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苏联陆基洲际弹道导弹(中)之——SS-18(撒旦)

时间:2019-08-03 05:32:40

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苏联陆基洲际弹道导弹(中)之——SS-18(撒旦)

前两期我们介绍了MR-UR-100(SS-17)和UR-100N(SS-19),它们都是为了替代早期的UR-100(SS-11)。继续在UR-100的基础上命名以来是后续型号导弹装填在经过升级改造的UR-100发射井中,同时苏联体制内认为改进已有武器比研制新的系统更容易得到官方批准。本系列的第一期《浅析苏联路基洲际弹道导弹(上)》介绍了早期服役的除了UR-100(SS-11)还有另一型同样优秀的R-36(SS-9)。在UR-100家族不断繁衍壮大时,R-36也枝繁叶茂,并诞生了后来被称为“撒旦”的R-36M(SS-18)。

苏联在1969年8月2日颁布了一项法令,要求在R-36导弹退出现役之前研制出满足当时要求的更先进的导弹替代R-36,新型导弹仍然部署在腾笼换鸟的R-36导弹发射井中,但是发射井会进行必要的加固以应对当时流行的对导弹发射井的重点打击理念。后来,研制成功的R-36M获得了苏联各方力量的好评,它们被部署到288个R-36导弹发射井中,同时又追加了20枚部署在新建成的经过超级加固的发射井中。

“恶魔”的研制背景在往期《浅析苏联路基洲际弹道导弹(上)》、《苏联陆基洲际弹道导弹(中)之——SS-17(疾行者)》已经有所铺垫,上世纪60年代中期,冷战开始进入白热化阶段,在确保绝对核优势和相互摧毁的战略思想下,美苏两国将拥有完全摧毁对方的能力作为遏制战争的前提,因而走上了全面的核武器军备竞赛。在不断大量部署战略导弹的同时,也在对这些大家伙进行升级改进,发展新的、射程更远、当量更大、分导式弹头更多的、部署在坚固地下发射井式的导弹核武器。

分导式多弹头在相同核导弹的基础上,大幅提高了打击效率,增强了打击效能。在突防中多个弹头飞行轨道各不相同,且弹头数量较多。当子弹头增加到一定程度时,就可使敌方的防御系统处于“饱和”状态,而无法拦截或全部拦截来袭弹头。在打击效能上,分导式多弹头可以根据作战意图不同,在广域大纵深数百千米范围内选择要打击的独立目标,并可调节打击次序和一定的时间间隔,满足不同的战术需要。从核威慑战略角度来看,分导式多弹头技术可以使国家决策者根据战略需要在现有导弹上分别部署不同数量的子弹头,从而使战略核力量的威慑能力变得更加灵活。

在当时美国人对“民兵”导弹的部署和改进使美国在武器竞赛中占据了先机。1964年4月,“民兵2”进行了首次飞行试验,一年零六个月后装备部队,至1973年10月,“民兵2”替换了全部的“民兵1A/1B”两型导弹,共装备450枚。在“民兵2”如火如荼地展开飞行试验时,“民兵3”导弹先后完成了项目论证并全面研制,从1968年至1970年“民兵3”共进行25次试射,成功17次。1970年6月“民兵3”正式装备部队。“民兵3”在反应能力,打击精度,分导技术和弹头数量上都令苏联如芒在背,这在冷战的严酷气氛中是决不允许的。上图为“民兵3”导弹大气层外飞行示意图。

费多罗维奇·乌特金(右)和他的第一副手列昂尼德·库奇马。讽刺的是库奇马后来做了乌克兰的第二任总统,并成为销毁乌克兰核武器的操刀手。

“冷战不是我们发动的,”乌特金曾经说过。“我不想列举苏联周围那些数量不断增长的军事基地,也不想说出部署在那些基地上的武器数量。这是一种严重的威胁。我们设计人员一直在寻找取得平衡的途径,我们的设计毫不逊色。我想起了1966年夏天,我们第一次向法国总统戴高乐演示从竖井发射洲际导弹的一幕。那是在拜科努尔发射场,灼热的太阳烤着无边无际的草原。天气闷热,一片寂静。时间过得慢极了。五分钟准备宣布之后,气氛随着扬声器中倒计时的声音变得越来越紧张。终于传来指令:发射!刹时,大地迸裂,火光、浓烟和尘土冲天而起,弹体在一阵可怕的躁动中现身。轰鸣声越来越大,撞击着人们的耳膜。就在发动机庄重的轰鸣声中,强大而令人恐怖的导弹进入了轨道……戴高乐将军一动不动地站在观景台上,目不转睛地盯着这幅激动人心的场景,连声喊道:‘了不起!了不起!……’我们的译员也机械地重复着:‘了不起!了不起!……’当时我在想,但愿仅仅是演示而已,最好永远不会有真正发射导弹的那一天

1967年才华横溢的乌特金进入南方设计局领导层并担任杨格利(主持设计了SS-17,详细请看《苏联陆基洲际弹道导弹(中)之——SS-17(疾行者)》)的副手,在他的努力下,南方设计局主持多种洲际弹道导弹设计,SS-18就是其中之一,因此,他被尊称为当时苏联导弹“教父”。1971年,杨格利去世后,乌特金出任南方设计局负责人。在乌特金的努力下,南方设计局成为前苏联后期唯一的重型洲际弹道导弹的研制和生产商。这张照片是乌特金和他在南方设计局参与“第聂伯”计划的同事。SS-18后来也像SS-19那样被改装为一型性能出色的运载火箭,命名就是第聂伯,可能就是为了纪念位于第聂伯彼得罗夫斯克的南方设计局吧。

乌特金和扬格利即是师生又是同事还是前辈与继承人。他们薪火相传,造就了后来南方设计局的辉煌和不胜枚举的的科学成就。他们的思维并没局限在导弹和火箭设计领域,还延展到国家战略层面上。当时苏联国内有人提出了“还击—迎击”思想,即核打击应在来袭导弹离开敌人发射装置但还未到达苏联领土之时进行。这一思想不要求对导弹发射井进行抵御核爆炸的特别加固,从而降低了部署成本。但是乌特金和其导师扬格利认为,应该从最不利的情况出发,侧重报复性的“还击”,发展抗打击能力高的大威力洲际弹道导弹。这一思想得到了时任苏联国防部长的乌斯季诺夫的支持,为此苏联战略火箭军提出了分导式弹头、竖井冷发射的要求。

“恶魔”之“恶”

SS-18被设计为携带分导式多弹头或单弹头的二级导弹,在结构布局方面基本与SS-9类似,但相比后者更先进、更紧凑,它的整体结构重量更轻巧。R-36M导弹的项目草案最早在1969年12月完成,当时提出了四中弹头的变型方案,第一种是轻型单弹头,第二种是增强弹头当量的单弹头,第三种是分导核弹头,第四种是机动型弹道导弹。四中方案都用来对抗美国反弹道导弹系统。

苏联R-36导弹家族。左端R-16就是《浅析苏联路基洲际弹道导弹(上)》中的SS-7,它是苏联第二代洲际弹道导弹,尽管只是惊鸿一瞥,但是它和R-36一起,为苏联开启了通往撒旦的大门。R-36就是我们之前介绍到的SS-9导弹,它的出现标志着苏联首次拥有了对美国洲际弹道导弹构成实际威胁的武器。苏联人在1967年推出了Tsiklon,它的技术源自于R-36。

图为正在装填的R-36M导弹,它仍然采用筒仓模式,将导弹至于发射筒当中,通过冷发射方法将弹体弹出发射筒点火发射。这个设计理念与扬格利和切洛勉有莫大的渊源。20世纪60年代,切洛勉提出了利用导弹点火产生的废气将UR-100弹出发射筒的类似于迫击炮式的发射方式。此后,为了进一步探索发射方式,在SS-13导弹上采用了压缩蒸汽的冷发射技术:在发射前将水注入发射筒的底部,导弹的尾部安装隔离罩,点火时在导弹下方的高压蒸汽将导弹弹出发射井,在《浅析苏联陆基洲际弹道导弹(中)》可以看到SS-13发射时尾部有大量蒸汽。后来扬格利借鉴这种想法并加以改进,提出了冷发射方式,应用于SS-17上。

新型发射筒的初步设计在1970年3月完成。然而,扬格利之前的发射井设计合作者,TsKB-34的Yevgeniy Rudyak并不同意冷发射概念。因为SS-18更大更重,Rudyak并不认为老式的R-36导弹发射井能够承受超过200公吨冲击力。Rudyak在1970年12月离开KB Spetsmash,继任首席设计师弗拉基米尔斯捷潘诺夫则钟情冷发射。为了减小导弹发射对发射井产生的巨大冲击力,工程师们最初想采用气垫缓冲。空气垫缓冲解决后有面临着气垫长期保存的问题。毕竟“撒旦”是要在不进行维护的情况下保持充气10至的储存寿命。(当时,KBTM的Vsevolod Soloyev正在开发一种备用系统,将导弹悬挂在筒仓中,使其免受冲击)。但是这种方法在1970年5月被取消,并决定使用斯捷潘诺夫的概念。

1970年8月,苏联军方批准了完整的R-36M发射井设计方案。现有的发射井需要大范围的改造,但它们的抗爆炸和抗辐射能力要高出五十倍。最初的R-36M设计在第一级和第二级采用R-36使用普通Glushko发动机。但是到了1970年8月,扬格利选择KBKhA的Konopatov为第二级重新设计发动机。

格鲁什科为SS-18的第一级设计了有四个燃烧室的RD-264发动机,它是在RD-263基础上发展而来。也是一台标准的万向发动机,它可以从垂直方向旋转7度,从而使扬格利免除了设计类似于R-36的额外游离火箭。开发中的另一大挑战是确保导弹在弹出发射筒后完好无损。 RD-264项目草案于1969年完成,并于1973年9月开始进行试验。该发动机被批准生产后,使用中发现存在高频振荡,严重影响了导弹的准确性。不仅影响了R-36M,还影响了由制造的SS-17。 这一问题在1976年4月 - 11月由南方设计局进行了修复。苏联国防部在1977年12月批准了这一修复工作,当时已经部署就位的R-36M不得不从发射井中拆除并在1979 - 1983年由R-36MUTTKh取代。可见发动机的设计对于运载火箭的重要性,同时,也能看出当时苏联换代SS-18之匆忙

RD-0228作为第二级发动机,自1967年以来该发动机一直由卡诺帕特夫开发。卡诺帕特夫是苏联著名的发动机设计师,他执掌化工自动化设计局(OKB-154)期间设计出了一系列高科技的产品,包括液体火箭发动机,1兆瓦的激光器,核动力火箭发动机。

1971年苏联开始SS-18的冷发射演练。1972年3月6日第一次尝试发射现役导弹,发射失败,导弹直接摧毁了发射井,并且摧毁了发射井。随后的第二次和第三次发射也失败。1973年2月21日第四次试射中成功进行全程飞行试验。1975年12月SS-18导弹正式装备部队。与SS-17和SS-19类似,早期服役的SS-18为单弹头,以后又增加了多弹头型和威力增强型的单弹头导弹,分别命名为SS-18I、II、III型。SS-18的试射试验都在美国的跟踪侦查之下,其中就包括经过特别改装的B-52战略轰炸机。尽管有时候苏联通过推迟发射来挫败美国人的侦查活动,美国人通常能够精准地预测发射。特别是在1973年,苏联试射了搭载了10枚分导式核弹头的SS-18,不幸地是美国人再次侦查到了这次发射,这让苏联在后来的战略核武器谈判当中十分被动,虽然苏联人委屈地承认了他们计划部署最多携载8枚核弹头的R-36M,但是美国人不认可,不相信。苏联的导弹不得不接受严格的甄别。以确信条约得到严格执行。

1974年10月的一项法令批准生产R-36M和MR-UR-100。1974年12月25日在栋巴罗夫斯基投入使用。 1975年11月30日在新型超硬发射井中部署了第一枚导弹。1975年12月30日,苏军同意接受R-36M发射井和导弹系统,该法令同时宣布接受MR-UR-100和UR-100N。当时的苏联可谓如日中天,不可一世。

在二十世纪七十年代,单弹头洲际弹道导弹的生物弹头已经开发并经过飞行测试,这其中可能就包括R-36 / R-36M。在1988年的冬末,苏联军队中极其隐秘的第15局准备用生物武器代替R-36M上面的核弹头。首选的生物武器为“炭疽836”。单个R-36M上的十个弹头可以在一个大城市播撒400千克气雾状炭疽芽孢凝胶。这400公斤的芽孢实际含炭疽量可以杀死1200万人!美国情报表明,这些安装了生化弹头的R-36M瞄准了纽约,洛杉矶,西雅图和芝加哥。实际上,凭借当时的苏联生产能力,在两周内将数百枚弹头装载到数十枚导弹上简直是小菜一碟。感兴趣的朋友可以关注苏联19号营区炭疽芽孢泄露事件,当时有0.5~1千克的含炭疽污染物通过没有过滤筛的过滤装置飘散到空中,因为风向原因使120万斯维尔德洛夫斯克居民幸免于难。这0.5~1千克炭疽粉尘只有几毫克到1克炭疽孢子,还没有达到武器级别,就能够威胁数百万生命。可以想象武器级别的炭疽弹头比核武器还恐怖。

SS-18多弹头(IV)的早期型采用自主惯性制导系统,精度不是很高,即使是多弹头也要求具备较大威力,才能打击加固发射井等硬目标。而威力提高意味着弹头重量的增加,这使其携带的弹头数最多只能有8个。而科学家经过计算发现,若命中精度不变,弹头威力提高1倍,摧毁能力增加大约0.6倍;若弹头威力不变,命中精度提高1倍,则摧毁能力增加大约3倍。因此提高精度比提高威力的效果要好的多。为此,苏联开始着手改进SS-18。

在SS-18前三个型号服役才过了几个月,苏联就在1976年8月16日通过了IV型的改进决议。“南方”设计局的改进方案采用了计算机显示制导方案,使弹头打击精度由500米以上缩小到了350米以内,这使SS-18可以用更小的弹头打击同样的目标,从而增加了SS-18携带的弹头数,因此设计方案中子弹头数量由8个增加到10个。1979年11月苏联完成了新的分导式弹头试验。次年SS-18IV开始服役。1982-1983年,新导弹全部替代早期部署的三种导弹,部署总数达到308枚,这个数量达到了《美苏关于限制进攻性武器条约》(SALT I)规定的上限。

SS-18IV也就是R-36mUTTH看过往期文章SS-17Ⅲ命名为MR-UR-100Uttkh,SS-19Ⅲ命名为UR-100UTTKh,SS-18IV已经是深度改进型了。然而SS-18太优秀了,改进潜力远不止此。此后又出了SS-18的V和VI型(也就是R-36M2)

正在发射的R-36M2。设计威力大 SS-18本身就是为打击发射井等加固目标而设计的,因此一开始就将大威力作为目标。在导弹设计中,更是在导弹推力上下了大力气,接近9吨的有效载荷即使是今天的运载火箭也少有能及。巨大的推力使其可以携带更大、更多的核弹头,SS-18单弹头威力甚至曾达到2000万~2500万吨TNT当量,而美国投在广岛的原子弹威力也只不过1.5万吨,相当于1600多个广岛原子弹。其多弹头型导弹可以携带10个500千吨当量子弹头,而美国1986年才服役的“和平卫士”导弹携带的是10个475千吨当量的子弹头,现在唯一的陆基洲际弹道导弹“民兵”3携带的是3个335千吨当量子弹头。单从威力上看,能和它相比的只有其前身SS-9,在可以预见的未来,它很可能会成为绝无仅有的导弹“巨无霸”。

虽然SS-18IV的问世使苏联战略导弹接近了精确时代,但经过前期部署和使用,发现其庞大的体形增加了阵地安置和维护的难度。于是在IV还在试验的时候,“南方”设计局在1979年6月又推出了V型(P-36M2)方案,称为“长官”。新导弹的改进主要有以下几点。一是将二级火箭发动机完全浸入推进剂箱,使之融为一体。以前这种方案只用于潜射弹道导弹,可使导弹的外观尺寸明显缩小。二是相应改进了导弹的运输发射筒结构,使之更轻巧。三是将导弹的10个子弹头分2层配置在特制框架上,使弹头部分更加紧凑。V型的飞行试验在1988年3月完成,并从7月开始担负战备值班任务。

在苏联试验V型的同时,美国完成了“民兵”导弹的试验。在试验中美国完成了13000千米的飞行试验,而此时射程达到15000千米的III型SS-18已经退役,因此美国导弹占据了射程优势。这在面面俱到的武器竞赛背景下,无疑是对苏联的巨大刺激,于是“南方”设计局又受命发展射程更远的VI型SS-18。新导弹将多弹头改为了单弹头,轻而易举地使射程达到了16000千米,并于1990年8月23日开始服役。此后,苏联的解体使当时的“南方”设计局和俄罗斯战略火箭军处于前所未有的经济困境,几乎所有的设计和改进工作都处于停顿状态,SS-18的发展至此全面停止。按照最初设计,所有部署的SS-18会在达到服役年限。

打击效率高美国“和平卫士”导弹退役后,SS-18成为世界上唯一的有10个分导式弹头的陆基弹道导弹。

分导式弹头与集束式弹头的无法自主打击目标不同,能够分别打击各自的目标,也就是说以1当10,1枚导弹可完成10枚导弹的打击任务。而且,SS-18在发展到IV型时,其精度已经达到350米以内,而同期的“民兵”3导弹的精度在370米以上。作为核武器,SS-18的打击精度在今天仍不落后,这使其具有很强的打击硬目标的能力,被认为是良好的第一次打击武器。

此外,由于该导弹子弹头多,可以很容易饱和攻击敌人的弹道导弹防御系统,因此最终在敌人阵地上空幸存的弹头比例也会较高。据美国防务专家估计,如果苏联对美国发动第一次打击,用部署的SS-18就足以摧毁美国65%~80%陆基洲际导弹发射井(两个核弹头打击一个地下井),而且还能保留1000枚SS-18导弹弹头来打击美其它目标。因此其较高的精度加上分导式的弹头,使它成为了今天打击效率最高的导弹之一。

抗打击能力强 SS-18在阵地建设中非常重视抗核打击能力。苏联从1974年开始将SS-18部署在升级的SS-的掩体中。由于SS-9采用热发射,发射井下面和周围都建有排烟道,这大大降低了发射井抗压强度。而SS-18采用类似潜射导弹的地下井冷发射,因此将排烟道的空间浇铸上了水泥,缩小了发射井的直径,显著提高了发射井的抗压强度。

SS-18的发射井筒深39米,直径5.9米。这些发射井在80年代初期再度改良,已可承受每平方厘米365千克以上的压力。同期美国“民兵”导弹发射井的抗压强度只有每平方厘米175千克。此外,为抗近距离核爆打击,SS-18的弹上和阵地电子设备都经过抗核爆电磁脉冲加固,使其具有很强的反击作战能力。

俄罗斯战略导弹一览图,SS-18的体型和射程尤为突出。

SS-18装在玻璃钢制成的运输一发射筒中,再部署在发射井内。导弹发射时由安装在运输一发射筒底部的燃气发生器将导弹推出发射筒,一级主发动机在导弹出井后点火起动。这使导弹不需要耗费自身的燃料而渡过了最费燃料的起飞阶段,从而扩大了导弹射程。此外导弹还采用了燃料耗尽关机技术,从而能够充分应用所带燃料,提高燃料使用效率。此外,采用发射筒冷发射技术还减少了日常对导弹的维护。

“气垫”将导弹弹出发射井后,与弹尾的发动机脱离,并通过侧向的发动机(类似于姿控发动机)将“气垫”推离发射井后,避免导弹一级发动机点火将“气垫”压回、损坏发射井。

从外形上看,SS-18无疑是庞然大物,但与其巨大的推力相比其内部结构仍然紧凑严密。一是导弹一级的4个发动机为整体的总成系统;二是将二级火箭发动机完全浸入推进剂箱,使之融为一体;三是首次采用了级间气体分离技术(推进剂贮箱化学增压技术),从推进剂贮箱释放出增压气体使分离的级减速(将燃烧剂喷入氧化剂箱或者将氧化剂喷入燃烧剂箱燃烧),这样就可以不必采用专门的制动发动机,并且简化了增压系统设备。这些措施使SS-18在保持与SS-9同样的外形尺寸情况下,起飞重量由183吨增加到200.6吨,投射重量由5.8吨增加到8.8吨。

1991年7月31日美苏双方签订了START I

国际条约下的削减从俄罗斯的观点来看,SS-18的诞生在客观上减缓了世界武器竞赛和武器部署的速度。例如,由于有了分导式弹头和能够突破敌人反导防御系统的手段,迫使美国最终放弃了“卫兵”陆基反导系统的研制计划,并在1972年签署了数十年后一直成为国际安全体系稳定基石的《反导条约》。实际上,SS-18也的确是西方的心腹之患。美国曾试图发展新型洲际弹道导弹对抗SS-18,但是时间紧迫,当时的里根政府和布什政府决定通过军控条约消除SS-18的威胁。在经过漫长的谈判和各种利益交换之后,美苏终于在1991年签署《第一阶段削减战略武器条约》(START I),要求将苏联的SS-18削减一半,允许保留154枚。而1993年美俄初步签署的《第二阶段削减战略武器条约》(START II)要求俄罗斯拆除所有的陆基分导式多弹头导弹(包括SS-18和SS-24等),只能保留90个SS-18导弹发射井,并改为部署其它类型的单弹头导弹。但2002年《莫斯科条约》的签署使START II的削减计划宣告流产。

虽然SS-18逃过了国际条约这一枷锁的束缚,但最终无法摆脱苏联崩溃带来的厄运。冷战结束后,继承了苏联的SS-18遗产的除了俄罗斯外还有哈萨克斯坦。后者在西方压力和支持下于1996年9月销毁了部署在其领土上的全部104枚SS-18。以后,SS-18逐步超过服役年限,状态日益恶化,俄罗斯不得不逐渐削减SS-18的数量。

第一阶段削减战略核武器条约的生效限制了苏联核弹头的数量,1988年更为可靠先进的R-36M2替代了R-36M,苏联解体后,“撒旦”的制造商南方设计局并入乌克兰,而乌克兰又宣布为无核国家接受大国的保护,哈萨克斯坦的导弹也被转移到俄罗斯,零部件用于替换不断老化的导弹(拆东墙补西墙)。R-36M这一让人敬畏的战略武器结束了其职业生涯。

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