蘇俄陸基固體燃料戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈系列(四)——SS-27“白楊”再臨

一.研制背景
20世紀(jì)80年代后期,莫斯科熱力工程研究院就啟動了RT-2PM彈道導(dǎo)彈(即白楊導(dǎo)彈)的現(xiàn)代化改進(jìn)—RT-2PM2彈道導(dǎo)彈(即白楊M導(dǎo)彈)的研制。在蘇聯(lián)軍方看來,RT-2PM彈道導(dǎo)彈雖然實現(xiàn)了陸基高機動高生存性,但僅僅只能攜帶單彈頭,威懾能力遠(yuǎn)不如多彈頭和MIRV。因此蘇聯(lián)高層下令莫斯科熱工所進(jìn)行RT-2PM2陸基機動部署導(dǎo)彈的前期預(yù)研。
可是好景不長,1991年,蘇聯(lián)嗝屁了,嗝屁就沒軍費,而沒經(jīng)費的RT-2PM2項目也接近癱瘓。但是此時,俄羅斯的戰(zhàn)略核武庫卻困難重重:雖然蘇聯(lián)解體后俄羅斯繼承了蘇聯(lián)絕大部分的核武器,也擁有了和美國比肩的核武庫,但是,俄羅斯戰(zhàn)略火箭軍卻已有50%的導(dǎo)彈超過了安全期限。80年代部署的R-36M彈道導(dǎo)彈、UR-100N彈道導(dǎo)彈、RT-23彈道導(dǎo)彈和RT-2PM彈道導(dǎo)彈等戰(zhàn)略導(dǎo)彈型號到21世紀(jì)初都將超出使用期限,屆時,軍費遭遇嚴(yán)重困境的俄羅斯戰(zhàn)略火箭軍將面臨戰(zhàn)略導(dǎo)彈超期服役的窘境。



這還不算完,俄羅斯擔(dān)負(fù)戰(zhàn)備值班任務(wù)的戰(zhàn)略導(dǎo)彈種類曾有11種之多,且大部分型號是不對應(yīng)的,這意味著,俄羅斯就要將不多的經(jīng)費投入到大量的核武器維護(hù)上,并且要面臨導(dǎo)彈維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問題,令俄羅斯的國防預(yù)算雪上加霜。
比維護(hù)導(dǎo)彈更麻煩的是俄羅斯面臨的天然劣勢:在蘇聯(lián)時代,蘇聯(lián)生產(chǎn)戰(zhàn)略導(dǎo)彈的工廠有75%是在俄羅斯境外,俄羅斯當(dāng)時現(xiàn)役的大部分洲際彈道導(dǎo)彈都是在烏克蘭制造的:R-36M彈道導(dǎo)彈、RT-23彈道導(dǎo)彈分別由烏克蘭的南方設(shè)計局研制,由南方機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體制造。RT-2PM2彈道導(dǎo)彈雖在俄羅斯境內(nèi)總裝,但其慣性制導(dǎo)系統(tǒng)也在烏克蘭的哈爾科夫生產(chǎn)的······眾所周知,國家的戰(zhàn)略反擊力量不能自主生產(chǎn),就相當(dāng)于被別人卡住了命門。因此,為加強戰(zhàn)略武器裝備研制和生產(chǎn)的獨立性,俄羅斯必須發(fā)展全部零部件在俄羅斯生產(chǎn),全彈在俄羅斯總裝的新型戰(zhàn)略型號。所以,預(yù)研階段的RT-2PM2彈道導(dǎo)彈成為了第1種完全在俄羅斯境內(nèi)研制、生產(chǎn)的戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈。

當(dāng)時的俄軍方高層認(rèn)為,應(yīng)該把有限的軍費主要用于RT-2PM2彈道導(dǎo)彈的大量生產(chǎn),組成俄羅斯戰(zhàn)略導(dǎo)彈部隊的部署基礎(chǔ),成為俄戰(zhàn)略核力量的支柱。俄羅斯安全會議于1998年7月3日決定,將陸上戰(zhàn)略核力量由所裝備的6種導(dǎo)彈過渡到裝備單一的RT-2PM2彈道導(dǎo)彈固定式和機動式洲際彈道導(dǎo)彈,以提高戰(zhàn)略導(dǎo)彈部隊的作戰(zhàn)能力并節(jié)約近三分之一的開支,同時逐步淘汰舊式導(dǎo)彈,算是解決了后勤通用化的問題,部分緩解了軍費不足給俄羅斯戰(zhàn)略火箭軍導(dǎo)彈更新?lián)Q代帶來的壓力。
二.試驗過程
俄羅斯從1993年初開始進(jìn)行RT-2PM2彈道導(dǎo)彈工程研制到1997年7月完成研制飛行試驗,持續(xù)時間不到5年,在世界同級導(dǎo)彈研制歷程中研制時間最短。限制戰(zhàn)略武器條約對RT-2PM2彈道導(dǎo)彈的公路機動部署型和地下井部署型的代號分別為RS-12M1和RS-12M2。美國及北約國家對研制中的RT-2PM2彈道導(dǎo)彈導(dǎo)彈的代號曾用過SS-X-27和SS-X-29兩種,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈導(dǎo)彈部署后的代號為SS-27。
1994年12月20日,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈開始飛行試驗并進(jìn)行了首次試射。
1997年12月24日,首批2枚地下井發(fā)射型的導(dǎo)彈于開始部署在位于烏拉爾南部的塔吉謝沃導(dǎo)彈基地的塔曼導(dǎo)彈師。
1998年10月和12月,各進(jìn)行了兩次RT-2PM2彈道導(dǎo)彈的飛行試驗,第5次試驗發(fā)射后不久導(dǎo)彈就爆炸了,第6次試驗成功。
1999年12月14日,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈進(jìn)行了第7次發(fā)射試驗。從俄羅斯北部阿爾漢格爾斯克州的普列謝茨克試驗基地發(fā)射成功。
2000年2月9日,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈進(jìn)行了第8次發(fā)射試驗,由阿爾漢格爾斯克州普列謝茨克航天發(fā)射場發(fā)射成功,這枚RT-2PM2彈道導(dǎo)彈飛行約8000公里后,準(zhǔn)確擊中俄羅斯東部勘察加半島上的預(yù)定目標(biāo)。
三.動力特性(整體設(shè)計和白楊導(dǎo)彈類似所以不介紹了)
RT-2PM2彈道導(dǎo)彈推進(jìn)系統(tǒng)的顯著特點是,各級發(fā)動機的直徑均比RT-2PM彈道導(dǎo)彈發(fā)動機大和采用了新的推力向量控制方式。RT-2PM2彈道導(dǎo)彈的一子級、二子級、三子級發(fā)動機的直徑分別從RT-2PM彈道導(dǎo)彈的1.80m、1.55m、1.34m增加到1.86m、1.61m、1.58 m,從而增加了推進(jìn)劑的裝藥空間。其中三子級發(fā)動機直徑增大15%以上,推進(jìn)劑裝藥空間增加30%。由于發(fā)動機燃燒室推進(jìn)劑裝藥空間增大和材料科技的進(jìn)步,各級發(fā)動機的裝藥比均比RT-2PM彈道導(dǎo)彈發(fā)動機要多。另外,蘇聯(lián)在固體推進(jìn)劑中已應(yīng)用硝基胺硝酰銨、氫化鋁等高能組分,其中硝基胺硝酰銨在前蘇聯(lián)時期已進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn),使用硝基胺硝酰銨的HTPB推進(jìn)劑的理論比沖可達(dá)到2653N·s/kg。所以,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈應(yīng)該使用了能量更高的HTPB推進(jìn)劑??傊?,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈三級固體推進(jìn)系統(tǒng)的能量比RT-2PM彈道導(dǎo)彈有明顯提高,與RT-2PM彈道導(dǎo)彈相比,總質(zhì)量僅增加了不到5%,投擲質(zhì)量卻提高了20%,即投擲質(zhì)量為1.2噸。
RT-2PM2彈道導(dǎo)彈一子級發(fā)動機采用推力向量控制的方式。80年代初,前蘇聯(lián)固體發(fā)動機柔性噴管技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。80年代中期,服役的潛地戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈直徑2.4 m的固體發(fā)動機就應(yīng)用了單個潛入式柔性擺動噴管。從以上分析推測,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈的發(fā)動機采用了比較先進(jìn)的柔性擺動噴管技術(shù)。
通過以上的發(fā)動機技術(shù)介紹,我們就對其整體動力性能有了一個基本的了解。接下來開始計算驗證環(huán)節(jié)。
在這里給大家科普一下,三級固體燃料彈道導(dǎo)彈的最佳彈體質(zhì)量分布為6:3:1或7:2:1,再考慮到白楊導(dǎo)彈已經(jīng)擁有了0.9的裝藥比,因此整理一下白楊M彈道導(dǎo)彈的數(shù)據(jù)可得:(按7:2:1計算)

經(jīng)計算,其各級速度增量為:
一級速度增量:2463.67
二級速度增量:2221.08
三級速度增量:3427.66
三級發(fā)動機燃燒完畢后,發(fā)動機產(chǎn)生了總共6759m/s的速度增量(修正后),再考慮到PBV會有大部分燃料(63%,參考和平衛(wèi)士彈道導(dǎo)彈)用于分導(dǎo)和突防(這點下文將詳述),因此還有328m/s的速度增量,因此可得關(guān)機速度大約為7087m/s,對應(yīng)射程略小于11000km。
也就是相比于白楊導(dǎo)彈多增加了帶小型多彈頭的功能嘛。
有人要問,我不帶PBV,帶2個55萬噸彈頭或10個10萬噸彈頭,用集束式多彈頭(MRV)的打擊方式行嗎?當(dāng)然是可以,只是······射程會縮水,大約9200km,很夠意思了。
所以,根據(jù)以上數(shù)據(jù),我們來駁斥一些可笑的謬論:
謬論1:白楊M彈道導(dǎo)彈帶4個55萬噸核彈頭可以打10500公里。答:不可能。
為啥?根據(jù)筆者查詢的數(shù)據(jù),蘇聯(lián)當(dāng)時55萬噸當(dāng)量的核彈頭質(zhì)量奔著500公斤去了,而白楊M彈道導(dǎo)彈投擲質(zhì)量僅1.2噸(射程11000km)不能支持4個彈頭。即使是帶10個當(dāng)量10萬噸的小型分導(dǎo)彈頭也不可能實現(xiàn),因為分導(dǎo)彈頭必須借助PBV的調(diào)整才能獲得正確的速度矢量,因此刨去給PBV的質(zhì)量和彈體,制導(dǎo)系統(tǒng)的質(zhì)量,最合理的估計應(yīng)該是:白楊M可攜帶1枚55萬噸當(dāng)量單彈頭或者6個10萬噸當(dāng)量分導(dǎo)式多彈頭(美俄在這方面差不多,100kg質(zhì)量10萬噸當(dāng)量完全可以做到)再加上PBV。
謬論2:白楊導(dǎo)彈最大速度為13馬赫。答:回去看看洲際導(dǎo)彈關(guān)機速度的定義。
一般認(rèn)為洲際導(dǎo)彈關(guān)機速度為其最大速度,所以說13馬赫的,你擱這搞笑呢?白楊M關(guān)機速度有21馬赫,13馬赫關(guān)機速度也就相當(dāng)于一個射程3000km的中程導(dǎo)彈,人家白楊M的彈道頂點速度都比這快的多。
三.NMD的敵手——高精度制導(dǎo),生存能力與突防能力
變軌技術(shù)——RT-2PM2彈道導(dǎo)彈由于采用了新的空氣動力學(xué)設(shè)計,其飛行彈道已不是普通的慣性彈道,在飛行過程中可機動滑翔,從而多次改變彈道高度。其彈頭也具有特殊的彈道,反導(dǎo)系統(tǒng)難以發(fā)現(xiàn)和跟蹤。在導(dǎo)彈的末助推推進(jìn)與控制系統(tǒng)中,包括4個互通的燃?xì)獍l(fā)生器。每個發(fā)生器有兩個噴管,由燃?xì)忾y根據(jù)控制系統(tǒng)的指令打開或關(guān)閉,控制末助推級的飛行和彈頭的釋放。每個燃?xì)獍l(fā)生器可由發(fā)動機按照預(yù)設(shè)的程序帶動旋轉(zhuǎn),以改變控制力的方向,并實現(xiàn)機動變軌,從而提高導(dǎo)彈的反攔截性能。這甚至?xí)腜BV的燃料,所以白楊M的射程還會降低,但降幅不大。
分導(dǎo)技術(shù)——RT-2PM2彈道導(dǎo)彈從投擲質(zhì)量上看是一種單彈頭導(dǎo)彈,但在投擲重量和其他相關(guān)技術(shù)上留有改裝為多彈頭分導(dǎo)式導(dǎo)彈的能力,其目的就是在必要時,使俄羅斯的核威懾能力成倍增加。RT-2PM2彈道導(dǎo)彈最多可攜帶10枚彈頭,每個彈頭可分別沿不同軌道飛行、瞄準(zhǔn)不同目標(biāo),即使這些彈頭被擊毀,也可以大大消耗攔截導(dǎo)彈的數(shù)量,從而使后續(xù)導(dǎo)彈得以突防。有關(guān)研究證明,當(dāng)子彈頭數(shù)為5~15時,導(dǎo)彈的突防概率趨近于1,就是說,攔截導(dǎo)彈將無從攔截,面對鋪天蓋地的來襲彈頭,NMD將分身乏術(shù),難有招架之力。

發(fā)動機速燃技術(shù)——RT-2PM2彈道導(dǎo)彈是一種3級固體導(dǎo)彈。其第一級、第二級取自SS-20,但采用了大推力速燃發(fā)動機技術(shù),且推進(jìn)劑的裝藥比相當(dāng)大。第三級是新研制的,采用了AP/AL/HTPB/HMX四組元復(fù)合推進(jìn)劑。在結(jié)構(gòu)設(shè)計上,該導(dǎo)彈還首次采用了3臺巡航固體燃料發(fā)動機,使導(dǎo)彈的功率更加強大,具備助推段快速助推和機動助推的能力,能夠在飛行初始段很快加速,不僅大大縮短了發(fā)動機的工作時間,而且整個飛行過程所需要的時間也比以前的戰(zhàn)略導(dǎo)彈大大縮短。新型發(fā)動機技術(shù)還使RT-2PM2彈道導(dǎo)彈能在大氣層內(nèi)實現(xiàn)關(guān)機,從而使天基紅外探測器難以發(fā)現(xiàn)、監(jiān)測和跟蹤導(dǎo)彈的行蹤,有如銷聲匿跡一般。這樣,NMD就難以對其實施有效的跟蹤和攔截。類似的設(shè)計也出現(xiàn)在布拉瓦潛射彈道導(dǎo)彈和侏儒彈道導(dǎo)彈上,侏儒導(dǎo)彈更是可以在40秒內(nèi)沖出大氣層,比白楊M都快。
制導(dǎo)系統(tǒng)——RT-2PM2彈道導(dǎo)彈的命中精度至少比RT-2PM彈道導(dǎo)彈提高近1倍,圓概率誤差達(dá)到200米。其制導(dǎo)系統(tǒng)為計算機控制的慣性制導(dǎo)或自動控制慣性制導(dǎo)。如果RT-2PM2彈道導(dǎo)彈應(yīng)用了機動彈頭技術(shù),那么也就很可能應(yīng)用了前蘇聯(lián)進(jìn)行過飛行試驗的戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈機動彈頭末制導(dǎo)技術(shù)。該機動彈頭采用地圖匹配精確制導(dǎo)體制,進(jìn)行地圖匹配的探測雷達(dá)是大功率毫米波雷達(dá),雷達(dá)天線位于彈頭側(cè)邊。雷達(dá)天線與彈頭之間用導(dǎo)軌聯(lián)接,天線與彈頭分離時利用軸向力從導(dǎo)軌滑出,以防止產(chǎn)生影響彈頭精度的脈沖干擾力。機動末制導(dǎo)彈頭和導(dǎo)彈母體的分離方式與一般慣性彈頭相同,彈頭飛行到120公里高度時,雷達(dá)天線開始工作,利用打擊目標(biāo)附近(最大距離約100公里)特征顯著的地形、地貌(如河流、湖泊、金屬橋、鐵塔等)實現(xiàn)目標(biāo)地圖匹配。目標(biāo)匹配完成后,以高壓氣瓶為動力源的控制系統(tǒng)對彈頭進(jìn)行調(diào)姿和位置修正,然后拋掉彈上雷達(dá)天線及高壓氣瓶,此時彈頭位于飛行高度約90公里的再入點。彈頭再入后可直接飛向目標(biāo),也可進(jìn)行突防機動飛行。
彈體加固技術(shù)——為防止敵在NMD中使用核彈頭進(jìn)行攔截,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈彈頭采用了多層殼體結(jié)構(gòu),不僅提高了彈頭的結(jié)構(gòu)強度,有效防止在非直接撞擊條件下核爆炸效應(yīng)對其產(chǎn)生的殼體熔化、燒毀、斷裂等,還可以吸收、衰減和屏蔽核電磁脈沖等的輻射能量,使NMD很難對其進(jìn)行攔截。RT-2PM2彈道導(dǎo)彈對核爆炸的失效距離僅為500米,而世界上同類導(dǎo)彈彈頭的失效距離為10公里,兩者相差20倍。另外,RT-2PM2彈道導(dǎo)彈的控制系統(tǒng)還采用了人工智能技術(shù),可使電磁脈沖干擾失效,使導(dǎo)彈具有良好的抗干擾性及飛行的安全與穩(wěn)定性,有效規(guī)避敵方的導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。
四.高生存力和高機動性——地面設(shè)施
現(xiàn)有的白楊M彈道導(dǎo)彈有兩種型號:井基部署型RS-12M2,公路機動型RS-12M1(根據(jù)限制戰(zhàn)略武器條約規(guī)定)。

以公路機動型為例(公路機動生存力和偽裝能力更強,總體生存效能更好),白楊M導(dǎo)彈借助火藥蓄壓器從運輸發(fā)射筒發(fā)射,運載車則換為大名鼎鼎的MAZ-79221型發(fā)射車。

MAZ-79221運輸/起豎/發(fā)射車是在MAZ-7917的基礎(chǔ)上為RT-2PM2彈道導(dǎo)彈量身定做。發(fā)射車底盤的生產(chǎn)及發(fā)射車總裝都是在白俄羅斯的明斯克汽車制造廠,全車自重44噸,載重量80噸,最高時速40公里,最大燃油行程500公里。該車配備的YAMZ-847型渦輪增壓4沖程柴油機,V型對置12氣缸,采用油冷的冷卻方式,功率輸出800馬力。采用8軸16輪驅(qū)動,前后各6輪動力轉(zhuǎn)向,底盤系統(tǒng)能適應(yīng)各種路面環(huán)境,整車可在最低零下40度、最高50度的惡劣環(huán)境中工作。 這種工作特性賦予了在俄羅斯全境的運營能力。
由于三用發(fā)射車性能復(fù)雜,戰(zhàn)略彈道導(dǎo)彈公路機動發(fā)射系統(tǒng)不僅用于作戰(zhàn)的代價昂貴,操作和維護(hù)保養(yǎng)費用也很高。RT-2PM2彈道導(dǎo)彈機動部署系統(tǒng)除三用發(fā)射車外還須配備相當(dāng)數(shù)量的作戰(zhàn)保障車:1)用以指揮和控制遠(yuǎn)離主基地的導(dǎo)彈的機動指揮車、導(dǎo)彈測試車、測地車、氣象雷達(dá)車和用于開挖發(fā)射車掩體的作戰(zhàn)工程車;2)為發(fā)射系統(tǒng)全體指戰(zhàn)員提供機動生活保障的稱為“機動城”的綜合設(shè)施車隊,如供24人休息的機動臥車和野炊車等;3)在發(fā)射系統(tǒng)作戰(zhàn)展開時用以保障安全的輕型裝甲車。這些我在講述白楊導(dǎo)彈時已有過一部分介紹。
但是這款發(fā)射車有一個祖?zhèn)魍ú 追?。RT-2PM2的前身RT-2PM彈道導(dǎo)彈的發(fā)射重量約為45噸,按載重系數(shù)(上裝重量與整車重量之比)為0.5,導(dǎo)彈的MAZ-7917(MAZ-79221的父親)三用發(fā)射車滿載總重為100噸級,因而三用發(fā)射車上部過重,重心不穩(wěn),易于出現(xiàn)翻車等事故,僅在1994年RT-2PM彈道導(dǎo)彈的三用發(fā)射車就發(fā)生過10余次事故,包括多次載有導(dǎo)彈時的翻車事故,換到MAZ-79221,翻車事故也時有出現(xiàn),甚至俄羅斯戰(zhàn)略火箭軍曾被迫限制三用發(fā)射車的道路行駛速度(≤45km/h)
當(dāng)然,有時候的事故也很奇葩,比如——撞車······
