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發展新型潛射導彈將面臨哪些難點?

來源:科普中國-軍事科技前沿2021-03-22 11:15

軍事問答

  朝鮮一直被認為是初級導彈制造國家,但是潛射彈道導彈,尤其是其固體燃料潛射導彈的出現,而且一再迭代發展,確實讓外界大為震驚。因為研制潛射導彈,并不容易。

發展新型潛射導彈將面臨哪些難點?

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

  從導彈發展歷史上看,通常都是先有陸射彈道導彈,再有潛射導彈。像印度這樣的國家,數十年前就致力于潛射導彈發展,但至今還無法研制出像樣的潛射導彈。目前掌握潛射導彈研制技術的國家,通常認為只有美俄英法中這五大核國家。

  設計與發展難度大,主要是因為它涉及導彈和潛艇兩大技術領域,研制和制造鏈路長,關鍵部件工藝難度高。其技術障礙主要集中在以下幾個方面。

  一是導彈小型化。

  潛艇內空間有限,特別是垂直方向。潛射彈道導彈一般不會采用與艇體方向平行的部署方案,因為這會讓潛艇的結構設計更加復雜,導彈發射時還必須準確完成起豎過程,整體可靠性降低。因此從一開始,潛射彈道導彈就是垂直部署在潛艇上。

  世界上最早的專用彈道導彈潛艇——蘇聯“高爾夫”級(629型,G級)常規動力彈道導彈潛艇,配備的是于SS-N-5導彈,發射筒的長度超過了潛艇耐壓艇體直徑,于是它將發射筒大部分插在耐壓艇體里,超過的部分就用指揮臺圍殼包覆起來。這使該型潛艇的指揮臺圍殼外形顯得十分龐大。

  最好是讓導彈長度小于潛艇直徑。但如果潛艇直徑過大,不僅會增加潛艇制造難度,還會增加水中航行阻力。因此從上艇部署來說,潛射彈道導彈是越短越好。如果導彈小型化無法解決,將使潛艇設計十分被動。

  俄羅斯采用陸基“白楊”M導彈技術發展的“布拉瓦”導彈,外形也做了較大改變:彈長縮短了9.5米,超過40%;直徑增加0.14米,約7%;發射重量減少10.2噸,超過20%。

發展新型潛射導彈將面臨哪些難點?

▲ 西方推測的朝鮮“新浦”級潛艇改裝后可能的導彈配置方式

  從目前透露的朝鮮在建彈道導彈潛艇的設計看,其發射筒也是利用了指揮臺的一部分,才解決了潛艇耐壓艇體直徑不足的問題。不過從西方偵察到的新浦造船廠衛星影像看,新型的導彈潛艇采用了更大的直徑設計,應該部分解決這一問題。

  二是導彈發射技術。

  潛射導彈發射一般分為干發射和濕發射,但主要是干發射。濕發射,是在導彈發射前向發射筒內注水,再直接導彈點火發射。蘇聯早期的SS-N-5導彈就是采用這種發射方式。也有人猜測,印度剛剛試驗完畢的K-15也采用這種方式。這種方式對發射系統、艇體的燒蝕較小,但安全性差,注水準備時間長,而且注水時會產生較大噪聲,破壞水下隱蔽性。因此目前濕發射已經比較少見。

  我們平常所說的彈射發射方式,一般都屬于干發射。但這需要增加燃氣發生器和冷卻器等輔助部件,而且彈射藥選擇不當,也容易造成彈力不足,或導彈彈尾燒蝕。而且冷發射方式需要在彈上增加尾部保護罩,出管后還要考慮保護罩分離,增大了發射復雜程度。

  朝鮮最早仿制的蘇聯SS-N-6潛射導彈,采用了濕發射,但其最終只是發展成為陸射的“火星”10導彈,隨后他們研制的“北極星”系列潛射導彈,采用了更為先進的干式發射,并最終演變成了公路機動冷發射的“北極星”2導彈。雖然這很可能借助了前蘇聯國家的技術力量,但朝鮮科研人員的聰明才智也不容否定。

  二是彈體加固設計。

  彈道導彈冷發射方式要求導彈出筒速度高,導彈在筒內要承受很大的過載和沖擊力。導彈以很高的速度在水中運行時,還將承受很大的水介質沖擊。我們往泳池中跳水,可以明顯感覺到水對我們身體的沖擊,而導彈從發射筒入水的速度要比這高得多。導彈在水中高速運動時,表面積實際承受的不僅是水深靜壓力,還有導彈高速出筒時對水介質的沖擊動壓力,很可能造成彈體變形、破裂、泄漏。因此導彈彈體需要額外加強。

發展新型潛射導彈將面臨哪些難點?

  ▲ 西方推測的朝鮮“北極星”3導彈結構圖,潛射導彈對彈體結構要求更緊密堅固

  四是制導技術。

  陸上彈道導彈發射一般需要進行大地測量,確定發射點的詳細坐標和射向,以初始化慣性陀螺組件,并設定打擊參數。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射慣導對準技術。

  此外,為了解決潛射導彈的制導精度問題,導彈發射出水后需要進行新的制導干預,以修正慣性制導系統。最早采用天文慣性制導系統的是蘇聯的SS-N-8導彈,該方案也被大多數蘇聯和俄羅斯潛射導彈所采用。該系統包括慣性平臺、彈載計算機、天文修正系統和陀螺瞄準儀表,配置在導彈最前端的儀器艙內,工作時由星體跟蹤儀對天體進行跟蹤,并與彈載星圖進行比較。但由于星圖和累計誤差,這種方案仍與陸射慣性制導有較大差距,這是造成潛射導彈打擊誤差明顯低于陸射導彈的原因。例如,蘇聯1983年服役的固體燃料潛射導彈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彈SS-19,CEP=380-550米,1987年服役的陸上機動導彈SS-24,CEP達到了200米。可見同時代技術的潛射導彈,打擊精度明顯低于陸射導彈。因此冷戰時期,美蘇潛射導彈的主要目標是防護能力較差的城市和地面機動目標。采用陸射“白楊”M類似技術的潛射“布拉瓦”導彈,目前試驗得出的CEP為350米,與“白楊”M(CEP為90米)相比也存在較大差距。

  五是水中彈道設計。

  發射彈道導彈時,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水介質的運動和對出筒后高速運動導彈的沖擊。此時如果海面有淺水流和浪涌,將使導彈水中彈道更加復雜。因此,潛射導彈發射也要符合一定的海況條件,一般是海浪小于5級、艇速小于4節、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射平穩性等多種因素。不會發生水面碰撞,不被反潛飛機白晝用目力觀測到的下潛深度(與海水透明度有關),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浪的作用,流向、流速等水情比較復雜,會對導彈的水中彈道產生較大影響,最終40~50米這一深度相對較好。

發展新型潛射導彈將面臨哪些難點?

  ▲ 朝鮮潛射導彈與世界大多數潛射導彈一樣,略顯短粗,頭部結構緊湊

發展新型潛射導彈將面臨哪些難點?

  ▲ 從蘇聯SS-N-6潛射導彈技術發展而來的“火星”10公路機動發射導彈,由于不再受到潛艇空間的限制,對結構要求大為降低,因此其長徑比大幅增加,但仍比世界同類陸射導彈要短。

發展新型潛射導彈將面臨哪些難點?

  ▲ 與同為閱兵展示的“北極星”潛射導彈相比,射程相近的公路機動“火星”10導彈明顯外形尺寸要大

  應該說,朝鮮一再試驗并展示不斷迭代發展的“北極星”系列潛射彈道導彈,表明其導彈設計與制造缺失取得了不小的成就。但是也應該看到,其潛射導彈的試驗大多都是在近海,甚至在港口內的浮動式潛水平臺上進行,真正意義的彈道導彈潛艇尚在船塢中。即使新型潛艇服役,由于缺乏海空支援和可靠的通信指揮手段,難以貿然進入大洋巡弋,因此也就只能作為港內發射臺使用,難以真正形成戰略威懾能力。

  李文盛:電子工程學士及軍事學碩士,原總參某部高級工程師,從事軍事信息與軍事戰略研究,以及遠程作戰問題研究,長期參加中國軍控學會《年度國際軍備控制與裁軍報告》及中國國際問題研究所《全球核態勢評估(年度)報告》的撰寫,在軍內外十余家刊物發表學術及軍事科普論文400余篇,參與《俄羅新軍事基本情況》、《美國未來作戰系統》等多部論著撰寫,主持或參加了多項國家及軍隊科研項目,獲得軍隊科技進步獎多項,為核戰略與核武器發展、作戰使用專家,在防空與反導,以及常規遠程作戰方面也有較深研究。

  出品:科普中國

  作者:李文盛

  策劃:金赫

  監制:光明網科普事業部

[ 責編:趙清建 ]
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