第三十二章，導彈概論
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第三十二章，導彈概論
“第一講：為什麽我們要制造導彈？”
“第二講：推進系統”
“第三講：空氣動力和結構”
“第四講：制導問題”
“……導彈的定義是一個在發射出去以後還能控制和改變飛行方向的飛行器。”
“……火箭不一定是導彈，因為有許多的火箭在發射出去之後並不受控制，比如各國大量裝備的多管火箭炮。”
“……導彈也不一定是火箭，因為導彈不一定用火箭發動機來推進，它也有可能用普通的航空發動機推進，比如德國的V-1巡航導彈。”
在新成立的國防部第五研究院，錢學森奮筆疾書。
“以下章節適合航空航天專業方向的讀者。”
“……其實導彈的結構問題不只是如此，我們必須註意到其它的現象。例如因為在超聲速飛行中空氣的阻力與翅膀和空氣動力的控制面（像尾舵）的厚度有密切關系，要減少空氣的阻力就得把厚度減小，越薄越好。但是薄的翅膀是容易彎曲，在負載時容易變形，而翅膀的變形又會引起空氣動力負載的變化，這種結構彈性和空氣動力的相互作用，我們叫做空氣彈性力學的作用。”
“……對導彈來說，它利用核能的可能性要比飛機利用核能的可能性要大，原因是反應堆的一個特點就是產生強烈的放射線和中子流，這些對生物有很大的破壞性，要保護生物就得把反應堆的周圍加上很厚很重的墻。導彈上沒有生物，所以也就沒有這方面的顧慮。”
“……沖壓式噴氣發動機是一種新型的發動機，它的設計問題還很多。……第一個問題是如何設計高效率的擴壓器，也就是怎樣才能在同一飛行速度V之下得到更高的燃燒室壓力……”
錢學森的新書，《導彈概論》。
它首先是一套講課的教材和底稿，從1952年到1953年，錢學森在國防部、各航空研究單位乃至軍事工業的生產科研單位講了很多次課，向專業的或非專業的聽眾講解什麽是導彈、火箭，講解航空技術和航天技術的前景。講這些講義集合起來，就成了《導彈概論》。
錢學森的課大多淺顯易懂，就連工廠裏沒受過理工科教育的人事幹部也聽得懂。但課程內容並不簡單，有很多內容幾乎是當今世界最先進的導彈技術或導彈理念。
在國家的工業體系還未建設成型時，錢學森並沒有閑著。考察全國現有的和計劃建設的工業項目、考察大學和研究機構、親自參與國家科研體系的搭建、制定科研制度。這些都不僅僅是導彈專業範圍內的事。
在航天和導彈領域內，錢學森和聶榮臻做了兩件事：第一是成立國防部第五研究院，錢學森任副院長兼技術總師；第二是在國防部第五研究院下面設立空氣動力實驗室。當空氣動力實驗室運轉起來的時候，已經是1953年8月了。
“人雖然少了點，但我看也夠用了，咱們的團隊，……很精幹。希季，你在大連工學院當老師的時候，是不是已經在為喀秋莎火箭彈的工廠培訓專業學生了？”
錢學森面前就是空氣動力實驗室的班底，十五名成員，其中有6名是應屆畢業的大學生。其中資歷最硬的是副主任王希季，弗吉尼亞理工學院的碩士，專業方向是動力和燃料專業。
王希季：“是啊，咱們引進的火箭炮兵已經裝備兩個師了，這火箭彈可不能老靠進口，這東西很貴，最好是自制。火箭彈廠的特培生大連工學院今年2月就送走了，現在工廠應該都開工了。”
錢學森：“無制導的火箭和有制導的導彈，在動力系統方面是相通的。既然咱們已經能造喀秋莎火箭彈，那說明我們已經掌握了至少一種固體火箭推進劑的生產能力。”
王希季：“聽工廠的同志說確實是這樣。但是，固體火箭推進劑能用在大火箭上嗎？”
錢學森：“這是個好問題。固體推進劑的火箭確實有不少缺點。第一它的燃燒速度與推進劑的藥溫、燃燒室的壓強有關，溫度越高、壓強越大，燃燒速度越快，這就造成固推發動機的推力曲線很不穩定；第二推進劑要考慮到穩定性，就要增加裏面緩燃的化學成分，降低了能量密度。……但是固體推進劑的火箭並不是不能用。”
王希季：“看來咱們實驗室初始的作品，可以以固體推進劑火箭為基本，然後慢慢向更高能的火箭發動機過渡。”
錢學森：“那我們就聊聊，實驗室成立後的第一個產品。我打算做一個探空火箭。”
……
錢學森說的探空火箭可不是把喀秋莎火箭炮豎直90度朝上打。
在實驗室的第一次全體會議上，錢學森拿出了他準備已久的規劃藍圖。這探空火箭可不是個簡單的東西，它是兩級火箭，初期打算采用兩級固體推進劑火箭，帶載荷的升限不小於30公裏；之後新發動機成熟後再推出升級版，第一級固推（助推器），第二級打算采用液體推進劑火箭發動機，升限80到125公裏。
也就是說，完全體的探空火箭是可以越過馮卡門線，進入太空的。
由於這枚探空火箭的性能很拔尖（也意味著難度很高），因此空氣動力實驗室的全體人馬都興奮起來了，在錢學森的協調下，15個人分成4組，開始各個分系統的工程設計。
到1953年8月，國內的各工業系統還是出現了一些進展的：
首先是上面提到的自產“喀秋莎”火箭炮的132毫米火箭彈的工廠，這意味著蘇聯援建了相關的推進劑/化學品生產廠、藥柱成型加工車間，還有銑刨車等等一整套的火箭發動機結構加工設備。
其次是國內化工業還有一些進展，民國時期遺留下來的化工廠得到蘇聯設備的“補全”之後，1953年能小規模生產濃硝酸了。
錢學森在加州理工時，和那幾個作死小能手夥伴們測試過的幾種液體火箭發動機中，就包括了以濃硝酸/發煙硝酸為氧化劑、以酒精或糖醇或苯胺為燃料的發動機。
鎢絲溫度計、熱絲氣壓計、空盒氣壓計、穩定陀螺（簡單的穩定裝置，不是慣導系統）等等，都已經有著落了或者即將能夠生產。
探空火箭的計劃啟動後，錢學森找聶榮臻再仔細問了一次，蘇聯承諾的在“二五”計劃對中國轉讓的軍事技術中，有沒有包括彈道導彈。
聶榮臻很肯定地回答說沒有。蘇聯人連提都沒提這事。
此時蘇聯其實有彈道導彈，已服役的是R-1（北約代號SS-1），它——其實就是V-2。剛剛量產的是R-2（SS-2），它是R-1的改進型。總之性能都還比較原始。
射程1200公裏的R-5（SS-3）還在研制。美國那邊其實也不怎麽樣，也處於模仿V-2以及自研中程彈道導彈的階段。
既然蘇聯沒說提供彈道導彈技術援助，那錢學森就下決心自己鼓搗這玩意了。這樣還能為國家省點外匯。
……
1953年8月，也是774A廠小規模投產的日子。在酒仙橋的臨時廠房內，生產線工人們按照操作規程，仔仔細細地執行自己要做的工序。第一批成品走下生產線，又有檢測部門的工序，對出廠的晶體管做嚴格的檢查。
這是774A量產的第一批晶體管，最擔心的就是質量問題了。第一它是要用來出口的，如果次品率太高那可是砸牌子的行為；第二它在國內使用的地方也不簡單，不是高性能計算機就是雷達，同樣也不能出太多故障。
“少嗎？不少了。我覺得這個運算速度已經很快了啊。李局長，咱們的璞玉，MESM-K，每秒1500次運算，我設計的這個，每秒5000次運算呢。”
北京計算機中心，李強看到了閔乃大的小組設計的晶體管計算機“渾金”的設計圖紙。
MESM-K“璞玉”的全套系統就上是一大排衣櫃，“渾金”可厲害了，一下子縮小到一個衣櫃了。閔乃大更得意的是，“渾金”的運算速度比“璞玉”快了三倍有餘。在5千赫茲的運行頻率下，運算速度每秒鐘5000次。
面前的設計圖寬1.5米、長1米，密密麻麻的零件占滿視野，而這只是“渾金”主體電路中的一部分，全圖一共4張。李強放棄了看進去理解這臺計算機的設計邏輯的企圖，對閔乃大說道：“那也行吧，作為第一代晶體管計算機，運算速度提高了三倍多，這算是開了一個好頭。但是計算機技術是不斷進步、永遠都要進步的，不進步別人就會追上你。在它之後，再下一代計算機有沒有什麽想法？”
閔乃大：“首先，嗯，我覺得，晶體管如果制造品質更高一點，那麽我就可以把計算機的整體頻率從5千赫茲提高到1萬赫茲，運算速度立刻就加倍了。”
李強：“現在的晶體管承受不了1萬赫茲的頻率嗎？”
“以我們上周拿到的第一批量產晶體管測試的結果，1萬赫茲的頻率不太保險，在這個頻率下運行，總會有一些晶體管失效，運行10小時後會有3%的失效率。但如果以5千赫茲的頻率運行，就幾乎沒有損壞的。”
李強：“不能承受高頻這又是哪一方面出的問題呢？怎樣改進才能提高晶體管的高頻性能呢？算了算了，我先把這件事記下來，你接著說。”
閔乃大：“除了運算邏輯器件之外，計算機的另一個關鍵是存儲元器件。李局長，我感覺咱們也有必要做一次升級，把這個又笨重又有毒還經常爆裂的的水銀存儲器給淘汰掉。”
李強：“有道理。”
閔乃大：“所以，李局長，能不能你接下來把存儲器也給……攻關一下？”
“停下，停下，你把我當成什麽了，全能小王子嗎？”李強哭笑不得，“咱們計算機研究所，現在全是設計數字邏輯架構方向的人才和研究小組，對嗎？”
閔乃大：“是啊。存儲器這方面，得從頭開始。不過李局長，我看到了一個外國人做的新東西，你看。”
閔乃大遞來一張美國報紙，上面半頁都是廣告：
“計算機存儲，顛覆性的技術，顛覆性的改變”
李強接過來仔細看看，“哎喲，發明這玩意的是個華人呀？”
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“第一講：為什麽我們要制造導彈？”
“第二講：推進系統”
“第三講：空氣動力和結構”
“第四講：制導問題”
“……導彈的定義是一個在發射出去以後還能控制和改變飛行方向的飛行器。”
“……火箭不一定是導彈，因為有許多的火箭在發射出去之後並不受控制，比如各國大量裝備的多管火箭炮。”
“……導彈也不一定是火箭，因為導彈不一定用火箭發動機來推進，它也有可能用普通的航空發動機推進，比如德國的V-1巡航導彈。”
在新成立的國防部第五研究院，錢學森奮筆疾書。
“以下章節適合航空航天專業方向的讀者。”
“……其實導彈的結構問題不只是如此，我們必須註意到其它的現象。例如因為在超聲速飛行中空氣的阻力與翅膀和空氣動力的控制面（像尾舵）的厚度有密切關系，要減少空氣的阻力就得把厚度減小，越薄越好。但是薄的翅膀是容易彎曲，在負載時容易變形，而翅膀的變形又會引起空氣動力負載的變化，這種結構彈性和空氣動力的相互作用，我們叫做空氣彈性力學的作用。”
“……對導彈來說，它利用核能的可能性要比飛機利用核能的可能性要大，原因是反應堆的一個特點就是產生強烈的放射線和中子流，這些對生物有很大的破壞性，要保護生物就得把反應堆的周圍加上很厚很重的墻。導彈上沒有生物，所以也就沒有這方面的顧慮。”
“……沖壓式噴氣發動機是一種新型的發動機，它的設計問題還很多。……第一個問題是如何設計高效率的擴壓器，也就是怎樣才能在同一飛行速度V之下得到更高的燃燒室壓力……”
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它首先是一套講課的教材和底稿，從1952年到1953年，錢學森在國防部、各航空研究單位乃至軍事工業的生產科研單位講了很多次課，向專業的或非專業的聽眾講解什麽是導彈、火箭，講解航空技術和航天技術的前景。講這些講義集合起來，就成了《導彈概論》。
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在國家的工業體系還未建設成型時，錢學森並沒有閑著。考察全國現有的和計劃建設的工業項目、考察大學和研究機構、親自參與國家科研體系的搭建、制定科研制度。這些都不僅僅是導彈專業範圍內的事。
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“人雖然少了點，但我看也夠用了，咱們的團隊，……很精幹。希季，你在大連工學院當老師的時候，是不是已經在為喀秋莎火箭彈的工廠培訓專業學生了？”
錢學森面前就是空氣動力實驗室的班底，十五名成員，其中有6名是應屆畢業的大學生。其中資歷最硬的是副主任王希季，弗吉尼亞理工學院的碩士，專業方向是動力和燃料專業。
王希季：“是啊，咱們引進的火箭炮兵已經裝備兩個師了，這火箭彈可不能老靠進口，這東西很貴，最好是自制。火箭彈廠的特培生大連工學院今年2月就送走了，現在工廠應該都開工了。”
錢學森：“無制導的火箭和有制導的導彈，在動力系統方面是相通的。既然咱們已經能造喀秋莎火箭彈，那說明我們已經掌握了至少一種固體火箭推進劑的生產能力。”
王希季：“聽工廠的同志說確實是這樣。但是，固體火箭推進劑能用在大火箭上嗎？”
錢學森：“這是個好問題。固體推進劑的火箭確實有不少缺點。第一它的燃燒速度與推進劑的藥溫、燃燒室的壓強有關，溫度越高、壓強越大，燃燒速度越快，這就造成固推發動機的推力曲線很不穩定；第二推進劑要考慮到穩定性，就要增加裏面緩燃的化學成分，降低了能量密度。……但是固體推進劑的火箭並不是不能用。”
王希季：“看來咱們實驗室初始的作品，可以以固體推進劑火箭為基本，然後慢慢向更高能的火箭發動機過渡。”
錢學森：“那我們就聊聊，實驗室成立後的第一個產品。我打算做一個探空火箭。”
……
錢學森說的探空火箭可不是把喀秋莎火箭炮豎直90度朝上打。
在實驗室的第一次全體會議上，錢學森拿出了他準備已久的規劃藍圖。這探空火箭可不是個簡單的東西，它是兩級火箭，初期打算采用兩級固體推進劑火箭，帶載荷的升限不小於30公裏；之後新發動機成熟後再推出升級版，第一級固推（助推器），第二級打算采用液體推進劑火箭發動機，升限80到125公裏。
也就是說，完全體的探空火箭是可以越過馮卡門線，進入太空的。
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其次是國內化工業還有一些進展，民國時期遺留下來的化工廠得到蘇聯設備的“補全”之後，1953年能小規模生產濃硝酸了。
錢學森在加州理工時，和那幾個作死小能手夥伴們測試過的幾種液體火箭發動機中，就包括了以濃硝酸/發煙硝酸為氧化劑、以酒精或糖醇或苯胺為燃料的發動機。
鎢絲溫度計、熱絲氣壓計、空盒氣壓計、穩定陀螺（簡單的穩定裝置，不是慣導系統）等等，都已經有著落了或者即將能夠生產。
探空火箭的計劃啟動後，錢學森找聶榮臻再仔細問了一次，蘇聯承諾的在“二五”計劃對中國轉讓的軍事技術中，有沒有包括彈道導彈。
聶榮臻很肯定地回答說沒有。蘇聯人連提都沒提這事。
此時蘇聯其實有彈道導彈，已服役的是R-1（北約代號SS-1），它——其實就是V-2。剛剛量產的是R-2（SS-2），它是R-1的改進型。總之性能都還比較原始。
射程1200公裏的R-5（SS-3）還在研制。美國那邊其實也不怎麽樣，也處於模仿V-2以及自研中程彈道導彈的階段。
既然蘇聯沒說提供彈道導彈技術援助，那錢學森就下決心自己鼓搗這玩意了。這樣還能為國家省點外匯。
……
1953年8月，也是774A廠小規模投產的日子。在酒仙橋的臨時廠房內，生產線工人們按照操作規程，仔仔細細地執行自己要做的工序。第一批成品走下生產線，又有檢測部門的工序，對出廠的晶體管做嚴格的檢查。
這是774A量產的第一批晶體管，最擔心的就是質量問題了。第一它是要用來出口的，如果次品率太高那可是砸牌子的行為；第二它在國內使用的地方也不簡單，不是高性能計算機就是雷達，同樣也不能出太多故障。
“少嗎？不少了。我覺得這個運算速度已經很快了啊。李局長，咱們的璞玉，MESM-K，每秒1500次運算，我設計的這個，每秒5000次運算呢。”
北京計算機中心，李強看到了閔乃大的小組設計的晶體管計算機“渾金”的設計圖紙。
MESM-K“璞玉”的全套系統就上是一大排衣櫃，“渾金”可厲害了，一下子縮小到一個衣櫃了。閔乃大更得意的是，“渾金”的運算速度比“璞玉”快了三倍有餘。在5千赫茲的運行頻率下，運算速度每秒鐘5000次。
面前的設計圖寬1.5米、長1米，密密麻麻的零件占滿視野，而這只是“渾金”主體電路中的一部分，全圖一共4張。李強放棄了看進去理解這臺計算機的設計邏輯的企圖，對閔乃大說道：“那也行吧，作為第一代晶體管計算機，運算速度提高了三倍多，這算是開了一個好頭。但是計算機技術是不斷進步、永遠都要進步的，不進步別人就會追上你。在它之後，再下一代計算機有沒有什麽想法？”
閔乃大：“首先，嗯，我覺得，晶體管如果制造品質更高一點，那麽我就可以把計算機的整體頻率從5千赫茲提高到1萬赫茲，運算速度立刻就加倍了。”
李強：“現在的晶體管承受不了1萬赫茲的頻率嗎？”
“以我們上周拿到的第一批量產晶體管測試的結果，1萬赫茲的頻率不太保險，在這個頻率下運行，總會有一些晶體管失效，運行10小時後會有3%的失效率。但如果以5千赫茲的頻率運行，就幾乎沒有損壞的。”
李強：“不能承受高頻這又是哪一方面出的問題呢？怎樣改進才能提高晶體管的高頻性能呢？算了算了，我先把這件事記下來，你接著說。”
閔乃大：“除了運算邏輯器件之外，計算機的另一個關鍵是存儲元器件。李局長，我感覺咱們也有必要做一次升級，把這個又笨重又有毒還經常爆裂的的水銀存儲器給淘汰掉。”
李強：“有道理。”
閔乃大：“所以，李局長，能不能你接下來把存儲器也給……攻關一下？”
“停下，停下，你把我當成什麽了，全能小王子嗎？”李強哭笑不得，“咱們計算機研究所，現在全是設計數字邏輯架構方向的人才和研究小組，對嗎？”
閔乃大：“是啊。存儲器這方面，得從頭開始。不過李局長，我看到了一個外國人做的新東西，你看。”
閔乃大遞來一張美國報紙，上面半頁都是廣告：
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李強接過來仔細看看，“哎喲，發明這玩意的是個華人呀？”
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