Sự thành công ban đầu của chương trình tên lửa đạn đạo tầm trung nội địa DF-3 đã tạo tiền đề vững chắc cho Trung Quốc tiến đến những chương trình phát triển tên lửa tham vọng hơn. Bên cạnh đó, biến cố xung đột biên giới với Liên Xô càng làm cho tham vọng nâng cao sức mạnh quân sự của Bắc Kinh trở nên cấp thiết.
Một vấn đề khác cũng không kém phần quan trọng là Đài Loan, dưới sự bảo trợ của Mỹ, đã xây dựng quân đội ngày càng hùng mạnh. Trước những bất lợi của bối cảnh quốc tế, giới lãnh đạo Trung Quốc đã quyết định đẩy nhanh chương trình phát triển tên lửa đạn đạo mới để nâng cao sức mạnh quân sự.
16 năm "làm cảnh" trong biên chế lực lượng Nhị pháo
Chương trình phát triển tên lửa đạn đạo DF-4 được phê duyệt vào năm 1965 ngay khi chương trình DF-3 còn chưa hoàn thành. Mục tiêu của chương trình là phát triển một tên lửa đạn đạo tầm trung có tầm bắn khoảng 4.000km, có khả năng tấn công căn cứ đảo Guam của Mỹ.
Ngay khi bắt tay vào chương trình DF-4, các kỹ sư Trung Quốc đã vấp phải những thách thức kỹ thuật vô cùng khó khăn.
Để tên lửa có thể đạt tầm bắn như yêu cầu đề ra, quá trình thiết kế chia làm 2 giai đoạn. Giai đoạn 1 được gọi là YF-1, sử dụng phần thân sẵn có của tên lửa DF-3. Động cơ giai đoạn 1 sử dụng nhiên liệu lỏng hỗn hợp của UDMH/HNO3.
Giai đoạn 2 được gọi là YF-3, đây cũng là một động cơ nhiên liệu lỏng nhưng thay thế HNO3 bằng N2H4 để tăng lực đẩy. Tên lửa DF-4 sử dụng hệ thống dẫn đường bằng quán tính như trên DF-3. Tuy nhiên, có thể thấy ngay từ bản thuyết minh thiết kế này là những thách thức kỹ thuật to lớn cho các nhà thiết kế không dễ gì vượt qua được.
Thách thức đầu tiên là vấn đề tách tầng cho tên lửa khi động cơ đã cháy hết và đánh lửa cho giai đoạn 2 mà không có bất kỳ sự can thiệp nào từ mặt đất. Đây là một thách thức vô cùng to lớn đối với những nhà thiết kế còn “non tay” của Trung Quốc.
Các nhà thiết kế Trung Quốc đã chọn giải pháp sử dụng sức nóng của giai đoạn 1 để đánh lửa cho giai đoạn 2. Động cơ của giai đoạn 2 được đốt cháy trong khi vẫn gắn liền với giai đoạn 1, dưới sức nóng của vòi xả động cơ giai đoạn 2, sẽ làm đứt các thanh kết nối giữa hai giai đoạn.
Giải pháp thiết kế này được đánh giá là khá nhiều nhược điểm. Nhưng do khi đó, Trung Quốc chưa đủ khả năng để chế tạo các thiết bị tách tầng và đánh lửa động cơ như trên các tên lửa của Nga, Mỹ nên nó vẫn được sử dụng. Giai đoạn 2 của tên lửa phải gánh thêm sức nặng của vỏ động cơ giai đoạn 1 cho đến khi những thanh kết nối bị nung chảy.
Thách thức thứ hai không kém phần quan trọng là làm sao để động cơ giai đoạn 2 có thể cháy trong môi trường gần chân không bên ngoài bầu khí quyển. Thách thức thứ 3 là thiết kế các tấm chắn nhiệt để bảo vệ cho đầu đạn khi tên lửa tái nhập bầu khí quyển. Thách thức nữa là cải thiện hệ thống dẫn hướng để tăng độ chính xác cho tên lửa khi tầm bắn được nâng lên.
Để phục vụ cho quá trình nghiên cứu tên lửa DF-4, hệ thống quang học mới Dự án 154 đã được thiết kế để thay thế cho Dự án 150 không đủ khả năng theo dõi các tên lửa tầm xa. Một trung tâm thử nghiệm mới được xây dựng ở phía Đông Bắc của Trung Quốc để tiến hành thử nghiệm và theo dõi tên lửa trong phạm vi lãnh thổ Trung Quốc.
Thách thức trên lý thuyết khi đưa vào thử nghiệm thực tế còn lớn hơn. Hai nỗ lực thử nghiệm DF-4 và cuối năm 1969 đều thất bại thảm hại. Tuy vậy với nỗ lực không biết mệt mỏi, thành công cũng đã đến với Trung Quốc. Ngày 30/01/1970, DF-4 đã được thử nghiệm thành công.
Sự kiện này được đánh giá là một cột mốc cực kỳ quan trọng của chương trình tên lửa đạn đạo Trung Quốc, họ đã có khả năng chế tạo được tên lửa nhiều tầng. 3 tháng sau lần thử nghiệm thành công đầu tiên, Trung Quốc đã sử dụng tên lửa DF-4 với một tầng đẩy bổ sung phóng thành công vệ tinh nhân tạo đầu tiên của nước này.
Sau thành công này, Trung Quốc đã quyết định nâng tầm bắn của DF-4 lên 4.700km, có khả năng tấn công Moscow và các mục tiêu khác của Nga và châu Âu từ phía Tây Trung Quốc. Một động cơ mới với thời gian cháy lâu hơn đã được thử nghiệm thành công. Nhưng biến thể sửa đổi của DF-4 đã không được hoàn thành cho đến năm 1976 do ảnh hưởng của “cách mạng văn hóa”.
Quá trình thiết kế của DF-4 được hoàn thiện từ năm 1980-1983, được cấp giấy chứng nhận vào năm 1983. Tuy nhiên, đầu đạn hạt nhân 512 sửa đổi cho DF-4 đã không hoàn thành cho đến tận năm 1988. Ngoài những khó khăn kỹ thuật, chương trình phát triển DF-4 còn kéo dài do một phần những biến cố chính trị.
Mặc dù trung đoàn tên lửa DF-4 đầu tiên được đưa vào biên chế lực lượng Nhị pháo (Lực lượng tên lửa đạn đạo chiến lược TQ) từ năm 1969, trung đoàn thứ 2 vào năm 1970 nhưng khả năng hoạt động ban đầu của tên lửa này không đạt được cho đến cuối những năm 1980. Mãi đến năm 1986, hơn 16 năm sau biên chế, tên lửa DF-4 đầu tiên mang theo đầu đạn hạt nhân giả mô phỏng một cuộc tấn công trả đũa hạt nhân mới được thực hiện dưới sự chỉ huy của lực lượng Nhị pháo. DF-4 được biên chế chủ yếu “để làm cảnh” và hù họa thế giới.
DF-4 được sản xuất với 4 lô, Batch-1 được thực hiện vào năm 1969 với 7 tên lửa được sản xuất cho thử nghiệm và 2 sử dụng để phóng vệ tinh. Batch-2 được sản xuất vào năm 1976 với 11 tên lửa sửa đổi phục vụ cho thử nghiệm và chứng nhận thiết kế.
Batch-3 được sản xuất vào năm 1985, đây là biến thể hoạt động chính thức đầu tiên của DF-4, Batch-4 được thực hiện vào những năm 1990. Tên lửa DF-4 vẫn được phóng thử thường xuyên trong các hoạt động tập trận. Tên lửa này dự kiến phục vụ trong lực lượng Nhị pháo ít nhất một thập kỷ nữa.
Tên lửa DF-4 có chiều dài 29 mét, đường kính 2,25 mét, trọng lượng phóng 82 tấn, tên lửa được trang bị đầu đạn hạt nhân có đương lượng nổ 3Mt. DF-4 là tên lửa đầu tiên của Trung Quốc được triển khai phóng từ các silo trong lòng đất.
