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發(fā)展新型潛射導(dǎo)彈將面臨哪些難點(diǎn)?

2021-03-24 02:30:16 來(lái)源:科普中國(guó)-軍事科技前沿

朝鮮一直被認(rèn)為是初級(jí)導(dǎo)彈制造國(guó)家,但是潛射彈道導(dǎo)彈,尤其是其固體燃料潛射導(dǎo)彈的出現(xiàn),而且一再迭代發(fā)展,確實(shí)讓外界大為震驚。因?yàn)檠兄茲撋鋵?dǎo)彈,并不容易。

▲ 從朝鮮閱兵展示潛射導(dǎo)彈的可以看出,彈體表面有類似玻璃鋼纖維固化的痕跡,這使其不但結(jié)構(gòu)重量減輕,而且結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固,但加工工藝要求更高。

從導(dǎo)彈發(fā)展歷史上看,通常都是先有陸射彈道導(dǎo)彈,再有潛射導(dǎo)彈。像印度這樣的國(guó)家,數(shù)十年前就致力于潛射導(dǎo)彈發(fā)展,但至今還無(wú)法研制出像樣的潛射導(dǎo)彈。目前掌握潛射導(dǎo)彈研制技術(shù)的國(guó)家,通常認(rèn)為只有美俄英法中這五大核國(guó)家。

設(shè)計(jì)與發(fā)展難度大,主要是因?yàn)樗婕皩?dǎo)彈和潛艇兩大技術(shù)領(lǐng)域,研制和制造鏈路長(zhǎng),關(guān)鍵部件工藝難度高。其技術(shù)障礙主要集中在以下幾個(gè)方面。

一是導(dǎo)彈小型化。

潛艇內(nèi)空間有限,特別是垂直方向。潛射彈道導(dǎo)彈一般不會(huì)采用與艇體方向平行的部署方案,因?yàn)檫@會(huì)讓潛艇的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)更加復(fù)雜,導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)還必須準(zhǔn)確完成起豎過(guò)程,整體可靠性降低。因此從一開始,潛射彈道導(dǎo)彈就是垂直部署在潛艇上。

世界上最早的專用彈道導(dǎo)彈潛艇——蘇聯(lián)“高爾夫”級(jí)(629型,G級(jí))常規(guī)動(dòng)力彈道導(dǎo)彈潛艇,配備的是于SS-N-5導(dǎo)彈,發(fā)射筒的長(zhǎng)度超過(guò)了潛艇耐壓艇體直徑,于是它將發(fā)射筒大部分插在耐壓艇體里,超過(guò)的部分就用指揮臺(tái)圍殼包覆起來(lái)。這使該型潛艇的指揮臺(tái)圍殼外形顯得十分龐大。

最好是讓導(dǎo)彈長(zhǎng)度小于潛艇直徑。但如果潛艇直徑過(guò)大,不僅會(huì)增加潛艇制造難度,還會(huì)增加水中航行阻力。因此從上艇部署來(lái)說(shuō),潛射彈道導(dǎo)彈是越短越好。如果導(dǎo)彈小型化無(wú)法解決,將使?jié)撏гO(shè)計(jì)十分被動(dòng)。

俄羅斯采用陸基“白楊”M導(dǎo)彈技術(shù)發(fā)展的“布拉瓦”導(dǎo)彈,外形也做了較大改變:彈長(zhǎng)縮短了9.5米,超過(guò)40%;直徑增加0.14米,約7%;發(fā)射重量減少10.2噸,超過(guò)20%。

▲ 西方推測(cè)的朝鮮“新浦”級(jí)潛艇改裝后可能的導(dǎo)彈配置方式

從目前透露的朝鮮在建彈道導(dǎo)彈潛艇的設(shè)計(jì)看,其發(fā)射筒也是利用了指揮臺(tái)的一部分,才解決了潛艇耐壓艇體直徑不足的問(wèn)題。不過(guò)從西方偵察到的新浦造船廠衛(wèi)星影像看,新型的導(dǎo)彈潛艇采用了更大的直徑設(shè)計(jì),應(yīng)該部分解決這一問(wèn)題。

二是導(dǎo)彈發(fā)射技術(shù)。

潛射導(dǎo)彈發(fā)射一般分為干發(fā)射和濕發(fā)射,但主要是干發(fā)射。濕發(fā)射,是在導(dǎo)彈發(fā)射前向發(fā)射筒內(nèi)注水,再直接導(dǎo)彈點(diǎn)火發(fā)射。蘇聯(lián)早期的SS-N-5導(dǎo)彈就是采用這種發(fā)射方式。也有人猜測(cè),印度剛剛試驗(yàn)完畢的K-15也采用這種方式。這種方式對(duì)發(fā)射系統(tǒng)、艇體的燒蝕較小,但安全性差,注水準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng),而且注水時(shí)會(huì)產(chǎn)生較大噪聲,破壞水下隱蔽性。因此目前濕發(fā)射已經(jīng)比較少見。

我們平常所說(shuō)的彈射發(fā)射方式,一般都屬于干發(fā)射。但這需要增加燃?xì)獍l(fā)生器和冷卻器等輔助部件,而且彈射藥選擇不當(dāng),也容易造成彈力不足,或?qū)棌椢矡g。而且冷發(fā)射方式需要在彈上增加尾部保護(hù)罩,出管后還要考慮保護(hù)罩分離,增大了發(fā)射復(fù)雜程度。

朝鮮最早仿制的蘇聯(lián)SS-N-6潛射導(dǎo)彈,采用了濕發(fā)射,但其最終只是發(fā)展成為陸射的“火星”10導(dǎo)彈,隨后他們研制的“北極星”系列潛射導(dǎo)彈,采用了更為先進(jìn)的干式發(fā)射,并最終演變成了公路機(jī)動(dòng)冷發(fā)射的“北極星”2導(dǎo)彈。雖然這很可能借助了前蘇聯(lián)國(guó)家的技術(shù)力量,但朝鮮科研人員的聰明才智也不容否定。

二是彈體加固設(shè)計(jì)。

彈道導(dǎo)彈冷發(fā)射方式要求導(dǎo)彈出筒速度高,導(dǎo)彈在筒內(nèi)要承受很大的過(guò)載和沖擊力。導(dǎo)彈以很高的速度在水中運(yùn)行時(shí),還將承受很大的水介質(zhì)沖擊。我們往泳池中跳水,可以明顯感覺(jué)到水對(duì)我們身體的沖擊,而導(dǎo)彈從發(fā)射筒入水的速度要比這高得多。導(dǎo)彈在水中高速運(yùn)動(dòng)時(shí),表面積實(shí)際承受的不僅是水深靜壓力,還有導(dǎo)彈高速出筒時(shí)對(duì)水介質(zhì)的沖擊動(dòng)壓力,很可能造成彈體變形、破裂、泄漏。因此導(dǎo)彈彈體需要額外加強(qiáng)。

▲ 西方推測(cè)的朝鮮“北極星”3導(dǎo)彈結(jié)構(gòu)圖,潛射導(dǎo)彈對(duì)彈體結(jié)構(gòu)要求更緊密堅(jiān)固

四是制導(dǎo)技術(shù)。

陸上彈道導(dǎo)彈發(fā)射一般需要進(jìn)行大地測(cè)量,確定發(fā)射點(diǎn)的詳細(xì)坐標(biāo)和射向,以初始化慣性陀螺組件,并設(shè)定打擊參數(shù)。在水下漂浮的潛艇上,就更難保證精確度了,因此必須完善水下發(fā)射慣導(dǎo)對(duì)準(zhǔn)技術(shù)。

此外,為了解決潛射導(dǎo)彈的制導(dǎo)精度問(wèn)題,導(dǎo)彈發(fā)射出水后需要進(jìn)行新的制導(dǎo)干預(yù),以修正慣性制導(dǎo)系統(tǒng)。最早采用天文慣性制導(dǎo)系統(tǒng)的是蘇聯(lián)的SS-N-8導(dǎo)彈,該方案也被大多數(shù)蘇聯(lián)和俄羅斯?jié)撋鋵?dǎo)彈所采用。該系統(tǒng)包括慣性平臺(tái)、彈載計(jì)算機(jī)、天文修正系統(tǒng)和陀螺瞄準(zhǔn)儀表,配置在導(dǎo)彈最前端的儀器艙內(nèi),工作時(shí)由星體跟蹤儀對(duì)天體進(jìn)行跟蹤,并與彈載星圖進(jìn)行比較。但由于星圖和累計(jì)誤差,這種方案仍與陸射慣性制導(dǎo)有較大差距,這是造成潛射導(dǎo)彈打擊誤差明顯低于陸射導(dǎo)彈的原因。例如,蘇聯(lián)1983年服役的固體燃料潛射導(dǎo)彈SS-N-20,打擊精度為圓概率誤差(CEP)=500-600米;目前仍在使用的1986年服役的液體燃料導(dǎo)彈“輕舟”SS-N-23,打擊精度為CEP=500-900米;而1975年服役的液體燃料井射導(dǎo)彈SS-19,CEP=380-550米,1987年服役的陸上機(jī)動(dòng)導(dǎo)彈SS-24,CEP達(dá)到了200米??梢娡瑫r(shí)代技術(shù)的潛射導(dǎo)彈,打擊精度明顯低于陸射導(dǎo)彈。因此冷戰(zhàn)時(shí)期,美蘇潛射導(dǎo)彈的主要目標(biāo)是防護(hù)能力較差的城市和地面機(jī)動(dòng)目標(biāo)。采用陸射“白楊”M類似技術(shù)的潛射“布拉瓦”導(dǎo)彈,目前試驗(yàn)得出的CEP為350米,與“白楊”M(CEP為90米)相比也存在較大差距。

五是水中彈道設(shè)計(jì)。

發(fā)射彈道導(dǎo)彈時(shí),潛艇一般以一定的速度在水下航行,因此還要考慮潛艇相對(duì)水介質(zhì)的運(yùn)動(dòng)和對(duì)出筒后高速運(yùn)動(dòng)導(dǎo)彈的沖擊。此時(shí)如果海面有淺水流和浪涌,將使導(dǎo)彈水中彈道更加復(fù)雜。因此,潛射導(dǎo)彈發(fā)射也要符合一定的海況條件,一般是海浪小于5級(jí)、艇速小于4節(jié)、艇下潛深度40~50米。之所以選擇這一水深,是綜合考慮了潛艇安全性和發(fā)射平穩(wěn)性等多種因素。不會(huì)發(fā)生水面碰撞,不被反潛飛機(jī)白晝用目力觀測(cè)到的下潛深度(與海水透明度有關(guān)),一般在30米左右,這被稱為安全深度。再考慮到海面淺水層受到風(fēng)浪的作用,流向、流速等水情比較復(fù)雜,會(huì)對(duì)導(dǎo)彈的水中彈道產(chǎn)生較大影響,最終40~50米這一深度相對(duì)較好。

▲ 朝鮮潛射導(dǎo)彈與世界大多數(shù)潛射導(dǎo)彈一樣,略顯短粗,頭部結(jié)構(gòu)緊湊

▲ 從蘇聯(lián)SS-N-6潛射導(dǎo)彈技術(shù)發(fā)展而來(lái)的“火星”10公路機(jī)動(dòng)發(fā)射導(dǎo)彈,由于不再受到潛艇空間的限制,對(duì)結(jié)構(gòu)要求大為降低,因此其長(zhǎng)徑比大幅增加,但仍比世界同類陸射導(dǎo)彈要短。

▲ 與同為閱兵展示的“北極星”潛射導(dǎo)彈相比,射程相近的公路機(jī)動(dòng)“火星”10導(dǎo)彈明顯外形尺寸要大

應(yīng)該說(shuō),朝鮮一再試驗(yàn)并展示不斷迭代發(fā)展的“北極星”系列潛射彈道導(dǎo)彈,表明其導(dǎo)彈設(shè)計(jì)與制造缺失取得了不小的成就。但是也應(yīng)該看到,其潛射導(dǎo)彈的試驗(yàn)大多都是在近海,甚至在港口內(nèi)的浮動(dòng)式潛水平臺(tái)上進(jìn)行,真正意義的彈道導(dǎo)彈潛艇尚在船塢中。即使新型潛艇服役,由于缺乏??罩г涂煽康耐ㄐ胖笓]手段,難以貿(mào)然進(jìn)入大洋巡弋,因此也就只能作為港內(nèi)發(fā)射臺(tái)使用,難以真正形成戰(zhàn)略威懾能力。

李文盛:電子工程學(xué)士及軍事學(xué)碩士,原總參某部高級(jí)工程師,從事軍事信息與軍事戰(zhàn)略研究,以及遠(yuǎn)程作戰(zhàn)問(wèn)題研究,長(zhǎng)期參加中國(guó)軍控學(xué)會(huì)《年度國(guó)際軍備控制與裁軍報(bào)告》及中國(guó)國(guó)際問(wèn)題研究所《全球核態(tài)勢(shì)評(píng)估(年度)報(bào)告》的撰寫,在軍內(nèi)外十余家刊物發(fā)表學(xué)術(shù)及軍事科普論文400余篇,參與《俄羅新軍事基本情況》、《美國(guó)未來(lái)作戰(zhàn)系統(tǒng)》等多部論著撰寫,主持或參加了多項(xiàng)國(guó)家及軍隊(duì)科研項(xiàng)目,獲得軍隊(duì)科技進(jìn)步獎(jiǎng)多項(xiàng),為核戰(zhàn)略與核武器發(fā)展、作戰(zhàn)使用專家,在防空與反導(dǎo),以及常規(guī)遠(yuǎn)程作戰(zhàn)方面也有較深研究。

出品:科普中國(guó)

作者:李文盛

策劃:金赫

監(jiān)制:光明網(wǎng)科普事業(yè)部

[ 責(zé)編:趙清建]

標(biāo)簽: 發(fā)展 新型 導(dǎo)彈 面臨