余梦伦，航天飞行力学、火箭弹道设计专家，中国科学院院士，中国航天科技集团有限公司科技委顾问，中国运载火箭技术研究院总体设计部研究员。1936年11月出生于浙江省余姚县（现慈溪市）。1960年毕业于北京大学数学力学系，被分配到国防部第五研究院一分院总体部。1966年，航天一院一部11室成立，在研究室内一直承担运载火箭的弹道设计工作。1978年被评为“全国科学大会先进科技工作者”，他提出的“长征二号小推力弹道方案”获全国科学大会奖。1979年获全国劳动模范称号。1986年到1995年，担任航天一院一部11室1组组长。1999年，当选为中国科学院院士。2009年，我国首个以院士名字命名的高科技创新班组——“余梦伦班组”挂牌成立。2020年，获国际宇航联合会“名人堂”奖。

　　6月17日9时22分，长征二号F遥十二运载火箭在酒泉卫星发射中心准时点火升空，托举神舟十二号载人飞船直冲云霄。神舟十二号载人飞船与火箭分离，将三名航天员聂海胜、刘伯明、汤洪波成功送入预定轨道。这是中国载人航天史上又一壮举，刷新了中国载人航天技术的新高度。中国航天人能够取得今天这样的辉煌成就，是几代人奋勇拼搏、一步一步负重登高的结果，而中国科学院院士、中国运载火箭技术研究院总体设计部研究员余梦伦就是其中的杰出代表之一。

　　60多年来，在我国航天科研生产一线从低轨道火箭到地球同步转移轨道火箭的各种弹道设计中，航天人的身影定格在每一个科技前进和突破的画面里。近日，在神舟十二号载人飞船成功发射的喜庆氛围中，记者有幸采访了余梦伦这位航天科技战线的传奇人物。

传承父亲“奋斗基因”

振翅北大起飞之路

　　《中国社会科学报》：您是如何走上火箭弹道设计之路的，这个问题说来话长。罗马不是一天建成的，我们还是从您的童年谈起吧。在您的生命中，童年经历和家庭影响对您的成长起到了什么样的作用？谁对您影响最大？

　　余梦伦：说到对我童年影响最大的人，莫过于我的父亲。我的父亲出生在浙江慈溪，浙江的特点是人多地少，因此他读了两年书以后就跑到上海的西药房当学徒。西药房的工作与英文有密切关系，当时在上海会英语还是很重要的，所以他就自学了英语，童年的时候我就看到家里有很多英语书。听父亲说，优秀的共产党员、工人阶级杰出代表王孝和（上海工运领袖，1948年9月英勇就义）对他有很大的影响。他和王孝和曾是同窗，一起学习英语。

　　后来，父亲当上了营业部的主任；新中国成立后公私合营，父亲又当了所在药房的公方经理。从他的成长道路来看，他是通过艰苦的自学一步步走来的。从农村出来谋生、当学徒、自学英语、自学药理知识……父亲刻苦学习、奋斗前行的精神对我一生的影响很大。

　　《中国社会科学报》：您在北京大学数学力学系学习的那段经历，想必为您后来从事弹道设计工作打下了坚实的基础，有哪些令人难忘的人和事？

　　余梦伦：1955年我高中毕业，原来想在上海发展，一心想着将来去造船。但高考时我的视力被检查出来“色弱”，所有的工科都不能考了。后来我想，我的数学还是比较好的，就报考了北京大学数学力学系并被录取，全家都为此感到无比高兴。自己也觉得进了北大很有幸，好像天上掉下馅饼一样。北大整个学校的风气比较好，学习很紧张，一天到晚都在忙。

　　我们数学力学系原来有两个专业：数学专业和力学专业。我当时还是希望搞工程，所以读了力学专业。到大三的时候，学校宣布我们系要新设一个计算数学专业。当时北大马上要搞电子计算机，因为这块在国内还是空白，这对我而言是一个机会，于是就兴趣盎然地转向了计算数学专业。

　　当时在北大，都是第一流的老师教我们基础课。那时周培源在中国力学界是最有名的，丁石孙在线性代数方面也很有成就。周先生教我们理论力学，因为数学力学系必须要学理论力学。对于我们学生来说，他是特别爱护同学的老师。周先生社会工作比较多，但他总是千方百计克服困难确保教学。他讲课很生动，大家都喜欢听。丁先生教我们线性代数，对同学也是特别爱护。老师们都是以一种很和善的态度来授课，从未发生过在课堂上训斥学生的事。在北大几年里，我充分感受到老师们的言传身教，师生之间能很好地融合在一起，大学的环境让我感到很温暖、很愉快。

　　在北大，还有一个给我印象很深的人是王选。他是高我一届的学长，没有教过我们课，但是我和他有过接触，他的学识、眼界和格局对我也有些影响。在校期间，我还和王选以及他后来的爱人一起搞过计算机方面的研究，遗憾的是后来因为提前毕业没有继续研究下去。当时我们是五年学制，我实际上读了四年半，因为国家要发展航天事业，一些同学早早地就离校了，没有等到毕业典礼。当时，包括我在内，我们班有两个同学被分配到了国防部第五研究院。

文弱书生投笔从戎

初出茅庐小试牛刀

　　《中国社会科学报》：那是1960年，您从北京大学数学力学系毕业，被分配到刚刚创建三年的国防部第五研究院工作。五院属于部队编制，从一个文弱书生一下子变成了一名军人是什么感觉？您知道自己以后会走上火箭弹道设计之路吗？

　　余梦伦：虽然穿上了军装，但最初并不知道自己今后会和火箭弹道有那么密切的关系。不过，单位分了一台老旧的手摇计算机供我使用，只要有计算数据拿到我这儿来，我都尽可能在最短的时间送上准确答案，可以说就此迈出了自己的第一步。

　　1960年11月5日，是中国航天史上最值得纪念的一天。这一天，在钱学森先生的主持下，中国第一颗导弹“东风一号”飞行试验成功了。这个消息让我备受鼓舞，大大激发了自己的科研热情。在20世纪60年代初，我国运载火箭飞行试验面临的关键问题之一是提高落点精度。为此，我潜心研究，提出了三维弹道运动方程，大大改进了弹道设计方法，提高了弹道计算精度，从而保证了重大飞行试验的落点精度，为我国以后各类运载火箭的弹道设计打下了基础，对此我感到非常欣慰。

　　《中国社会科学报》：当时您才20多岁。

　　余梦伦：那时确实很年轻，所以研究院领导和前辈们对我鼓励很大。不久，我就被调到了“弹道组”，正式开始了火箭弹道设计工作。

　　《中国社会科学报》：当时科研条件很差，还没有像今天这样先进的计算机，要进行复杂的弹道计算，一定遇到许多“拦路虎”吧？

　　余梦伦：刚才说到，那时弹道计算靠的是一台只能做加减乘除的手摇计算机，计算一条在今天只需一秒钟不到即可完成的弹道数据，在当时就要花上两个多月的时间。有一次，我在摸索弹道设计的过程中遇到了一个棘手的技术难题，为了尽快验证自己的设想和解决方案，在后续数周的时间里，几乎一刻都未曾离开过那台手摇计算机。一次次计算、一次次修改，在计算机摇柄无休止的转动中，右臂已经肿胀。虽然在一线最辛苦，但是为了航天人的梦想，我把自己定格在基层最前沿的位置上，一干就是60多年。

自力更生从无到有

高低弹道世界首创

　　《中国社会科学报》：在中国航天事业创建之初，决策层就确定国防部五院的建院方针是“自力更生为主，力争外援和利用资本主义国家已有的科学成果为辅”。作为践行者和见证人，一路走来，我们是如何开启“自力更生”之路，实现从无到有的突破，初步建立独立自主的火箭研制体系的？

　　余梦伦：20世纪50年代末，中国与苏联在火箭和航空等新技术方面签订了援助协定，苏联向中国提供运载火箭实物和相关的资料，并派遣相应的专家来华帮助工作。在仿制过程中，中国始终贯彻自力更生精神来消化外援。正是因为有了正确的工作方针，在1960年苏联单方面撕毁协定、撤回专家时，我国广大科研人员依靠自己的力量完成了仿制的全部工作。当时，中国还没有科班出身的运载火箭研制专业人员，设计人员都是来自全国各地的大中学毕业生。由于所学专业与火箭设计有很大的差异，而苏联提供的资料仅是设计的最终结果，没有具体细节，工作难度很大。但是，困难没有阻止科研人员攻坚的决心，大家边工作边学习，夜以继日地拼搏，一个又一个难题被攻克。通过开展反向设计，科研人员对火箭原设计结果重新进行计算和分析，从中学习如何进行火箭设计，使设计队伍的技术水平得到全面提高，初步理解了火箭设计的基本方法，并建立起火箭设计的数学模型。例如，在弹道设计建模中，在苏联提供资料基础上，进一步精确考虑了地球扁率的因素，确定了以发射点垂线为基准的发射坐标系，使弹道计算精度有所提高，并提高了计算效率。

　　通过仿制，从火箭设计技术、制造技术、人才队伍、研制体系的建设等各方面，中国实现了从无到有的突破，初步建立了独立自主的火箭研制体系。经过60多年的发展，我们取得了举世瞩目的成就，充分体现了中华民族自立于世界民族之林的志气和能力。

　　《中国社会科学报》：由于国土距离有限，为了运载火箭在我国国土内进行飞行试验，您与同事创造性地提出“低弹道”和“高弹道”方案，一举解决了弹道设计的难题，从而使远程运载火箭能在有限射程条件下进行飞行试验，这在世界上是首例。能否谈谈当时的情况？

　　余梦伦：自20世纪60年代后期起，为加快运载火箭技术发展，我国在研制成功多种火箭的基础上，开始部署新型火箭的研制，这需要集中全国力量进行突破。其中一个关键问题就是运载火箭远距离飞行试验，其射程超出了国内陆上靶场距离范围，而对于20世纪70年代的中国来说，当时又不具备在海上进行飞行试验的条件。因此，为在国土内进行飞行试验，必须采用特殊弹道。于是，我们探索在国内有限射程条件下进行运载火箭的飞行试验方案，经过大家不断计算、分析，终于确定采用特殊高、低弹道飞行试验弹道方案，实现了在国内靶场有限射程条件下进行运载火箭飞行试验的方案，并通过多次不同状态的高、低弹道飞行试验，达到了模拟真空飞行环境和再入环境的目的，解决了远程火箭国内试验弹道设计的难题。通过获得的大量试验数据，对火箭系统进行了有效的考核，为全程飞行试验打下了基础。这在世界上尚属首例。

　　经过5年左右的时间，我们还攻克了大直径弹体结构、推力矢量控制、数字化制导控制等多项关键技术，成功完成了性能可靠的具有当时国际先进水平的新型火箭的研制，并保证了我国在1980年5月向太平洋海域发射第一枚远程运载火箭的圆满成功。

　　《中国社会科学报》：20世纪70年代初，您根据长征二号运载火箭二级推进系统配有游动发动机的特点，研究运用极大值原理和优选法，进行最优推力程序的分析，按弹道特性确定优化解的两点边值问题初值的方法，最终提出小推力弹道方案，突破性地将运载能力提高了25%，解决了长征二号运载火箭发射返回式卫星运载能力不足的关键问题。能否向大家介绍一下这项成果？

　　余梦伦：1970年4月24日，长征一号运载火箭成功发射了我国第一颗人造地球卫星“东方红一号”。“东方红一号”卫星成功发射后，发射返回式卫星便被提上议事日程。返回式卫星对运载火箭运载能力的要求要远大于“东方红一号”。新火箭被命名为“长征二号”。

　　“长征二号”是在原有某火箭基础上研制的，火箭第一级推进系统为四联装的4台主发动机；第二级推进系统由1台主发动机和4台游动发动机组成。其中，第二级主发动机采用了75吨推力发动机，二级主发动机75吨推力是按原有火箭飞行要求选择的，但这样并不能适应发射卫星的要求。

　　在多种改进方案都被否定后，我想到了游动发动机。长征二号运载火箭二级推进系统配有4台游动发动机。之前，我的关注点都聚焦在降低主发动机的推力上，却忽略了游动发动机。安装游动发动机的目的，一是调整火箭的姿态，二是提高火箭的入轨精度。因为当主发动机关机后，推力不会马上消失，残留推进剂会继续燃烧产生推力。这种后效推力的误差较大，需要推力为4.5吨的游动发动机来进行修正补偿。当主发动机推力完全消失后，游动发动机才会关机。

　　根据弹道特性和降低推力能够提高运载能力的启示，经过反复思考，我想是不是可以利用二级推进系统中的游动发动机，通过改变发动机工作程序，找到提高运载能力的有效途径。尽管计算分析已经失败了很多次，每次计算都繁琐复杂，可我并没有放弃，一遍遍演算，终于得出了适用发射低轨道返回式卫星的最佳弹道，结果出来后得到了领导和同事们的肯定。最后确定的方案是：在二级火箭飞行时，先让主发动机与游动发动机同时工作，随后关闭主发动机，游动发动机独立工作，直到卫星入轨。这种方案被称为“小推力弹道方案”，这样就不需要更改二级主发动机推力，即可满足发射卫星的运载能力要求。“小推力弹道方案”能够将“长征二号”的运载能力提高25%，在火箭运载能力上取得突破性的收效，解决了长征二号运载火箭发射返回式卫星运载能力不足的问题。

弹道修正避高空风

危机时刻果断抉择

　　《中国社会科学报》：1985年，您首次为长征三号运载火箭提出高空风弹道修正方案，为我国解决高空风对火箭飞行的影响打下了基础。这一事实有力地驳斥了美国少数别有用心的人所谓“中国在卫星发射服务中从美国窃取了高空风弹道修正技术”的谎言。

　　余梦伦：早在1984年，我在靶场进行“长征三号”的发射工作时，就发现了高空风的影响，并根据西昌卫星发射中心高空风的情况进行了高空风弹道修正方案的研究，提出通过弹道修正来减少高空风引起的气流攻角，以降低高空风对飞行的影响。

　　高空风弹道修正的原理是从原来按弹道攻角最小设计弹道改为按气流攻角最小设计弹道。然而，要在发射前根据实测高空风来实现高空风弹道修正，必须使用性能较好的计算机系统，而当时一般计算机的运算速度难以满足弹道修正的要求。1985年3月28日，我向组织提交了题为《长征三号靶场总体工作计算机辅助系统方案设想》的报告，提议建立靶场总体工作计算机辅助系统，采用高性能计算机来实现高空风弹道修正及其他有关总体工作。报告得到了领导的大力支持，但由于经费等方面的原因，这个计划在当时没能实现。

　　10年后，“长二捆”火箭发射卫星又遇到了高空风问题。“长二捆”火箭发射美国洛克希德·马丁公司生产的两颗卫星，两次均发射失败，尽管责任不在中方，但如何尽可能地消除影响飞行安全的不利因素，推进运载火箭发射技术的发展，改善卫星的飞行环境，是我们需要为之努力的。

　　于是我向“长二捆”火箭王德臣总师提出建议：在以后发射“长二捆”火箭时，采用高空风弹道修正。这一建议立即得到王德臣总师的同意和老领导王永志、沈辛荪的支持。

　　此时，正是1995年7月，距离“长二捆”下一次发射美国洛克希德·马丁公司的“亚洲二号”卫星，只有四个多月的时间，这意味着中方必须尽快完成此次发射的弹道设计软件编制和调试任务。考虑到此次发射时的环境将比上次发射时恶劣，我们收集了西昌卫星发射中心连续10年的高空风资料加以认真研究，从中摸索风场规律。在此基础上，夜以继日计算出近千条高空风弹道修正效果分析数据；通过比较分析，设计出5条不同风场条件下的弹道，以便在发射时根据气象条件从中选出最佳弹道。所拟定的方案得到了大家的认可，同时也得到发射指挥部的确认，同意高空风弹道修正方案正式应用到“长二捆”之后的两次发射中。

　　1995年11月28日，“长二捆”火箭顺利通过高空风影响最激烈的跨声速段和最大动压段，表明了高空风弹道修正达到了预定目标，飞行677秒后，星箭分离，卫星顺利进入近地点高度为185千米、远地点高度为309千米、倾角为28度的近地轨道，发射成功。紧接着，“长二捆”火箭又成功发射了美国洛克希德·马丁公司的“艾科斯达一号”卫星。两次发射，通过飞行测量数据分析，证实进行高空风弹道修正后，大大改善了飞行环境，为提高火箭运载能力创造了有利条件。

　　《中国社会科学报》：1996年，长征三号火箭发射“亚太一号A”卫星，据说美方当时提出，发射的安全问题不解决，绝不会派卫星发射操作人员来华参加发射工作。

　　余梦伦：在这种情势下，我对飞行弹道安全方案进行了深入的计算分析。随后，在与美方的谈判中，以大量的图表和充分的数据说服了美方专家。然而，当火箭发射起飞后，地面接收到的实时测量数据却显示火箭的安全控制系统出现了“异常”。在万分紧急的时刻，我根据多次飞行试验的经验，结合实时飞行数据分析，果断作出火箭飞行正常的判断。在场的飞行安全指挥采纳了我的判断，最终火箭准确无误地将卫星送入预定轨道。

学科融合优化弹道

完善火箭总体设计

　　《中国社会科学报》：您为我国的航天事业奋斗了60多年，能否结合工作实践对我国运载火箭弹道学的发展趋势谈谈您的看法？

　　余梦伦：作为运载火箭总体设计部门，在火箭设计中最早动手设计的就是弹道，弹道设计在总体设计中既是核心环节也是领先环节。关于弹道学，我想强调的是，在运载火箭的方案设计过程中，它首先要与总体设计融合在一起。因为火箭参数的选择，往往和火箭的性能有关系，性能的分析也是弹道学很重要的一部分。因此，弹道设计并不是纯粹搞弹道，必须进行多学科融合，必须从弹道的角度来使运载火箭总体方案设计得更合理，通过弹道来完善火箭的总体设计。

　　我一直认为，每个设计专业都不能自我封闭，必须同工程整体结合起来。弹道设计除了学科本身的发展之外，还需要与总体专业技术发展紧密结合。我绝大部分工作都是这样展开的，研制长征三号就是一个例子。长征三号是三级火箭，一二级都要分离再入，要结合落区的选择去优化弹道。同时，还与测量系统有关系，要让测量系统以最小的代价来得到结果。既要兼顾测量系统的需要，又要使运载火箭性能最好，所以要不断地分析弹道，找到比较合理的方案。

　　长征三号弹道的设计过程，还体现了多学科融合的特点。停泊轨道的设计就是这样。国外在发射地球同步卫星时，发射场都是在海边，条件比较好，落区不受限制，而我们的落区受限制。国外有海上测量船，而我们当时海上测量条件比较差，因此就要考虑内陆的发射场，让地面站看到停泊轨道，也就是说，要根据中国的实际情况形成一种多约束条件下设计弹道的方法。设计完成长征三号，又来设计长征三号甲等，我都是这样来做的。

　　后来的长征五号，我也参与了一些工作。当时，国家出台了“863”计划纲要，其中航天要发展运载能力达20吨的大型运载火箭。在这个课题中，对我们来说，是要做一个总体方案。当时的国际趋势是运载火箭设计要尽量简化，以提高可靠性，所以当时我们按照这个思路，搞了一个以一级半方案为主的“大运载”方案。国家当时比较重视，成立了“863”航天高技术论证组，我当时参加了其中一个大型运载火箭总体方案论证小组，组长是朱森元，我是副组长，小组共5人，干了4年，最后出了一本“大运载”方案论证报告，其中火箭总体构型分析内容是以我为主、大家参与完成的，它论证了新一代大型运载火箭的构型方案，就是低轨道航天器采用一级半火箭、高轨道采用两级半火箭的方案。从现在来看，大型运载火箭方案也是与国际潮流相符合的。

　　《中国社会科学报》：面向未来更复杂的航天任务，现在我国是否要研制更多级火箭呢？

　　余梦伦：这个将来要再看看。目前，世界各国运载火箭的发展趋势是趋向于一级半火箭、两级半火箭的方案，还有的是单级火箭的。为什么要这样做呢？我感觉是从可靠性的角度来考虑的。

　　就探月工程来说，我们最终目标是进入宇宙，未来要载人登月甚至空间移民，后续的路是很长的。在这里面，弹道的工作确实是很多的，很重要的一个是发射窗口的问题。但是，这些问题从国际上来看，都是已经实现过的。我认为对我们来说，主要还是要考虑弹道设计如何与总体专业相结合，就是说弹道不能单搞弹道，而必须使运载火箭总体方案更简单、更可靠。美国的运载火箭为什么是往减少级数的方向发展呢？实际上是因为可靠性。特别是对于载人航天、深空探测来说，失败一次损失巨大。为什么航天飞机失败了呢？就是因为太复杂了。虽然它的级数差不多，有两个助推器，但是它的返回防热带来很多的问题。另外，重复使用运载器技术值得关注，当时美国提出了一个方案，我们在做“863”课题论证时也进行过分析。重复使用运载器可显著降低发射费用，其优势逐渐凸显，有望成为未来航天运输系统发展的重要方向。

　　（宋泽滨、任国凤参与采访及文字整理）