林士谔教授与北京五号无人机
1958 年大跃进时期，北航武光院长在全院大会上作了要送三个号上天向国庆献礼的报告。这三个号就是：北京一号轻型客机、北京二号高空探测火箭、北京五号无人驾驶 飞机。 1958 年 6 月 29 日，成立了以文传源教授、唐邑主任为领导的五号指挥部，并设立总体组、机场组、测试分析组、发动机组等相应的各个专业组。指挥部成立即召开各种专业会集体 讨论实施方案，师生们纷纷献计献策，在方案讨论会上，林士谔老师积极发言提出他的设想，并提出采用“林氏法”对无人机的飞行稳定性状态进行分析。
为完成我国首架无人机的研发，空军立即拨了试验用的飞机（AH-2 安 2 型双翼机），并派了二名有经验的飞行员和一名地勤人员。民航总局也派一名飞行员来参加试飞，五院也拨给北航试飞研发经费。 为了早日完成研发任务，在 1958 年 7 月初，北京五号机场组的地面操纵台组、遥控遥测组、地勤组、后勤组就进驻北京机场。当时机场组的指挥有徐学贤老师和总体组宋子善老师。 在机场组做了大量准备工作后，1958 年 9 月初就进入了无人机的试飞阶段。这一时期主要工作是检测安装在 AH-2 机上自动驾驶仪、遥控遥测、地面操纵台等设备的可靠性，进行反复测定。为争取时间，机场组人员就吃住在机场，每次取得的初步试飞数据都由后勤组贾师傅送回 校，由郦吉臣、宁文如等相关同志采用林教授的“劈因法”进行稳定性分析。为使工作有序进行，机场的试飞分成二个阶段。 第一阶段，飞行员和自动控制装置并行工作。飞行员分成二组，一组在地面操纵台负责操作，另一组在 AH-2 机的驾驶舱内监视飞行，在飞机正常工作时地面飞行员控制，一旦飞行中出现故障立即由机上飞行员人工切换，直接由机上飞行员操作。 第二阶段，当第一阶段工作证明机上自动驾驶装置及遥控遥测、发动机等工作正常可靠就可进入“单飞”，即从起飞、空中飞行到着陆全由地面驾驶员通过地面操控 台控制。 1958 年国庆前夕，第二阶段前期试飞工作取得了很大进展。AH-2 飞机完成了自动起飞及在遥控下的水平飞行，但在自动着陆及自动刹车上还存在问题。虽然国庆前不能实现完全的“单飞”，但初步显示的成果给了我们很大的信 心。 第二阶段工作是紧张的，困难不少，记得有一次飞行中飞机突然失速，飞机在高空中下落了数十米高度，地面操纵台也立即从遥控遥测数据中显示了这一状态。这一次事故使机场试飞人员及飞行员都受到了严重的教训。民航飞行员由于担心再次出现事故而辞去了工作告别了试飞。二位空军飞行员仍与我们坚持试飞组工作。 除失速事故外，试飞中也出现过起飞时控制不稳发生倾倒导致机翼与地面碰擦受伤，在着陆时，控制着陆油门不稳，小高度判断不准造成下滑时飞机上下振动以及刹 车控制不好，出现飞机地面停不稳等问题。 第二阶段前期出现的故障在指挥部直接指挥下，各研究组与飞行员、地勤员等通力合作下，通过飞行数据的分析、小高度表精度的提高、油门控制器的完善、地勤人 员的精心维护等使问题都得以解决。 1959 年 1 月上旬，空军司令员刘亚楼上将等领导来机场视察，他鼓励大家说：“我们要大胆，空军将大力支持你们，即使摔了飞机，我们会再调一架给你们。”首长的关心给 了参研人员很大的信心。
1959 年1月31日，我们进行了一次成功的“单飞”，在地面操纵台上飞行员发出了控制指令，飞机由跑道自动起飞、升空、飞行、按指令返航、自动着陆、刹车停机，终于首次实 现了无人驾驶的试飞。 在这次成功的基础上，1959 年 2 月 4 日在北京首都机场，“北京五号”举行了隆重的“单飞”公开试验。前来观看的领导有空军副司令员王秉璋中将、曹里怀中将、作战部王向荣中将、装备部万毅中 将、一机部刘鼎、教育部刘皑风部长、市委书记范儒生，还有我院武光院长、沈元、马文副院长和五号研发小组等北航部分师生。这次公开“单飞”的试验方案是在 1500 米高空、飞行半径 10 公里，按吕字形飞行，完成自动起飞、自动对准跑道、下滑着陆、自动刹车停机，试飞完全达到了预期目标。 接着在 3 天后，即 1959 年 2 月 7 日，又进行了一次单飞，来参观的领导有副参谋长张爱萍上将、海军副司令员方强中将、一机部张连奎副部长、钟大翔副部长及在北航工作的苏联专家。二次单飞的 成功，各级领导及苏联专家都对“北京五号”的研发给予了高度的评价。北航师生为我国第一架无人机的研发画下了一个圆满的句号。林士谔教授也为五号的研发发 挥了他的积极作用。
林士谔教授与动力调谐陀螺仪
十九世纪六十年代中期以来，陀螺仪的发展很快，继液浮和气浮陀螺仪之后，先后又有不少新型陀螺仪问世。其中应用较广泛获得批量生产的就是动力调谐陀螺仪。 动力调谐陀螺仪由于没有内外框架，转子悬挂在与驱动轴电机隔开的弹性支承上，利用动力调谐及补偿方法产生负弹性以抵消弹性支承的正弹性，亦即使转子所受到 的弹性约束在调谐转速下近似为零。 这种零弹性支承的新型陀螺仪的测量精度可以与液浮陀螺仪相匹敌，而体积、重量、功耗和造价都大大降低。因而当时国外文献得出这样的结论：如果把液浮陀螺仪 看作是十九世纪五十年代用于惯性导航和制导系统中的第二代惯性级精密陀螺仪，那么动力调谐陀螺仪应当看作是十九世纪六十年代中期具有突破性的第三代惯性级 精密陀螺仪。 林先生出于对惯性技术发展的高度责任心与技术方向发展的敏锐判断，在 1976 年就带领研究室的同事们收集动力调谐陀螺仪的各方面资料，迅速编写了供教学用的讲义：“北京航空学院动力调谐陀螺仪讲义”。
林先生在指导编写教材的同时，为结合该型陀螺仪的研发收集了大量的国外文献资料。所涉及的国外资料有：美国卡尔福、利登和台利旦、斯派里、霍尼韦尔等十几 家公司；西德的利登分公司和博登则公司、法国的通用机电公司及在当时苏联的“火箭技术问题”杂志上刊登的相关资料。 此外，林先生还统计了美国和西欧自 1967 年以来，十四个主要带有惯性导航系统的火箭、导弹及在民航机的装备合同，发现使用动力调谐陀螺仪的竟占78% 以上。据统计：法国在1974 年以来就已生产了5000 个以上的动力调谐陀螺仪，分别应用于军用、民航和宇宙飞行器内。十九世纪六十年代后期至七十年代就已普遍用于航空、航海、战术及战略导弹中（其中包括主导 式重返大气层多弹头导弹在内）。由于动力调谐陀螺运转时间可以设计得长达 35000 小时，而耗电量特别小，在十九世纪八十年代使用的航天飞机和探索空间宇宙飞船上也采用该陀螺仪作为捷联惯导系统的元部件。 在分析综合国外资料以及 1976 年编写的教材的基础上，林先生指导研究室的同志开展了动力调谐陀螺仪原理样机的研制。 当时虽然国外不断有该陀螺仪文献资料的发表，但讲述这类仪表的专著还未见到。学校内部要研发这一新型陀螺仪的难度是很大的。 我们从动力调谐陀螺仪的动力调谐机理分析起，对它的支承结构、信号器、力矩器的结构特点以及如何测定它特性的方法等一点一滴从无到有的摸索。 当时林先生的工作集中在资料的分析与理论的推导，在不断与我们讨论理论问题的基础上，指导我们对样机的改进。正是这些严谨的理论分析及反复推敲，为原理样 机的完成打下了坚实的理论基础。 在研发过程中，在林先生指导下，队伍中的郦吉臣老师对支承从原理到结构到加工都做了不少探索，陈哲老师在总体方案设计及信号器设计中也开拓了不少新的思 路，其他同志也相应做了大量工作。 正由于林先生的具体指导，以及全体参与研发同志们的探索努力，我们在短短的几年内就完成了动力调谐陀螺仪原理样机的研发，并获得航空总公司 1981 年度航空技术进步二等奖。在完成样机的同时总结科研实践经验，林先生亲自参加并指导，在1983 年 11 月完成了“动力调谐陀螺仪”专著的编写。该书的出版为我校及相关工程单位的新型陀螺仪研发提供了重要参考，进而为推动动力调谐陀螺仪的发展做出了微薄的力量。
（文/范耀祖）
