作者:郑金武 来源:中国科学报 发布时间:2020/10/27 11:09:38
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张履谦院士:在战火中研究雷达对抗技术

 

10月23日,纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年大会在北京人民大会堂隆重举行。会前,近平总书记等领导同志会见“中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年”纪念章获得者代表,并同大家合影留念。

雷达与电子技术专家、中国工程院院士张履谦正是其中的代表之一。回想起早年间在朝鲜战场研究解决雷达抗干扰问题时的情形,张履谦仍是心潮澎湃。

“火速去前线解决难题”

1951年8月,张履谦从清华大学电机工程系学成毕业,被分配到军委通信部工程师室工作。工程师室主要由两部分人员组成,一部分人搞通信,另一部分人搞雷达。张履谦被分配去搞雷达,当上了一名技术员。

无论是理论还是应用,对刚毕业的张履谦来说,雷达还是一个陌生的事物。但对于工作安排,张履谦没有任何怨言和不满,而是以极高的热情坦然接受组织的安排,努力自学雷达知识。张履谦说:“我心中的想法是:只要工作需要,党叫我干什么,就干什么,而且一定要干好!”

张履谦(左二)与同事们共同研究雷达技术。张履谦供图

朝鲜战争爆发后,为了打击我国抗美援朝的运输补给,美国频频出动B-29轰炸机,对鸭绿江两岸沿线进行狂轰滥炸,并施放电磁波干扰,使我军的警戒雷达不能发现目标,指挥雷达不能引导空军作战。

由于运输补给线遭到破坏,我空军飞机又不能起飞迎击美军的侵扰,我军在朝鲜战场上接连失利,战争推进十分困难。

在这种紧急形势下,作战前线要求后方火速采取对策,排除敌方的干扰。而作为当时军委通信部雷达处雷达组组长的张履谦,理所当然成为执行此次任务的最佳人选。

一天下午,时任军委通信部部长王诤突然紧急将张履谦和同事陆亘一叫到办公室,语气沉重地给他俩念了一份电报,要求“火速去前线解决难题”。

“总参谋部要我们到朝鲜去解决雷达抗干扰问题。我们三人一道到前线去,今晚立即出发。”王诤的语气十分坚定。

事态紧急,张履谦几乎都来不及收拾行礼,便和陆亘一随着王诤连夜坐上了前往中朝边境安东站(即现在的丹东)的火车。抵达中朝边境后,王诤三人马不停蹄,又让部队的同志直接送到了防空部队,不久又到了空军部队,了解防空部队和空军部队受到的雷达干扰情况。

到达部队雷达站的当天晚上,王诤、张履谦和陆亘一三人马上投入工作,王诤亲自坐守雷达站阵地,一起观察雷达受干扰情况,向部队的雷达操作员详细询问了前几次干扰的状态。王诤誓言:“不把雷达干扰这个问题解决,我们就不回北京去”。

在接下来的几天里,张履谦一直留在前线。在简易的雷达站里,第一次接触实战的雷达设备,张履谦看说明书、请教雷达技师,经过通宵的研究,才摸索清楚雷达的原理和结构。

“敌人的雷达干扰不灵了”

为了研究分析雷达所遭受的干扰,张履谦守候着美国飞机飞过来。根据以往的经验,美军的飞机起飞时间往往都是晚上十一二点钟,凌晨一二点抵达鸭绿江桥。因此,张履谦等人不得不每天等到后半夜。

敌机的干扰真是让人又气又急。每天晚上十一二点钟,只看到敌人的B-29飞机起飞了,起飞之后就打开干扰机,我军雷达萤光屏上就变成一片毛糙,什么都看不见了。没有雷达探测和指挥,我军根本不知道敌机到了哪里;而发现不了目标,我军的飞机也不敢起飞。在雷达站的数天时间里,情况都是如此。看着这一局面,张履谦心里异常着急。

如何应对这一情况呢?通过几次的亲身体验,张履谦心里一直在琢磨,也一直在和雷达技师等人观察分析电磁波干扰的问题。他们把敌机雷达干扰特征记录下来,然后再把我军雷达频率调动一下,看看噪声有没有变化,信号有没有增强。

雷达作为一种利用电磁波探测物体的电子设备,其原理是雷达的发射机通过发射天线,把电磁波能量射向空间某一方向,处在这一方向上的物体反射碰到的电磁波;雷达接收天线接收此反射波,送至其接收机进行处理,从而提取反射物体的距离、速度、方位、高度等信息。

我方的雷达受到了干扰,说明敌方肯定有干扰飞机在向我方雷达发送了相同频率和能量更强的电磁波,从而使得我方的雷达跟错了目标,或使我方的雷达只形成强杂波,急剧降低探测能力。

掌握这一雷达干扰原理后,张履谦等人通过分析记录的干扰信号,理清了敌机的干扰特征。等敌机施放干扰电磁波时,我方雷达适时调整电磁波发射的频率,观察回波的变化,研究回波信号的强度。

张履谦在雷达站一呆就是十多天,和雷达技师们一起想办法,观察分析电磁波干扰现象。通过这样的反复试验,张履谦等人慢慢摸清了敌机的干扰规律,并对我方雷达进行了抗干扰试验。

同时,张履谦等人还深入中朝空军联合司令部的几个雷达站调查研究,与雷达操作员共同实验,成功地研究出了几条反干扰措施:快速改变雷达发射频道、扩展使用频段、加装瞬时自动增益电路、多站联合定位干扰源。

其中,多站联合定位干扰源,就是利用多个雷达站,对电磁干扰源进行定位。这是查找敌方干扰源的非常有效的手段。敌方发送干扰电磁波时,我方的两个或者数个雷达站同时受到干扰,每个雷达站在追踪干扰电磁波发射源的时候,可以各自圈定一个范围,利用多个雷达圈定的范围,取其交集,就能对敌方干扰源进行准确定位。

这些措施既简单,又十分有效,向上级汇报后,立刻被前线司令部采用,并通报前线雷达部队执行。

等敌机再次飞来时,张履谦等人就用商量好的对策,进行抗干扰作业,并将最大干扰方向上报给指挥所,以便指挥所根据其他雷达受干扰方向,测出敌方干扰飞机位置。

“我军采取抗干扰措施后,敌人的雷达干扰不灵了。”张履谦说。美军飞机来临时,我军雷达站的荧光屏上,敌机雷达回波信号很强,航迹清楚。但敌机却未能发现我军的抗干扰措施,依旧派飞机前往鸭绿江方向轰炸。

我军的战鹰飞上天空,可以在雷达的导引下,下得来,能着陆,不受干扰了。等敌机飞临后,我军飞机根据雷达站提供的情报,奇兵突至,痛击敌机。数次过后,敌方再也不敢派飞机深入我后方轰炸了。

“全军的雷达全交给你管了”

朝鲜战场的雷达抗干扰任务完成后,张履谦回到了军委通信部。

为了能让这些在战场一线获得的抗干扰经验得到进一步普及和提高,张履谦对工作进行了梳理,并整理成文,编制成一整套雷达抗干扰操作规范。这是我军第一次提出的雷达抗干扰操作规范,后来这个雷达抗干扰操作规范由军委通信部颁发给全军雷达部队执行。

抗美援朝战争中雷达抗干扰的问题得到圆满解决,不仅为志愿军在战争中取得胜利作出了重要贡献,而且也为我军雷达抗干扰问题研究打下了坚实的实战经验。

王诤对此十分满意。张履谦从前线回来后,王诤专门找到张履谦,高兴地对他说:“小伙子,全军的雷达全交给你管了。”

张履谦在西昌卫星发射中心。张履谦供图

但张履谦仍然心系前线。根据前线雷达站的实际需求,张履谦还研究了一项变手动为联动的快速调频抗干扰系统,即雷达作抗干扰度盘调整时,让主度盘转动,带动其它的几个副度盘一齐转,就像自动化一样同步转动。这不仅节省了调试的时间,还提高了雷达抗干扰的准确度和成功率。

这套抗干扰系统随后交给前方部队使用,达到了很好的抗干扰效果。

张履谦提出的快速调频等抗干扰措施,直至时隔近70年的今天,依然还是现代各种雷达使用的最有效的一种抗干扰手段,只不过是使用的器件进步了,工艺先进了,但其设计思路是一致的。

为了表彰张履谦在朝鲜战场上所作出的重要贡献,军委通信部为张履谦荣记三等战功,并通报全军表扬。

 
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