洲際導彈那麼大的誤差,為啥還要求那麼高的命中率呢?

幸福並感激著祖國萬歲


導彈問題還是問W君吧。

首先說,“洲際導彈誤差大”這個理解存在誤差的。理論上講,射程在10000公里的洲際導彈可以做到圓概率誤差在1釐米以內!沒錯,大家一點都沒看錯,是一釐米以內!

“理論上看精度高”這是彈道導彈的一個先天優勢。

說說為什麼?很多人的一個印象是“導彈”是依靠導引頭“追逐”目標的武器系統。但彈道導彈不是,彈道導彈的制導是利用引導機構將導彈死死的釘在一個飛行路線上的武器。

整個飛行過程其實就是一個微積夾逼準則的現實化求解過程。

在導彈內部,有一個叫做陀螺儀的部件,在導彈發射前就開始高速旋轉,並且根據當地地點信息進行校準。當導彈發射後,只要導彈受到了加速度影響這個陀螺儀上就會有相應的電壓信號進行輸出。這時導彈的控制機構就對這個加速度進行補償。

如果我們將導彈運行過程中的時間片寫一個算法來看就是這樣的:

最後就會形成了兩個解:X和Y軸上需要的加速度。

於是這些東西就開始上場了:

燃氣舵,依靠改變火箭發動機噴射方向修正X、Y軸上的加速度,

姿態發動機依靠向不同角度噴射來修正X、Y軸上的加速度,靠這些手段導彈就會取得某個時間片上的正確位置。

從理論上來講,修正一次就可以準確的命中目標。但從實踐上來說其實要一秒之內修正很多次。

這裡再多說一句,很多導彈的末段變軌機動,其實也是依靠的這個原理,在飛行過程中隨機的加大X、Y軸上的加速度,然後再通過不斷的反向修正來指向目標。


那麼問題來了,彈道導彈的精度是什麼?

如果前面的話看明白了,就應該知道,在這個閉環的微積分過程中,最重要的事情是“一秒之內修正很多次”的頻率,如果一秒之內修正60次就必然比一秒之內修正1000次精度低得多。

其實事實上就是如此,德國在二戰期間使用的V2導彈就是採用了和現在最先進的洲際彈道導彈一樣的原理

就是依靠陀螺儀測量加速度,並且依靠導彈尾部的燃氣舵修正航向的。

然而由於當年還沒有將下面這個東西實用化

因此V2導彈的一秒鐘修正多少次的時序頻率是一個機械結構。利用了一個類似於鐘錶的機構進行時序測量——每秒鐘可以修正60次,最終導致V2飛彈可能會偏差到目標以外20公里的位置上。

上面的東西是什麼?我們看到的是一個放大圖片,這玩意特別小。

名字叫做“石英晶體諧振器”,簡稱“晶振”。是一個很基本的電子元件,利用石英的壓電效應,只要通上了電就會穩定的不斷輸出脈衝信號。利用這個東西,每秒鐘就可以對陀螺儀作出上千次採樣測量。於是導彈的精度就成指數級的提高。

十幾年前W君在801所的時候,我國的紅外製導導引頭上的晶震是1Mhz的——一秒鐘內可以提供10萬次基準測試信號,這還只是近程格鬥導彈!


現在的洲際導彈普遍每秒鐘會執行上千萬次的基準陀螺儀測試信號。命中精度在100米以內。因此W君說,只要進一步提高基準信號的採集頻率和伺服機構的響應速度,理論上洲際導彈的命中圓概率誤差可以做到1釐米以內。


當然了,再“超頻”弄到0.01mm問題也是不大的,關鍵——成本飆升到比要毀滅的城市還高,這就沒必要較真兒了。


再說導彈裝核彈頭就不要精度了嗎?也不是。

對於城市目標的攻擊,30萬噸-50萬噸當量的核彈頭偏差個100來米是可以接受的。

這個事情真是問題不大的,頂多是炸馬路這邊給炸成了馬路對面。反正半個城市的人都得死,不差這麼一個半個的。


但要注意的是還有更大當量的核彈頭呢!例如150萬噸、300萬噸當量的核彈頭。這些核彈頭對精度要求反而要比中低當量的核彈頭高。


——原因?


大當量核彈頭並不是針對城市目標設計的,而是設計用來攻擊對方的重要軍事設施,例如——核彈發射井。


所有的核彈發射井都考慮了核彈攻後生存的問題。

通常會修建的特別堅固。可以抵抗30萬噸級別的核彈打擊。而百萬噸級別的核彈實際上就是被設計用來摧毀敵方的核彈發射井的。

我們可以從圖上看到發射井露出面積其實並不大。但是要注意核彈的爆炸威力隨著距離的立方成反比。所以如果打威力核彈準確命中目標當量是100萬噸的話,如果偏差100米對於要打擊目標的話當量就還剩下十幾萬噸,這樣就摧毀不了目標了。


所以對彈道導彈精度要求並不能因為是核彈就有所放鬆。


軍武數據庫


來說下美國剛發射的民兵3導彈

“民兵3”導彈是美國核力量裡唯一在役的陸基洲際導彈,也是美國第三代地地戰略核導彈。自1966年開始研製,1970年就已經部署軍隊,長18.2米寬1.84米,射程最遠12500千米,最多可攜帶3個分彈頭,每個彈頭威力為17.5萬噸TNT當量,命中精度185至450米,彈體採用三節推進和固態與液態燃料。其有打擊良好防護裝備下硬目標的能力。

中美俄洲際彈道導彈對比

因為此導彈太過於年久,美軍自2008年以來一直試射這種導彈並不斷改進,通過GPS制導進一步提高打擊精度。

研製於上世紀60年代,生產“民兵”導彈或配置發射井的製造廠商大多已不存在,更換導彈零件及維修十分困難。同時,這些導彈已經出過很多問題,2014年美軍3名空軍人員維修“民兵3”導彈時出現失誤,導致一枚價值不菲的導彈報廢。

民兵3導彈發射井

陸基彈道導彈、彈道導彈核潛艇和戰略轟炸機是美國核威懾力量。美國國防部在2016年就計劃30年內更新全部核力量。外媒稱這一計劃就將花費1萬億美元。

美軍試射導彈

儘管美國近年來一直暫時停止開發新的洲際導彈,但美軍還是計劃總體投資860億美元,準備在20年內將現有的450枚“民兵3”洲際彈道導彈替換為新型陸基洲際彈道導彈。

試射導彈飛行6500千米

2016年2月25日晚間,美國從加州空軍基地試射“民兵3”洲際彈道導彈,30分鐘後擊中太平洋馬紹爾群島附近水域的目標。也就是說,該導彈飛行6500千米後直接命中了目標。


新語說


提問題一定要嚴謹,否則說咱的語文是外教教的。洲際導彈那麼大誤差,為什麼還要求提高命中率呢?誤差的意思可能是威力。

洲際導彈的命中率,先進的應該在100米以內,即使不太先進的1000米左右,即使到了1萬米,人們也不敢小覷。最怕的是半路攔截或者起飛攔截。起飛攔截對起飛方式最可怕的,相當於自己打自己了,如果到了高空在攔截,倒黴的是全世界。而近距攔截對攔截一方來說,甚至不如不攔截,近距攔截相當於當空爆炸,是威力最大的。

其實提高命中率只是提高威嚇,因為自從在日本扔了兩顆原子彈,包括世界大國都不敢扔了,所以在核武器方面還是冷戰。提高命中率就是告訴對手,指哪兒打哪兒,還是老實點兒,如果不老實,就會準確消失。

這是在政治方面,第二個目的就是提高含量,對其他領域,是有很大幫助的。包括洲際導彈以及攔截在內的所有星球大戰計劃,極大促進了民用科技的發展。包括我們時時刻刻離不開的因特網,手機,人工智能,全球定位都是來自星球大戰。所以說星球大戰只是一個引導,下面會長出千紫萬紅的花朵。

所以包括洲際導彈在內的物質或者事情,都是有結果和原因的,然後再由此拓展開去,這才是事物的全部。所以世界真奇妙,值得人們去想一想,看一看。😄



大志遠思想空間


關於這個問題在這裡需要補充一些知識,人們往往認為核彈無堅不摧,可以毀滅一切,其實並不完全是,首先我們要明白,核彈的殺傷方式主要靠波及範圍巨大,且擴散快速的光 熱輻射和衝擊波來完成,核爆後高空中的放射性物質還會飄散和傳播到地面,這種殺傷方式雖然對地面有生目標非常有效,但是在海上和地底,光 熱輻射 衝擊波和放射性物質都難以擴散和傳播,所以殺傷很有限,而核彈頭又不具備穿甲 鑽地的能力,所以在面對防空洞 避難所 甚至敵軍地堡時,就顯得非常無力了,所以這個時候只能要求彈道導彈的CEP(圓概率偏差)足夠小 足夠精確,才有可能通過精確打擊地堡上層甚至脆弱點破壞結構的方式來強行殺傷內部的有生目標。

配圖是東風15,綽號"長釘",解放軍短程彈道鑽地導彈,最新改型C型不但射程達到800公里,CEP值更是精確到了恐怖的20米,真正的地堡殺手。


餘霏梵


不管什麼武器,其作戰效能的提升都離不開三方面的因素,戰鬥部威力、射程和命中精度,既然洲際導彈的精度差,誤差大,就更需要追求高命中率才是呀。

在冷戰初期,洲際導彈的精度並不高,當時美蘇雙方對核戰爭的理論認識都不成熟,在發展洲際導彈時,都將核彈頭的威力放在首要位置優先考慮,但當雙方核武器數量發展到可以互相毀滅時,形成了恐怖的核平衡,誰都沒有膽量發動毀滅性的核打擊,因此,洲際導彈的攻擊目標就不再是城市人口密集區,而是敵方的重點軍事目標,也就是說,打擊手段已經從大規模的“面殺傷”轉向了重點區域的點殺傷。

這種戰略轉變的背景下,要求在消滅敵方重要戰略目標的同時,還有降低人口、經濟區等附加目標的傷害,需要減小核彈頭的當量,甚至採用常規彈頭,因此洲際導彈的精度就成為了更加重要的因素。同時,由於各國都建立了地下核防護公式,美國夏延山軍事基地就在地下幾百米,對核武器來說,打擊這一類目標,提高精度的作戰效果要比提高核彈頭威力更加重要,所以,洲際導彈的精度變得越來越重要。

由於電子器件和制導技術的發展,同時末端速度修正和姿態控制技術的不斷髮展,如今各國的洲際導彈精度都有了大幅度的提升,美國“和平保衛者”洲際核導彈的命中精度已經達到圓概率90米的標準,同戰術導彈的差距已經非常小了。


兵工科技


洲際導彈想要摧毀敵方的戰略目標,必須具備三個條件:核彈頭、射程和命中精度。而在這其中,命中精度是最為關鍵的條件,前兩者是基礎和前提。

洲際導彈的命中精度通常用圓概率誤差來描述,英文縮寫CEP,是指從目標算起的一個距離內(誤差),瞄準目標發射的一批導彈,平均有一半的彈頭能夠落在以這個距離為半徑的圓內。一般來說,洲際導彈的命中精度是一個統計量,如果用C表示誤差半徑,用L表示核彈頭的毀傷半徑,戰略目標被摧毀的概率即殺傷概率為:

由此計算,我們可以得知,如果核彈頭的毀傷半徑大於或者等於誤差半徑,就可以認為這個洲際導彈的命中精度是可以接受;反之,則認為這個洲際導彈是不合格的。

在洲際導彈技術發展的早期,命中精度並不太高,主要用來打擊人口密集的大城市(面目標),但是打擊人口密集的大城市會帶來巨大的人道主義災難和強烈的輿論譴責,而且並不能摧毀敵方的反擊力量。

(理論上,1.4個大氣壓的衝擊波超壓就能殺傷無防護的暴露人員,0.35個大氣壓的衝擊波超壓就能摧毀普通建築物。因此,一枚百萬噸級TNT當量威力的核彈頭可以殺傷和摧毀50平方公里以內的人員和建築物。)

隨著美國和前蘇聯在冷戰期間的核軍備競賽逐漸白熱化,雙方都部署了大量的地下井射式洲際導彈,那麼如何進一步提高己方洲際導彈的命中精度,在第一波打擊中就有效摧毀敵方的洲際導彈地下發射井,剝奪敵方的反擊能力,成為了自1960年代以來最主要的戰略難題之一。

(K是核彈頭對洲際導彈地下發射井的殺傷力,Y是核彈頭威力,由此可見,CEP對核彈頭是否可以有效殺傷洲際導彈地下發射井起到至關重要的影響。)

如果能夠有效提高洲際導彈的命中精度,就可以威力較低的小當量核彈頭專門打擊敵方的軍事目標,而不造成比較嚴重的附帶損失,從而在首腦機關制定打擊計劃和打擊目標清單時更加具有靈活性和可選擇,在戰略上更具有威懾。


虹攝庫爾斯克


中國航母打擊效果測試的彈著點精度

洲際導彈的誤差相比近程導彈以及巡航導彈的精度肯定從數字字面就顯得差距很大,但兩者的差距要從實際使用的角度出發客觀看待此問題,但是實事求是的講,洲際導彈和巡航導彈等彈體的精度當然是越高越好,這一點毋庸置疑,但相比動輒幾十萬噸、幾百萬噸的熱核彈頭相比,幾米或者幾十釐米的高精度對於彈著點中心的覆蓋面並沒有太大的意義,畢竟戰略核導彈的殺傷屬於面殺傷,當然若是摧毀對手的導彈發射井,當然精度高些並沒有錯,但還是前面所提到的,若都是核攻擊,誤差半徑範圍內的距離,都是可接受的並且實際效果也是相同的。

如今的洲際核導彈都有著很高的打擊精度

除卻核導彈外,採用常規彈頭的洲際導彈,一般發射後必然打擊的都是敵方的高價值目標,它並不以殺傷人員的多少來定義威力的大小,因為就是高爆彈藥做的再成功,它的威力也比不過核彈的效果。這就不得不提及命中率的問題,由於常規高爆炸藥的威力當然不能與核彈頭相提並論,所以命中率的高低對於高價值目標就意味著毀傷效果的好壞,也意味著對敵殺傷威懾的能力能否有效實施,因為在現代戰爭下,雖然發生兩國之間互扔核彈的幾率很小,但為了彼此威懾威懾對方,所以研發的各類先進武器層出不窮,失手就意味著己方的毀滅,容不得半點馬虎。所以以圓概誤差為測算依據的洲際彈道導彈,其精度的高低決定著是否是一款成功的彈道導彈最為重要的一個性能指標。

導彈命中靶心畫面


長安小師爺


首先,現在先進的洲際導彈精度已經很高了,如美國上世紀80年代問世的MX和平衛士精度達到了90米!據說俄羅斯的白楊-M的精度也有200米左右。這樣的精度,單純從軍事的角度看具備了打擊硬點目標的能力,比如洲際導彈發射井,深埋底下的戰略指揮所等。

其次,一味地追求洲際導彈的打擊精度,其實是一種看待常規武器的傳統思維方式的延續,其立足點是打贏核戰爭,而任何一個稍有理應的人都知道,核戰爭是沒有贏家的,故核武器的功能不是為了打贏而是為了避免核戰爭,通過你有我也有、你打我也打的方式,威懾潛在對手發動核戰爭的企圖。

在洲際導彈誕生之初,其精度很差,圓概率偏差可以達到幾公里,所以用洲際導彈打對方的導彈發射井不划算,因為至少幾枚導彈才能消滅一枚導彈,這樣一來,如果大家開始時導彈數量差不多,那麼先發動攻擊的一方在攻擊結束、自己的導彈打完之際,對手還會剩下很多導彈,這些導彈反過來可以對攻擊方的城市目標進行報復,而攻擊方因手裡的導彈消耗殆盡只能被動挨打了。能不能不先打導彈而直接打城市?那就更危險了!對方保存完好的洲際導彈將迅速進行報復。由此可見,在雙方都有洲際導彈的情況下,等待對方動手反而是明智的行為。從這一點看,早期的洲際導彈其實是一種防禦性的武器,它可以阻止核戰爭的爆發,但打不贏核戰爭。

但是到上世紀70年代之後,情況有了一些變化。一是分導式多彈頭出現了,這樣一來,一枚導彈就相當於若干枚導彈(3~10枚),以前用幾枚導彈才能消滅一枚導彈,先動手當然不划算,但是現在一枚分導式多彈頭導彈可以消滅幾枚導彈,那結果就完全不一樣了。二是洲際導彈的精度大大提高,美國70年代初問世的民兵3洲際導彈精度達到了500米,到80年代初又進一步提高到185米,蘇聯70年代後期80年代初期服役的分導式多彈頭的SS-18精度也達到了500米。精度的提高意味著洲際導彈可以實施精確打擊了,甚至一個彈頭就可以消滅一個導彈發射井。

上述兩個變化曾經在美國引起極大恐慌,一些人認為蘇聯可以一次性徹底消滅美國的民兵3導彈而自己手裡還握有相當數量的洲際導彈。其實,這種恐慌是沒有道理的。蘇聯有能力並不等於有動機,況且即使洲際導彈是脆弱的,美國不是還有彈道導彈核潛艇和戰略轟炸機嗎?美蘇核力量結構之所以是三位一體,一個非常重要的原因是,任何先發制人式的突然襲擊都不可能一次性將陸海空核力量全部消滅掉,尤其是隱蔽在大洋深處的核潛艇,所以,對方依然具有確保摧毀的能力,這是懾止核戰爭的最強大的力量。

一方面,大家都知道核戰爭不能打,另一方又都致力於提高洲際導彈的打擊精度,這反應了理性與本能,現實與傳統之間的衝突。


進擊的女武神


洲際導彈的高精度主要是為了摧毀導彈發射井,如果沒有命中發射井,就算洲際導彈把方圓幾十公里的東西都摧毀了,但是敵人的發射井有可能毫髮無損,還能發起反擊。導彈發射井壁包括5層:導彈發射筒、特種鋼板層、特種水泥層、釩土層、特種水泥層。根據導彈型號不同,井壁厚度一般可達到2-5米。發射井蓋的可靠性應能保證抗擊百萬噸級以上核彈的非直接命中,並能順利打開實施導彈發射。


頻山之南


導彈的圓概率誤差,也就是CEP精度,一直都是比較戰略導彈性能優劣的一個重要方面,精度對於使用核武器的導彈為什麼也這麼重要呢?原來,核攻擊的第一步往往不是無差別的攻擊敵人的大量民用基礎設施,而是敵人的核武器儲備區域和各類型軍事基地和通訊基站,打掉這些東西,就等於將敵人的核力量“繳械”了,令其暫時癱瘓,以為自己的第二輪打擊贏得時間。

核彈發射井都是特殊加固過的,如果打不準,怎麼摧毀他。


根據冷戰時超級大國之間的核武器打擊優先次序,核攻擊的目標優先級別從前到後分別為:行政中樞、通信中樞、長波通信基站、空軍基地、海軍基地、戰略導彈發射井、戰略導彈儲備基地、防空兵基地、海軍艦隊,最後在萬不得已時才會對對方的大型民用目標進行攻擊,比如核電站、水電站、大城市等,一般而言,即便是在最壞的情況下,指揮官也不會輕易作出核武器攻擊大型聚集區的決定,但是攻擊其他的戰役戰術目標,則必須要保證精度,否則威力不足以摧毀,必須保證瞄準的目標在爆心附近才能有效摧毀,比如核武器發射井,這些井都經過特殊加固,可以抗擊較大當量的核武器攻擊,如果不能準確命中,那麼打擊效果會打折扣。

美國核導彈發射井發射導彈瞬間。


另外,戰略導彈現在都是分導式多彈頭,只有能夠準確保證精度,才能保證用一顆導彈摧毀多個目標,不然一通亂炸,反而不利於準確摧毀既定目標,分導式多彈頭由於需要控制多個彈頭飛向目標,因此對於控制和制導技術提出了更高要求,於是導彈本身的圓概率誤差也就越來越小,這體現出戰略導彈技術的不斷進步。

核彈發射井的位置一般比較偏僻,不容易尋找,更不容易摧毀。


回答者簡介:張浩,亞太智庫研究員,《艦載武器》雜誌評論員,在《兵器》、《艦載武器》等多家軍事期刊發表《現代山地戰怎麼打》、《共和國炮艇小傳》、《奪灘奇兵》等文章30餘篇,在海軍作戰理論和海上作戰武器裝備等領域有獨特見解,著有《預警機、電子戰機》一書,獲得軍迷群體一致好評。


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