)的基礎(chǔ)上改型發(fā)展而來的。其主要的技術(shù)關(guān)鍵，如防止發(fā)動機(jī)的不穩(wěn)定燃燒，高速高性能的渦輪泵設(shè)計(jì)、四機(jī)并聯(lián)技術(shù)、推力室的真空釬焊、波紋鈑成型、等離子噴涂、材料的相容性研究等，在研制中程火箭時都已經(jīng)解決。一些大型試驗(yàn)設(shè)備，如承受l00 噸推力的大型試車臺、2．5 兆瓦的泵試驗(yàn)臺，均已先后建成，為YF-2 的研制創(chuàng)造了條件。

YF-2 發(fā)動機(jī)是4 臺自成獨(dú)立系統(tǒng)的單機(jī)組合而成的。泵壓式供應(yīng)系統(tǒng)采用了推力室壓力反饋控制的方式，獲得了較高的推力精度；供應(yīng)渦輪工質(zhì)的燃?xì)獍l(fā)生器系統(tǒng)使用了主推進(jìn)劑，簡化了發(fā)動機(jī)的結(jié)構(gòu)。渦輪由火藥起動器產(chǎn)生的燃?xì)鈫?。采用了一次使用的電爆活門，工作可靠，維護(hù)使用性好，縮短了發(fā)射準(zhǔn)備時間。

YF-3 發(fā)動機(jī)與YF-2 的單機(jī)相似，是一臺接近真空條件下工作的高空發(fā)動設(shè)計(jì)師們從我國的實(shí)際出發(fā)，根據(jù)發(fā)動機(jī)的燃料和氧化劑相遇就能自燃著火的特機(jī)。從一九六五年開始研制，到一九六八年研制成功，前后不到三年。YF-3 發(fā)動機(jī)在60 公里以上的高空工作，如何保證它在空氣密度、壓力小于地面值的萬分之三的情況下順利點(diǎn)火？在地面上用什么辦法測定發(fā)動機(jī)的高空特性？這是研制YF-3 發(fā)動機(jī)必須解決的兩大問題。

國外為進(jìn)行發(fā)動機(jī)高空點(diǎn)火的研究試驗(yàn)，專門建造了模擬高空環(huán)境的試車臺。這類試車臺設(shè)備龐大復(fù)雜，自動化程度高，造價昂貴，我國不能照搬這一套。通過科學(xué)分析和反復(fù)試驗(yàn)，為發(fā)動機(jī)創(chuàng)造了一個跟地面一樣的點(diǎn)火環(huán)境，順利地解決了這一難題。為了獲得發(fā)動機(jī)的高空性能參數(shù)，專家們反復(fù)計(jì)算、論證，決定選用發(fā)動機(jī)自身排氣引射抽空的實(shí)驗(yàn)方案。這樣既簡單又省錢，而且贏得了時間。這個方案的關(guān)鍵是設(shè)計(jì)制造一個抽空擴(kuò)散試驗(yàn)艙。從一九六五年四月論證方案到建成，只用了l4 個月。一九六六年十一月首次試車。點(diǎn)火后兩秒鐘試驗(yàn)艙的壓力就達(dá)到了穩(wěn)定的預(yù)期值，從而獲得了發(fā)動機(jī)高空性能參數(shù)。

YF-3 發(fā)動機(jī)是在接近真空條件下工作的。為了提高發(fā)動機(jī)的比推力，在YF-3 上采用玻璃鋼制造的噴管延伸段。玻璃鋼是一種各向異性不同的材料。用浸過樹脂的玻璃布在模胎上層層纏繞、固化、加工、黏結(jié)法蘭，然后再貼蜂窩、纏加強(qiáng)層和外層等工序而制成。這種噴管延伸段，取材易、成本低。缺點(diǎn)是工藝比較復(fù)雜，操作時的環(huán)境條件和操作水平對質(zhì)量有很大影響。經(jīng)過不斷探索，終于掌握了它的設(shè)計(jì)方法和工藝技術(shù)。

為了降低玻璃鋼噴管延伸段內(nèi)表面溫度和減小碳化層厚度，用渦輪廢氣對它進(jìn)行冷卻。通過多次模擬熱試車和各種型式試驗(yàn)件的風(fēng)洞吹風(fēng)試驗(yàn)，獲得了合理的結(jié)構(gòu)型式，解決了渦輪背壓升高的問題，選擇了較好的渦輪廢氣利用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。

第三級固體燃料火箭發(fā)動機(jī)

“長征一號”第三級固體燃料發(fā)動機(jī)(代號GF-02)，由固體火箭發(fā)動機(jī)研究院負(fù)責(zé)研制。在副院長楊南生主持下，從一九六五年底開始論證，一九六七年四月開始試制，到一九七零年一月，先后進(jìn)行了l9 次地面試車，包括立式、臥式及模擬高空工作條件的旋轉(zhuǎn)試車。從一九六九年下半年開始，發(fā)動機(jī)連續(xù)7 次試車成功，進(jìn)入交付狀態(tài)。

在超音速風(fēng)洞進(jìn)行的“高速熱氣流模型”的分離吹風(fēng)試驗(yàn)

火箭結(jié)構(gòu)

“長征一號”火箭結(jié)構(gòu)包括整流罩、三級儀器支架、支承固體發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)接錐、遙測儀器艙、控制儀器艙、四個推進(jìn)劑貯箱、兩個尾段、級間分離結(jié)構(gòu)、防熱底、底部防熱結(jié)構(gòu)，以及輸送系統(tǒng)的管道、氣瓶、自動器，還有一些火工品結(jié)構(gòu)。它們由運(yùn)載火箭總體設(shè)計(jì)部負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，大部分由運(yùn)載火箭總裝廠進(jìn)行生產(chǎn)。

“長征一號”結(jié)構(gòu)在短短的幾年間就達(dá)到了相當(dāng)?shù)乃?，靠的是材料研究、工藝研究、?qiáng)度理論研究、強(qiáng)度試驗(yàn)以及科學(xué)而又精心的設(shè)計(jì)、制造。

——掌握級間分離和級問結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)

“長征一號”的一、二級采用了可靠性較高的熱分離方案。因?yàn)榈谌壒腆w火箭發(fā)動機(jī)可以在失重條件下點(diǎn)火，所以二、三級采用冷分離方案。

熱分離，就是在第一級發(fā)動機(jī)還未熄火時就點(diǎn)燃第二級發(fā)動機(jī)，使兩級在不出現(xiàn)失重的條件下，完成分離動作。一、二級級間結(jié)構(gòu)，要經(jīng)受約2000 攝氏度的高溫、高速熱氣流的沖刷，控制系統(tǒng)要保證在有干擾情況下兩級火箭不碰不撞。二、三級的冷分離，就是第二級發(fā)動機(jī)熄火并經(jīng)過長時間滑行，第三級與第二級分離后，第三級發(fā)動機(jī)再點(diǎn)火，這樣，分離動作比較柔和。

一九六五年底，空氣動力研究所在風(fēng)洞中，為首批級間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了吹風(fēng)試驗(yàn)。同年十二月至一九六六年十月，在試驗(yàn)站連續(xù)進(jìn)行了三次地面熱試車，考驗(yàn)防熱結(jié)構(gòu)并選擇分離機(jī)構(gòu)。一九六七年五月，又在超音速風(fēng)洞中，進(jìn)一步完成了熱氣流測力測壓模型吹風(fēng)試驗(yàn)。在這些試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，“長征一號”確定了采用桿式 級間段排焰，前貯箱用玻璃鋼保護(hù)，采用直接承力爆炸螺栓連接、分離的方案。此外，還精心地選擇了分離程序。由于工作做得扎實(shí)，使空中的分離一次成功。

——共底貯箱

“長征一號”火箭又細(xì)又長，長細(xì)比3：1。壓縮總的長度對于減少飛行載荷、減少穩(wěn)定系統(tǒng)負(fù)擔(dān)，極為重要。因此，在選取第二級火箭方案時，氧化劑箱和燃料箱采用了共用箱底技術(shù)。此外，還采用錐形承力后箱底，使數(shù)十噸發(fā)動機(jī)推力直接作用在箱體上。這兩項(xiàng)措施，使火箭總長度減少2 米，結(jié)構(gòu)重量也減少了200 多公斤?！肮驳住苯Y(jié)構(gòu)提出了許多新的要求。一旦“共底”破裂和滲漏，氧化劑和燃料碰在一起就要爆炸。為確保安全，研制中特意進(jìn)行了長達(dá)半年的浸泡試驗(yàn)和兩次考核“錐底”動力強(qiáng)度的試車，以求做到萬無一失。此外，設(shè)計(jì)上還采取了嚴(yán)格防止誤操作的措施。

新型貯箱的研制，不僅滿足了“長征一號”總體的要求，也給后來的火箭貯箱設(shè)計(jì)提供了經(jīng)驗(yàn)。

——采用整流罩“水平拋脫”方案

火箭在穿越大氣層時保護(hù)第三級和衛(wèi)星的整流罩，是由兩瓣“船”形扣合在一起的“錐柱”筒。按照原設(shè)計(jì)方案，采用脫鉤的方式拋脫。地面試驗(yàn)時發(fā)現(xiàn)這種方案可靠性不高。于是，改甩解鎖后快速水平平拋方案。多次試驗(yàn)后，整流罩可以每秒8 米的速度，平穩(wěn)而迅速地離開。

——鈦合金高壓氣瓶及其他新結(jié)構(gòu)

“長征一號”火箭整流罩進(jìn)行拋罩試驗(yàn)

安裝在“長征一號”第二級火箭上的鈦合金氣瓶

在“長征一號”以前，一直采用高強(qiáng)度鋼氣瓶作為高壓容器。為了減輕重量，新研制了鈦合金高壓氣瓶。我國冶金系統(tǒng)為“長征一號”改用鈦合金氣瓶提供了原材料；機(jī)械工業(yè)系統(tǒng)為鈦合金氣瓶的成型作出了努力。結(jié)果，使每個氣瓶的重量減輕了一半。通過鈦合金氣瓶的研制，我國掌握了一整套鈦臺金成型工藝、焊接工藝和檢驗(yàn)方法，推動了鈦合金在國民經(jīng)濟(jì)中的應(yīng)用。

此外，在“長征一號”上，還采用不銹鋼絲網(wǎng)套加強(qiáng)的波紋補(bǔ)償管，各種規(guī)格的高精度氣路、液路自動器和液位計(jì)量器，高可靠的爆炸螺栓、電爆活門，并且建立了一整套保證它們可靠工作的工藝流程和檢驗(yàn)、檢測制度。

獨(dú)特實(shí)用的控制系統(tǒng)

“長征一號”控制系統(tǒng)(含滑行段姿控系統(tǒng))的研制，難度比較大。不僅控制對象復(fù)雜、問題多，而且研制條件差。一九六五年開始研制時，我國年輕的電子工業(yè)、精密儀表工業(yè)所能提供的元器件品種有限，可靠性也不高?？刂葡到y(tǒng)研究所和慣性器件研究所的研究設(shè)計(jì)人員，冷靜地分析了國情，群策群力，尋找實(shí)際情況許可的好辦法。經(jīng)過三年艱苦的努力，研制出在我國經(jīng)濟(jì)和技術(shù)條件下所能達(dá)到的，又符合要求的控制系統(tǒng)。在突破這項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)的過程中，專家黃緯祿、郝復(fù)儉、沈家楠等做出了重要貢獻(xiàn)。

——建立“全補(bǔ)償”理論，研制“全慣性捷聯(lián)”制導(dǎo)系統(tǒng)

國外運(yùn)載火箭，有用地面無線電進(jìn)行制導(dǎo)控制的；也有采用捷聯(lián)補(bǔ)償方案的。到了二十世紀(jì)六十年代，美國普遍采用全慣性的平臺——計(jì)算機(jī)制導(dǎo)體制。在我國，捷聯(lián)補(bǔ)償方案有基礎(chǔ)，技術(shù)上比較成熟，經(jīng)過反復(fù)比較，綜合考慮了技術(shù)上的先進(jìn)性和現(xiàn)實(shí)的可能性之后，在一九六六年五月決定上“捷聯(lián)全補(bǔ)償”方案。

“捷聯(lián)補(bǔ)償”是蘇聯(lián)P-2 火箭采用的制導(dǎo)方法，但它僅僅對幾個誤差項(xiàng)作常值補(bǔ)償?？刂葡到y(tǒng)研究所的林金、宗紹祿以工程控制設(shè)計(jì)的攝動理論為基礎(chǔ)，在二十世紀(jì)六十年代初建立了“變參數(shù)線性自動控制系統(tǒng)的外干擾完全補(bǔ)償”理論。這樣，我國不僅掌握了火箭的單補(bǔ)償、雙補(bǔ)償制導(dǎo)技術(shù)，而且為實(shí)現(xiàn)對各種飛行干擾實(shí)行完全補(bǔ)償打下嚴(yán)密、堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。在這個基礎(chǔ)上，加上必要的橫、法向?qū)б刂疲褪沟谩伴L征一號”發(fā)射衛(wèi)星時的制導(dǎo)精度達(dá)到了較高的水平。

——掌握多級火箭穩(wěn)定和姿控技術(shù)

“長征一號”箭體細(xì)長，是我國當(dāng)時火箭中彈性振動頻率最低的一個。飛行中，四個貯箱中的液體還有晃動，而且晃動頻率也很低。彈性振動和晃動兩者交鏈作用，給穩(wěn)定系統(tǒng)設(shè)計(jì)帶來很大困難?？刂葡到y(tǒng)研究所工程師金鐘驥等經(jīng)過大量計(jì)算和模擬試驗(yàn)，找到了對火箭進(jìn)行一次振型“相位穩(wěn)定”、對二次振型進(jìn)行“幅值穩(wěn)定”的綜合穩(wěn)定方法。加上其他措施，實(shí)現(xiàn)了包括級間分離在內(nèi)的各種條件下的穩(wěn)定飛行。

“長征一號”在二、三級動力段之間，有二百多秒時間的滑行飛行段。姿態(tài)控制系統(tǒng)的任務(wù)，是消除滑行中的干擾，給第三級固體燃料發(fā)動機(jī)點(diǎn)火時建立必要的姿態(tài)條件。北京機(jī)電研究設(shè)計(jì)所為“長征一號”設(shè)計(jì)了一個簡單實(shí)用的姿態(tài)控制系統(tǒng)。它用第二級火箭的慣性器件作為敏感元件，用高壓氮?dú)鈬娚渥鳛檎{(diào)姿的動力。一九六八年，控制系統(tǒng)研究所以非線性控制理論為基礎(chǔ)，闡明了液體推進(jìn)劑在失重條件下紊亂運(yùn)動對火箭姿控的影響，建立了相應(yīng)的數(shù)學(xué)模型，解決了系統(tǒng)的理論和實(shí)踐問題。

——掌握氣浮支承技術(shù)，造出高精度慣性儀表

應(yīng)用陀螺原理工作的慣性儀表，是火箭飛行控制的基準(zhǔn)。它的精度，很大程度上取決于陀螺各軸的支承技術(shù)水平。在“長征一號”之前，我國慣性儀表一直使用滾珠軸承支承。它的摩擦力矩最小只能控制到0．2 ～0．4 克·厘米的水平，且在動態(tài)條件下陀螺儀表的隨機(jī)漂移也很大。如果用一定壓力的氣體或液體把這些軸承懸浮起來，摩擦力矩值不僅比較穩(wěn)定，而且只有滾珠軸承的1%。要想大幅度提高控制精度，必須掌握新的支承技術(shù)。為此，選擇了靜壓氣浮技術(shù)，作為慣性器件支承技術(shù)革新的主要途徑?？諝廨S承是氣浮陀螺和氣浮陀螺加速度表的關(guān)鍵支承元件，是穩(wěn)定儀表性能的主要因素。它要求加工精度極高，是一個十分精密的工件。

為了盡快滿足研制工作的需要，慣性器件研究所和慣性器件制造廠在老專家郝復(fù)儉領(lǐng)導(dǎo)下組成了聯(lián)合攻關(guān)小組，經(jīng)過八個月的苦戰(zhàn)，慣性器件制造廠邢傳富、張永壽師傅在總結(jié)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，精心加工，精心裝配出尺寸精度高達(dá)2 微米的空氣軸承。第一根軸承在靜壓支承下高速旋轉(zhuǎn)起來。放到測試臺上檢查，精度果然上去了。在這個基礎(chǔ)上，很快設(shè)計(jì)和生產(chǎn)出了氣浮三自由度陀螺儀和氣浮陀螺加速度表。有了高精度的儀表，再配上先進(jìn)的軟件技術(shù)——建立陀螺儀的漂移數(shù)學(xué)模型，通過對誤差分離提前進(jìn)行修正，使我國對慣性儀表的使用發(fā)生了一個質(zhì)的飛躍，精度比采用滾珠軸承的陀螺大大提高。

——實(shí)現(xiàn)電路晶體管化

從電子管發(fā)展到晶體管，是電子器件在二十世紀(jì)五十年代末和六十年代初經(jīng)歷的一場更新?lián)Q代的變革。盡管在“長征一號”開始研制時，我國晶體管器件還處于初期階段，但設(shè)計(jì)師們意識到它在航天事業(yè)中的發(fā)展前途，果斷地決定全部電路都使用晶體管器件。晶體管化，在減輕火箭系統(tǒng)重量、體積，簡化系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)多種功能上，都顯示了明顯的優(yōu)越性。但是文化大革命引起的混亂，造成晶體管質(zhì)量不穩(wěn)定，給控制系統(tǒng)帶來無窮的麻煩，在一段時間里成為“長征一號”的一大難題。承擔(dān)晶體管器件設(shè)計(jì)、生產(chǎn)的第四機(jī)械工業(yè)部有關(guān)單位排除了干擾，上下齊心協(xié)力，在時間極為緊迫的情況下，克服了許多意想不到的困難，終于在火箭進(jìn)入大型試驗(yàn)前，穩(wěn)定了產(chǎn)品質(zhì)量，以性能全優(yōu)的產(chǎn)品裝備了“長征一號”的各種電子設(shè)備。

“長征一號”火箭三級模樣彈（1968 年）

新的飛行測量系統(tǒng)和安全系統(tǒng)

“長征一號”上裝著3 套飛行測量系統(tǒng)和2 套安全自毀系統(tǒng)。它們傳輸飛行中各系統(tǒng)工作的信息和火箭運(yùn)動參數(shù)。如果飛行發(fā)生故障，它們就根據(jù)地面指令或火箭上的自毀指令在空中把火箭炸毀，以保證航道上人民生命財(cái)產(chǎn)的安全。

——大容量遙測系統(tǒng)

“長征一號”上裝有兩套遙測系統(tǒng)，一套在第二級，負(fù)責(zé)從起飛到二、三級分離的參數(shù)測量和信息傳輸；另一套較小，裝在第三級，負(fù)責(zé)從三級點(diǎn)火到三級與衛(wèi)星分離的參數(shù)測量和信息傳輸。遙測系統(tǒng)的核心——編碼發(fā)送裝置，由遙測設(shè)備研究所研制。測量信號用的各種傳感器，難度大的，如液位傳感器，也由遙測設(shè)備研究所設(shè)計(jì)，遙測設(shè)備制造廠生產(chǎn)。發(fā)射用的天線，是由北京特殊機(jī)電研究所天線設(shè)計(jì)室特別設(shè)計(jì)制作的。

在“長征一號”之前，我國火箭上用的編碼發(fā)送裝置傳輸?shù)膮?shù)數(shù)量有限，不能傳輸需要大信息容量的振動參數(shù)和高精度時間參數(shù)，因此不能滿足日益復(fù)雜的運(yùn)載火箭的需要。

一九六四年底，遙測設(shè)備研究所的設(shè)計(jì)人員，開始了新的大容量遙測系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，采用了當(dāng)時在我國還處于初期狀態(tài)的晶體管，取代了原系統(tǒng)中的電子管，其中只有發(fā)射機(jī)因尚無大功率晶體管，所以仍用電子管。新系統(tǒng)采用脈沖幅度、脈沖編碼調(diào)制—頻率調(diào)制體制，總采樣率達(dá)到40KC，信息容量比原有編碼裝置系統(tǒng)提高了十多倍。由于遙測設(shè)備研究所和遙測設(shè)備制造廠的相互配合，僅用了兩年時間便完成了新系統(tǒng)的研制。

大容量遙測系統(tǒng)的使用，使“長征一號”測量參數(shù)數(shù)量猛增到幾百個。而且，遙測系統(tǒng)從一開始，就以其可靠性高和準(zhǔn)確性好完成了多次火箭總裝測試及飛行測量任務(wù)。這是與系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量良好和生產(chǎn)廠家認(rèn)真嚴(yán)格的作風(fēng)分不開的。

東方紅一號衛(wèi)星總裝現(xiàn)場

——外彈道測量系統(tǒng)

為了測量和實(shí)時顯示火箭飛行位置和運(yùn)動參數(shù)，“長征一號”上裝有外彈道測量系統(tǒng)。它是我國第一次投入使用的大型外彈道測量工程的箭上設(shè)備。系統(tǒng)按多普勒測速原理工作。其中，連續(xù)波雷達(dá)應(yīng)答機(jī)提供測速信號，單脈沖雷達(dá)應(yīng)答機(jī)提供測距、測俯仰角和方位角信號。另外，還有引導(dǎo)雷達(dá)應(yīng)答機(jī)、安全指令接收機(jī)等設(shè)備。全部箭上設(shè)備，由第四機(jī)械工業(yè)部第十研究院研制和生產(chǎn)。

外彈道測量系統(tǒng)采用微波技術(shù)，使用了許多對當(dāng)時電子工業(yè)來說是高、精、尖的器件。例如，采用恒溫控制的速調(diào)管振蕩器、高速大電流脈沖調(diào)制用的閘流管、微波功率振蕩器、波導(dǎo)、高頻接插件及微波天線等。研制這些器件成為該系統(tǒng)的關(guān)鍵。有關(guān)單位，經(jīng)過短短兩年的攻關(guān)，就向儀器總體單位提供了各種器件。第一套整機(jī)設(shè)備經(jīng)過了線路關(guān)、環(huán)境適應(yīng)性關(guān)、匹配協(xié)調(diào)關(guān)之后，一九六八年，便參加了“長征一號”電氣系統(tǒng)匹配試驗(yàn)。

——安全自毀系統(tǒng)

“長征一號”的飛行如果發(fā)生故障。可采用兩種手段進(jìn)行自毀：一是箭上的自毀系統(tǒng)，分辨出程序和姿態(tài)故障后，立即接通箭上爆炸器電源使火箭自毀。二是用外測系統(tǒng)，由地面發(fā)出自毀指令，接通爆炸器電源。自毀系統(tǒng)由控制系統(tǒng)研究所研制。爆炸器由第五機(jī)械工業(yè)部提供。

對自毀系統(tǒng)最主要的要求是高可靠。該炸時必須炸，不該炸時絕對不許炸。為了提高系統(tǒng)抗干擾能力，采取獨(dú)立電源等一系列措施。一九六六年還專門進(jìn)行了地面自毀試驗(yàn)，檢查了爆破效果。

“長征一號”的安全自毀系統(tǒng)，在飛行過程中，還及時將工作完畢的第一子級和第二子級火箭在空中炸毀，從而保證了航區(qū)上我國居民和公海上航行船只的安全。

飛向太空

從一九六八年秋至一九七零年春，是“長征一號”總裝測試、大型地面試驗(yàn)和準(zhǔn)備發(fā)射我國第一顆衛(wèi)星階段，歷時近一年半。

一九六七年十二月，最后確定了第一顆衛(wèi)星的技術(shù)狀態(tài)。衛(wèi)星重約170 公斤，直徑為l 米。運(yùn)載火箭應(yīng)把它送到傾角70 度、近地點(diǎn)400 公里以上的軌道。衛(wèi)星能否入軌，取決于運(yùn)載火箭?！伴L征一號”總體和各分系統(tǒng)方案，雖然滿足了上述技術(shù)要求，并留有充足余量，但由于文化大革命的嚴(yán)重干擾和沖擊，能不能如期總裝出廠，能不能保證產(chǎn)品的質(zhì)量，這是全體研制人員所擔(dān)心的問題，也是必須下功夫予以解決的問題。

“長征一號”火箭運(yùn)往發(fā)射場

按照計(jì)劃，在發(fā)射衛(wèi)星之前，要進(jìn)行火箭各級點(diǎn)火試車、發(fā)射場合練以及短程飛行試驗(yàn)。在此基礎(chǔ)上，再裝出發(fā)射衛(wèi)星用的“長征一號”。這樣的安排，是一環(huán)緊扣一環(huán)，一處卡殼就會影響全局。當(dāng)時，正是林彪、“四人幫”在全國橫行的時候，許多負(fù)責(zé)研制“長征一號”的領(lǐng)導(dǎo)干部，被扣上各種莫須有的罪名，有的被迫靠邊站，沒有靠邊站的工作也十分困難。但參加研制的人員，出于高度的政治責(zé)任感和強(qiáng)烈的事業(yè)心，積極主動地深入到科研生產(chǎn)第一線，克服困難，排除干擾，解決科研生產(chǎn)中出現(xiàn)的各種實(shí)際問題，艱難地把研制工作推向前進(jìn)。

經(jīng)過三年的努力，一九六八年秋，各系統(tǒng)零組部件從四面八方向總裝廠匯集?？傃b之前，各系統(tǒng)都在模樣火箭上進(jìn)行了安裝位置和尺寸關(guān)系協(xié)調(diào)，因此，總裝配中出現(xiàn)問題很少?？刂葡到y(tǒng)和其他電氣系統(tǒng)比較復(fù)雜，測試人員認(rèn)真負(fù)責(zé)，一絲不茍，堅(jiān)持弄清每一個疑點(diǎn)，在排除所有的故障后才讓火箭出廠。

一九六九年一月，第一枚地面試車用的兩級液體火箭總裝測試完畢，送往試驗(yàn)站?！伴L征一號”進(jìn)入了廠外試驗(yàn)階段。

在“長征一號”發(fā)射衛(wèi)星之前，要進(jìn)行‘一、二級’‘二級’‘二、三級’和‘三級’共計(jì)四次發(fā)動機(jī)全推力狀態(tài)下的試車。一方面是為了考核各系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性，另一方面，地面試車可以提供比飛行環(huán)境略為苛刻的動力學(xué)環(huán)境，對火箭上的儀器設(shè)備進(jìn)行超負(fù)荷考核。因此，它是提高“長征一號”飛行成功率極其重要的一環(huán)。一九六九年五月，試驗(yàn)人員連續(xù)苦戰(zhàn)八天，完成了首次‘一、二級’試車。半個月后，‘二級’試車也成功了。接著，‘二、三級’‘三級’試車也成功了。震耳欲聾的發(fā)動機(jī)聲在大地上回響，耀眼的火焰把人們的心照亮。試車考驗(yàn)了“長征一號”火箭各個系統(tǒng)，證明它們是高質(zhì)量的。試車也檢查出控制系統(tǒng)的心臟——陀螺儀表的個別設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)剛度略嫌不足。這就使人們可以及時采取改進(jìn)措施，把缺陷和故障排除在火箭發(fā)射之前。

1970 年4 月24 日，“長征一號”火箭發(fā)射成功

一九六九年七月，“長征一號”進(jìn)入總裝階段。遵照周恩來總理的指示，為了明確責(zé)任，確保產(chǎn)品質(zhì)量，把29 個單位在崗直接參加設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、試驗(yàn)的3456 名工作人員，一個個登記造冊，上報(bào)總理辦公室，同時要求所有參加這一工作的人員，都要服從指揮，堅(jiān)守工作崗位。為了不使整個科研生產(chǎn)發(fā)生卡殼，中央還為“長征一號”的關(guān)鍵、短線項(xiàng)目，開具了特別公函。持有這種“路條”，不管到哪里去求援，都能暢通無阻，有力地保證了研制工作在動亂中能夠順利進(jìn)行。

在正式發(fā)射衛(wèi)星之前，一九七零年一月，“長征一號”的一、二級進(jìn)行了飛行試驗(yàn)。兩級火箭分離成功！發(fā)動機(jī)高空點(diǎn)火也成功！飛行的遙測數(shù)據(jù)還表明，火箭在失重狀態(tài)下滑行姿態(tài)完全正常。這次試驗(yàn)取得圓滿成功，證明以中遠(yuǎn)程火箭為基礎(chǔ)的“長征一號”的一、二級達(dá)到設(shè)計(jì)要求，可以準(zhǔn)備發(fā)射衛(wèi)星了。

一九七零年二月五日，“長征一號”合練火箭出廠。發(fā)射“東方紅一號”衛(wèi)星的準(zhǔn)備工作基本就緒。

在準(zhǔn)備一、二級飛行試驗(yàn)的同時，火箭總裝配車間的工人們，一絲不茍，爭分奪秒，及時裝出了發(fā)射第一顆衛(wèi)星的火箭。一九七零年三月二十六日，火箭出廠。周恩來總理特請前來匯報(bào)情況的領(lǐng)導(dǎo)干部轉(zhuǎn)告大家：千萬不要認(rèn)為工作已經(jīng)都做好了。一定要過細(xì)地做工作，要搞故障預(yù)想，對各種可能的情況，展開討論。周恩來總理高度贊譽(yù)工人們，用勤勞的雙手，精湛的技藝，為國家做出了貢獻(xiàn)。

一九七零年四月初，“長征一號”火箭在發(fā)射場技術(shù)陣地開始進(jìn)行檢查測試工作。四月十七日，“長征一號”連同“東方紅一號”衛(wèi)星一起，進(jìn)入發(fā)射塔架。發(fā)射場上秩序井然，一切工作部按嚴(yán)格的程序有條不紊地進(jìn)行。二十三日，檢查工作全部結(jié)束，塔架撤離，發(fā)射場上只留下待發(fā)的火箭和臍帶塔。

一九七〇年四月二十四日二十一點(diǎn)三十五分，火箭點(diǎn)火?；鹧鎰澠埔箍?，直奔東南方而去。十多分鐘后，傳來了衛(wèi)星進(jìn)入軌道的捷報(bào)。中國和國外人民，都清楚地看到了衛(wèi)星和入軌后的第三級火箭。

“長征一號”的研制成功，為揭開我國航天活動的序幕做出了貢獻(xiàn)。它作為我國發(fā)射第一顆衛(wèi)星的運(yùn)載工具而載入史冊。