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主题:【整理】关注战略弹道导弹 -- 兴宣大院君

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家园 【整理】关注战略弹道导弹

原文刊登于《兵器知识》2001年第五期,本人手打,分段贴出。

战略弹道导弹是一个国家无比重要的武器,亦始终是广大读者关注的焦点。近日,记者走访了第二炮兵某部郑治仁高级工程师,就战略弹道导弹设计研制及作战使用等方面的一些问题进行了讨论,供朋友们参考。

吴锴(以下简称吴):首先谈谈射程问题。一般讲,弹道导弹在载荷不变的情况下若想提高射程,可采取多装推进剂的办法,但此举必然使导弹尺度增大,弊端太多。那么,能否在导弹控制系统上下功夫,通过调整弹道倾角来增大射程?

郑治仁(以下简称郑):影响弹道导弹射程的自身因素主要有弹头重量、弹上仪器设备重量、导弹的动力性能、结构设计和飞行弹道的选择等。在起飞重量确定的条件下,减轻弹头重量、采用高能火箭推进剂、高性能火箭发动机、高强度轻质结构材料和优化飞行弹道,都可有效增加导弹射程。

例如减轻弹头重量。伊拉克“飞毛腿”导弹就曾为了提高射程而将常规弹头重量减半。将多弹头变成总重量轻的单弹头也能提高射程。显然,通过精确调整优化弹道、调整导弹主动段终点关机点的位置和弹道倾角(又叫射角,即导弹飞行速度向量与发射水平面之间的夹角)也能调整射程。

大家知道,弹道导弹发射后垂直上升的一段弹道叫垂直段(近、中程导弹此段飞行时间约为4-8秒,速度约30-35米/秒;远程洲际导弹分别约为10秒、240米、40米/秒以上)。为了获得在关机点的最佳弹道倾角,当垂直段结束后导弹在制导系统作用下向目标方向缓缓倾转进行程序转弯飞行,这一段叫转弯段。当转到程序射角(俯仰角)时转弯段立即结束。从转弯段结束至发动机关机点这段飞行弹道,导弹保持轴向不变,近似直线飞行,为直线段,又称瞄准段。这段直线飞行的目的是为了控制不同的关机点位置来改变关机点的导弹飞行速度,从而控制导弹射程。显然,瞄准段始点关机,速度最小,对应是最小射程,其终点的关机速度最大,对应的是最大射程。试验表明,关机点的速度提高一倍,射程将增加几倍。

同样,导弹主动段终点弹道倾角与射程有一定关系,为达到最大射程,有一个最佳弹道倾角(射角)。在射程较近时(近程导弹)最佳射角接近45°;当射程增大时,最佳射角随之减小,远程洲际导弹接近15°。射角和关机点速度是影响射程的两大因素。

吴:远射程与突防能力对弹道倾角及再入角的要求是否有矛盾之处?

郑:有。突防能力要求弹头再入角要大,越接近90°(即垂直俯冲攻击)对方越难防御。如只按惯性弹道飞行,弹道倾角接近15°的弹头其再入段不可能达到垂直俯冲攻击,要达到只能靠弹头末制导和末端机动技术。

吴:提高射程是否还有别的途径?

郑:随之控制系统技术水平的提高,即使同一种导弹,在已经确定了一定射程的情况下,也还可以增加射程。对某一枚导弹来说,最大射程是在实际发射条件下,至少有一种推进剂出现耗尽时导弹所能达到的射程。

吴:能否把各种推进剂设计成接近同时消耗完毕?固体导弹是否就没有这个问题?

郑:各种推进剂同时消耗完毕很难达到,固体导弹同样不能等推进剂完全耗尽再关机。从技术上讲,美国现在也做不到,其它国家差距更大。此外还有一个推进剂安全余量的问题。由于导弹飞行中要受到各种干扰的影响(导弹各种参数的偏差、外界干扰、发射条件偏离额定情况、液体推进剂的晃动等),导弹在设计时必须有一个推进剂的安全余量,这个量随导弹技术水平尤其是制导技术水平的高低有一个范围。不能等到推进剂都烧光再关机,否则到时弹头想调整姿态都不可能。推进剂安全余量是使最大射程减小的死重。说的透一点,决定导弹射程最主要的参数是主动段烧去的推进剂质量与导弹总质量的比值。导弹关机点的质量(弹体、发动机、弹头、控制仪器的质量和推进剂安全余量的总和)越大,在起飞重量一定的条件下此比值越小。显然,在其它情况相同时,推进剂安全余量(死量)越大,最大射程将越小。所以,即使同一枚导弹,还可以通过减少推进剂安全余量或延长关机时间、增大关机速度来增加射程。

吴:下面谈谈多弹头导弹问题。导弹装的弹头增多,导弹的数量就可以减少(若弹头子女个数不变),这不仅可以降低战略武器的成本,也便于战略部队的隐蔽部署;但弹头装载数多了,也会使导弹的尺度加大,不利于车载部署,您如何权衡此问题?

郑:分导式弹头的数量,目前少则3个:美国“民兵”III,3×17万吨(MK12弹头),3×34万吨(MK12A弹头);也有6个:俄罗斯SS-19,6×50万吨;8个,美国“三叉戟”I C4,8×10万吨;多则10个,SS-18V(10×50万吨)、SS-24(10×50万吨)、美国MX(10×50万吨);弹头数量最多的14个:美国“三叉戟”II D4,14×15万吨。

弹头数量并非越多越好,究竟多少合适主要取决于以下六个因素:一是导弹的有效载荷,技术水平不同的导弹在同样长度、直径、发动机尺寸、发射总重量的情况下,有效载荷差别很大,多的可将几吨、少的只能将数百千克的有效载荷(弹头、飞船)送上天。显然,有效载荷越大,同样的弹头就可以装的越多。二是弹头自重,弹头(含突防、释放、末助推等系统)越重,所携带的数量越少;三是核弹头的比威力,即同样威力下弹头重量的大小。初期核武器比威力很低,1945年投在广岛的原子弹比威力30吨/千克,区区2万吨当量却全重6吨多,搞多弹头无从谈起;美国MX导弹弹头当量50万吨,比威力940吨/千克,每个弹头仅重70多千克。因此,核弹头设计水平越高,同样的有效投掷重量就可以配多弹头。四是弹头当量。当量越大,弹头越重,在有效投掷重量固定的情况下,弹头数量也难以较多。五是打击目标。如打击面目标,精度又不是太高,一般弹头数量为3,每个弹头当量又不能太小,一般为数十万吨。如打击点目标,要求精度高,每个弹头当量不必太大,可多配弹头,如10枚或更多。美苏有大量导弹及弹头,既要攻击面目标,又要攻击点目标,既有大当量弹头,又有小当量弹头,就可采取多种组合,根据打击目标和弹头性能,选用多种不同数量弹头的多弹头导弹。对于中等核国家,导弹及弹头数量有限,打击目标有限,随着弹道导弹防御水平的提高和对突防要求的提高,一般不宜多发展多弹头。如果在助推段被拦截,导弹里的多个弹头就都将被摧毁。与其如此,不如在突防技术上多下功夫,例如导弹和弹头的反红外、反雷达、防激光等措施。

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