几个罐头盒子解决我军大烦恼！他屡造空军利器，先后击落五架U-2侦察机……
发布时间：2020-11-29 10:22:11来源：瞭望智库
有这样一个人：
70年前，在抗美援朝战场，他用几个罐头盒抵抗美军电子干扰，极大提升了我空军战力。开国中将王诤对他委以重任，“从现在起，全军的雷达就交给你管了”；
60年前，在我国沿海地区，他积极研制空军利器，多次击落入侵我国领空侦察的美军U-2侦察机，构筑起国防安全屏障；
近年来，在我国的载人航天、空间站和探月工程中，也少不了他的身影。
他就是张履谦。
今天，我们走进他和我国空军雷达的故事。
张履谦在山西太原卫星发射中心。
文|李霆
编辑|谢芳瞭望智库
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“不解决这个问题绝不回去”
1950年6月，朝鲜战争爆发后，参加过第二次世界大战的“老将”——美国B-29重型轰炸机(绰号“超级空中堡垒”)重出江湖，对朝鲜境内的各种目标实施地毯式轰炸。一时间，B-29重型轰炸机如入无人之境。
很快，随着苏联空军的参战，B-29的克星米格15战斗机来了。
展示米格15痛击B-29的绘画作品。
1951年4月12日，48架B-29在近100架F-80与F-84的掩护下，试图轰炸位于安东的鸭绿江大桥。中苏空军出动约80架米格15拦截，其中30架米格15突破护航战机防线攻击B-29机群。3架B-29被当场击落，7架严重受损，轰炸任务中断。
经此“黑色星期四”，美国空军暂停了近3个月的大型轰炸机轰炸。
此后，在1951年10月22日至27日的大规模空战中，美军又有5架B-29被当场击落，6架严重受损，在返航中坠毁或降落后报废，另有10余架受伤。10月28日，美空军司令部下令，停止大型轰炸机集群日间战略性轰炸，将轰炸机使用改为夜间小批量战术支援。
夜间空战，雷达就是飞机的眼睛。
美军将部分B-29改装成电子作战飞机，干扰中朝两军的雷达。根据美国战后解密的资料，当时美军使用的电子战装备基本上还是二战时用过的旧货色，相关技术人员也很缺乏；最新的电子战装备，出于保密原因没有用于朝鲜战场。
可以说，相比二战刚结束时的巅峰状态，美军的电子战实力下降了很多，但仍处于世界领先水平。
B-29重型轰炸机内部安装的电子干扰设备。
当时，中朝两军装备的雷达大多是二战中苏军使用的旧型号。在美军的干扰下，雷达的荧光屏上要么什么也看不到，要么出现雪花状噪声，无法引导战机升空作战。
这一问题很快就被上报到时任军委通信部部长的王诤那里。王诤连夜赶到中朝边界的丹东雷达站亲自坐镇。在观看了雷达被干扰的全过程后，他严肃地对一个年轻部下说：“不解决这个问题绝不回去。”
这是决心也是命令。
王诤的这位部下当时不过二十来岁，是个刚毕业没多久的大学生，接触雷达的时间也不长。
他能搞定美军的电子干扰吗？
2
“从现在起，全军的雷达就交给你管了”
这个小伙子叫张履谦。
1926年3月1日，他出生于湖南长沙黄花镇一个农民家庭，父亲是当地颇有名气的郎中，为他取名履谦，是希望他“履行谦逊”。
张履谦小学毕业后，遇上了抗战爆发，在颠沛流离中完成了中学学业。1946年，他与高中同窗朱镕基一同考上清华大学电机工程系，并住在同一个宿舍（明斋117）。朱镕基后来担任清华大学学生会主席，常常要外出参加活动。张履谦见他没有什么像样的冬衣，就把自己最好的一件衣服——皮夹克送给了他。
1948年12月，张履谦秘密加入中国共产党。1951年大学毕业后，他被分配到军委通信部。王诤部长非常重视这位清华大学毕业的学生党员，安排他去搞雷达。雷达在当时属于高科技，对于张履谦来说，是个陌生的专业，但他坚持这样的信念：“只要工作需要，党叫我干什么，就干什么，而且要干好。”
张履谦刻苦学习雷达相关知识，认真阅读了外文版的《雷达基础》，并翻译成中文，供同行学习，他还到雷达部队，了解雷达的工作状况。
作为军委通信部第一个搞雷达的技术人员，在抗美援朝的战场上，张履谦接过了王诤交给他的抗干扰任务。他在雷达站一待就是十多天，和雷达技师一道观察干扰现象，商讨应对办法。
苏联P-20雷达曾经在朝鲜战争中使用。
雷达干扰分为无源和有源两大类。当时的无源干扰就是飞机抛撒金属箔条，这种干扰手段技术简单，但难以对雷达实施长时间不间断干扰。有源干扰是当时美军使用的主要干扰手段（现在也是），雷达干扰机可以看作一部小型雷达，通过发射与真实雷达相同频率的信号，达到致盲雷达的效果。
张履谦在对干扰现象的分析研究中发现，每当改变雷达工作频率时，干扰现象就会消失一段时间后才出现，而且当雷达工作在最高或最低工作频率时，干扰看上去要减弱了一些。
现在，我们知道之所以会出现这种情况，是因为当时美军使用的早期雷达干扰机，其内部工作参数需要操作员人工调整。一旦雷达工作频率发生改变，操作员需要先搜索到新的工作频率，再把干扰机设置到这个频率上。在这个时间段内，雷达不受干扰，可以正常工作。
另外，由于飞机上的空间和供电有限，雷达干扰机的性能也会受到一些限制。再加上苏联方面对雷达的技术性能参数严格保密，美军当时使用的雷达干扰机原本是针对二战时德国和日本雷达的，不能完全覆盖苏联雷达的工作频率范围。
当年，张履谦不可能了解得那么详细，但还是很快总结出了几条应对干扰的措施：快速改变雷达频率，扩展雷达使用频段，加装瞬时自动增益控制电路，多站联合定位干扰源。这些措施虽然简单，但十分有效。
其实，早期的雷达干扰与抗干扰，非常考验双方操作员的手速。
张履谦在缺乏无线电器材的情况下，因陋就简，创造性地用几个空罐头盒剪成半圆形做成“电容器”，用麻绳和拉杆把这些“电容器”连接起来同步转动，作战时通过改变它们的相对位置，达到快速改变雷达频率的目的，用“小罐头盒解决了抗干扰大问题”。
这种快速跳频抗干扰方法，直至现在依然是各种现代雷达使用的一种有效抗干扰手段。张履谦还总结前线抗干扰经验，写成操作规程颁发给全军，成为我军首个电子对抗条例。
为了表彰张履谦在朝鲜前线的工作，军委通信部在当年年终总结时给予他记三等功的表彰。
王诤高兴地对他说：“小伙子，从现在起，全军的雷达就交给你管了。”
1953年，我军第一个雷达干扰与抗干扰组正式成立，张履谦担任组长，王诤任副组长。
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屡造空军利器
1954年，空军入闽提上日程。
当时，国民党在福建沿海的岛屿上部署有雷达站，我军直接飞过去很容易被发现，从而丧失作战行动的突然性。如果把飞机打包拆卸通过陆路运输，费时费力不说，飞机经过拆装后也不能马上形成战斗力。
张履谦迎来一个新任务，在我空军进驻福建时，对台湾方面的雷达实施电子干扰。
经过仔细考虑，他提出干扰是作战行动中一击制胜的利器，平时不要轻易使用，建议对台湾方面的雷达进行电子侦察，找到其雷达覆盖的盲区，飞机可通过盲区进驻福建。
这个建议被采纳了。
在接下来的近半年时间里，他带着一支小分队，辗转于福建各个山头、海岛，通过侦察、定向等测量，得到台湾雷达数量、功能、频率、作用距离等数据，测绘出台湾雷达布置图和盲区图，送交总参作战部，为我驻闽空军提供了重要情报。
1957年秋，张履谦被调入刚成立的国防部第五研究院二分院（现在的航天科工二院），担任雷达研究室副主任，开始进行仿制苏联1059近程地对地导弹（后来命名为“东风一号”）工作，具体负责导弹偏航校正仪的仿制。
期间，他克服了苏联专家突然撤离带来的困难，历经200多次试验，通过自行研制的仪器设备和代用材料，完成了任务。
博物馆展出的东风一号导弹。
从1962年开始，美国开始使用U-2侦察机，由台湾飞行员驾驶，对大陆进行侦察活动。当时唯一能够击落U-2的，就是萨姆-2导弹。
萨姆-2导弹是苏联的第一代地对空导弹，雷达看到飞机后，通过无线电传达导弹飞机的位置，引导导弹攻击目标。因此，制导雷达相当于导弹的眼睛。
张履谦在完成对苏联1059近程地对地导弹的仿制工作后，再接再厉，投入到苏联萨姆-2地对空导弹的仿制工作中，负责制导雷达站收发系统的仿制工作。【注：萨姆-2导弹的仿制与改进型号后来被命名为“红旗1号”与“红旗2号”。】
1962年9月，在江西，萨姆-2导弹击落第一架U-2。
美国人反应很快，迅速给U-2安装了雷达侦察报警系统——一旦检测到萨姆-2导弹的制导雷达信号，就会向飞行员发出警报。
我方见招拆招，研究出“近快战法”（张履谦对此也有贡献），先使用其他雷达（如高炮指导雷达）照射跟踪U-2，不会触发其雷达侦察报警系统。一旦U-2进入萨姆-2导弹射程，8秒内完成导弹发射准备（以前需要7-8分钟），20秒内导弹就能击中目标。在这么短的时间内，U-2根本没有躲避的机会。
依靠这个办法，我方于1963年11月和1964年7月击落了第二架和第三架U-2。
博物馆展出的U-2飞机残骸。
4
“以其人之道，还治其人之身”
1964年11月26日，U-2飞机再次入侵。
我地空导弹部队早已严阵以待，U-2飞机一进入伏击圈，马上按照之前的战法，快速发射了3枚导弹。
这时，奇怪的事情出现了：从雷达屏幕上看，敌机的信号原来是枣核形状的，突然枣核形状出现了一个缺口，导弹从缺口中间穿了过去，而U-2飞机先是下降了高度，然后上升逃离。事后检查，战斗准备、兵器操作、各项保障工作均无问题。
这一幕接下来又发生了好几回，导弹部队意识到，美国人耍了新花招，于是向上级求助。
王诤又找到了张履谦：“研究室的主要工作是做研究，部队是咱们研究成果的实际使用操作单位，所以，我们的研究一定要注意跟部队相结合，这个问题要和部队一起想办法。”
经过详尽的分析，张履谦断定U-2飞机装载了一种新的电子干扰系统。导弹制导雷达采用边扫描、边跟踪的雷达体制，利用最大回波法来定位。而新的电子干扰系统能够接收导弹制导雷达的发射信号，并附加上引偏的干扰信号调制，然后，用雷达相同的频率转发回来，对导弹制导雷达进行干扰欺骗。通俗一点说，就好比是变魔术用的障眼法，眼见不一定为实。
后来，针对这一难题，上级部门专门召开了对策研究会议。会上，张履谦详细向大家阐述了这种干扰的原理和自己的抗干扰对策，提出只要将导弹制导雷达的发射信号改为连续照射信号，这个电子干扰系统就会失灵。
此招得到大家的一致肯定，王诤说：“好办法，以其人之道，还治其人之身。”
红旗2号地对空导弹制导雷达站。
张履谦前往相关工厂，和厂家技术人员一道，改装导弹制导雷达的发射和接收系统，迅速研制出抗干扰装置。这一改进措施很快收到了效果，1965年1月10日，第四架U-2飞机在内蒙古被击落。
技术人员从这架U-2飞机的残骸里面找到了之前猜测的那种电子干扰系统。
接下来，张履谦将前线反馈回来的抗干扰措施，应用到红旗2号地对空导弹制导雷达站的设计中，大幅度提升了抗干扰性能。
1967年7月，红旗2号设计定型。9月8日，红旗2号导弹在浙江嘉兴一举击落第五架U-2飞机。此战的细节尚未完全公开，目前已知的是红旗2号导弹制导雷达经受住了电子干扰的考验，国产电子作战装备完胜美国货。
后来，张履谦主持了反导系统雷达的总体设计，突破相控阵雷达多项关键技术，研制了导弹精密跟踪雷达和卫星超远程引导雷达。他担任总设计师研制微波统一测控系统，攻克多副载波、多种调制、精密测角测速测距和遥控遥测技术，完成了中国第一颗地球同步通信卫星的发射和定点。
他还参加了中国载人航天、空间站和探月工程的论证和顶层谋划，提出采用陆地建站、海洋出船、节点监控、中继卫星和国际兼容的测控网方案建议，参加测控设备的技术攻关；参加探月工程的总体设计，研究月地信息传输，对落月及月地返回技术进行风险评估，为探月工程做了大量工作；参加中国国防专项工程的方案设计和评审，进行信息传输的抗黑障研究。
1995年，张履谦当选为中国工程院院士。
2010年，已经84岁的张履谦被聘为“神舟八号”飞船和“天宫一号”目标飞行器交会对接测量与控制专题组首席专家。
2020年10月23日，在纪念中国人民志愿军抗美援朝出国作战70周年大会上，张履谦作为志愿军代表，受到了习近平总书记的接见。
张履谦和首批航天员在回收舱前合影。
如今，这位中国雷达技术、电子对抗和航天事业的开创者之一已经94岁高龄，仍闲不下来。他关注国际学术动态，与同行分享交流；每天浏览各种新闻APP；88岁学会使用微信后，会发朋友圈还会和朋友们互动……
这正印证了张履谦的一句话，“我一辈子都在跟蓝天打交道，一生只做了两件事——学习和实践，学习后实践，实践中学习。”
参考资料：
1.履行谦逊志在蓝天——记中国工程院院士、雷达与空间电子技术专家张履谦|常理，《经济日报》，2019年11月26日
2.挑战蓝天：雷达与空间电子技术专家张履谦|钟轫编著，中国宇航出版社，2011年10月
（本文图片均为作者提供。本文为与王正兴合作文章。王正兴，原解放军某野战部队军官，他的公众号名为“这才是战争”，微信ID：xiaoxiongchumo123，欢迎关注。）
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