俄罗斯白杨-M导弹的研制与装备(上)

中国航天1999年第3期 【导弹及其他武器系统】

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俄罗斯战略导弹部队的第一个白杨-M导弹团按照总统叶利钦的命令，于1998年12月27日正式开始作战值班。该导弹团部署在俄罗斯南部萨拉托夫州的塔吉谢沃导弹基地，装备10枚地下井基白杨-M导弹。俄罗斯国防部长表示，白杨-M导弹进入作战值班是一个重大事件，有助于保证俄在可预见的未来，拥有必要的核潜力捍卫国家的安全和独立。
白杨-M导弹是俄罗斯90年代研制、部署的最新战略导弹型号，也是90年代国外部署的唯一新型陆基洲际弹道导弹。据俄罗斯战略导弹部队司令称，白杨-M导弹的技术性能比美国陆基战略导弹要领先5～6年。预期到2007年，该导弹可能取代SS-18、SS-24等现有型号，成为俄罗斯陆基战略导弹的主要力量；2010年，其部署数量可能达到210～320枚。
　　白杨-M是白杨导弹的改进型，是目前国外技术性能最先进的单弹头战略弹道导弹。从外型和发射重量对比，白杨-M导弹的总体设计与白杨导弹没有显著区别，但在推进、弹头、制导等分系统上应用了成熟的新技术成果，使白杨-M导弹的主要战术技术性能大大改进，投掷重量和命中精度均明显提高，并具有独特的突防反拦截能力。白杨-M导弹的工程研制只用了不到5年，部署前只进行了4次研制飞行试验，其工程研制时间之短，部署前飞行试验次数之少，在国外主要战略型号中是很少见的。白杨-M导弹的发展途径集中体现了国外战略弹道导弹当前的发展趋势。

　　一、白杨-M导弹的发展需求

　　1.俄罗斯新军事战略的需求
90年代中期，俄罗斯军事战略已基本完成了从超级大国军事战略向欧亚大国军事战略的转变，明确了作为世界大国之一的俄罗斯拥有全球利益、地区利益和本国利益，而美国和北约集团在这三个利益层次上都对俄罗斯构成实质性威胁，所以遏制北约东扩成为俄罗斯新军事战略的主要内容，而核遏制则是俄罗斯新军事战略的核心。
俄罗斯新军事战略改变了前苏联不首先使用核武器的承诺，多次强调一旦外来侵略由地区性冲突扩大为大规模战争，俄罗斯可以首先使用核武器对敌军事目标实施解除武装的打击。同时，根据新军事战略的要求，在战略核力量的建设上，一方面依靠从前苏联继承的庞大核武库发挥有效的威摄作用；另一方面制定了到2005年的战略力量发展计划，尽力克服非常严重的经济困难，研制21世纪新一代陆基和潜射战略弹道导弹，该计划的重点之一就是白杨-M导弹。
2.俄罗斯战略导弹力量需更新换代
前苏联在80年代部署的SS-18、SS-19、SS-24和白杨等战略导弹型号到21世纪初都将超出使用期限，而且按照已延期执行的《第二阶段削减战略武器条约》(STARTⅡ)的规定，俄罗斯最重要的两种多弹头战略型号SS-18和SS-24最迟在2007年必须撤除。俄罗斯急需发展适应21世纪核战略需求和符合STARTⅡ规定的新一代战略导弹力量。
3.发展完全由俄罗斯研制和生产的战略型号
俄罗斯的战略核力量是从前苏联继承的，而前苏联生产战略导弹的工厂有75%在俄罗斯境外。俄罗斯现在的主要战略型号SS-18、SS-24分别由乌克兰的扬格尔设计局研制，由南方机械科研生产联合体制造；白杨导弹虽在俄罗斯境内总装，但其惯性制导系统也在乌克兰的哈尔科夫生产。因此俄罗斯必须发展全部零部件在俄罗斯生产，全弹在俄罗斯总装的新型战略型号。白杨-M是第一种完全在俄罗斯境内研制、生产的战略弹道导弹。

　　二、白杨-M导弹的研制

　　1.研制过程
俄罗斯从1993年初开始进行白杨-M导弹工程研制到1997年7月完成研制飞行试验，持续时间不到5年，是国外陆基洲际导弹中工程研制周期最短的型号之一。
80年代末，前苏联已开始进行白杨导弹现代化改进型的预先研究，按当时的计划，白杨导弹改进型应在1995年夏季部署。1993年2月，俄罗斯以总统令的形式批准继续进行白杨导弹改进型的研制，并计划于1996年部署。该导弹武器系统命名为白杨-M，限制战略武器条约对其公路机动部署型和地下井部署型的代号分别为PC-12M1和PC-12M2。美国及北约国家对研制中的白杨-M导弹的代号曾用过SS-X-27和SS-X-29两种，白杨-M导弹部署后的代号为SS-27。
白杨-M导弹从1994年12月24日开始进行研制飞行试验，到1997年7月8日共成功地进行了4次飞行试验。由于急于部署和研制经费紧缺等原因，白杨-M导弹在成功进行4次飞行试验后，地下井发射型的首批2枚于1997年12月24日开始在位于乌拉尔南部的塔吉谢沃导弹基地部署。1998年10月和12月又进行了两次白杨-M导弹的飞行试验，第5次试验发射后不久导弹就爆炸了，第6次试验成功。俄战略导弹部队称第5次试验为发射自毁爆炸试验，第6次为正式装备前的最后鉴定试验。白杨-M导弹是国外部署前飞行次数最少而成功率最高的陆基洲际弹道导弹。
第一辆白杨-M导弹的新型8轴MAZ-79221运输-起竖-发射三用车(TEL)已于1995年6月交付使用，预计公路机动发射的白杨-M导弹将于近期开始部署。
2.主要研制机构和生产厂
白杨-M导弹是白杨导弹的改进型，该研制计划由研制白杨导弹的莫斯科热工技术研究院(即纳吉拉泽导弹设计局)负责抓总，主要研制机构及研制项目如下:
莫斯科热工技术研究院:白杨-M导弹的总体设计和再入飞行器的设计、研制；
比斯克化工厂:研制、生产三级固体发动机和固体推进剂；
阿尔扎马斯-16核设计基地:白杨-M导弹550kt级弹头；
位于莫斯科的自动化仪器仪表制造科研生产联合体:计算机控制的惯性制导系统；
沃特金斯克机械制造厂:白杨-M导弹的总装生产。
3.研制经费
1994年俄罗斯战略导弹部队估计，白杨-M导弹的研制费用为1428亿卢布(约0.355亿美元)。据1998年的报道，完成白杨-M导弹研制计划需要37000亿卢布(约6.16亿美元)。由于经济水平持续下降，使俄罗斯国防费用连续数年严重不足，大大影响了战略导弹型号的发展。用于白杨-M导弹研制的经费1995年只有预算的36%，1996年则仅提供了要求经费的20%。据分析，白杨-M导弹在1993～1997年实际的研制费用不超过所需经费的50%。

表1　白杨-M和白杨导弹主要战术技术指标对比

	白杨-M(SS-27)	白杨(SS-25)
	PC-12M1 | PC-12M2	PC-12M
直径(m)	1.86	1.80
长度(m)	22.7	22.3
推进系统	三级固体+末助推	三级固体+末助推
制导系统	计算机控制的惯性	计算机控制的惯性
射程(km)	10500	10500
发射重量(t)	47.2	45.1
投掷重量(t)	1.2	1.0
命中精度(CEP，m)	≤350	≤600
弹头(个数×kt)	1×550	1×550
部署方式	公路机动 | 地下井	公路机动
使用寿命(年)	15	10

三、白杨-M导弹与白杨导弹的对比分析

　　1.总体设计改变不突出，主要性能提高明显
白杨-M与白杨导弹一样是一种中型单弹头陆基机动洲际弹道导弹，由3个固体推进级、末助推级、再入飞行器及整流罩组成。表1列出了白杨-M与白杨导弹的主要战术技术性能指标对比，图1示出了白杨-M和白杨导弹的外形。
按目前报道，白杨-M的总体设计和主要战术技术性能特点如下:
(1)白杨-M采用与白杨导弹基本相同的三级固体推进、单弹头及惯性制导的总体设计，导弹直径、长度和发射重量仅略有增加；
(2)白杨-M与白杨导弹最明显的区别是白杨-M的整流罩更大而且改变了外形，白杨-M的第一级没有折叠的栅格翼和稳定翼。
(3)白杨-M的主要改进是在分系统应用了更先进的固体发动机、具有特殊弹道的弹头、命中精度更高的制导系统以及快速发射等新技术成果，战术技术性能指标明显提高；
(4)白杨-M与白杨导弹相比投掷重量提高20％，达到1.2t；命中精度提高1倍，圆概率偏差达350m；反拦截性能显著增强，抗核爆失效距离从10km减少到0.5km；使用寿命从10年延长到15年；部署方式除与白杨导弹一样采用公路机动发射以外，还采用地下井发射。据称，白杨-M可在接到作战命令5分钟内发射。
白杨-M的总体设计特点反映了国外战略弹道导弹发展的新趋势。
70年代到80年代中期，前苏联和美国主要发展大型多弹头洲际导弹，如SS-18、SS-24和MX导弹；80年代中期到90年代初，则重点发展小型洲际导弹，如前苏联的小型固体机动洲际导弹和美国的侏儒导弹。90年代以前，国外陆基战略弹道导弹的新发展一般表现为研制总体设计有很大变化的全新型号。但是90年代以后，国外战略弹道导弹现代化发展的主要途径已不是研制总体设计全新的型号，而是通过在推进、弹头、制导和发射等分系统上采用新的技术成果，全面提高现有型号或改进型号的打击能力、突防能力、生存能力，延长使用寿命，增强可靠性和安全性。
与白杨-M的发展途径极为相近，美国21世纪主要陆基战略型号民兵-3改进型也是通过制导系统更新、推进系统更新、发控系统的快速瞄准与作战三个分系统改进计划实现现代化，提高战术技术性能。这表明采用总体设计改变不大，通过分系统改进提高性能的途径是当前国外战略弹道导弹发展的一个新趋势。
2.分系统应用多项新技术成果
根据现有文献资料，白杨-M性能提高的主要原因是在推进、弹头、制导等分系统上应用新的技术成果。目前对白杨-M所应用的新技术尚无详细具体的报道，仅从其研制时间短、研制经费到位率低、飞行试验次数很少而成功率很高综合分析，白杨-M应用的新技术应该是比较成熟或先前经过试验验证的技术成果。据此推测，可能用于白杨-M的新技术有能量更高和采用柔性摆动喷管的先进固体发动机，用SS-18进行过飞行试验的机动再入弹头和大功率雷达地图匹配高精度制导系统。
(1)先进固体发动机
白杨-M推进系统较为明显的特点是各级发动机的直径均比白杨导弹发动机更大和采用了新的推力向量控制方式。
　　白杨导弹虽然在1985年底开始服役，但它基本上是在先锋(SS-20)导弹基础上增加第三级构成的，而先锋导弹是于1977年服役的。所以，白杨导弹的固体发动机并不完全代表前苏联80年代战略导弹的固体推进技术水平。白杨导弹三级发动机的质量比均大于0.9，第一、第二、第三级发动机真空比冲分别为2616.6N·s/kg、2822.4N·s/kg、2832.2N·s/kg。其中第一级、第二级发动机壳体采用玻璃纤维复合材料圆筒段和钛合金前后封头，第三级发动机采用有机纤维复合材料壳体；三级发动机均采用固定式潜入单喷管，第一级推力向量控制方式为燃气舵加空气舵，第二、第三级为燃气二次喷射；三级均采用四组元肚推进剂（粘合剂＋铝粉＋高氯酸铵＋奥克托金），理论比冲2628N·s/kg。

表2　白杨-M和白杨导弹三
　 级发动机直径对比

型　号	发动机直径(M)
	第一级	第二级	第三级
白杨-M	1.86	1.61	1.55
白杨	1.80	1.55	1.34

1)能量更大的发动机
白杨-M的三级发动机直径均比白杨导弹发动机直径增大（详见图1和表2），第一、第二、第三级发动机的直径分别从1.80m、1.55m、1.34m增加到1.86m、1.61m、1.55m，从而增加了推进剂的装药空间。其中第三级发动机直径增大15%以上，推进剂装药空间增加30%。由于发动机燃烧室推进剂装药空间增大，白杨-M各级发动机的装药量均比白杨导弹发动机要大。以第一级发动机为例，白杨-M第一级发动机总重比白杨导弹增加800kg，但白杨导弹第一级发动机壳体采用玻璃钢圆筒段和钛合金前后封头，而白杨-M很可能使用重量更轻的有机纤维复合材料壳体；白杨-M第一级因不用燃气舵推力向量控制也会减轻部分重量，这样白杨-M第一级发动机推进剂装药量的增加值很可能比发动机总重量增加值还要大。
另外，前苏联在固体推进剂中已应用硝基胺硝酰铵(NH₄N(NO₂)₂)、三氢化铝等高能组分，其中硝基胺硝酰铵在前苏联时期已进行工业化生产，使用硝基胺硝酰铵的丁羟推进剂理论比冲可达到2653N·s/kg。所以，白杨-M可能还使用了能量更高的固体推进剂。
总之，白杨-M三级固体推进系统的能量比白杨导弹有明显提高，因而，与白杨导弹相比，白杨-M的总重量仅增加了不到5%，投掷重量却提高了20%。而且，国外有的分析还认为，白杨-M高能量的固体发动机使其具有快速助推或助推段机动能力，但这一推测尚需要进一步证实。
2)柔性摆动喷管
前苏联的陆基战略弹道导弹固体发动机主要以燃气舵、空气舵、二次喷射方式等实现推力向量控制，白杨导弹第一级发动机就采用了燃气舵加空气舵(4个栅格翼、4个稳定翼）的推力向量控制方式。但是图1显示出白杨-M的第一级发动机没有白杨导弹所特有的栅格翼和稳定翼，这表明白杨-M第一级发动机实现推力向量控制的方式不同于白杨导弹的燃气舵加空气舵方式
80年代初，前苏联固体发动机柔性喷管技术已经相当成熟，如80年代中期服役的潜地战略弹道导弹直径2.4m的固体发动机就应用了单个潜入式柔性摆动喷管；纳吉拉泽设计局在80年代中期提出了小型固体陆基机动洲际导弹方案，其三级发动机推力向量控制均采用双向摆动喷管，表明该设计局当时已放弃了传统的推力向量控制设计，转向摆动喷管的思路。从以上分析推测，白杨-M的发动机采用了比较先进的柔性摆动喷管技术。(未完待续)

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