俄新一代铁路机动弹道导弹
铁路发射的优点
一是机动能力强。以原来6节编组的SS-24导弹列车为例,一个晚上就可以从苏联西部转移到一千多千米外的苏联中部地区,便于摆脱敌方的跟踪。
美国侦察卫星在冷战高峰时,一次集中最多时不超过22颗,也只能监视一半左右处于基地待命中的SS-24列车组。可只要列车驶出基地,以每小时100千米/小时的速度行驶5分钟以上,就会脱离监视了。
从1987年初开始,苏联战略火箭军历时2年对苏联的铁路网进行了调查,结果发现大约有10万千米铁路可供SS-24导弹列车使用(1989年苏联铁路运营里程长达14.75万千米)。按美国战略空军司令部官员的话说:“SS-24部署在铁路网上时能从苏联任何地方发射”。因此俄罗斯用如此之少的导弹,换取如此之大的核优势,发展铁路发射的RS-24导弹,自然是非常乐意做的。
二是隐蔽性强。导弹列车外形和民用列车没什么大区别,卫星对其没法区分,何况敌方很难准确测定其发射位置。按当年美国战略空军估计,美国要想攻击分布在苏联全国各地铁路线上的12列SS-24导弹列车(6节编为一列,每列配备了3枚SS-24洲际导弹),要消耗美国当时300枚左右的“民兵”3型洲际导弹,而摧毁的效果也仅有10%至15%左右。
但这是美国设想的理想情况,要知道苏联SS-24的最小编组是一部发射车和二部支援车组成一列。如果是这样,那么美国战略空军最少要消耗近700枚“民兵”3来攻击。不说效果,这么大的消耗量也是美国无法接受的。
三是全天候。和公路机动发射相比,铁路机动发射列车可以全天候值班,不会受自然条件对路况的影响。比如,大雪天气在苏联是很常见的,公路机动的话,最好的情况下SS-27发射车平均时速不能超过50千米。同样气候下,SS-24照样可以用100千米/小时的速度进行转移。
此外,一列铁路机动发射列车一般情况下可以携带4至6枚导弹,必要时还可以加长列车,使之相当于一艘核潜艇的发射数量。
四是后勤保障少。公路机动型的缺点是费用太大,部队装备和编制庞大,保障系统复杂,勤务车辆太多,目标也就比较大,万一坏了几部装备车辆,整个战斗力就要大打折扣。如果一个导弹师集中机动,隐蔽性就差。分散机动也可以,但是核战争条件下,指挥控制就非常复杂和多变,而且在恶劣的电磁环境中管理就大受影响。而铁路机动就好很多,保障车可挂载在一列机车上,一开动就可以到处跑,基本不会出现意外情况。
另外和公路机动方案相比,由于公路机动车辆和铁路机动工具在承载能力上有巨大区别,公路机动导弹对各方面的要求更高些,包括更轻更耐用的材料,更高效的推进剂,弹头及相关制导装置的小型化轻量化。铁路机动导弹对重量的要求没那么苛刻,可以很容易地增大射程和弹头重量。
研制经过
俄罗斯在新世纪初,就有意向淘汰掉由乌克兰制造的SS-24铁路机动导弹,但是在很多方面卡了壳。新型核武器研制经费得不到保障,作为最最优先的RS-24(SS-27)导弹都在最好的情况下只拿到70%的经费。而海基SS-N-30潜射洲际导弹甚至在计划开始之后,整整三年都拿不到一毛钱的情况,所以代替SS-24导弹的方案根本无法提出。
进入新世纪之后,普京上台开始大力恢复滑坡以久的俄罗斯军力,加上俄罗斯经济靠着能源强劲反弹,俄核力量的发展步入春天。2004年,俄罗斯宣布让SS-24退役。而铁路发射的替代方案在2000年就已经由莫斯科热力工程研究所负责设计。
莫斯科热工在当时研制的RS-24的基础上进行改良,但遇到的第一个问题不是导弹上的而是运载工具上的。
苏联解体前,苏联大部分机车的生产研制机构都在乌克兰,包括乌克兰的伏罗希洛夫格勒内燃机车制造厂、科洛姆纳内燃机车制造厂、哈尔科夫运输机械制造厂、哈尔科夫重型电机厂等。几乎全部的火车机车都由乌克兰研制生产,俄罗斯自己只有布良斯克机车厂和列宁格勒机车厂出过几型机车。
当时作为SS-24列车机车的就是乌克兰的2TE121型柴油机车。它是苏联的大功率干线货运柴油机车车型之一,是为适应苏联货物列车重量不断增长的需要,由位于乌克兰的伏罗希洛夫格勒内燃机车制造厂于1978年研制成功。
2TE121型柴油机车是在2TE116型机车基础上研制而成的,是双节的十二轴大功率干线货运用柴油机车,能确保在-50℃~40℃的环境温度下实现全天候稳定运行。这种8000马力双节柴油机车,由两节结构相同的六轴机车联挂而成,采用交一直流电传动,主要特点为整体承载式车体、架悬式转向架、囊式司机室、25吨轴重、大直径车轮等。2TE121型柴油机车能牵引6000吨重载列车通过9‰长大坡度,并能在各种恶劣气候下正常行驶。战略火箭军做过试验,一次挂10节SS-24导弹发射车及20节保障车。在持续一星期24小时不停的运动中,该机车都跑出了100千米/小时的高速度,而且没有发生任何故障。
苏联解体后,俄罗斯联邦交通部及乌克兰交通部都终止采购2TE121型机车,同时俄罗斯没有足够的修理能力来满足机车的大修需求,而原本由乌克兰卢甘斯克机车制造厂负责为2TE121型机车提供的大修也被迫改由第三方的机车修理厂进行。而且由于2TE121型机车产量不大,机车配件亦无法得到供应,结果俄罗斯的2TE121型机车在2000年初陆续报废。SS-24配套的2TE121型机车也因为得不到配件,为了减少损耗在90年代中后期基本不再出动。
苦等近10年,最后待布良斯克机械制造厂的2TE25A型柴油机车开始投入俄罗斯铁路干线并稳定运营数年后,才决定由该机车作为导弹车组的机车。
导弹方面,因为是在陆基RS-24基础上开发的,所以并没有多大的难度,只是利用新技术,对弹头、突防技术、燃料等作了改进,并为符合火车发射的情况进行了一些调整。整个导弹系统约有70%的零部件和RS-24陆基型通用,这对减轻后勤保障、节约军费意义很大。
新一代铁路发射车的性能特点
作为导弹列车的机车头,2TE25A是俄罗斯第一种采用交流传动技术的柴油机车,于2006年试制成功。2TE25A是在2TE25K型柴油机车基础上改进而成,两者功率等级相同,均由两节结构相同的单独机车联挂而成,但2TE25A型机车采用交流传动、异步牵引电动机。该机车标称功率5000千瓦,目前配属莫斯科铁路局,于贝加尔-阿穆尔区段铁路使用。
在运行至今的7年中,2TE25A没出过任何大的技术故障,甚至小的技术故障也非常少见。而且其运行中,一直保持100-120千米/小时的高速度。在挂载量上,和2TE121型柴油机车6000吨的极限挂载相比并没减少多少。60吨重的货车箱,2TE25A型柴油机车也可以挂100节左右,仍可以跑出正常速度。
而且与2TE121型柴油机车高油耗率不同,同等的情况下2TE25A型柴油机车油耗至少下降20%左右,经济性也非常受铁路部门的欢迎。
导弹特点
根据战略思想、技术要求以及携带核弹头型号的不同,在RS-24的弹体上,继续采用三级固体推进的总体方案。第一级和第二级发动机串联安装,第三级发动机四周安装制导设备,仪器舱上面安放6个子弹头。
导弹采用的第一级固体发动机长5.5米,直径1.95米,重22吨,工作时间80秒,推力724千牛,发动机内装填多达20吨推进剂。推进剂的比冲、密度、贮存、点火、粘合等性能都比苏联时代的导弹推进剂要好,这样可以延长发动机的使用寿命,经济性也较好。
发动机推力向量控制采用潜入式柔性接头单喷管,最大摆角方向为6度,喷管喉衬采用多向碳/碳复合材料制成,扩散段采用石墨。柔性接头单喷管推力向量控制系统的优点有很多,比如,柔性喷管可深潜至发动机内,以减少级间段的长度;结构简单可靠;性能好,特别是可对发动机各部件单独进行调试。
二级发动机长2.6米,直径1.95米,重9吨,内装8吨复合推进剂,发动机工作时间为90秒,推力320千牛。壳体材料采用玻璃纤维缠绕,相比之下,SS-24采用玻璃钢和钛合金。玻璃纤维缠绕制成的发动机壳体比玻璃钢制发动机壳体重量减轻了50%以上,而抗拉强度是玻璃钢的两倍,结构重量轻至装药重量的1/10。而与钛合金相比,其制作材料更广泛取得,加工工艺更容易。
第三级发动机长1.20米,直径1.20米,内装1.5吨推进剂,发动机工作时间为55秒,推力115千牛,发动机壳体采用凯夫拉纤维材料。推力向量控制采用潜入式柔性接头单喷管,喷管喉衬采用碳/碳复合材料,扩散段采用石墨制成。
制导系统和SS-27型导弹的不同之处在于减轻了重量、用集成电路重新组装电子设备,并采用新的激光陀螺。
中段制导计划采用SS-N-30“圆锤”导弹的制导系统,系统全重55千克。星光监控装置的核心部件是光导摄像管,它装在稳定平台上。飞行中,计算机发出指令,使光导摄像管工作,观察、跟踪预先选定的恒星的方位角和俯仰角,把此信号变成电信号,与预定值比较,其差值作为修正量修正弹道。安装末制导系统的弹头可以在目标区内机动,消除主动段和中段的制导误差,并利用已知地形参考点和弹头上的探测器,使导弹在10000千米射程的精度达到90米左右。这样可用小当量弹头摧毁目标。
新一代RS-24铁路发射导弹采用了RS-24改进型弹头,其计划是携带10个经过特殊加固的弹头,可进行机动,能躲开反导系统的袭击。10个子弹头可以分别攻击10个目标。弹头长约1.8米,威力为15万吨级。子弹头为尖锥形,由端头、壳体、防热层、底遮板、引爆系统、核装置、天线、电缆等组成。
子弹头安装在释放装置上,每个子弹头都配有一个火药式脱钩装置,并能沿特定的弹道飞向目标。子弹头的壳体选用二氧化硅为基础的复合纤维材料,端头部分则用碳/碳复合纤维三向编织后固化而成。
列车编成
目前,方案中标准的RS-24铁路发射导弹编成包括:1部牵引机车、3部发射车、1部后勤保障车、1部指挥车,共6部列车。该编成可保障2个月不接受外界任何物资补充,大大减少了后勤压力。
设计中最小编成就是1部牵引车、1部发射车、1部多用途后勤保障指挥车,一共3部列车编成。该编成可以保障一个月内不接受外界物资补给。
设计中最大编成是由22节车厢组成,这也是一个RS-24铁路导弹火箭师的编成了,包括1部牵引机车、1部指挥通信车、4部生活单元车(包括1部餐车、2部供人员休息的卧车、1部物资储藏车)、4部保障车(包括1部电源车、1部能源车、1部通信车、1部零配件车)和12部发射车。其中指挥通信车控制自己编成内导弹的发射,并与其它列车联系,必要时可指挥其它列车发射。通信系统可随时保证与上级进行联系,俄总统可随时通电话到列车指挥员甚至某个发射手。
由于一列导弹发射列车即为一个独立作战单元,保障要素齐全,可靠性较高。同时RS-24型铁路发射导弹在生产厂就已密封在发射筒内,发射筒内具有优良的环境条件,导弹可储存20年,这期间不需检测,可随时发射。RS-24发射时,用蓄压器的燃气将导弹弹射出筒在空中点火,可避免对列车造成烧蚀。
总之,俄罗斯在战略导弹的研制上继承了通用化发展思想。海基的“布拉瓦”、陆基多弹头的“亚尔斯”都是在“白杨”M的技术基础上发展起来的,现在准备开始建造的铁路版RS-24也不例外。按照俄国防部设想,铁路版RS-24要有70%左右的部件可以和RS-24基本型通用。这种发展思路对于军费捉襟见肘的俄罗斯是以最小投资、最短时间重现核力量的有效途径。
[编辑/旭日]
作者:华帆
来源:《兵器知识》2015年第04期