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女王艾莉塔的召唤—苏联/俄罗斯探索火星的征程(五)  

2012-04-23 19:53:45|  分类: 科普长廊 |  标签: |举报 |字号 订阅

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重生的拉沃契金设计局

       ZOND-2号和3号的失败给科罗廖夫的深空探测计划蒙上了一层阴影。不仅如此,金星的探测从1961年2月4日的1VA开始,到1964年4月2日的ZOND-1,前后8次也都未成功。尽管科学探索允许失败,但不带这么惨的,那时的政治往往带有严重的倾向性。而当时他主要的精力已经在N1火箭和登月计划上,经历了这些挫折之后,面对来自内外的压力,他必须明白:放手!完全的放手!
        他开始寻找新的一帮人来完成这个事业,而他的这一举动将一个曾叱咤风云的设计局带出生天,这就是著名的拉沃契金设计局。
       1900年8月29日,俄罗斯的斯摩棱斯克犹太家庭教师家里,一个名叫谢苗.阿列克谢耶维奇.拉沃契金的孩子出生了。这个孩子非常聪明,勤奋好学。1918年的俄国革命,18岁的小伙子参加了红军。2年后,他回到大学读书,1927年,他毕业于著名的苏联鲍曼高等工业学校。随后的2年他进入中央流体力学研究所实习,跟随苏联航空元勋图波列夫,协助设计了TB-3重型轰炸机。当时和他一起工作的同事包括法国的水上飞机设计师保罗·理查德,以及米哈伊尔·格列维奇(米格设计局的创始人之一)和尼古拉·卡莫夫(苏联共轴双旋翼机之父)。20世纪30年代初,他被调到中央设计局,从事平流层飞机、气球和加压座舱的设计工作。然而,他对战斗机的设计越来越感兴趣,所以最后他搬到德米特里·帕夫洛维奇·格里戈洛维奇设计办公室 ,协助格里戈洛维奇研制“格里戈洛维奇IZ”战斗机。

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左:30年代时候的拉沃契金;右:拉沃契金的老师,苏联早期战斗机设计师 德米特里·帕夫洛维奇·格里戈洛维奇

       30年代中期。苏联政府为了应对即将到来的战争,发出“采取紧急坚决措施巩固和发展国家的航空工业”的指示后,许多能为航空服务的企业都转向飞机制造业。其中就有一家莫斯科郊外的家具厂也变成了有编号的国防企业。当时的苏联国防工业人民委员会于 1937 年6月1日颁发第0121号命令,命名该厂为№301航空工厂。工厂利用部分专业加工设备,由人数较少但技术水平较高的工人和飞机工程师组成了一个航空试验设计局,开始山寨法国Kodron 轻型战斗机设计图纸,小批量生产木质结构的飞机。
       1939年5月,苏联举行了一场创造新型作战飞机的比赛,由弗拉基米尔·戈尔布诺夫、拉沃契金和米哈伊尔·伊万诺维奇·古德科夫三人主持研制的高速战斗机模型草案在比赛中名列前茅,航空工业人民委员会决定以№301工厂作为飞机生产基地,生产这种不算太成功的ЛАГГ-1(LaGG-1)战斗机。1939年9月,该厂成立一个新的设计局,由戈尔布诺夫、拉沃契金和古德科夫三人负责。到1940年底,设计局迁移到高尔基市,戈尔布诺夫和拉沃契金设计出新的ЛАГГ-3(LaGG-3)战斗机后,开始大规模生产。在进行样机的国家飞行试验时,LaGG-3 达到了使用同类发动机的歼击机的最高飞行速度:605公里/小时!飞机为全木质结构,机翼内装有燃料箱,五点式火力配备。到卫国战争开始时,苏空军已经装备了 300 多架这种飞机。但是,这也是两人最后的合作,40年底戈尔布诺夫离开了设计局。从此,这里成为拉沃契金的世界,拉沃契金也在二战中成就了他最辉煌的时代,他的“La拉”系列成为苏联活塞式战斗机的顶峰。

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ЛАГГ-3战斗机,戈尔布诺夫和拉沃契金的设计,为此2人荣获斯大林奖章

       卫国战争中的空战实践,为设计局指明了设计方向,这时,设计局的领导只剩下拉沃契金一人。他在不停止生产前线必需的飞机的同时,开始转产新型飞机。1942 年 9 月,La-5 新型歼击机非常有效地参加了斯大林格勒保卫战;1944 年装备部队的La-7 型飞机堪称二次大战中最好的歼击机之一。在二次大战期间,工厂先后向前线提供了 22,000 架拉型飞机,即当时苏联空军每 3 架歼击机中就有一架是拉沃契金设计局的飞机。为此,总设计师拉沃契金和设计局联合体全体人员受到政府重奖。

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二战中的LA-5和LA-7战斗机

  随着战争的结束,设计局与工厂被迫分隔两地的状况也宣告结束。1945 年他们又迁回到莫斯科郊外的希姆基设计局与工厂的结合促进了联合体的发展,为设计、试验和批生产全金属结构的航空产品创造了必需的条件。战后生产的新型飞机有 La-9 和La-11 型歼击机。它们是全金属结构,使用活塞式发动机,其强大的火力配备和远航程构成了 40 年代和 50 年代初苏联歼击机航空兵的骨架,这两型战机也成为新中国空军接收的第一批战斗机,而LA-11是我国人民空军装备的活塞式战斗机中,战果最辉煌的机型。

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 北航收藏的拉-7战斗机

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轰炸大和岛行动中,敢与美国F-86喷气式空中拼刺刀的拉-11战斗机

     进入喷气时代后,联合体积极设计和试验各种类型的试验型喷气飞机。研制工作从天上转到地面,转到实验室和试车台上。这些新型喷气飞机的研制工作是同航空工业的一些主要科研院所一起进行的,它们是中央空气流体动力研究院、列宁格勒工业学院、中央巴拉诺夫航空发动机制造研究所、全苏航空材料研究所等。但是起决定作用的是为此而专门制造的实验飞机,用它来考核各种类型的喷气发动机(格鲁什科、邦达留克、切洛梅等人的设计),选择机翼和飞机气动布局的最佳形式,从而制造出了10余种喷气飞机。这些试验在很大程度上决定了今天习惯使用的三角翼喷气飞机的面貌。1948 年,拉沃契金设计局研制出第一架超音速飞机La-176。飞机机翼设计成 45 度角后掠翼,动力装置系推力 22 千牛的 RD-45F 涡轮喷气发动机。1948 年2 月26 日,年轻的苏联飞行员奥列格·索科罗夫斯基在试验中心驾驶试验型 La-176 前线歼击机进行试飞,在规定的水平飞行中,于 7,000 米高度航速达到1,105 公里/小时,相当于1.021 马赫。同年,La-15 型喷气歼击机交付装备部队。

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拉沃契金突破音障的喷气式作品:LA-15,但是很不幸,没有竞争过对手米格

    拉沃契金设计局在航空领域的另一个杰作是 K-15 空中截击系统,它包括 La-250 型全天候超音速高空拦截歼击机和 2 枚空对空导弹,于 1956 年第一次试飞。K-15 系统装备有季霍米罗夫的设计的机载雷达,具有发现和捕获目标、并根据机载计算机的指令自动攻击并发射导弹的能力。1959 年 K-15 系统通过了飞行试验,但由于与其恩师图波列夫的图-128远程截击机系统的竞争中失利,研制被迫停止,也使拉沃契金的飞机研制划上了句号。拉沃契金设计局所表现出来的设计自动控制飞行器的能力,在很大程度上决定了整个联合体以后的命运。他们所设计和制造的靶机和 La-17 型照相侦察机及其各种改型批生产了 30 多年,不仅装备了苏军,还出口国外。

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与图-128的竞争失利,使LA-250成为航空博物馆的展品

       从50 年代初期,拉沃契金联合体除了研制生产飞机,也开始接受了研制导弹武器的任务,以致后来导弹武器成了联合体的主要产品。联合体在防空导弹、空对空导弹和飞航式导弹的研制中取得了许多新的成就。其中,ЗУР-205型防空导弹可以拦击飞行高度20公里,飞行速度1000公里/小时的敌方飞机。它成功地通过飞行试验并装备了部队。以这种导弹为基础加上地面引导站,研制成了C-25 型环莫斯科防空系统。为此,1956年拉沃契金被第二次授予社会主义劳动英雄称号。远程防空导弹系统的研制只用了2 年时间,其任务是拦击飞行高度30 公里以下的敌方飞机和飞航式导弹,拦截半径180 公里。这种系统的主要特点是倾斜发射。新的地面发射系统配有大型电子计算机,可同时跟踪和引导10 枚导弹去攻击10 个目标。当导弹的雷达导引头捕获目标后,自动转入自主导引状态。

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      真正让拉沃契金设计局进入未来时代的,就是在著名的“暴风雨”洲际巡航导弹研制期间埋下的伏笔。
   1954年,苏联为了应对美国的核武器和远程火箭计划,决定上远程洲际导弹项目。当时采用了平行式发展道路:同时进行远程弹道导弹和远程巡航导弹的研制。为了让科罗廖夫领导的设计局全力以赴研制R-5/R7洲际弹道导弹,苏联部长会议决定将远程洲际巡航导弹任务转移给航空工业部,因为飞航式导弹的主要技术与飞机相似,所以项目的主管者,就是后来成为苏联科学院院长的凯尔迪什(М.В.Келдыш),建议将飞航式远程导弹交给有设计飞机经验的设计局。根据1954年05月20日No.957-409号决议,任务最后落在了2个设计局的肩上:一个是拉沃契金领导的OKB-301;另一个就是OKB-23,弗拉基米尔.米亚西舍夫领导的设计局。 双方各自为自己研制的项目起了名字:拉沃契金的项目代号“暴风雨”(В-350, Ла-350);米亚西舍夫项目代号“暴风雪”(“40”工程)(注意:此“暴风雪”非彼“暴风雪”,不是后来的航天飞机)。

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 这是一张有意思的比较图:左:美国同时期研制的洲际巡航导弹“纳瓦霍人”;中:拉沃契金的“暴风雨”;右:米亚西舍夫的“暴风雪”

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        暴风雨巡航导弹即使在今天看来,也是一个暴力美学的典范:其设计指标是可在洲际范围(8000公里)飞行,飞行高度25公里,巡航速度2.3 -3.3马赫。火箭长95米,自持阶段重量33吨,有效载荷(弹头)重量 2.35吨,明摆着就是要装核弹头。

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卡普斯京亚尔进行试验的“暴风雨”导弹

       第一架原型导弹的飞行设计试验在1957年7月开始,在卡普斯京亚尔进行。1958年5月22日(第五次导弹发射)第一次飞行试验成功,后来的试飞都在阿斯特拉罕地区靶场进行。1960年12月16日在卡普斯京亚尔的实验中,导弹成功飞行6,500公里。在结构飞行试验的框架内曾进行过18 次导弹发射,其中3 次完全成功。

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 暴风雨所用的超音速冲压发动机

       这个暴风雨导弹创造了苏联航天技术上几个第一:第一种装有冲压式空气喷气发动机的巡航导弹;第一种装有绝对抗干扰的天文导航控制系统,飞行速度 3300~3400 公里/小时,经过目标上空的高度是 25~26 公里,并可在任何预定时间实现机动飞行;第一种采用钛合金加工和焊接的导弹。暴风雨的这种飞行和战术性能将迫使敌方建立专门的防御手段。但这种性能超前的导弹系统成了一个杰出的飞机/导弹设计师的绝笔。

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拉沃契金正在研制中的导弹防御系统所用“小牛Даль”雷达

       1960年 6月9日,就在天才的设计师在萨雷-沙甘测试他的导弹防御系统“小牛”雷达时候,因心脏病猝发不幸去世,年仅60岁。

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       拉沃契金去世后,为了纪念这位杰出的设计师,苏联政府将OKB-301命名为拉沃契金设计局。但同时随着形势的变化,暴风雨导弹项目也被终止。1962-1964年,群龙无首的设计局被安排到切洛梅的OKB-52设计局,成为下属机构,干起了打杂的工作,参与过切洛梅当时的反舰导弹研制工作,主要是切洛梅的R-70“紫水晶”等导弹研制。

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切洛梅的R-70反舰导弹也有拉沃契金设计局的一份功劳

       是金子总会发光。拉沃契金设计局的远程飞航式导弹项目虽然没有完成,但他们设计局的整体水平和实力令科罗廖夫和凯尔迪什印象深刻。就在1964年科罗廖夫的行星探测器计划不断失败后,经过凯尔迪什的推荐,科罗廖夫与当时拉沃契金设计局的主管格奥尔基·尼古拉耶维奇·巴巴金进行了会谈,最后,科罗廖夫决定将重任交给拉沃契金设计局。

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格奥尔基·尼古拉耶维奇·巴巴金

       格奥尔基·尼古拉耶维奇·巴巴金(Георгий Николаевич Бабакин) 和其他绝大多数设计局的总设计师出身飞机或者导弹设计不同,他最早从事无线电电子学工作,1930年在莫斯科从事无线电通信系统设计;1943-1949年,他进入苏联中型机械工业部自动化研究所(VSNITO)从事雷达定位技术研究,并在那里成长为首席设计师;1949年以后,他转入著名的№88工厂(也就是能源公司的前身,今天的中央机械研究所TsNIIMash)跟随科罗廖夫的主要伙伴切尔托克.鲍里斯.艾维瑟耶维奇工作,负责设计导弹制导系统。在那里的时候他就认识了科罗廖夫 ,他的能力也给科罗廖夫留下了深刻印象。1952年,因为工作需要他又带领一些科研人员转入拉沃契金设计局,参与了“暴风雨”和B-300防空导弹系统的工作。

       早在1959年,颇具眼光的拉沃契金就预见到未来空间飞行器是一个新的发展方向,所以他成立了1个由15名年轻设计师组成的小组,开始进行月球探测器的设计。当时拉沃契金就告诉这帮未来的设计师们说:他预见到未来行星际探测器会有巨大的发展前景,但是也会面临很多困难,需要很多时间来完成,象他这样的老先生们已经难以担当重任,所以这个任务就要交给你们年轻人去完成。拉沃契金还打算招聘更多的设计师,但不幸的是不到1年拉沃契金就去世,项目被迫中断。
       寄人篱下的痛苦更激发了巴巴金的雄心,作为设计小组组长,他继承了拉沃契金的遗志,坚决地要走研制星际探测器的道路。但是他也很清楚他们缺乏经验,所以他一方面保留了当年的15人小组,利用为OKB-52设计的机会继续他们的设计;另一方面他也和OKB-1不断联系,希望能利用他们的经验和技能开始新的合作。
       1965年的火星探测器发射失利后,科罗廖夫在压力下决定放手,需要选择新的接手人。这时巴巴金开始进言,他们的工程师用了几个月时间就提出了他们新设计的探测器。按照他们的设计,新的金星和火星轨道舱比原来的3MV减轻了几十公斤。这对于OKB-1而言非常震惊,他们认为这是不可能的。1965年7月,科罗廖夫第一次也是最后一次访问了拉沃契金设计局,他们讨论了巴巴金的设计,在OKB-1设计师们的帮助下,拉沃契金设计小组修改了月球和火星飞船,新的月球登陆器草图挂在了巴巴金的办公室墙上,他们计划在1966年推出新的月球飞船。

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左:卢金;右:佩尔米诺夫

       那一天,科罗廖夫主持了一个会议,包括了拉沃契金总设计师巴巴金、设计局局长卢金,前面提到的主要设计师马克西莫夫、佩尔米诺夫等人。会上科罗廖夫发表了简短讲话。他强调说尽管OKB-1的设计团队非常努力,但是在星际探测器的研制项目和飞行过程中发现了令人沮丧的错误。他希望大家仍然要继续努力,并建议将这些工作转交给拉沃契金设计局。 最后他说了一段意味深长的话:“我已经把我最宝贵的财富——我的梦想交给了你们,你们要努力工作。但是如果我的信仰没有得到回报,我就会象塔拉斯.勃尔巴ТарасБульба说过的那样:我给了你生命,我也会取你生命!”

       从此,苏联星际探测器研制的计划一直与拉沃契金的名字紧紧相连,而巴巴金也使拉沃契金设计局获得重生...... 

(未完,待续)

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注:塔拉斯.勃尔巴是俄罗斯伟大文学家尼古拉.果戈里的一部反映乌克兰哥萨克历史的浪漫小说,近期再次被翻拍成电影,中文名《战国群雄》。片中主人公射杀前向为了爱情而背叛哥萨克的小儿子说出了这句话

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