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俄羅斯白楊-M導彈的研制與裝備(上)

 ajporsche 2007-08-07
中國航天1999年第3期 【導彈及其他武器系統(tǒng)】
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俄羅斯白楊-M導彈的研制與裝備(上)

俄羅斯戰(zhàn)略導彈部隊的第一個白楊-M導彈團按照總統(tǒng)葉利欽的命令,于1998年12月27日正式開始作戰(zhàn)值班。該導彈團部署在俄羅斯南部薩拉托夫州的 塔吉謝沃導彈基地,裝備10枚地下井基白楊-M導彈。俄羅斯國防部長表示,白楊-M導彈進入作戰(zhàn)值班是一個重大事件,有助于保證俄在可預見的未來,擁有必 要的核潛力捍衛(wèi)國家的安全和獨立。
白楊-M導彈是俄羅斯90年代研制、部署的最新戰(zhàn)略導彈型號,也是90年代國外部署的唯一新型陸基洲際彈道導彈。據(jù)俄羅斯戰(zhàn)略導彈部隊司令稱,白楊- M導彈的技術性能比美國陸基戰(zhàn)略導彈要領先5~6年。預期到2007年,該導彈可能取代SS-18、SS-24等現(xiàn)有型號,成為俄羅斯陸基戰(zhàn)略導彈的主要 力量;2010年,其部署數(shù)量可能達到210~320枚。
  白楊-M是白楊導彈的改進型,是目前國外技術性能最先進的單彈頭戰(zhàn)略彈道導彈。從外型和發(fā)射重量對比,白楊-M導彈的總體設計與白楊導彈沒 有顯著區(qū)別,但在推進、彈頭、制導等分系統(tǒng)上應用了成熟的新技術成果,使白楊-M導彈的主要戰(zhàn)術技術性能大大改進,投擲重量和命中精度均明顯提高,并具有 獨特的突防反攔截能力。白楊-M導彈的工程研制只用了不到5年,部署前只進行了4次研制飛行試驗,其工程研制時間之短,部署前飛行試驗次數(shù)之少,在國外主 要戰(zhàn)略型號中是很少見的。白楊-M導彈的發(fā)展途徑集中體現(xiàn)了國外戰(zhàn)略彈道導彈當前的發(fā)展趨勢。
圖1白楊M導彈在進行試射

  一、白楊-M導彈的發(fā)展需求

  1.俄羅斯新軍事戰(zhàn)略的需求
90年代中期,俄羅斯軍事戰(zhàn)略已基本完成了從超級大國軍事戰(zhàn)略向歐亞大國軍事戰(zhàn)略的轉變,明確了作為世界大國之一的俄羅斯擁有全球利益、地區(qū)利益和本 國利益,而美國和北約集團在這三個利益層次上都對俄羅斯構成實質性威脅,所以遏制北約東擴成為俄羅斯新軍事戰(zhàn)略的主要內容,而核遏制則是俄羅斯新軍事戰(zhàn)略 的核心。
俄羅斯新軍事戰(zhàn)略改變了前蘇聯(lián)不首先使用核武器的承諾,多次強調一旦外來侵略由地區(qū)性沖突擴大為大規(guī)模戰(zhàn)爭,俄羅斯可以首先使用核武器對敵軍事目標實 施解除武裝的打擊。同時,根據(jù)新軍事戰(zhàn)略的要求,在戰(zhàn)略核力量的建設上,一方面依靠從前蘇聯(lián)繼承的龐大核武庫發(fā)揮有效的威攝作用;另一方面制定了到 2005年的戰(zhàn)略力量發(fā)展計劃,盡力克服非常嚴重的經(jīng)濟困難,研制21世紀新一代陸基和潛射戰(zhàn)略彈道導彈,該計劃的重點之一就是白楊-M導彈。
2.俄羅斯戰(zhàn)略導彈力量需更新?lián)Q代
前蘇聯(lián)在80年代部署的SS-18、SS-19、SS-24和白楊等戰(zhàn)略導彈型號到21世紀初都將超出使用期限,而且按照已延期執(zhí)行的《第二階段削減 戰(zhàn)略武器條約》(STARTⅡ)的規(guī)定,俄羅斯最重要的兩種多彈頭戰(zhàn)略型號SS-18和SS-24最遲在2007年必須撤除。俄羅斯急需發(fā)展適應21世紀 核戰(zhàn)略需求和符合STARTⅡ規(guī)定的新一代戰(zhàn)略導彈力量。
3.發(fā)展完全由俄羅斯研制和生產(chǎn)的戰(zhàn)略型號
俄羅斯的戰(zhàn)略核力量是從前蘇聯(lián)繼承的,而前蘇聯(lián)生產(chǎn)戰(zhàn)略導彈的工廠有75%在俄羅斯境外。俄羅斯現(xiàn)在的主要戰(zhàn)略型號SS-18、SS-24分別由烏克 蘭的揚格爾設計局研制,由南方機械科研生產(chǎn)聯(lián)合體制造;白楊導彈雖在俄羅斯境內總裝,但其慣性制導系統(tǒng)也在烏克蘭的哈爾科夫生產(chǎn)。因此俄羅斯必須發(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。白楊-M是第一種完全在俄羅斯境內研制、生產(chǎn)的戰(zhàn)略彈道導彈。
圖2白楊-M和白楊導彈外形圖

  二、白楊-M導彈的研制

  1.研制過程
俄羅斯從1993年初開始進行白楊-M導彈工程研制到1997年7月完成研制飛行試驗,持續(xù)時間不到5年,是國外陸基洲際導彈中工程研制周期最短的型號之一。
80年代末,前蘇聯(lián)已開始進行白楊導彈現(xiàn)代化改進型的預先研究,按當時的計劃,白楊導彈改進型應在1995年夏季部署。1993年2月,俄羅斯以總統(tǒng) 令的形式批準繼續(xù)進行白楊導彈改進型的研制,并計劃于1996年部署。該導彈武器系統(tǒng)命名為白楊-M,限制戰(zhàn)略武器條約對其公路機動部署型和地下井部署型 的代號分別為PC-12M1和PC-12M2。美國及北約國家對研制中的白楊-M導彈的代號曾用過SS-X-27和SS-X-29兩種,白楊-M導彈部署 后的代號為SS-27。
白楊-M導彈從1994年12月24日開始進行研制飛行試驗,到1997年7月8日共成功地進行了4次飛行試驗。由于急于部署和研制經(jīng)費緊缺等原因, 白楊-M導彈在成功進行4次飛行試驗后,地下井發(fā)射型的首批2枚于1997年12月24日開始在位于烏拉爾南部的塔吉謝沃導彈基地部署。1998年10月 和12月又進行了兩次白楊-M導彈的飛行試驗,第5次試驗發(fā)射后不久導彈就爆炸了,第6次試驗成功。俄戰(zhàn)略導彈部隊稱第5次試驗為發(fā)射自毀爆炸試驗,第6 次為正式裝備前的最后鑒定試驗。白楊-M導彈是國外部署前飛行次數(shù)最少而成功率最高的陸基洲際彈道導彈。
第一輛白楊-M導彈的新型8軸MAZ-79221運輸-起豎-發(fā)射三用車(TEL)已于1995年6月交付使用,預計公路機動發(fā)射的白楊-M導彈將于近期開始部署。
2.主要研制機構和生產(chǎn)廠
白楊-M導彈是白楊導彈的改進型,該研制計劃由研制白楊導彈的莫斯科熱工技術研究院(即納吉拉澤導彈設計局)負責抓總,主要研制機構及研制項目如下:
莫斯科熱工技術研究院:白楊-M導彈的總體設計和再入飛行器的設計、研制;
比斯克化工廠:研制、生產(chǎn)三級固體發(fā)動機和固體推進劑;
阿爾扎馬斯-16核設計基地:白楊-M導彈550kt級彈頭;
位于莫斯科的自動化儀器儀表制造科研生產(chǎn)聯(lián)合體:計算機控制的慣性制導系統(tǒng);
沃特金斯克機械制造廠:白楊-M導彈的總裝生產(chǎn)。
3.研制經(jīng)費
1994年俄羅斯戰(zhàn)略導彈部隊估計,白楊-M導彈的研制費用為1428億盧布(約0.355億美元) 。據(jù)1998年的報道,完成白楊-M導彈研制計劃需要37000億盧布(約6.16億美元)。由于經(jīng)濟水平持續(xù)下降,使俄羅斯國防費用連續(xù)數(shù)年嚴重不足, 大大影響了戰(zhàn)略導彈型號的發(fā)展。用于白楊-M導彈研制的經(jīng)費1995年只有預算的36%,1996年則僅提供了要求經(jīng)費的20%。據(jù)分析,白楊-M導彈在 1993~1997年實際的研制費用不超過所需經(jīng)費的50%。
表1 白楊-M和白楊導彈主要戰(zhàn)術技術指標對比
  白楊-M(SS-27)白楊(SS-25)
PC-12M1 | PC-12M2PC-12M
直徑(m) 1.86 1.80
長度(m) 22.7 22.3
推進系統(tǒng) 三級固體+末助推 三級固體+末助推
制導系統(tǒng) 計算機控制的慣性 計算機控制的慣性
射程(km) 10500 10500
發(fā)射重量(t) 47.2 45.1
投擲重量(t) 1.2 1.0
命中精度(CEP,m) ≤350 ≤600
彈頭(個數(shù)×kt) 1×550 1×550
部署方式 公路機動 | 地下井 公路機動
使用壽命(年) 15 10

三、白楊-M導彈與白楊導彈的對比分析

  1.總體設計改變不突出,主要性能提高明顯
白楊-M與白楊導彈一樣是一種中型單彈頭陸基機動洲際彈道導彈,由3個固體推進級、末助推級、再入飛行器及整流罩組成。表1列出了白楊-M與白楊導彈的主要戰(zhàn)術技術性能指標對比,圖1示出了白楊 -M和白楊導彈的外形。
按目前報道,白楊-M的總體設計和主要戰(zhàn)術技術性能特點如下:
(1)白楊-M采用與白楊導彈基本相同的三級固體推進、單彈頭及慣性制導的總體設計,導彈直徑、長度和發(fā)射重量僅略有增加;
(2)白楊-M與白楊導彈最明顯的區(qū)別是白楊-M的整流罩更大而且改變了外形,白楊-M的第一級沒有折疊的柵格翼和穩(wěn)定翼。
(3)白楊-M的主要改進是在分系統(tǒng)應用了更先進的固體發(fā)動機、具有特殊彈道的彈頭、命中精度更高的制導系統(tǒng)以及快速發(fā)射等新技術成果,戰(zhàn)術技術性能指標明顯提高;
(4)白楊-M與白楊導彈相比投擲重量提高20%,達到1.2t;命中精度提高1倍,圓概率偏差達350m;反攔截性能顯著增強,抗核爆失效距離從 10km減少到0.5km;使用壽命從10年延長到15年;部署方式除與白楊導彈一樣采用公路機動發(fā)射以外,還采用地下井發(fā)射。據(jù)稱,白楊-M可在接到作 戰(zhàn)命令5分鐘內發(fā)射。
白楊-M的總體設計特點反映了國外戰(zhàn)略彈道導彈發(fā)展的新趨勢。
70年代到80年代中期,前蘇聯(lián)和美國主要發(fā)展大型多彈頭洲際導彈,如SS-18、SS-24和MX導彈;80年代中期到90年代初,則重點發(fā)展小型 洲際導彈,如前蘇聯(lián)的小型固體機動洲際導彈和美國的侏儒導彈。90年代以前,國外陸基戰(zhàn)略彈道導彈的新發(fā)展一般表現(xiàn)為研制總體設計有很大變化的全新型號。 但是90年代以后,國外戰(zhàn)略彈道導彈現(xiàn)代化發(fā)展的主要途徑已不是研制總體設計全新的型號,而是通過在推進、彈頭、制導和發(fā)射等分系統(tǒng)上采用新的技術成果, 全面提高現(xiàn)有型號或改進型號的打擊能力、突防能力、生存能力,延長使用壽命,增強可靠性和安全性。
與白楊-M的發(fā)展途徑極為相近,美國21世紀主要陸基戰(zhàn)略型號民兵-3改進型也是通過制導系統(tǒng)更新、推進系統(tǒng)更新、發(fā)控系統(tǒng)的快速瞄準與作戰(zhàn)三個分系 統(tǒng)改進計劃實現(xiàn)現(xiàn)代化,提高戰(zhàn)術技術性能。這表明采用總體設計改變不大,通過分系統(tǒng)改進提高性能的途徑是當前國外戰(zhàn)略彈道導彈發(fā)展的一個新趨勢。
2.分系統(tǒng)應用多項新技術成果
根據(jù)現(xiàn)有文獻資料,白楊-M性能提高的主要原因是在推進、彈頭、制導等分系統(tǒng)上應用新的技術成果。目前對白楊-M所應用的新技術尚無詳細具體的報道, 僅從其研制時間短、研制經(jīng)費到位率低、飛行試驗次數(shù)很少而成功率很高綜合分析,白楊-M應用的新技術應該是比較成熟或先前經(jīng)過試驗驗證的技術成果。據(jù)此推 測,可能用于白楊-M的新技術有能量更高和采用柔性擺動噴管的先進固體發(fā)動機,用SS-18進行過飛行試驗的機動再入彈頭和大功率雷達地圖匹配高精度制導 系統(tǒng)。
(1)先進固體發(fā)動機
白楊-M推進系統(tǒng)較為明顯的特點是各級發(fā)動機的直徑均比白楊導彈發(fā)動機更大和采用了新的推力向量控制方式。
  白楊導彈雖然在1985年底開始服役,但它基本上是在先鋒(SS-20)導彈基礎上增加第三級構成的,而先鋒導彈是于1977年服役的。所 以,白楊導彈的固體發(fā)動機并不完全代表前蘇聯(lián)80年代戰(zhàn)略導彈的固體推進技術水平。白楊導彈三級發(fā)動機的質量比均大于0.9,第一、第二、第三級發(fā)動機真 空比沖 分別為2616.6N·s/kg、2822.4N·s/kg、2832.2N·s/kg。其中第一級、第二級發(fā)動機殼體采用玻璃纖維復合材料圓筒段和鈦合 金前后封頭,第三級發(fā)動機采用有機纖維復合材料殼體;三級發(fā)動機均采用固定式潛入單噴管,第一級推力向量控制方式為燃氣舵加空氣舵,第二、第三級為燃氣二 次噴射;三級均采用四組元肚推進劑(粘合劑+鋁粉+高氯酸銨+奧克托金),理論比沖2628N·s/kg。
表2 白楊-M和白楊導彈三
  級發(fā)動機直徑對比
型 號發(fā)動機直徑(M)
第一級第二級第三級
白楊-M 1.86 1.61 1.55
白楊 1.80 1.55 1.34
1)能量更大的發(fā)動機
白楊-M的三級發(fā)動機直徑均比白楊導彈發(fā)動機直徑增大(詳見圖1和表2),第一、第二、第三級發(fā)動機的直徑分別從1.80m、1.55m、1.34m 增加到1.86m、1.61m、1.55m,從而增加了推進劑的裝藥空間。其中第三級發(fā)動機直徑增大15%以上,推進劑裝藥空間增加30%。由于發(fā)動機 燃燒室推進劑裝藥空間增大,白楊-M各級發(fā)動機的裝藥量均比白楊導彈發(fā)動機要大。以第一級發(fā)動機為例,白楊-M第一級發(fā)動機總重比白楊導彈增加 800kg,但白楊導彈第一級發(fā)動機殼體采用玻璃鋼圓筒段和鈦合金前后封頭,而白楊-M很可能使用重量更輕的有機纖維復合材料殼體;白楊-M第一級因不用 燃氣舵推力向量控制也會減輕部分重量,這樣白楊-M第一級發(fā)動機推進劑裝藥量的增加值很可能比發(fā)動機總重量增加值還要大。
另外,前蘇聯(lián)在固體推進劑中已應用硝基胺硝酰銨(NH4N(NO2)2)、三氫化鋁等高能組分,其中硝基胺硝酰銨在前蘇聯(lián)時期已進行工業(yè)化生產(chǎn),使用硝基胺硝酰銨的丁羥推進劑理論比沖可達到2653N·s/kg。所以,白楊-M可能還使用了能量更高的固體推進劑。
總之,白楊-M三級固體推進系統(tǒng)的能量比白楊導彈有明顯提高,因而,與白楊導彈相比,白楊-M的總重量僅增加了不到5%,投擲重量卻提高了20%。而且,國外有的分析還認為,白楊-M高能量的固體發(fā)動機使其具有快速助推或助推段機動能力,但這一推測尚需要進一步證實。
2)柔性擺動噴管
前蘇聯(lián)的陸基戰(zhàn)略彈道導彈固體發(fā)動機主要以燃氣舵、空氣舵、二次噴射方式等實現(xiàn)推力向量控制,白楊導彈第一級發(fā)動機就采用了燃氣舵加空氣舵(4個柵格 翼、4個穩(wěn)定翼)的推力向量控制方式。但是圖1顯示出白楊-M的第一級發(fā)動機沒有白楊導彈所特有的柵格翼和穩(wěn)定翼,這表明白楊-M第一級發(fā)動機實現(xiàn)推力向 量控制的方式不同于白楊導彈的燃氣舵加空氣舵方式
80年代初,前蘇聯(lián)固體發(fā)動機柔性噴管技術已經(jīng)相當成熟,如80年代中期服役的潛地戰(zhàn)略彈道導彈直徑2.4m的固體發(fā)動機就應用了單個潛入式柔性擺動 噴管; 納吉拉澤設計局在80年代中期提出了小型固體陸基機動洲際導彈方案,其三級發(fā)動機推力向量控制均采用雙向擺動噴管,表明該設計局當時已放棄了傳統(tǒng)的推力向 量控制設計,轉向擺動噴管的思路。從以上分析推測,白楊-M的發(fā)動機采用了比較先進的柔性擺動噴管技術。
(未完待續(xù))
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