是回光返照还是全面复兴?

2019-11-04 01:11:59 兵器知识 2019年10期

刘乐

俄罗斯公布的“萨尔马特”导弹性能

近日,在“俄罗斯军队-2019”国际军事技术论坛期间,俄方首次公开了其最新的“萨尔马特”重型洲际弹道导弹的性能参数。该导弹全长35.5米,直径3米,采用液体燃料火箭发动机推动;其起飞重量为208.1吨(其中液体燃料重约178吨),有效载荷近10吨,战斗部为分导式核弹头;导弹最大射程18000千米,但其命中精度数据(圆概率偏差)并没有公布。早在2018年初,俄罗斯总统普京在发表年度国情咨文时就表示,“萨尔马特”重型洲际弹道导弹正在测试当中,首批量产型导弹将于2021年投入使用,并将取代SS-18系列重型洲际弹道导弹。

作为昔日东西方冷战标志性武器之一的SS-18系列重型洲际弹道导弹(俄方称“R-36M系列重型洲际弹道导弹”),是苏联洲际弹道导弹家族的第4代产品,其基本型的最大射程约为16000千米,并可投送1枚爆炸当量约为2500万吨的核弹头。而其后期型号全部具有投送分导式核弹頭的能力,最大射程虽有所缩减,但毁伤效率明显提高,从而也成为了东西方冷战时期西方最为忌惮的苏制战略武器之一。然而,“岁月不饶人”,俄罗斯现役的SS-18系列重型洲际弹道导弹已基本接近寿命上限,因而被“萨尔马特”导弹全面取代,也是顺理成章的事情。

液体燃料洲际弹道导弹的历史回顾

在弹道导弹上使用液体燃料,始于二战时期纳粹德国的V2,其使用了乙醇和液氧作为推进剂。后随着科学技术的发展,以液氢液氧、煤油液氧、甲烷液氧、偏二甲肼红烟硝酸、偏二甲肼四氧化二氮等为燃料的火箭发动机不断涌现,既推动了军事技术的发展,又推动了民用航天事业的发展。但综合比较后而言,液氢、液氧、液态甲烷等均属低温燃料,储存和使用的条件比较苛刻,且液氢和液氧等化学性质非常活泼,稍有不慎就有可能引发火灾、爆炸等恶性事故。更为重要的是,液氢和液氧等为不可储液体燃料,一旦加注进弹体,就要尽快发射,难以满足战略导弹长时间战备值班、令到即射的需要。

总之,根据各国的实践经验,最适合战略导弹的液体燃料还是偏二甲肼与四氧化二氮的组合,当然也有使用混肼50与四氧化二氮的(如美国的“大力神”2洲际弹道导弹),但从大类上讲还是一致的。这两种液体燃料造价适中,且为常温燃料,一旦加注可在弹体内储存相当长的一段时间,在一定程度上适应了战略导弹的需要,当然其具体储存时间为各国的机密。同时,偏二甲肼与四氧化二氮一旦相遇即可自燃,可以简化战略导弹的点火机构。当然,其缺点也是相当明显的,一是其在弹体内的储存时间仍难与固体燃料相比,二是其毒性较大,一旦泄露,将对周围环境和人体健康带来一定的负面影响。

纵观俄罗斯,其现役的陆基液体燃料洲际弹道导弹(如SS-18和SS-19),全部使用的是偏二甲肼与四氧化二氮燃料,甚至在潜射洲际弹道导弹方面,也有相当部分的型号使用了以上两种液体燃料(如SS-N-23)。而另一个超级大国美国,除早期的“宇宙神”与“大力神”1洲际弹道导弹之外(其使用液氧煤油燃料),其液体燃料洲际弹道导弹全部使用了肼类与四氧化二氮燃料。当然,自“大力神”2洲际弹道导弹退役之后,美国已无现役的液体燃料洲际弹道导弹,其海基和陆基导弹全部实现了“固体化”。

此外,英国现役唯一一种洲际弹道导弹“三叉戟”IID5(潜射)为固体燃料;法国现役唯一一种洲际弹道导弹M51(潜射)也使用固体燃料。

试验中的“萨尔马特”导弹

“萨尔马特”重型洲际弹道导弹性能解析

“萨尔马特”的最大参考目标,就是其前辈SS-18重型洲际弹道导弹。两相对比,“萨尔马特”略有超出。其中最重要的两项指标即有效载荷和最大射程,有了明显提升。以俄罗斯目前的核弹头小型化技术水准而言,近10吨的有效载荷至少可以运载并投送10枚以上的分导式核弹头,每枚核弹头的爆炸当量至少在50万吨以上。如果降低单个核弹头的爆炸当量,还可以运载并投送更多的核弹头。当然,单枚导弹运载过多的核弹头,不利于分散风险,一旦在初始段或中段被敌方反导武器拦截,损失太大。因此,现在各国现役的各型洲际弹道导弹,其所运载的核弹头,基本上都不超过10枚。

即将被“萨尔马特”取代的SS-18重型洲际弹道导弹

所以说,“萨尔马特”所运载并投送的核弹头也不太可能超过10枚。“萨尔马特”导弹的直径不超过3米,可能主要是从便于铁路运输的角度考虑的,即使俄罗斯境内都是宽轨铁路,但若导弹直径超过了3米,铁路运输就会存在一定的困难,若超过了3.5米,就难以进行铁路运输。据推测,该导弹可能采用了两级液体燃料火箭发动机,推进剂为偏二甲肼和四氧化二氮,具备一定的燃料可储性。为了充分利用既有发射井,该导弹还可能沿用了冷发射的方式,即先用高压燃气将导弹推出井口后再点燃主发动机,这样还可以避免在发射井内设计安装复杂的导焰冷却装置。早在上一代的SS-18重型洲际弹道导弹上(改进型号),就实现了圆概率偏差350米的设计目标,这也是苏联时代液体燃料洲际弹道导弹的最高设计精度。

经过30多年的发展,今天的“萨尔马特”导弹,应该拥有更高的命中精度。众所周知,一款洲际弹道导弹的命中精度,主要取决于其惯性导航元件的精度,而在这个方面,各大国对自己相应产品的性能参数,都是严格保密的。因而我们只能合理推测,“萨尔马特”导弹的命中精度比SS-18有较大的提高,其圆概率偏差应该在200米左右,基本达到了与美国现役洲际弹道导弹相当的水准。由于俄罗斯地跨欧亚两洲且国土面积广阔(国土面积1700余万平方千米,位居世界第一),因此从其境内发射的洲际弹道导弹,只要具备10000千米左右的最大射程,就能覆盖其主要战略对手的全境。而“萨尔马特”导弹18000千米的最大射程,显然大大超过了俄罗斯的现实战略需要。

因此,18000千米可能只是“萨尔马特”导弹理论上的最大射程,要达到这一数值,导弹必须减轻有效载荷。所以说,“萨尔马特”导弹的实际最大射程,可能不会超过15000千米。同时考虑到各大国反导武器特别是中段反导武器的发展,“萨尔马特”导弹还应强化了自身的突防能力。一般来说,洲际弹道导弹的突防方式无外乎使用速燃发动机、释放诱饵、机动变轨等,考虑到“萨尔马特”导弹的有效载荷较大,除运载核弹头之外,尚有余力运载较多的诱饵。因此,“萨尔马特”导弹很可能采用了释放“有速诱饵、再入诱饵”及“机动变轨”等方式,来提高自身的突防能力,在战时突破主要战略对手中段反导系统的拦截。

俄罗斯导弹固定发射井

“萨尔马特”导弹未来部署与换装

对于重型洲际弹道导弹而言,最传统的部署方式就是将其置于地下发射井内,这种部署方式简单易行,且具有很长的历史。事实证明,地下发射井的部署方式,具有良好的隐蔽性与生存性。即使在卫星侦察手段十分先进的今天,要想发现并定位一个大国所有的地下发射井,是不可能的。此外,通过卫星等侦察手段发现的敌方地下发射井,也可能有真有假,一旦“认真为假”或“认假为真”,战时将造成严重的后果。与此同时,现代地下发射井,均综合使用了抗压减震的多种手段,特别是高强度抗压混凝土的使用,使地下发射井坚如磐石。

即使战时有敌方的核弹头在近距离爆炸,只要其爆炸当量不超过地下发射井的设计上限,就能确保生存下来并进行反击。此外,前文已经提到,只要导弹的长度和直径大体相当,新型导弹就有可能沿用上一代导弹的地下发射井,从而减少使用成本。而且考虑到“萨尔马特”导弹的体积和重量,其实现公路机动发射的可能性甚微,但其实现铁路机动发射的可能性并不能完全排除。此前全世界唯一进入现役的铁路机动洲际弹道导弹SS-24,全长21米、直径2.35米、有效载荷约为3.6吨,其铁路发射车最大载重约为120吨。

两相对比可知,“萨尔马特”导弹如果要实现铁路机动发射,难度还是比较大的,现有铁路发射平台难以承载,必须重新研制。综上所述,“萨尔马特”仍将是一款以地下井发射为主的洲际弹道导弹,但未来不排除其它的部署方式。未来俄罗斯若要使用“萨尔马特”导弹攻击其主要战略对手,主要有两个发射方向:一是与地球自转方向一致,自西向东发射;二是从其本土向北极方向发射。但由于洲际弹道导弹弹道高度的限制,洲际弹道导弹是存在最小射程的(一般在4000千米左右),也就是说从距离主要战略对手越近的地方发射,就越难以覆盖其全境。

因此,未来“萨尔马特”重型洲际弹道导弹的部署地,应该还是在俄罗斯的内陆地区,其欧洲和亚洲部分都有可能部署。另根据俄罗斯方面的消息,“萨尔马特”导弹的首批量产型将于2021年投入使用。这也从侧面说明,该导弹将于近期结束试验并尽快定型投产,逐步替换上一代的SS-18和SS-19液体燃料洲际弹道导弹。不过考虑到现役的这两种导弹还有一定的剩余寿命,加之“萨尔马特”导弹也并没有明确的服役时间表,因此未来的整个换装过程,还会有一定的时间上的变数。

美国“大力神”2导弹使用混肼50与四氧化二氮液体燃料

固体燃料与液体燃料,未来谁主沉浮?

众所周知,在弹道导弹领域,液体燃料的出现时间要远比固体燃料早,从最早期的乙醇液氧、液氧煤油到现在的偏二甲肼与四氧化二氮,技术上虽然千差万别,但液体燃料火箭发动机比冲大的优势却一直未丢。形成鲜明对比的是,固体燃料火箭发动机,其固体燃料从最早期的聚硫橡胶到现在的NEPE推进剂,其两大技术难点(推进剂配方与燃料浇注),却一直困扰着有关科研人员。尤其对于中小国家来说,先进的固体燃料火箭发动机技术几乎是高不可攀的。因而在这种情况下,部分中小国家以液体燃料火箭发动机为突破口,取得了弹道导弹技术方面的重大进展。

俄罗斯库兹涅佐夫公司在测试液氧煤油发动机

对财力、技术有限的国家来说,假如将同等的资源投入在固体燃料弹道导弹上,所取得的技术进展肯定会小很多。再者,如果是单纯的航天发射活动,在不考虑应急发射的前提下,使用液体燃料运载火箭的效费比,要远高于固体燃料运载火箭。液体燃料洲际弹道导弹特别是重型液体燃料洲际弹道导弹,其具有火箭發动机比冲大、导弹有效载荷大等优点,特别是对海基核力量并不强大的国家而言,具有特别的吸引力。

一枚重型液体燃料洲际弹道导弹的有效载荷及弹头投送量,可能是同级别固体燃料洲际弹道导弹的好几倍,在效费比方面优势明显。但目前还要继续研究改进的一个问题是,液体燃料在弹体内的储存时间。根据公开的资料,偏二甲肼和四氧化二氮燃料在弹体内的可储存时间一般是若干个月,在这个时间内,可随时待命发射,其反应速度并不亚于固体燃料导弹;一旦超过这个时间还未发射,就要将上述两种液体燃料从弹体内抽出,以免腐蚀弹体。相比之下,固体燃料导弹,其燃料可靠性至少在10年以上,这方面优势相当明显。因此,重型液体燃料洲际弹道导弹一个关键的技术发展方向,就是尽可能提高液体燃料在弹体内的可储存时间,其主要技术措施可能是进一步强化导弹燃料箱的密封性和耐腐蚀性。一旦取得重大技术突破,重型液体燃料洲际弹道导弹就会可望迎来“第二春”。

【编辑/行健】

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