【航空人物档案41】

第七章  从零到一，探索中勇攀高峰

在技术方面，昝凌是研究所的领头羊。他知识渊博，并且善为人师，经常亲自指导年轻人开展工作。

三、新中国第一套飞机自动驾驶仪我们造！

从621自动驾驶仪开始，昝凌带领团队，开拓了中国飞行控制技术的新领域。

昝凌提出621自动驾驶仪总体方案采用积分式调节规律，舵机马达由主放大器（磁放大）直接驱动，舵机输出通过离合器与助力器分油活门相连。全套驾驶仪包括陀螺平台、主放大器、舵机等十余个部件。

（图  中国第一套飞机自动驾驶仪—621自动驾驶仪，图片来源：航空工业自控所）

他亲自参加每个部件设计方案的讨论，审定每张设计图纸，指导设计人员进行设计和试验。在设计过程中，昝凌提出用测速发电机作为速度反馈来实现对采用快速同步的磁滞电机服务器的线性调节，突破陀螺马达外转子设计的常规而采用内转子设计以提高效率，后来都被实践证明是成功之举。

真正干的时候，大家才知道什么是一穷二白；真正干的时候，大家才知道什么是艰难困苦。如何设计驾驶仪及飞机上的控件和能源，成了十分棘手的问题。

（图  研究所早期的试验室场景，图片来源：航空工业自控所）

那时年轻人经常加班，而且加班会持续好几个月，昝凌也与大家一起加班到深夜，有的时候甚至累得睡着了。

大家看到了纷纷表示：“领导都这么拼命，我们还能够怠慢工作吗？”

所以整个所里都是热火朝天的工作景象。同志们加班加点，昝凌除了经常到试验室、车间去看望之外，还经常去食堂看看职工的夜班饭吃得怎么样。

他一到食堂就笑呵呵地和大家打招呼，问：“同志们吃得怎么样？不太好吧！”

看领导亲自过问伙食，往往大家就随口答应说：“很好、很好。”

他不放心，便走到一些同志面前细细查看伙食到底如何，还要特地询问一些同志的情况，然后坐下来和大家一起吃饭。

大家即便工作很辛苦，生活条件也很困难，但是心里很高兴，常常为工作加班到深夜，清早起来还抓紧时间读书学习，生怕落在别人后面。

1960 年12月，621全套试验样机调试完毕。由于所内没有试验室， 便拿到清华大学做系统模拟试验。试验进行了6个月，解决了不少实际问题，但仍留下一些难题，如舵机马达发热、伺服系统自振等，设计人员随之逐一进行了改进设计 。

1962年12月，621自动驾驶仪试飞样机进入系统试验阶段。试验是在所内新建的简陋的模拟试验室进行的。试验中除伺服系统自振问题继续存在外，又出现了电缆交联通道干扰问题，尤其是角加速度信号传动比的测定问题，几乎导致整个系统改为比例式调节规律。经过五个多月的艰苦努力，试验才告完成，终于证明了积分式调节规律的可行性。

1963 年7月7日，陕西阎良，晴，地面温度32摄氏度，东北风3级。

由航空仪表自动器研究设计所研制的中国第一套621驾驶仪在阎良轰5型飞机上进行首次原理性试飞。试飞历时四个月零十天。共飞行17个起落，20余飞行小时。这次试飞任务由空军第十师副大队长蒋银祥担任。

试飞结果证明：621在原理上是可行的，所采用的计算方法是正确的，模拟试验是逼真的；驾驶仪纵向操纵达到了设计要求，协调转弯时能较好地保持飞行高度。驾驶员反映驾驶仪动作柔和，操作简便。纵向操纵和稳定均比苏制的АП-5好，侧向克服了АП-5驾驶仪航向偏摆的毛病。

试飞员给出的评价是：“621驾驶仪在伊尔-28前线轰炸机上进行试飞基本上是成功的。”

部队反映，自动驾驶仪存在的缺点是耗电量大；重量还是比较大；由于光学瞄准具视界小，而用驾驶仪自动转弯时坡度大，影响地面目标的捕获，使用瞄准具进行轰炸瞄准时丢失目标，航向修正时坡度大，在部件的性能和可靠性上也暴露出一些缺陷。

尽管还有一些不足，621自动驾驶仪首次原理性试飞达到了预期的目的。这是中国人自己研制的第一套飞机自动驾驶仪，具有重要的历史意义！

设计人员从这次基本成功的试飞中得到了巨大的鼓舞，他们以更大的热情投入了新一轮的改进设计。

1964年10月25日，第六研究院在沈阳601所召开米格-21（歼7）改进改型预备会议，讨论米格-21飞机及轰5飞机改进改型问题。三0所副所长昝凌和副总设计师韩宽庆参加。

会议针对空军提出希望解决轰5飞机低空轰炸安全问题，决定由三0所对621自动驾驶仪进行改进设计，以保证低空飞行安全。部队要求安全使用高度为300米，而原来装机使用的苏制ＡП—５自动驾驶仪的飞行高度是1500米。

根据第一阶段的试飞结果，结合空军提出的实战要求，第二轮设计突出了低空使用的特点。

低空使用的关键是安全问题。昝凌带领设计人员查阅了大量的国内外资料，又深入部队调查研究，征询使用意见，进行飞行测试，然后组织多次讨论，制定了以提高部件本身的可靠性为主、辅以必要安全措施的方案；在原先三自由度线性计算的基础上，考虑到元部件的非线性影响与飞机长周期运动的影响，又进行了五自由度非线性模拟计算；负责总体线路的周良龙等同志对总体线路作了进一步改进。

与此同时，设计人员经过专题研究，成功解决了伺服系统自振的技术问题，研制出了高性能的伺服器。

此外，昝凌组织干部、技术人员和工人继续组成“三结合”小组进行攻关，突破高度差传感器技术关键，将高度差传感器改成采用真空胶盒带随动系统的方案；将电子线路全部晶体管化、插件化；用501小型垂直陀螺取代了体积较大的陀螺平台；增加了自动回零装置等，大幅减轻了重量；增加保安措施等，形成了一套完整的飞控技术体系。

1966年5月，自行设计的气压模拟器完成调试并投入使用，使驾驶仪的地面模拟试验在原来的三通道稳定性和操纵性试验的基础上增加了稳定高度功能的试验、陀螺模拟试验等新内容。

有了前面的技术基础，这次试验从准备到完成仅用了两个月时间，就完成了 70 余个飞行状态的试验， 记录各种参数曲线 500 余条，为试飞提供了重要依据。

1966年10月10日，辽宁大连，晴，12摄氏度，西北风3级。

清晨大连的海边聚集了一群裹着棉军装、戴着棉帽子的人，海风拂过他们露出焦急等待神色的脸颊。

621驾驶仪第二阶段试飞正在大连海军航空兵一师进行。飞机一起飞，昝凌就在距离试飞地点不远的海边走来走去，目送着飞机渐渐消失在海天一色的远方。

昝凌神色凝重地对警卫员王宪林说：“小王啊！这飞机一上天，我的心就提到嗓子眼了。”

王宪林有些奇怪地问：“昝所长，咱这个621驾驶仪咱们三年前不就已经试飞成功了吗？您干嘛还那么紧张？”

昝凌说：“你不知道，这次试飞只有二三百米的高度。海上试飞低空飞行的时候，如果哪儿稍微出一个问题，飞机速度快，一下子就会机毁人亡，我们千万不能有一丁点麻痹大意，千万不能有一点疏漏啊！”

（图  621自动驾驶仪1966年在大连海航一师试飞时跟飞人员与空地勤机组人员留影，图片来源：航空工业自控所）

这也难怪，因为在建国初期我国各项科学技术落后的情况下，能研制出自动驾驶仪已经非常不容易了。

由于技术不成熟，早期产品的故障比较多。自控所退休员工涂云鹤说：“故障就像一个和大家捉迷藏的孩子，往往是按下葫芦起了瓢。”

可是，参研的人员不灰心，因为昝凌、韩宽庆等专家一直和同志们一起奋战在试验室里，他们就是大家的主心骨。

值得自豪的是，由于前期的研究深入和试验充分，第二阶段的试飞进行得非常顺利。经过15架次约16个飞行小时的飞行试验，历时一个月就完成了试飞大纲规定的全部科目，海上试飞取得了圆满成功。

海上试飞证明：621驾驶仪已达到了设计要求，性能稳定，各种安全措施有效，低空300米使用安全可靠，中、高空使用良好，单发飞行时使用也正常。驾驶仪在性能、功能、使用和维护的方便等方面都超过了苏制ＡП—５，受到空、地勤人员的好评。

试飞员、飞行大队长吴健全说：“621驾驶仪调整快、使用简单、操纵灵活、安全可靠，能保持高度及航向等要素，修正迅速、准确……，比苏联的阿波-5优越得多。”

试飞员、三团参谋长张国栋说：“621驾驶仪对于提高部队的战斗力有很大作用，希望早日定型生产，装备部队使用。”

在这次试飞中，设计人员还发现和解决了一些在试验室条件下无法发现和解决的问题，比如在飞机爬高时，时间稍长俯仰角就有不断减小的趋势。

副总设计师韩宽庆经过仔细推敲，发现问题的关键是由于垂直陀螺仪的液体摆式修正电门受到飞机纵向加速度的影响而产生错误修正所导致，由于驾驶仪控制线路之前的设计不够完善，没能避免这种影响。他们在俯仰操纵旋钮下设置了一个开关，在飞机爬高时，使之自动断开陀螺的俯仰修正，这样俯仰角就稳定住了。

试飞结束后，应海航一师的要求，621自动驾驶仪继续留在部队试用。到1975 年安全使用了9年，取得了大量飞行的第一手资料。

621自动驾驶仪试飞成功后，国防配套紧跟而上，陕西全省提供物资保证。昝凌带领全所上下连夜赶工，齐心协力抓生产，将自己加工不过来的系统和部件进行转产加工，并将设计人员派到分包工厂陪同生产，遇到问题随时解决，有的负责电机，有的负责传感器，硬是将这难啃的骨头啃了下来了。

1966年12 月，在六院在北京举行的首次科研成果展览会上，621被作为六院五大科研成果之一参加展出，全国人大常委会朱德委员长和国防科委张爱萍副主任等领导人亲临参观，并给予勉励。

在航空军工产品定型委员会和海军航空兵的大力支持下，621驾驶仪克服了科研与生产衔接的实际困难和其他许多矛盾之后，于1967年2月被批准设计定型并转厂批量生产，被三机部定名为 “KJ - 3”型自动驾驶仪。

转厂生产之后，三0所派出曾参加过驾驶仪和各部件设计的一些主要设计人员，分赴各生产厂家进行技术交底，并协助工厂解决生产中出现的各种技术问题。

这项工作一直持续了三年多。到1970年初，242厂生产的621样机在哈尔滨 122厂进行生产定型试飞，621自动驾驶仪定型。1970年9月，航空工业领导小组专门发来贺信。贺信中写道：“242厂、618所和有关兄弟工厂、部队大力协同，实行使用、生产、科研三结合，经过反复试验，试制成功了我国第一套自行设计的621自动驾驶仪，经过小批生产试用，证明性能良好，超过了苏联的同类产品，为我国独立自主发展航空自动驾驶仪创造了良好开端，积累了经验。… … 根据产品试验情况，同意621自动驾驶仪定型并投入成批生产。”

（图  航空工业领导小组为621自动驾驶仪定型会议发来的贺信，图片来源：航空工业自控所）

随后，621及其各部件在242 厂、125厂、212厂、232厂、221厂、171厂、161厂7个工厂试制生产，由242厂负责总体试验和配套出厂。

（图  轰5飞机，图片来源：互联网）

621自动驾驶仪生产定型以后，开始大量装备部队。到1982 年累计生产1000多套，完全取代了苏制阿波５驾驶仪。 

在1978年的全国科学大会上，“KJ – 3”型自动驾驶仪（KJ-3是621的产品定型代号）获得了科技成果奖。

（图  1978年全国科学大会奖状，图片来源：航空工业自控所）

621是我国自行设计的第一套飞机自动驾驶仪。它的研制成功是一曲“独立自主、自力更生、艰苦奋斗”的凯歌，标志着我国的飞行自动控制技术已经走上了一条具有中国特色的发展道路。

（本文改编自 传记《昝凌—新中国航空机载科研事业的创始人》作者 黄青，国内全面深入研究昝凌第一人）