60年前的论战:苏联航空航天之争揭秘

2016-07-14 16:20:53 航空世界 2016年3期

李志

1957年,苏联成功发射了第一颗人造地球卫星,开始了令人振奋的太空技术探索和研究,航天系统飞速发展。苏联火箭专家、航天系统总设计师谢尔盖·巴布洛维奇·科罗廖夫完全脱离了洲际弹道导弹的研制工作,以他研制的R-7洲际弹道导弹(著名的“7号弹”,北约代号SS-6)弹体为原型,增加几级后变成了很好的运载火箭,利用这一型运载火箭首先将一枚人造卫星送入地球轨道,之后又将世界上第一艘载人航天器“东方-1号”送入太空。当时全苏联都感觉自己亲自参与了这一征服宇宙的突破行动,在他们这一时期实现了人类多年的梦想。当航天员尤里·加加林从太空回到地面时,全国人民感情的炙热程度,体现出的团结精神,只有1945年5月9日的胜利日可以与之相媲美。

赫鲁晓夫支持科罗廖夫的观点,他们认为,苏联已经过渡到导弹和太空时代,进入到核武器时代,而常规武器,如飞机、舰船等已经落伍了。发生核战争时,飞机尚未起飞就被击毁,水面舰船来不及发动进攻就被炸沉了。潜艇依然享有某些优先权,因为它们可以携带弹道导弹进入到深海区域。国家领导人开始钟情于航天技术,尤其是军事用途。航天技术成为国家防空的一个主要组成部分。在航空工业领域也发生了一些事件,与此相呼应。例如,属于航空部所属机构(他们研制的巡航导弹主要用于海上作战)的佛拉基米尔·切洛梅(后被称为反舰导弹之父),就强烈要求自己的企业转轨,研制航天系统。

在这种背景下,苏联运载火箭专家、飞机设计师们展开了一场论战,这里面既有政治因素,也有技术因素。参加论战的有苏联运载火箭三巨头杨格尔、科罗廖夫和切洛梅,航空界的图波列夫等飞机设计师,中央空气流体动力研究院的院长斯特鲁明斯基。随着苏联解体,当时的论战内容逐渐解密,这里将这场论战的一些细节内容披露给大家,以飨读者。

弹道导弹与巡航导弹之争

早在1952年,鲍曼工学院M1教研室菲奥多谢耶夫教授举办了一场学术辩论。这个教研室负责培养弹道导弹方面的专家,科罗廖夫作为副教授,负责授课。当时切洛梅的设计局以第52厂作为基地,这块场地现在属于苏霍伊设计局。由于没有能够解决脉冲发动机存在的问题,使FAU-1导弹的仿制落空,最后也导致涡轮喷气发动机巡航导弹项目失败,这个设计局因此被解散。切洛梅留在菲奥多谢耶夫教研室担任教授,而科罗廖夫当时还在杨格尔的领导下担任第88研究所的型号总师,远没有今天这么出名。

当时辩论的主题是:在现代武器中,弹道导弹和巡航导弹哪一个具有优先权。切洛梅讲述了巡航导弹设计思想及相关技术,并且论证巡航导弹是武装力量的主要武器,其理由是廉价:造一枚弹道导弹所花费的人力物力可以制造出若干枚廉价的巡航导弹。战时可以采用蜂群式进攻方式将大量的巡航导弹投送到敌方区域,这些导弹可以使敌人的防空系统瘫痪,因为其数量明显超过弹道导弹。由于当时还没有出现反导系统概念,依靠高炮无法拦截巡航导弹,因此,巡航导弹是占有绝对优势的一种武器。

这种辩论不会得到任何结果,但很有意思。早在1952年,切洛梅就有理有据地提出了巡航导弹的使用思想,并且随后变成了有效的理论。他已经能够运用概率参数证明巡航导弹的作战优势,比如,防空系统击落导弹的比例、由于技术原因偏离轨迹的导弹数量等。后来的实战结果证实了他当时的推断。今天俄罗斯和美国的三位一体战略武器中,就包括带核弹头的战略巡航导弹、洲际弹道导弹。专家们认为,这些武器结合在一起,就可以保证核高压态势的基本稳定。

当然,那时候还没有这个术语,但切洛梅的观点清晰地捍卫了巡航导弹的地位,他认为,巡航导弹是永远值得信任的武器。就是这样一个一直宣传巡航导弹使用思想的人,突然转向弹道导弹,并且提出要研制强大的运载火箭和航天系统。

在那个年代里,这一切最终推动苏联航空部采取了特殊的发展方式:缩小航空规模,优先发展航天。中国也深受影响,在长达20年的时间里,航空工业内部的新机型号很少。但美国并没有按照这个方向走,所以在战斗机研制领域美国一直处于领先地位。

切洛梅身处航空部体制内,很快就成为火箭技术领域的三个突出的型号总师之一。当时,火箭技术已经不可遏制地成为苏联人民和政府的最爱。

科罗廖夫属于国防工业部管辖,他所在的第88研究所是在第8厂的厂址上建立的,这个厂也属于国防工业部。这个所是专门为科罗廖夫建立的科学跟踪基地。科罗廖夫一开始研制德国的FAU-2导弹,他的所有研究课题都与导弹和火箭有关。但后来他又开始研究民用的航天器,这给他带来了巨大的荣誉。他不仅是有人驾驶航天器的型号总师,也是苏联在这一领域的奠基人。

而弹道导弹这条线在米哈伊尔·库兹米奇·杨格尔的领导下继续开展。杨格尔与科罗廖夫分道扬镳后来到第聂伯彼得罗夫斯克,在那里组建了南方设计局。后来,主持设计SS-18洲际弹道导弹的费德罗维奇·乌特金接手了这个设计局分出来的军用部分,成立了自己的设计局。美国人称这部分人为“撒旦”(与北约赋予SS-18的绰号相同——编者注),他们曾经研制出许多原创性的武器方案,其中包括以铁路机动方式部署的陆基洲际弹道导弹。

在航空部内,切洛梅是国内第三位导弹和火箭的研制者。科罗廖夫研制出“7号弹”R-7,并且已经装备使用。这一型弹道导弹既可以军用,也可以作为卫星、飞船等航天器的运载火箭,公开发射。杨格尔主张采用密封井发射洲际弹道导弹。在空天技术方面,切洛梅与杨格尔之间的争论内容至今还没有解密。但杨哥尔主张的弹道导弹发射方式很简单:一次性发射装置,而且比同类武器的发射费用低很多。简单说,就是在地下打一个洞,在洞里放入巨大的卡盘和导弹,类似于导弹加卡盘的窖井。切洛梅认为,这种导弹发射一次就足够了,没有第二次——核战争一爆发,就意味着人类的毁灭。可以说,他的这种想法获得了最后胜利,基于这种思想,切洛梅研制出100号弹道导弹(UR-100,北约代号SS-11),这也是第一枚货真价实的核盾牌式弹道导弹,可以令苏联在任何军事冲途中保持稳固的地位。

在这一型导弹研制之前,赫鲁晓夫挥舞着拳头说:我们可以让任何敌人毁灭10次,但这只是虚张声势而已。当时苏联只装备了唯一一型洲际弹道导弹,核导弹盾牌就更谈不上了,这需要巨大的物质消耗。切洛梅提出的导弹系统可以大大减少导弹盾牌的建设费用,这使他获得的荣誉更进一步:成为这一领域的总设计师。为了研制相对廉价的弹道导弹,切洛梅做出了巨大的贡献,况且他还采用了非常规的设计思路。

科罗廖夫、杨格尔所研制的导弹和运载火箭也利用了航空技术,如在弹体上采用承力构件、圆形框段,并用金属蒙皮将这些构件包上。赫鲁晓夫的儿子谢尔盖·尼基托维奇就在切洛梅的设计局工作,切洛梅充分利用这一机会,获得了与赫鲁晓夫接近的机会,向赫鲁晓夫吹嘘米亚西谢夫设计局(现在称为赫鲁尼切夫工厂)的成就。当时弗拉基米尔·米哈伊洛维奇·米亚西谢夫(又译作米亚西舍夫)已经调到中央空气流体动力研究院任院长,切洛梅掌管了这家设计局,作为自己的一个分部,同时也获得了米亚西谢夫设计局所有设计和技术储备,可以同其他设计局竞争。

当时,米亚西谢夫已经研制成功了M-4(北约绰号“野牛”)4发战略轰炸机,正在研制M-50超声速战略轰炸机。M-4也是苏联第一型洲际远程战略轰炸机,图-16就是以M-4为基础研制的批生产型轰炸机。在研制M-50时,米亚西谢夫并没有采用传统的承力结构,而是使用了承力壁板。这些承力壁板毛坯先用化学铣加工,然后再进行机械加工,上面加入加强筋,成为飞机的主要承力结构。在机身和机翼内部填充了筒状夹层材料。加强筋解决强度问题,节约出来的空间用于装载燃油。这种被戏称为“夹心饼干”的夹层结构,是一种具有重要意义的结构方案,可以使飞机实现超远距离的飞行。

但是,由于当时航天和火箭领域的巨匠们“关闭了战略轰炸机的大门”,切洛梅转而利用了米亚西谢夫在M-50飞机研制中体现出的设计思想,研制出了两型导弹,并且发挥了历史性的作用。这就是 100号导弹UR-100和500号导弹UR-500。以UR-500为原型诞生了著名的“质子”号——俄罗斯最重的运载火箭。直至今日,科罗廖夫的7号和切洛梅的500号还是俄罗斯解决各种航天任务的主要运载火箭,包括向空间轨道运送航天员、货物等。世界上还没有任何其他运载火箭超过他们。

米亚西谢夫的“夹心饼干”式弹体结构及其他新颖有趣的技术方案,让切洛梅的导弹/火箭研制冲在了前面。但这些技术措施并非一蹴而就,一开始提出的这些建议,在当时是令人反感、超乎想象的。因此,军方人士不怀好意地嘲笑说:杨格尔在为我们工作,科罗廖夫在为塔斯社工作,而切洛梅在为抽水马桶工作……

这种毫不掩饰的言语暗示人们:科罗廖夫沉溺于航天系统的发射,这多少带有宣传的味道,但得到的结果与实际物质消耗不相称;切洛梅向世人证明,有能力将某个物体送入太空轨道,能够解决人在太空中的生理问题,所以将来也会将人送到那里,但这些成就无法与我们今天的生活现状相称。但是,没有航天技术的进步,人类的进步也无法想象。科罗廖夫的作用在于掌握了近地空间航天技术,所取得的成果巨大、引人注目。但是,在那个时代,人们谈论他的时候,很少有人能够从人类征服太空的角度去认知。

飞机与火箭之争

这样的转折对苏联乃至中国的航空工业产生了巨大的影响。为了回应这一事件,1959年秋天,苏联航空部召开了历史性的全体成员大会,这次会议只讨论一个主题:航空工业到底向哪个方向发展?需要靠近运载火箭这只独木舟,还是继续干自己航空分内的事。会议争论得很激烈,当时苏联航空界所有主要的总设计师、型号总师和学者都发表了自己的看法。

由于受到了来自国家领导人的政治压力,并且已经定下来发展运载火箭技术的调子,因此很多人已经开始站队。斯特鲁明斯基院士代表中央空气流体动力研究院发言。他附和了苏共中央和苏联政府的观点并且证实说:现在已经迎来了航空时代结束的时刻,即使没有结束,也只有民用航空会得以保留,因为一系列国民经济问题只能依靠航空去解决。至于军事用途,军用飞机已经在国防领域处于次要地位。排在前列的有地空导弹、弹道导弹和其他类型导弹,有人驾驶作战飞机将要被淘汰。

在这些发言中,安德烈·尼古拉耶维奇·图波列夫做出的判断英明而且理智。他走上讲台,开始发言。发言内容大概是这样的:年轻人!现在大气层还在,人们还要在大气层内飞行。所以希望你们能够珍惜大气层!不要害怕,航空是不朽的。航空永远会存在,你们不要害怕……

这次简短的发言如同醍醐灌顶,很多人瞬间清醒。航空部全体大会以后,没有再召开更高级别的其他会议。但苏联政府诞生了一个新的部门——通用机器部。除了原来国防工业部内负责地空导弹和火箭研制的厂所划归这个部以外,航空部内航天项目的研究人员和设计师都转到了这个部。其中包括:切洛梅及其设计局;第1研究所,即过去的凯尔迪什研究中心(研究液体喷气发动机);拉瓦什金设计局,他们放弃航空项目,转去研究解决进入外层空间问题,即所谓的探月火箭;还有其他一些研究机构。国防工业部内科罗廖夫领导的第88研究所及其一批工厂也转到这个部。新成立的这个部的第一任部长是阿方纳西耶夫。这样,苏联科学技术领域就诞生了一个特殊的研究方向——航天运载火箭领域。

据苏联专家分析,这项决定对苏联航空航天技术一体化的发展带来了巨大的损失。在全世界范围,欧洲、美国和其他大国,从事运载火箭系统研制的公司都隶属于航空系统。因此,两者之间存在着设计思想和技术上的相互交流,虽然在两个方向上奔跑,但沿着同一技术路线前进,彼此可以互相促进。正如前面所引用的一个例子:米亚西谢夫在航空领域取得的成就,帮助切洛梅研制出新型火箭,让他在竞争中超前。这种结合可以降低系统的研制费用,避免重复性的劳动。在苏联,同时成立了两个并行的强力工业部门,不仅存在着部委之间的行政壁垒,而且彼此孤立,独自奋斗。首先,存在着设备上的双重消耗,如工装夹具的制造、设计集体的组建、研制体系和试验基地的重复建立等。其次,在10年内相近领域知识之间将会形成一个彼此隔离的分水岭。

之所以会产生这样的分水岭,是由于航空部全体会议的召开,在国家领导层之间已经出现了相互矛盾的声音。比如,在航空部部长戴门蒂耶夫与苏共中央主管国防问题的书记乌斯季诺夫之间就出现了问题。他们之间彼此不睦,互不欣赏。戴门蒂耶夫希望尽快摆脱航空部内突然快速成长的航天嫩芽,比如切洛梅,大概这家伙没少折腾航空部部长。而乌斯季诺夫从国防工业系统起家,试图尽一切力量减轻科罗廖夫及其战友们的负担,毕竟这些人比航空系统与他更亲近,况且在他担任国防工业部长期间,正是他本人提出的基于弹道导弹/运载火箭的核盾牌的构想。这是他的宠儿,并且由此诞生了通用机器部。但所有这一切进展的并非一帆风顺。

登月计划的失败

虽然说切洛梅一开始粗制滥造了许多废品,但随后还是研制出一些精品,先是UR-100导弹,随后是UR-500导弹,并且开始着手研制UR-700型导弹。研制成功UR-500导弹后,切洛梅又以这型导弹作为运载火箭的原型机,开始进入航天领域。由于一个部内出现了两个总设计师科罗廖夫和切洛梅,他们之间必然存在竞争。正好当时全国都在响应“当之无愧地为苏维埃成立50周年献礼”的号召,苏联政府为此决定开展“登月计划”。

科罗廖夫研制的是大推力的N-1运载火箭,但从一开始就掺入了恶劣的意识形态思想。他们采用了大推力的液体火箭发动机,但从技术角度很难实现。科罗廖夫提出,在火箭上捆绑40台库兹涅佐夫研制的发动机,并且寄希望于通过调节发动机推力来保证火箭所需要的横向操纵力矩。但由于存在工程误差,这种调节方式无法保证火箭操纵过程的均匀性,而且还在结构上产生了不对称载荷,需要进行结构加强。这进一步减少了火箭的有效载荷。

这些载荷已经事先计算好,他们正好可以保证飞船登上月球、着陆并返回地球。此时,设计师们又决定直接将飞船送入月球轨道,这就需要运载火箭能够举起更大重量的有效载荷。美国也有类似的“阿波罗”登月计划,他们研究了登月舱与主船的分离技术,从月球轨道上出发,登上月球,然后离开月球,再与主船对接,然后返回地球。这种技术方案看似十分繁琐,但实践证明,这在当时——20世纪60年代是唯一可行的方案。

N-1方案没有走成。在N-1火箭发射试验时出现过几次爆炸,并且毁坏了相当昂贵的发射装置。即使在科罗廖夫去世后,他的继任者米申仍然试图完成这项计划。

切洛梅则沿着另外一条技术路线前进。他以UR-500为原型机,希望通过增加发动机的数量研制出UR-700型火箭,这一型火箭的运载能力与美国的“土星”-5重型运载火箭相当,后者可以保证“阿波罗”登月计划所需要的全部有效装载。但UR-700火箭无法直接飞向月球,需要围绕月球飞行。因此,切洛梅也开始研制登月舱,它可以在飞船围绕月球飞行时将航天员送到月球表面上。当时计划在1967年11月——十月革命50周年时完成方案,发射飞船升空,向全国人民献礼。科罗廖夫团队和切洛梅团队在通用机器部内部进行竞争,这个部的研制工作受到乌斯季诺夫强烈的政治影响。

这时候,切洛梅的主要支持者——赫鲁晓夫已经被解除国家领导人的职务,乌斯季诺夫立刻重新审视整个航天技术线。赫鲁晓夫的儿子谢尔盖也被赶出了切洛梅设计局,当时国家成立了若干个委员会,审查这个设计局的各项工作。登月飞船委员会主席由鲍里斯·尼古拉耶维奇·彼得罗夫院士担任。这个委员会负责审查运载火箭问题。

乌斯季诺夫说:国家不可能同时开展两个像科罗廖夫和切洛梅这样昂贵的研制计划,需要放弃一个。他自然希望保留科罗廖夫的N-1项目,但这个项目也不能在短时间内获得成功,这时候,正好美国已经实现了登月计划,形势对美国人有利,因此科罗廖夫和切洛梅的研制项目都关闭了。最终在登月计划上,苏联输给了美国。

最早提出的空间防御方案

早在赫鲁晓夫时代,切洛梅提出了两个空间防御设想:一个是研制卫星歼击机,这可以保证我们获得空间制空权;另外一个设想是研制卫星侦察机,支持海基巡航导弹作战。

切洛梅研制出几型反舰巡航导弹,但他们都有一个致命缺点:其射程受到雷达搜索距离的限制。也就是说,如果敌方舰船处于水平线以外,则任何大功率的雷达都无法发现目标,雷达只能在电磁波直射区域内探测目标。如果建立了卫星侦察系统,就拥有了监视全球海洋的能力,可以发现任何海洋作战区域内的舰船目标。巡航导弹从卫星处获得了外部目标指示后,从潜艇或水面舰船上发射,就可以打击处于直视区域以外的目标。

专家们认为,这个想法切合实际,技术上容易理解。它把分散的军事力量封闭起来,形成一个统一的系统。依靠这个系统,苏联就可以在广阔的海洋上采取军事行动。这套系统在苏联时期就已经建立并投入了作战使用。按照这一思想,苏联曾经建立起SPRN系统,即核导弹攻击预警系统,天上的卫星可以确定监视敌人弹道导弹的发射位置,不管是地基发射,还是从潜艇上发射,都可以确定其发射位置。

至于卫星歼击机概念,很多人无法理解其内涵。原因是歼击机首先需要进入到空间基本轨道内,搜索并发现目标后,通过加速或减速机动转到目标轨道内,然后接近目标并消灭它。这不同于导弹攻击,导弹需要与目标轨迹交叉后才能击落它,而这种方法需要将飞船停靠在空间站,然后使卫星失去工作能力,这是今天广泛采用的方法。人们之所以不理解卫星歼击机概念,是因为敌人很容易“找到”卫星歼击机的中间轨道,使用反击措施对抗卫星歼击机。不管怎么说,这种系统也曾经研制过。

俄罗斯航空系统研究院院长费多索夫回忆说:

“当时,我们院也受到了这些航天运载火箭的影响。当我担任副院长时,正是空间飞行研究最炙热的时候,切洛梅不仅积极参与其中,而且积极推动各种想法的实现,再加上赫鲁晓夫的支持,我们这个航空武器系统的主要研制机构,鬼使神差地研制起卫星歼击机来。我们所还在某种程度上参与了海基巡航导弹和卫星侦察机的研制,还有卫星控制技术的研究。这种系统还被冠以切洛梅卫星歼击机控制系统的名称。

“在院里,以从事反导武器研究的我们室为班底,还有托普切夫领导的第4实验室的部分人员,共同组建了一个设计集体,从事航天项目的研究。我正好从事过导弹研究,接受过这种思潮的影响,而且挂着副院长的头衔,自然想尽一切办法推动这一方向的研究。由于我是鲍曼工学院的毕业生,还是研究生,与切洛梅的私交很好,而且当时他还在航空部内,所以我们第2研究所很快就争取到这方面的研究课题。当切洛梅及其部下转到通用机器部以后,航空部开始清醒地认识到这种盲目的航天热带来的危害,开始回到‘大气层,大部分外太空的研究项目逐渐走向衰亡。

“尽管如此,我们院成立的这个新机构仍然与切洛梅齐头并进,紧锣密鼓地研究航天项目,当时如同空空导弹的研制初期一样,我们和他们都对航天知之甚少。为了摆脱这种无知状态,我们开始利用大型计算机进行编程,进行弹道轨迹计算。我们国家许多研究部门开始加入到科罗廖夫的研制项目中。首先是凯尔迪什应用数学研究所,他们研究航天飞行弹道学、飞船轨道修正等。这个研究所由奥哈采姆斯基领导,我们与他们进行了密切合作,开展卫星截击机和卫星侦察机的飞行估计计算研究。从数学观点看,航天动力学计算引发了潮水般科学和工程问题的出现。

“在这一时期,我们开始研究航天器的生存力问题,防范航天器遭受流星雨及其他空间因素的作用。我们所曾经研究过作战飞机的生存力,为此做过大量试验,验证飞机机体的耐久性,例如子弹射击、炮弹破片打击等试验。航天飞船的机组成员也会遇到类似问题,他们如同参与星球大战一样,但他们的防范措施需要考虑空间速度。”