液體洲際彈道導彈發射是不是很麻煩?

山間小彩民


10月1日,國慶大閱兵方陣中,國內軍迷就見證了一款比較古老的液體燃料作為推進劑的東風-5B洲際導彈,導彈不僅粗壯,而且也非常長,不得不將東風-5B洲際導彈拆開來。

因此,閱兵式中的一枚東風-5B洲際導彈,是將彈頭、彈體兩大部分,分別裝在兩輛運輸車上,是閱兵式所有導彈中,唯一的將彈頭和彈體拆開來運輸,接受檢約的的導彈。

液體推進的洲際導彈,目前,僅俄羅斯和我火箭軍有少量裝備,一般都採用固體燃料作推進劑的洲際導彈了,因為可長時間安置在儲存箱裡,一打開就可以發射,且機動靈活,可以用重型卡車裝載,也可在鐵路上機動運作發射。

而液體推進的洲際導彈,由於其體積龐大,一般都採用固定深井發射模式,戰時容易遭遇打擊,隱蔽性能包括生存能力有所欠缺。

液體洲際導彈,除了結構複雜,體積較大不方便以外,最主要的就是推進劑需有專用的運輸、貯存、化驗和加註設備,既增加了地面設備,也影響了導彈的機動作戰能力。

發射以前,最起碼準備工作得數個小時,一枚龐大的洲際導彈注滿液體燃料需數小時,且灌裝液體燃料不僅麻煩,本身就存在安全隱患。

此外,使用的推進劑,不僅沸點低,而且不便貯存,是美國等西方捨棄笨重的液體洲際導彈,轉而全都換成固體燃料的洲際導彈原因之所在。

但液體燃料洲際導彈也不是一無是處,有一個固體燃料洲際導彈所達不到的指標,那就是火箭發動機比衝高,因此推力推,導彈射程遠,攜帶有效載荷比固體燃料洲際導彈要高許多。

俄羅斯為了應對美國的“全球快速打擊”項目,研發了新型的液體洲際導彈“薩爾瑪特”,用以取代第4代陸基核導彈SS-18“撒旦”,新核導彈在加滿燃料時重量有100噸,有效載荷高達5噸,能攜帶10餘個分導式核彈頭。

因此,俄羅斯的“薩爾瑪特”液體洲際導彈,遠遠超過美國陸基固體燃料洲際導彈“民兵3”自重的34.5噸,有效載荷只有0.97噸,威力遠在一般的固體燃料洲際導彈之上。


國平軍史


,s使用液態燃料彈道導彈確實不如固定燃料彈道導彈方便,不過也並沒有想象中的那麼麻煩。

<strong>二戰時期,最早的德國V2彈道導彈,其燃料由酒精和液氧組成,酒精是燃燒劑,液氧是氧化劑。發射時兩種液體以一定比例引入燃燒室點火。當達到一定推力後,V2導彈就能一飛沖天了。二戰後,彈道導彈迎來了一次大的飛躍式發展,液體燃料技術也有相當大的提升。液態燃料也從開始酒精+液氧的組合,變為了煤油/偏二甲肼/液態氫和液氧/硝酸等比衝更大,燃燒時間更長更穩定的新一代液態燃燒。

早期的防空導彈也曾使用液態燃料

液態燃料的優點

導彈/火箭的液態燃料技術相對簡單,製備容易,成本低廉,像酒精、煤油、液氧、液氫等這些燃料基本都屬於可大規模生產的工業製成品,生產成本已基本拉到最低。液態燃料另一個優點是比衝高,適用於大推力的火箭發動機,對發射重型火箭有不可替代的作用。因此,現代民用火箭仍以液體燃料為主。

在彈道導彈上,液態燃料比衝大的優點還可直接提高導彈的射程,這對洲際彈道導彈相當重要。中國因為地理位置問題其洲際彈道導彈的射程要求最高,因此即使發射再麻煩,只要沒有其他可靠手段替代,中國會一直使用液態燃料的洲際彈道導彈。

液態燃料的第三個優點是其整個燃燒反應過程可控,可在飛行時實現多次開關機,工作時間長。彈道導彈的液體燃料是分開貯存在兩個燃料箱中,然後通過燃料泵注入燃燒室後被點火裝置點燃,有些類似汽油被注入汽車發動機的過程。因此,可通過調整燃料注入量的大小來控制彈道導彈的飛行速度,甚至通過開關機的方式實現彈道導彈的機動變軌,以對抗導彈防禦系統。而固態燃料則缺乏相應能力,點燃後推力固定不便,不具備重啟能力,現在各國研究的所謂“雙脈衝發動機”其實就是希望固態燃料發動機能夠使用兩種推力工作。

最早的彈道導彈V2

液態燃料的缺點

液態燃料缺點主要有兩個方面。

1.準備時間長。過長的準備時間對以分秒計算的洲際彈道導彈來說確實是一個不小問題,很容易導致貽誤戰機。

液態燃料化學性質均比價活潑,容易分解,揮發,有的還具有腐蝕性,因此沒法長期儲存在燃料箱內,需要在發射前臨時進行加註作業。這些液態燃料都屬於高危化學品,易燃易爆,需要貯存在遠離發射場的專用倉庫內,而且在加註過程必須時時注意燃料的情況變化防止意外發生,整個過程相當繁瑣和複雜,也耗費了大量的時間。國內早期東風5洲際彈道導彈僅燃料的加註時間就超過了2個小時,更別說轉運和更各種檢查確認的過程。

2.液態燃料的存儲、運輸、使用難度大,危險性高,對彈道導彈的後勤保障要求偏高。

彈道導彈長期使用偏二甲肼+四氧化二氮

作為火箭發動機的液態燃料,這種燃料的優點是常溫下容易保存,發動機結構簡單。但缺點也同樣突出,偏二甲肼和四氧化二氮均含有劇毒,腐蝕性強,一旦洩漏對人體和環境的危害極大,同時成本也相當突出。蘇聯就曾在彈道導彈加註過程中發生過洩漏事故,結果造成數人死亡的慘痛教訓。而液氧液氫等低溫燃料不僅溫度低,且易燃易爆易揮發,而且導彈上的部分儀器設備也要面臨低溫環境的考驗,十分考校設計水平。這直接導致液態燃料的日常維護保障難度遠超固態燃料。

最初的東風5洲際彈道導彈使用的液態燃料含有劇毒

未來的改進

液態燃料的問題不小,但也具備改進的餘地。

包括中國在內的多個國家,為解決發射準備時間長的問題,對儲存裝置進行了多次革新。因此,液體燃料加註後的儲存時間也越來越長,從最開始的幾個小時,到後來的幾天,幾個月,後期可以達到數年的水平。俄羅斯在液態燃料貯存方面技術最強,據說其一次加註後有效期長達十年以上,基本達到了固體燃料的水平,整體準備時間大大縮短。中國也通過各項技術革新將新型東風5洲際彈道導彈的準備時間縮短到不足半個小時。

而更安全、更環保的新型燃料也在積極的研發之中,不過這方面目前還沒有什麼新的消息透露出來。

東風5B的準備時間大大縮短

液態燃料的應用

面對液體燃料,各國走出了不同的發展路線。

美國因為發展了龐大的海基核力量,其戰略型核潛艇遍佈大洋各處,因此對導彈的射程並沒有太高的要求,反而更看中其日常的穩定和可維護性,所以自固態燃料技術成熟後,美軍就直接拋棄了液態燃料技術。1960年服役的大力神2型算是美軍最後一款使用液態燃料的洲際彈道導彈。

三叉戟系列潛射彈道導彈,是美國海基核力量的核心。

蘇聯的國土面積不小,有充裕的機動空間,因此在解體前也開始積極發展固體燃料技術。俄羅斯獨立後,因為資金問題被一度擱置,目前即將服役的“撒馬爾特”洲際彈道導彈一反常態的使用了液體燃料技術,不知是技術原因還是資金問題,抑或是為了加強突防能力而可以選擇。

俄羅斯RS28 撒馬爾特洲際彈道導彈

中國發展液態燃料的原因最簡單,必須保證洲際彈道導彈能打擊全球任何位置的目標。雖然中國正在逐步裝備生存能力力更強的潛射型巨浪3彈道導彈和機動型東風41彈道導彈,但固定發射的東風5系列洲際彈道導彈作為補充仍是中國核打擊力量中不可缺少的一部分。


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液體導彈發射準備要好幾個小時。

關於液體與固體導彈本身是各有利弊,並不是說一定就是完全壓倒性的優勢。

首先液體燃料的導彈不管是洲際還是遠程體積巨大,閱兵式上展示的東風5B可以看出來體積遠超東風41,並且液體導彈只能在作戰的時間加註,平時是需要卸掉導彈裡面的液體燃料,並且現在的液體燃料有劇毒大家可以看見火箭軍加註燃料的時候都會攜帶防毒面具。

在整個液體導彈作戰過程中,它首先要接到發射命令,然後移動式的需要開赴發射陣地而移動式的需要開始加註液體燃料,這個加註燃料的過程順利的話2-3小時能搞定,如果出現問題就需要4-5小時,但是固定發射井裡的洲際導彈是不需要測量數據的,因為平時都測算好了打仗的時候把數據導入就可以了,這個測量過程需要好幾分鐘完成,並且由於平時多次測量有數據積累所以精度很高,最後就是液體燃料推力比固體大所以有效載荷很大。

固體燃料的洲際導彈它主要省在加註燃料的時間,但是固體燃料的洲際導彈它是移動的所以隨機發射場地就需要幾分鐘的測量時間,當然也有那種預設的發射陣地平時也是測好的,戰時數據導入精度也很高。



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之所以大家對液體彈道導彈發射較為麻煩的認知,主要是因為不同於固體彈道導彈在出廠前就已經將固體燃料直接封存在燃燒室內,在發射前只需要定位發射即可,如果不發射了也只需要將導彈放平返回基地即可。而且其相比液體洲際導彈有體積小、結構簡單、發射準備週期短、反應快,而且可以進行機動發射等優勢。

而液體燃料的彈道導彈因為採用的燃料對金屬燃料箱有很大的腐蝕性,所以在平時導彈燃料箱內部都是不裝燃料的,只有在導彈發射前最長5個小時內開始加註燃料,如果加註燃料後不發射的話,還得將燃料重新抽出來並對燃料箱進行清洗作業。而且整個加註過程中要嚴格控制燃料箱內部壓力,所以整個加註過程順利的話也得兩三個小時,比較麻煩的話就得五六個小時了,再有就是對於移動的液體燃料彈道導彈而言,其移動過程中,負責加註燃料的燃料車和加註車也得一同前往,這相比固體彈道導彈只有一輛發射車而言,整體後勤壓力更大。

但是並不是說採用液體燃料的彈道導彈不如固體燃料的彈道導彈,只能說固液之間二者都有優劣,並不存在誰取代誰的可能。首先從液體燃料彈道導彈的優勢來說,液體燃料的比衝比固體燃料大很多,而比衝本質上比的就是燃料在燃燒時的噴射速度,目前已知熱值最高的燃料是氫,而氫元素做成固體燃料不現實,所以液體彈道導彈中的助燃劑液氫的比衝要比很多固體彈道導彈的氧化劑過氯酸銨比衝更大,而更大的比衝意味著同等重量射程更遠、同樣射程搭載的核彈頭數量更多。像我國一直裝備的東風5系列液體洲際導彈,在越來越多的東風31AG、東風41固體洲際導彈的簇擁下,東風5B依然能夠憑藉其液體燃料所帶來的優勢繼續成為我火箭軍部隊的常青樹。

其次早期因為液體洲際導彈採用的偏二甲肼和四氧化二氮都屬於劇毒燃料,不光容易爆炸和對環境產生汙染,而且對導彈內部的金屬燃料箱會形成腐蝕繼而產生爆炸的可能,所以一直以來採用這種燃料的火箭都得在發射前2--3個小時就開始加註燃料,這無疑降低了彈道導彈作為國防戰略反擊的時效性。但是現如今新一代採用碳氫高能二元燃料的雙組元燃料的應用後,其具有的安全、低毒和易儲運等優勢,可以讓液體洲際導彈和固體燃料導彈一樣在出廠前就加註好燃料,並且同樣可以做到3到5年內不需更換,而且其相比早前的偏二甲肼和四氧化二氮能量密度更高,意味著燃料的比衝更大,導彈整體殺傷力更強。

而且相比固體燃料從一開始點火就無法回頭相比,液體燃料的發動機不光可以實現緊急停機終止發射。而且在彈道導彈整個飛行過程中,其可以通過多次間斷點火的方式來增加彈道導彈的的飛行軌跡複雜性,繼而增強彈道導彈的突防能力,而固體燃料的導彈要想實現這一技術的話,就得增加專門的突防側推機動發動機,這樣做反而增加了導彈的複雜性。

所以在這種優勢下對比的話,其實固體燃料的洲際彈道導彈反而不如採用新型燃料的液體洲際彈道導彈,畢竟後者採用的新燃料在已經能夠做到出廠前加註、平時不需要維護、戰時即刻發射的前提下,更大的比衝所帶來更遠的射程和更多的核彈頭搭載能力都是加分項。

但是在液體彈道導彈採用新型液體燃料後,就讓固體彈道導彈變得一無是處了嗎?其實固體燃料的彈道導彈還是有很多優勢存在的,首先就是固體燃料相比液體燃料無論是在製造成本還是後期的維護成本上都低很多,所以這對於大批量列裝是有很大好處的;其次液體燃料導彈由於液體流動性的緣故,其並不適合作為機動彈道導彈燃料使用,因為這樣做只會增加導彈的易爆性。

所以我們看到近兩年來,俄羅斯新列裝了兩款新的洲際彈道導彈,一款是現役車載發射的白楊M固體彈道導彈的升級改進版本---亞爾斯固體洲際導彈,其最大的改進就是將白楊M的單彈頭設計改為可以搭載多彈頭技術。而另外一款就是同樣陸基地下井發射的撒旦液體重型洲際彈道導彈的替代產品---薩爾瑪特液體重型洲際導彈。撒旦本身就是世界上重量最大的洲際導彈,其近200噸的起飛重量下所賦予的高達10噸的核彈頭搭載能力不光實現了多彈頭搭載能力,而且液體燃料也賦予撒旦液體洲際導彈超過1.4萬公里的洲際射程。而現在更新的薩爾瑪特液體重型洲際導彈不光繼承了前輩更遠的射程和更大的投擲重量的前提下,其整體突防能力更強。

所以在未來液體洲際彈道導彈依然會和更為常見的固體洲際導彈一同保家衛國,畢竟在液體和固體之間二者在技術發展的今天,之間的差距已經不再那麼明顯了,只是因為各自天生的優勢下,使二者能夠一同擔起保衛國防安全的重擔。


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