張嗣瀛先生的紅箭情結(jié)

中圖分類號(hào)：K826.16

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：E

Abstract： Zhang Siying participated in the three-year development of the Hongjian -73 control system and made significant contributions. He has successively solved three key problems，among them， identified the key factors that the missile cannot be controled， proposed audacious suggestion for correcting the installation angle of gyroscopes and provided the direction and amount of gyroscope installation angle correction，designed a convenient and intuitive control law based on command waveforms and synthetic vectors to solve the decoupling problem of a type of two channel cross coupling in rotating aircraft. In 1978， he was awarded the \"Science and Technology Worker Award for Outstanding Contributions\" by the National Science Conference.

Keywords： Zhang Siying；Hongjian emotional complex； significant contributions

20 世紀(jì)60年代初，國家有關(guān)部門正式組成了以炮兵科學(xué)技術(shù)研究院為主，聯(lián)合北京工業(yè)學(xué)院和724廠，組成了新型反坦克導(dǎo)彈研制機(jī)構(gòu)。經(jīng)過對(duì)J－201型反坦克導(dǎo)彈近十年的全面研制工作，為我國兵器的進(jìn)一步研究積累了經(jīng)驗(yàn)，為隨后的“紅箭-73\"研制打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。但是，由于J型反坦克導(dǎo)彈不能完全滿足我軍對(duì)反坦克火力的新要求，面對(duì)陸續(xù)出現(xiàn)的新型主戰(zhàn)坦克，迫切需要一種新型的能夠擊穿這些坦克的先進(jìn)反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)。

724廠地處沈陽，故遼寧省國防科工委負(fù)責(zé)組織了“國防科研745會(huì)戰(zhàn)項(xiàng)目”。1974年，會(huì)戰(zhàn)指揮部從沈陽市各高校和科研院所抽調(diào)科研技術(shù)人員，組成了會(huì)戰(zhàn)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)。張嗣瀛受命參加了遼寧省“紅箭-73”大會(huì)戰(zhàn)。在攻關(guān)的三年多時(shí)間里，先后解決了三個(gè)關(guān)鍵性的難題，為國防工業(yè)現(xiàn)代化做出了重要貢獻(xiàn)。

1受命攻關(guān)

20 世紀(jì)60年代中期，一場(chǎng)風(fēng)暴席卷中國大地。“文化大革命\"的發(fā)生，使得一切正常工作都處于了停滯狀態(tài)。學(xué)校里停止了招生，停止了教學(xué)，更不用說科學(xué)研究了。學(xué)校的教職員工被下放到工廠去，張嗣瀛被派到沈陽鐵西區(qū)的一個(gè)工廠。

研究不能搞了，但并沒有影響他對(duì)科學(xué)研究的摯愛與思考，仍然在不停地學(xué)習(xí)，不停地查閱可能查到的資料他相信，多學(xué)習(xí)知識(shí)、多積累資料，以后總會(huì)有用武之地的。

六七十年代正處于“冷戰(zhàn)\"時(shí)期，美蘇兩國大搞軍備競(jìng)賽，加大了爭(zhēng)霸世界的較量，使得國際局勢(shì)動(dòng)蕩不安。來自北方的威脅日益嚴(yán)峻，龐大的坦克群令歐洲膽寒。60年代末的珍寶島沖突事件，進(jìn)一步證明我軍的反坦克能力，特別是單兵反坦克能力的欠缺。

面對(duì)這一嚴(yán)峻威脅，我軍提出了對(duì)新型反坦克武器的需求，在研制新一代反坦克火炮的同時(shí)，部隊(duì)急需一種有效的單兵反坦克火器，以彌補(bǔ)前期反坦克火箭筒的不足。

為了保衛(wèi)國家的建設(shè)與安全，我國也加強(qiáng)了軍事科學(xué)研究的力量。1973年，中央決定集中國防工業(yè)的精兵強(qiáng)將，啟動(dòng)了反坦克導(dǎo)彈的研制工作[1-2]。由仿制蘇聯(lián)AT-3型\"薩格爾\"反坦克導(dǎo)彈人手，經(jīng)過近6年的仿制研究攻關(guān)歷程，于1978年成功定型，命名為“紅箭-73\"反坦克導(dǎo)彈，成為中國軍隊(duì)裝備的第一代反坦克導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，填補(bǔ)了中國反坦克導(dǎo)彈裝備的空白。

在武器研制過程中，前期是原理與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)階段，后期則是控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段。

1974年5月，“紅箭-73\"研制項(xiàng)目進(jìn)入了關(guān)鍵階段。為了加強(qiáng)研究攻關(guān)的力量，遼寧省國防工辦決定從高校抽調(diào)科技人員參與“紅箭-73\"的研制工作。東北工學(xué)院選派了兩名教師參加反導(dǎo)彈坦克的研制[3-4]。一位是物理系教授沈洪濤（1915—1982，浙江桐鄉(xiāng)人，1938年畢業(yè)于昆明西南聯(lián)大物理系，1941年任清華大學(xué)物理系助教，1945年被派往美國學(xué)習(xí)炮兵器材，1949年10月赴東北，先后任東北工學(xué)院副教授、教授，曾任物理教研室主任、工程物理系主任、副教務(wù)長等職，并兼任中國物理學(xué)會(huì)理事、沈陽物理學(xué)會(huì)理事長等），他早期曾在重慶做過彈道研究工作，這次也是負(fù)責(zé)彈道方面的攻關(guān)。另一位就是張嗣瀛，由于他在自動(dòng)控制領(lǐng)域做出了有影響的研究結(jié)果，便被派往某軍工廠參加“紅箭-73\"項(xiàng)目的攻關(guān)，負(fù)責(zé)導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)。后來，學(xué)校又相繼派出幾名教師參與其中。

受命參加反坦克導(dǎo)彈控制系統(tǒng)的研究工作，張嗣瀛感到莫大的榮耀和興奮。能參與這樣一個(gè)國防項(xiàng)目，為國做貢獻(xiàn)的機(jī)會(huì)終于來了。“文革\"期間，什么都停頓了，作為教師不能搞教學(xué)，作為科技人員不能做科研，這有多么難受啊！現(xiàn)在總算有了具體項(xiàng)目，又能繼續(xù)從事空閑了十年的科學(xué)研究工作了。這是為國防而作，心里又有了一份神圣的責(zé)任感。

2組建控制系統(tǒng)攻關(guān)小組

隨著研制工作的進(jìn)展，張嗣瀛感到參與的人員太少，力量不足，建議學(xué)校增派一些人手。學(xué)校領(lǐng)導(dǎo)很重視，讓他自己物色人選。他便指定他的學(xué)生兼助手王景才（1937—2018，遼寧沈陽人，1963年畢業(yè)于東北工學(xué)院，東北大學(xué)教授）和王鐵光（1941—2012，遼寧沈陽人，1962 年畢業(yè)于東北工學(xué)院，東北大學(xué)教授）參與研制工作，并與軍工廠的技術(shù)人員一起，組成了控制系統(tǒng)攻關(guān)小組，由張嗣瀛任組長。他們一起討論，一起研究，經(jīng)過三年的刻苦攻關(guān)，終于解決了控制系統(tǒng)的關(guān)鍵問題，取得突出實(shí)效，完滿地完成了這項(xiàng)重大任務(wù)。

從位于沈陽最南端的東北工學(xué)院到位于沈陽最北端的軍工廠，相距15 公里，要穿過整個(gè)沈陽城。年屆五十的張嗣瀛和三十幾歲的年青人一樣，每天騎著自行車，伴著朝陽，騎行一個(gè)多小時(shí)到郊外的工廠去上班。晚上又披著霞光，拖著疲憊的身體騎回家里。一天天，一年年，寒來暑往，風(fēng)雨無阻。朝行北，夕歸南，每日如此。尤為艱苦的是，冬季天寒地凍，街巷冰雪覆蓋，又是逆風(fēng)騎行，感到格外費(fèi)力。每當(dāng)?shù)竭_(dá)工廠時(shí)都是渾身熱汗，襯衣都濕透了。不管刮風(fēng)下雨，不管酷暑嚴(yán)冬，張嗣瀛從未間斷，也從不叫苦，這樣一干就是三年。

搞仿制看似簡(jiǎn)單，實(shí)際上并不是很容易的事情，更不是很快就能做出來的。只有實(shí)物，沒有說明書，沒有任何資料。首先是要了解導(dǎo)彈的基本結(jié)構(gòu)，分析導(dǎo)彈的飛行原理。

張嗣瀛與同事們一起，查找與飛行力學(xué)相關(guān)的書籍和文獻(xiàn)資料，對(duì)照實(shí)物分析思考。導(dǎo)彈是自身旋轉(zhuǎn)著前進(jìn)的，而產(chǎn)生這種運(yùn)動(dòng)是靠尾部的兩個(gè)噴氣管（或稱推進(jìn)器），這兩個(gè)噴氣管是可以擺動(dòng)的。左右擺動(dòng)用以控制導(dǎo)彈的偏航角，上下擺動(dòng)用以控制導(dǎo)彈的俯仰角，以此操縱導(dǎo)彈來擊中目標(biāo)。

經(jīng)過各方面技術(shù)人員的努力，成品做出來了。但是經(jīng)過多次試驗(yàn)，就是打不準(zhǔn)。打靶實(shí)驗(yàn)是在三千米遠(yuǎn)處立一塊大木板，木板上面畫著一個(gè)大大的紅十字。導(dǎo)彈發(fā)射架上裝有帶望遠(yuǎn)鏡的瞄準(zhǔn)器，肉眼通過瞄準(zhǔn)器可以看到三千米外，射手一邊用望遠(yuǎn)鏡瞄準(zhǔn)，一邊操作發(fā)射。似乎沒什么問題呀，怎么就是打不中呢？

大家一起找原因，想辦法。張嗣瀛冥思苦想，打不準(zhǔn)的原因到底是什么？他將射手的控制指令記錄紙都拿過來，一條一條地琢磨，認(rèn)真仔細(xì)地研究。

對(duì)這種反坦克導(dǎo)彈進(jìn)行導(dǎo)航的控制指令，是由脈沖調(diào)寬系統(tǒng)來完成的。它是借助于波形的正負(fù)和寬度的變化，形成上、下、左、右等不同的指令。即把一個(gè)波形周期分成四個(gè)段，這四個(gè)段不同的組合，就構(gòu)成不同的指令，或俯仰，或偏轉(zhuǎn)。但若有關(guān)參數(shù)選擇不當(dāng)，就會(huì)產(chǎn)生交叉耦合現(xiàn)象，即當(dāng)給出俯仰角變化指令時(shí)，卻同時(shí)產(chǎn)生了偏航角的變化，從而使導(dǎo)彈不聽控。

3校正安裝角

張嗣瀛決定在如何進(jìn)行解耦這個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)上下工夫。他仔細(xì)分析控制指令與控制力之間的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)從發(fā)出指令到執(zhí)行指令有延遲因素。受控導(dǎo)彈在飛行前進(jìn)時(shí)是繞縱軸向右旋轉(zhuǎn)，即順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)給出上下指令以使導(dǎo)彈俯仰角變化的時(shí)候，噴氣管應(yīng)該上下擺，但此時(shí)導(dǎo)彈已經(jīng)轉(zhuǎn)動(dòng)到另一個(gè)角度，可能就變成左右擺了，而左右擺是控制偏航角的，于是就產(chǎn)生了混亂。

張嗣瀛想到，在指令和導(dǎo)彈姿態(tài)之間建立一個(gè)反饋機(jī)制，并且考慮時(shí)延，這樣便有可能消除耦合。這應(yīng)該是關(guān)鍵所在。

那么，如何解決這個(gè)問題呢？張嗣瀛認(rèn)為，首先要獲知導(dǎo)彈在某時(shí)刻的姿態(tài)信息，這可以利用導(dǎo)彈系統(tǒng)中安裝的陀螺儀來實(shí)現(xiàn)。陀螺儀具有軸向不變的物理特性，即它總是保持一個(gè)方向不變。當(dāng)導(dǎo)彈有偏轉(zhuǎn)的時(shí)候，與陀螺儀軸就會(huì)有角度差，根據(jù)這個(gè)差值即可度量導(dǎo)彈轉(zhuǎn)到的位置。本來給一個(gè)純粹俯仰的指令，結(jié)果卻偏航了，給一個(gè)偏航的指令，它又俯仰了，那么這就一定是相差 90^° 角。給一個(gè)俯仰指令，若結(jié)果是向右下栽，那么這就一定是相差 45^° 角。

張嗣瀛以他深厚的數(shù)學(xué)功底想出了解決辦法，把四個(gè)波段的控制信號(hào)分別用四個(gè)矢量表示，把它們合到一起，就是合成矢量。以得到的合成矢量代表控制力，最后作用在彈體上是一個(gè)特定方向上的合力。關(guān)鍵是找出這個(gè)合成矢量。根據(jù)這個(gè)合成矢量，就能進(jìn)行指令與姿態(tài)之間的對(duì)比，就可以得到時(shí)延的具體量。這樣就有一個(gè)量的比較，就可以通過結(jié)構(gòu)調(diào)整來消除誤差角，消除時(shí)延。

通過對(duì)控制指令記錄紙上的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較分析，張嗣瀛得出了關(guān)鍵性的結(jié)論——校正陀螺儀在導(dǎo)彈上的安裝角。

改變安裝角，這可是一個(gè)大膽的想法啊！蘇聯(lián)人就是這么安裝的，能有錯(cuò)嗎？能隨便改動(dòng)嗎？工程指揮部經(jīng)過反復(fù)討論，采納了張嗣瀛的建議，決定實(shí)際試驗(yàn)一下。

在嚴(yán)格的推導(dǎo)和計(jì)算的基礎(chǔ)上，張嗣瀛給出了陀螺儀安裝角校正方向和校正量。技術(shù)人員按照張嗣瀛所給出的參數(shù)，對(duì)導(dǎo)彈陀螺儀進(jìn)行了重新安裝。

重新改造后的導(dǎo)彈又拉到了靶場(chǎng)，進(jìn)行打靶試驗(yàn)。這是一次較為正式的試驗(yàn)，是在沈陽北郊的新城子靶場(chǎng)。結(jié)果果然不出所料，控制效果得到了顯著的改進(jìn)。三千米遠(yuǎn)靶標(biāo)，第一次打靶，三發(fā)兩中。這次技術(shù)攻關(guān)，取得了決定性的勝利。

張嗣瀛帶領(lǐng)他的控制系統(tǒng)組，為國防軍工項(xiàng)目做出了重要的貢獻(xiàn)，使\"紅箭-73”的研制定型邁出了關(guān)鍵性的一步。

通過“紅箭-73\"項(xiàng)目的攻關(guān)過程，張嗣瀛更加堅(jiān)信理論研究是有用的，是十分重要的，更加堅(jiān)定了繼續(xù)從事理論研究的信心。在談到參加“紅箭-73\"項(xiàng)目的感受時(shí)，他說：“理論有用，而且理論結(jié)合實(shí)際會(huì)更有所用，能夠解決些問題。”

他認(rèn)為，如果沒有理論基礎(chǔ)，就分析不出來原因，也就不知道這是安裝錯(cuò)了的緣故。事情就是這樣，有時(shí)候就是一層窗戶紙，捅破了窗戶紙，問題就迎刃而解了。但捅破窗戶紙靠的就是理論基礎(chǔ)。張嗣瀛如是說：“你怎么知道這是安裝角度的問題？為什么需要撥？往哪個(gè)方向撥？撥多少？這個(gè)問題就不是一個(gè)很簡(jiǎn)單的事情了，這是一個(gè)復(fù)雜的過程。所以這個(gè)理論的東西確實(shí)有用。還是應(yīng)該有理論指導(dǎo)，才能夠往正確方向跑。當(dāng)然，理論一定要結(jié)合實(shí)際。\"[5]

不久，又在國家靶場(chǎng)進(jìn)行真正的坦克靶演習(xí)，依舊是三千米遠(yuǎn)，結(jié)果是十發(fā)九中，這個(gè)命中率是相當(dāng)高的。很快，“紅箭-73\"反坦克導(dǎo)彈就成批生產(chǎn)，裝備部隊(duì)了。

后來，在對(duì)越自衛(wèi)反擊戰(zhàn)中，“紅箭-73\"發(fā)揮了重要的作用，它不光可以打坦克，還可以用來打堡壘。

1984年，國慶35周年的閱兵式上，“紅箭-73”作為我軍新一代單兵反坦克武器，威風(fēng)凜凜地行進(jìn)在受閱方隊(duì)中，接受黨和人民的檢閱。當(dāng)從電視轉(zhuǎn)播節(jié)目中看到“紅箭-73\"的鏡頭時(shí)，張嗣瀛感到無比的自豪和驕傲！

每當(dāng)談起這段經(jīng)歷，張嗣瀛都很感慨。他覺得那三年是和實(shí)際結(jié)合，確實(shí)在搞一個(gè)實(shí)際的東西。“文化大革命\"中，大家什么事都不能做的時(shí)候，我能在工廠里邊干三年，做出點(diǎn)貢獻(xiàn)來，也是挺高興的事。

4榮獲全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)

1978年3月，正是萬物復(fù)蘇的時(shí)節(jié)。中共中央、國務(wù)院在北京人民大會(huì)堂隆重召開了全國科學(xué)大會(huì)，這是中國科技發(fā)展史上具有里程碑意義的一次盛會(huì)。它標(biāo)志著科學(xué)春天的到來。

在有6000人參加的開幕會(huì)上，中共中央副主席、國務(wù)院副總理鄧小平做了重要講話，向全國人民發(fā)出了“樹雄心，立大志，向科學(xué)技術(shù)現(xiàn)代化進(jìn)軍\"的號(hào)召。鄧小平指出，四個(gè)現(xiàn)代化的關(guān)鍵是科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，并提出了“科學(xué)技術(shù)是生產(chǎn)力\"的著名論斷。鄧小平的講話，成為改革開放以來我們黨一以貫之的基本思想，對(duì)于國家長遠(yuǎn)發(fā)展具有十分重要的意義。

3月31日下午，全國科學(xué)大會(huì)在人民大會(huì)堂舉行隆重的閉幕式和授獎(jiǎng)儀式。大會(huì)表彰了862個(gè)先進(jìn)集體，1192名先進(jìn)科技工作者和7675項(xiàng)優(yōu)秀科研成果。張嗣瀛是受表彰的先進(jìn)個(gè)人之一。由于在“紅箭-73\"的研制過程中發(fā)揮了骨干作用，做出了重要貢獻(xiàn)，張嗣瀛獲得了全國科學(xué)大會(huì)所頒授的“做出突出貢獻(xiàn)的科技工作者獎(jiǎng)”[6]。

第五機(jī)械工業(yè)部拍攝的記錄影片《紅箭-73》，有些片段就反映了他在參加研制反坦克導(dǎo)彈過程中的風(fēng)采。這項(xiàng)研究結(jié)果還于1988年被列入《冶金軍工史叢書（十九）》。

隨后，冶金工業(yè)部于1993年授予張嗣瀛“在冶金軍工創(chuàng)業(yè)和發(fā)展中做出突出貢獻(xiàn)\"獎(jiǎng)。

“紅箭-73\"攻關(guān)項(xiàng)目完成以后，張嗣瀛又回到學(xué)校。

這時(shí)，一切都已恢復(fù)正常，教學(xué)工作逐步走上正軌，科研工作也逐漸開展起來。

張嗣瀛仔細(xì)總結(jié)了參研“紅箭-73\"反坦克導(dǎo)彈項(xiàng)目每一步關(guān)鍵階段的研究過程，希冀從中找出具有一般指導(dǎo)意義的規(guī)律性的東西來。他認(rèn)為，在解決實(shí)際問題的時(shí)候，有理論做指導(dǎo)，就會(huì)少走彎路，容易找到解決問題的途徑和方法;而在解決了實(shí)際問題之后，又要善于總結(jié)，提煉出核心的東西上升到理論，歸納出適用范圍廣的新的理論方法。于是，張嗣瀛又開始了從實(shí)際到理論的研究過程。

經(jīng)過一年多的努力，張嗣瀛將陀螺儀安裝角的實(shí)際問題上升到理論，寫出了數(shù)篇論文。其中涉及到周期平均控制力的矢量表示法，俯仰、偏航兩通道交叉耦合的解除，高低常溫下重力補(bǔ)償指令系數(shù)的確定，控制系統(tǒng)各有關(guān)參數(shù)對(duì)控制精度的影響及參數(shù)的匹配，法向過載、彈道曲率半徑、操縱規(guī)律及攻擊區(qū)的分析等相關(guān)結(jié)果。

張嗣瀛于1981年發(fā)表了題為“脈沖調(diào)寬控制系統(tǒng)周期平均控制力的矢量表示法”的論文[]。在論文中，他將控制對(duì)象從導(dǎo)彈系統(tǒng)擴(kuò)展到一般旋轉(zhuǎn)飛行體，提出了一種方便直觀、簡(jiǎn)單易行的基于指令波形的控制力規(guī)律，用來解決旋轉(zhuǎn)飛行體的一類兩通道交叉耦合的解耦問題。隨后，又于1984年發(fā)表了題為“一個(gè)控制系統(tǒng)的解耦問題\"的論文[8]。文中給出了安裝角與攻角、側(cè)滑角、旋轉(zhuǎn)飛行體角速度、氣動(dòng)交叉力矩系數(shù)、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量以及指令波形矢量間關(guān)系的表達(dá)式，得到了在實(shí)用中更為方便的以運(yùn)動(dòng)方程系數(shù)表達(dá)的解耦條件。

參考文獻(xiàn)：

[1]文仲輝．中國的紅箭-73反坦克導(dǎo)彈系統(tǒng)[J]．中國航天，1990，4（6）：32－34.WEN Z H.Hongjin-73 anti tank missile system of China[J]. Aerospace China，199O，4（6）： 32-34.

[2]秦延景．紅箭-73：中國第一代反坦克導(dǎo)彈[J]．輕兵器，2012，20（8）：18－21.QIN Y J. Hongjian-73：First generation anti tank misile of China[J]. Small Arms，2Ol2，20（8）：18-21.

[3]楊佩禎，王國均，張五昌．東北大學(xué)八十年[M．沈陽：東北大學(xué)出版社，2003.

[4]楊佩禎．東北大學(xué)校志第二卷（東北工學(xué)院卷）上冊(cè)[M]．沈陽：東北大學(xué)出版社，1995.YANGPZ.NortheasternUniversityChroniclesVolume2（VolumeofNortheastInstituteofTechnology）PartIM.Shenyang：NorthasteUniversityPress，1995.

[5］采集小組.張嗣瀛訪談（2013年1月26日，青島）[R].北京：老科學(xué)家學(xué)術(shù)成長資料采集工程資料庫，2013.ColectionGoupntervihZangSiingJan263Qingdao）jn：DatafteProjetofCetingstoicdatafitistsacademicLife，2013.

[6]張晨．張嗣瀛——中國科學(xué)技術(shù)專家傳略（工程技術(shù)篇），自動(dòng)控制卷1[M]．中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)編，北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，200.ZHANGC.ZhangSiing—BiographyofChineseSienceandTechnologyExperts（EngineringTechologySectio），Volume1ofutoaticControlM].Compiledby China Assciation forScienceand Technology，Beijing：ChinaScienceand Technology Press，2000.

[7]張嗣瀛．脈沖調(diào)寬控制系統(tǒng)周期平均控制力的矢量表示法[J]．信息與控制，1984，10（2）：9－12.ZHANGSY.VectorrepresentationofperiodicaveragecontolforceinpulsewidthmodulatiocontrolsystemJInformationandCotrol，1984，10（2）：9-12.

[8]張嗣瀛．一個(gè)控制系統(tǒng)的解耦問題[J]．控制理論與應(yīng)用，1984，1（2）：3-10.ZHANG S Y.The decoupling problem of a control system[J].Control Theory and Applications，1984，1（2）： 3－10.

（責(zé)任編輯 李進(jìn)）