苏俄陆基固体燃料战略弹道导弹系列(四)

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苏俄陆基固体燃料战略弹道导弹系列(四)

2024-03-13 23:40| 来源: 网络整理| 查看: 265

开篇镇楼,白杨M后面还有一辆BTR装甲车护卫

一.研制背景

20世纪80年代后期,莫斯科热力工程研究院就启动了RT-2PM弹道导弹(即白杨导弹)的现代化改进—RT-2PM2弹道导弹(即白杨M导弹)的研制。在苏联军方看来,RT-2PM弹道导弹虽然实现了陆基高机动高生存性,但仅仅只能携带单弹头,威慑能力远不如多弹头和MIRV。因此苏联高层下令莫斯科热工所进行RT-2PM2陆基机动部署导弹的前期预研。

可是好景不长,1991年,苏联嗝屁了,嗝屁就没军费,而没经费的RT-2PM2项目也接近瘫痪。但是此时,俄罗斯的战略核武库却困难重重:虽然苏联解体后俄罗斯继承了苏联绝大部分的核武器,也拥有了和美国比肩的核武库,但是,俄罗斯战略火箭军却已有50%的导弹超过了安全期限。80年代部署的R-36M弹道导弹、UR-100N弹道导弹、RT-23弹道导弹和RT-2PM弹道导弹等战略导弹型号到21世纪初都将超出使用期限,届时,军费遭遇严重困境的俄罗斯战略火箭军将面临战略导弹超期服役的窘境。

老迈的SS-18“撒旦”导弹,乌克兰南方设计局的产品,本着活一天就要为俄罗斯呐喊一天的坚定意志,仍在俄罗斯战略火箭军中充当主力SS-19弹道导弹,苏联中央机器制造设计局生产,现在作为先锋高超音速导弹的载具上篇出现的白杨导弹,现在也快退役了,超期服役十数年

这还不算完,俄罗斯担负战备值班任务的战略导弹种类曾有11种之多,且大部分型号是不对应的,这意味着,俄罗斯就要将不多的经费投入到大量的核武器维护上,并且要面临导弹维护标准不统一的问题,令俄罗斯的国防预算雪上加霜。

比维护导弹更麻烦的是俄罗斯面临的天然劣势:在苏联时代,苏联生产战略导弹的工厂有75%是在俄罗斯境外,俄罗斯当时现役的大部分洲际弹道导弹都是在乌克兰制造的:R-36M弹道导弹、RT-23弹道导弹分别由乌克兰的南方设计局研制,由南方机械科研生产联合体制造。RT-2PM2弹道导弹虽在俄罗斯境内总装,但其惯性制导系统也在乌克兰的哈尔科夫生产的······众所周知,国家的战略反击力量不能自主生产,就相当于被别人卡住了命门。因此,为加强战略武器装备研制和生产的独立性,俄罗斯必须发展全部零部件在俄罗斯生产,全弹在俄罗斯总装的新型战略型号。所以,预研阶段的RT-2PM2弹道导弹成为了第1种完全在俄罗斯境内研制、生产的战略弹道导弹。

当然,苏联受限于地理条件和人口条件,很多战略性工业资产都留在了乌克兰,图为马达西奇的D-18T航空发动机,安-225运输机的动力

当时的俄军方高层认为,应该把有限的军费主要用于RT-2PM2弹道导弹的大量生产,组成俄罗斯战略导弹部队的部署基础,成为俄战略核力量的支柱。俄罗斯安全会议于1998年7月3日决定,将陆上战略核力量由所装备的6种导弹过渡到装备单一的RT-2PM2弹道导弹固定式和机动式洲际弹道导弹,以提高战略导弹部队的作战能力并节约近三分之一的开支,同时逐步淘汰旧式导弹,算是解决了后勤通用化的问题,部分缓解了军费不足给俄罗斯战略火箭军导弹更新换代带来的压力。

二.试验过程

俄罗斯从1993年初开始进行RT-2PM2弹道导弹工程研制到1997年7月完成研制飞行试验,持续时间不到5年,在世界同级导弹研制历程中研制时间最短。限制战略武器条约对RT-2PM2弹道导弹的公路机动部署型和地下井部署型的代号分别为RS-12M1和RS-12M2。美国及北约国家对研制中的RT-2PM2弹道导弹导弹的代号曾用过SS-X-27和SS-X-29两种,RT-2PM2弹道导弹导弹部署后的代号为SS-27。

1994年12月20日,RT-2PM2弹道导弹开始飞行试验并进行了首次试射。

1997年12月24日,首批2枚地下井发射型的导弹于开始部署在位于乌拉尔南部的塔吉谢沃导弹基地的塔曼导弹师。

1998年10月和12月,各进行了两次RT-2PM2弹道导弹的飞行试验,第5次试验发射后不久导弹就爆炸了,第6次试验成功。

1999年12月14日,RT-2PM2弹道导弹进行了第7次发射试验。从俄罗斯北部阿尔汉格尔斯克州的普列谢茨克试验基地发射成功。

2000年2月9日,RT-2PM2弹道导弹进行了第8次发射试验,由阿尔汉格尔斯克州普列谢茨克航天发射场发射成功,这枚RT-2PM2弹道导弹飞行约8000公里后,准确击中俄罗斯东部勘察加半岛上的预定目标。

三.动力特性(整体设计和白杨导弹类似所以不介绍了)

RT-2PM2弹道导弹推进系统的显著特点是,各级发动机的直径均比RT-2PM弹道导弹发动机大和采用了新的推力向量控制方式。RT-2PM2弹道导弹的一子级、二子级、三子级发动机的直径分别从RT-2PM弹道导弹的1.80m、1.55m、1.34m增加到1.86m、1.61m、1.58 m,从而增加了推进剂的装药空间。其中三子级发动机直径增大15%以上,推进剂装药空间增加30%。由于发动机燃烧室推进剂装药空间增大和材料科技的进步,各级发动机的装药比均比RT-2PM弹道导弹发动机要多。另外,苏联在固体推进剂中已应用硝基胺硝酰铵、氢化铝等高能组分,其中硝基胺硝酰铵在前苏联时期已进行工业化生产,使用硝基胺硝酰铵的HTPB推进剂的理论比冲可达到2653N·s/kg。所以,RT-2PM2弹道导弹应该使用了能量更高的HTPB推进剂。总之,RT-2PM2弹道导弹三级固体推进系统的能量比RT-2PM弹道导弹有明显提高,与RT-2PM弹道导弹相比,总质量仅增加了不到5%,投掷质量却提高了20%,即投掷质量为1.2吨。

RT-2PM2弹道导弹一子级发动机采用推力向量控制的方式。80年代初,前苏联固体发动机柔性喷管技术已经相当成熟。80年代中期,服役的潜地战略弹道导弹直径2.4 m的固体发动机就应用了单个潜入式柔性摆动喷管。从以上分析推测,RT-2PM2弹道导弹的发动机采用了比较先进的柔性摆动喷管技术。

通过以上的发动机技术介绍,我们就对其整体动力性能有了一个基本的了解。接下来开始计算验证环节。

在这里给大家科普一下,三级固体燃料弹道导弹的最佳弹体质量分布为6:3:1或7:2:1,再考虑到白杨导弹已经拥有了0.9的装药比,因此整理一下白杨M弹道导弹的数据可得:(按7:2:1计算)

理想情况下白杨M弹道导弹各级数据

经计算,其各级速度增量为:

一级速度增量:2463.67

二级速度增量:2221.08

三级速度增量:3427.66

三级发动机燃烧完毕后,发动机产生了总共6759m/s的速度增量(修正后),再考虑到PBV会有大部分燃料(63%,参考和平卫士弹道导弹)用于分导和突防(这点下文将详述),因此还有328m/s的速度增量,因此可得关机速度大约为7087m/s,对应射程略小于11000km。

也就是相比于白杨导弹多增加了带小型多弹头的功能嘛。

有人要问,我不带PBV,带2个55万吨弹头或10个10万吨弹头,用集束式多弹头(MRV)的打击方式行吗?当然是可以,只是······射程会缩水,大约9200km,很够意思了。

所以,根据以上数据,我们来驳斥一些可笑的谬论:

谬论1:白杨M弹道导弹带4个55万吨核弹头可以打10500公里。答:不可能。

为啥?根据笔者查询的数据,苏联当时55万吨当量的核弹头质量奔着500公斤去了,而白杨M弹道导弹投掷质量仅1.2吨(射程11000km)不能支持4个弹头。即使是带10个当量10万吨的小型分导弹头也不可能实现,因为分导弹头必须借助PBV的调整才能获得正确的速度矢量,因此刨去给PBV的质量和弹体,制导系统的质量,最合理的估计应该是:白杨M可携带1枚55万吨当量单弹头或者6个10万吨当量分导式多弹头(美俄在这方面差不多,100kg质量10万吨当量完全可以做到)再加上PBV。

谬论2:白杨导弹最大速度为13马赫。答:回去看看洲际导弹关机速度的定义。

一般认为洲际导弹关机速度为其最大速度,所以说13马赫的,你搁这搞笑呢?白杨M关机速度有21马赫,13马赫关机速度也就相当于一个射程3000km的中程导弹,人家白杨M的弹道顶点速度都比这快的多。

三.NMD的敌手——高精度制导,生存能力与突防能力

变轨技术——RT-2PM2弹道导弹由于采用了新的空气动力学设计,其飞行弹道已不是普通的惯性弹道,在飞行过程中可机动滑翔,从而多次改变弹道高度。其弹头也具有特殊的弹道,反导系统难以发现和跟踪。在导弹的末助推推进与控制系统中,包括4个互通的燃气发生器。每个发生器有两个喷管,由燃气阀根据控制系统的指令打开或关闭,控制末助推级的飞行和弹头的释放。每个燃气发生器可由发动机按照预设的程序带动旋转,以改变控制力的方向,并实现机动变轨,从而提高导弹的反拦截性能。这甚至会消耗PBV的燃料,所以白杨M的射程还会降低,但降幅不大。

分导技术——RT-2PM2弹道导弹从投掷质量上看是一种单弹头导弹,但在投掷重量和其他相关技术上留有改装为多弹头分导式导弹的能力,其目的就是在必要时,使俄罗斯的核威慑能力成倍增加。RT-2PM2弹道导弹最多可携带10枚弹头,每个弹头可分别沿不同轨道飞行、瞄准不同目标,即使这些弹头被击毁,也可以大大消耗拦截导弹的数量,从而使后续导弹得以突防。有关研究证明,当子弹头数为5~15时,导弹的突防概率趋近于1,就是说,拦截导弹将无从拦截,面对铺天盖地的来袭弹头,NMD将分身乏术,难有招架之力。

和平卫士弹道导弹分导弹头再入大气层(8枚),一旦在战争中出现此类景象,这个世界就要重新洗牌了

发动机速燃技术——RT-2PM2弹道导弹是一种3级固体导弹。其第一级、第二级取自SS-20,但采用了大推力速燃发动机技术,且推进剂的装药比相当大。第三级是新研制的,采用了AP/AL/HTPB/HMX四组元复合推进剂。在结构设计上,该导弹还首次采用了3台巡航固体燃料发动机,使导弹的功率更加强大,具备助推段快速助推和机动助推的能力,能够在飞行初始段很快加速,不仅大大缩短了发动机的工作时间,而且整个飞行过程所需要的时间也比以前的战略导弹大大缩短。新型发动机技术还使RT-2PM2弹道导弹能在大气层内实现关机,从而使天基红外探测器难以发现、监测和跟踪导弹的行踪,有如销声匿迹一般。这样,NMD就难以对其实施有效的跟踪和拦截。类似的设计也出现在布拉瓦潜射弹道导弹和侏儒弹道导弹上,侏儒导弹更是可以在40秒内冲出大气层,比白杨M都快。

制导系统——RT-2PM2弹道导弹的命中精度至少比RT-2PM弹道导弹提高近1倍,圆概率误差达到200米。其制导系统为计算机控制的惯性制导或自动控制惯性制导。如果RT-2PM2弹道导弹应用了机动弹头技术,那么也就很可能应用了前苏联进行过飞行试验的战略弹道导弹机动弹头末制导技术。该机动弹头采用地图匹配精确制导体制,进行地图匹配的探测雷达是大功率毫米波雷达,雷达天线位于弹头侧边。雷达天线与弹头之间用导轨联接,天线与弹头分离时利用轴向力从导轨滑出,以防止产生影响弹头精度的脉冲干扰力。机动末制导弹头和导弹母体的分离方式与一般惯性弹头相同,弹头飞行到120公里高度时,雷达天线开始工作,利用打击目标附近(最大距离约100公里)特征显著的地形、地貌(如河流、湖泊、金属桥、铁塔等)实现目标地图匹配。目标匹配完成后,以高压气瓶为动力源的控制系统对弹头进行调姿和位置修正,然后抛掉弹上雷达天线及高压气瓶,此时弹头位于飞行高度约90公里的再入点。弹头再入后可直接飞向目标,也可进行突防机动飞行。

弹体加固技术——为防止敌在NMD中使用核弹头进行拦截,RT-2PM2弹道导弹弹头采用了多层壳体结构,不仅提高了弹头的结构强度,有效防止在非直接撞击条件下核爆炸效应对其产生的壳体熔化、烧毁、断裂等,还可以吸收、衰减和屏蔽核电磁脉冲等的辐射能量,使NMD很难对其进行拦截。RT-2PM2弹道导弹对核爆炸的失效距离仅为500米,而世界上同类导弹弹头的失效距离为10公里,两者相差20倍。另外,RT-2PM2弹道导弹的控制系统还采用了人工智能技术,可使电磁脉冲干扰失效,使导弹具有良好的抗干扰性及飞行的安全与稳定性,有效规避敌方的导弹防御系统。

四.高生存力和高机动性——地面设施

现有的白杨M弹道导弹有两种型号:井基部署型RS-12M2,公路机动型RS-12M1(根据限制战略武器条约规定)。

白杨M弹道导弹从井中一跃而起,采用冷发射构型

以公路机动型为例(公路机动生存力和伪装能力更强,总体生存效能更好),白杨M导弹借助火药蓄压器从运输发射筒发射,运载车则换为大名鼎鼎的MAZ-79221型发射车。

就这货

MAZ-79221运输/起竖/发射车是在MAZ-7917的基础上为RT-2PM2弹道导弹量身定做。发射车底盘的生产及发射车总装都是在白俄罗斯的明斯克汽车制造厂,全车自重44吨,载重量80吨,最高时速40公里,最大燃油行程500公里。该车配备的YAMZ-847型涡轮增压4冲程柴油机,V型对置12气缸,采用油冷的冷却方式,功率输出800马力。采用8轴16轮驱动,前后各6轮动力转向,底盘系统能适应各种路面环境,整车可在最低零下40度、最高50度的恶劣环境中工作。 这种工作特性赋予了在俄罗斯全境的运营能力。

由于三用发射车性能复杂,战略弹道导弹公路机动发射系统不仅用于作战的代价昂贵,操作和维护保养费用也很高。RT-2PM2弹道导弹机动部署系统除三用发射车外还须配备相当数量的作战保障车:1)用以指挥和控制远离主基地的导弹的机动指挥车、导弹测试车、测地车、气象雷达车和用于开挖发射车掩体的作战工程车;2)为发射系统全体指战员提供机动生活保障的称为“机动城”的综合设施车队,如供24人休息的机动卧车和野炊车等;3)在发射系统作战展开时用以保障安全的轻型装甲车。这些我在讲述白杨导弹时已有过一部分介绍。

但是这款发射车有一个祖传通病——易翻车。RT-2PM2的前身RT-2PM弹道导弹的发射重量约为45吨,按载重系数(上装重量与整车重量之比)为0.5,导弹的MAZ-7917(MAZ-79221的父亲)三用发射车满载总重为100吨级,因而三用发射车上部过重,重心不稳,易于出现翻车等事故,仅在1994年RT-2PM弹道导弹的三用发射车就发生过10余次事故,包括多次载有导弹时的翻车事故,换到MAZ-79221,翻车事故也时有出现,甚至俄罗斯战略火箭军曾被迫限制三用发射车的道路行驶速度(≤45km/h)

当然,有时候的事故也很奇葩,比如——撞车······

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