各國為什麼要研發導彈?

先給個東風41的結論,上圖

各國為什麼要研發導彈?


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東風41是具備世界先進水平的,是目前我國也是世界上現役的最大、最強、最先進的,可攜帶多個彈頭的陸基機動部署的中型固體ICBM。

各國為什麼要研發導彈?


為啥敢這麼說?和東風41定位最相似的是毛子的RS24亞爾斯,這東西起飛重量49噸,長20米左右。一級直徑1.81米,二三級直徑1.61米。三級火箭發動機都採用HTPB推進劑,海平面比衝不到250S,真空比衝撐死290S出頭,第三級有沒有加ADN還不清楚。雜環芳綸殼體,裝藥比0.92。可以攜帶4個RT23使用的彈頭,總投擲質量1.6噸實現11000公里的射程,足夠覆蓋美國全境。

不算先進。

東風41是什麼情況?

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外形的話照著這個樣子腦補就行了

有相關知識的人都清楚真空大噴管有利於增加比衝,上面級為啥會變細的問題下面再說。

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起飛重量略小於使用鋼殼體的長征11運載火箭,小於55噸,一般估計為52噸,長度二十米不到。一二級火箭發動機直徑2米,使用N15B推進劑,SYT49級別碳纖維殼體,裝藥比0.92,海平面比衝252S,真空比衝296S。三級火箭發動機直徑1.7米,SYT49級別碳纖維殼體,裝藥比0.92,使用N15推進劑,真空比衝300S。

簡單估計,目前白版狀態的東風41,能夠攜帶1.6噸載荷,也就是6個150KT/120-125KG的5XX彈頭實現保底13000公里,最大14000公里以上的射程。但是這個最大射程下彈頭散佈範圍會很有限,將PBV的燃料全部用來增加射程並不是好的選擇。

當然現在這個階段還不能說東風41的火箭發動機比亞爾斯先進一代,只能說整體上先進不少。未來的東風41甲第三級火箭發動機將會使用H16推進劑,海平面比衝可達259S-260S,真空比衝達到305-306S,運載能力將進一步增大。可以攜帶更多突防誘餌增加突防概率或增加打擊靈活性。

海平面比沖和真空比衝換算公式如下:

真空比衝=海平面比衝+海平面大氣壓強*噴管面積比*特徵速度/燃燒室總壓

H16、S17、X18是我國新一代GAP固體推進劑,要比衝有比衝,要密度有密度,靜態燃速相比NEPE推進劑更低。從網絡上看到美國有在研的,海平面比衝可達285S的固體推進劑,但不清楚具體情況。如果有人知道美國或者國外對標我國新一代推進劑的新型推進劑的詳細信息,望不吝賜教。

美國NEPE75推進劑密度1.846g每立方厘米,中國N15推進劑密度1.841g每立方厘米,N15B推進劑密度1.84g每立方厘米(因為RDX密度小於HMX,能達到這個值已經很不錯了)。我國新一代固體推進劑密度將達到1.9g每立方厘米以上(相比NEPE推進劑密度提升5%,密度比衝很重要,無論是液體還是固體推進劑),靜態燃速將從10mm/s以上降低到9mm/s以下。


現在是正文先從一些基礎問題開始。

1.有人說:東風41能投擲10個彈頭射程一萬五千

金政委不是軍事專家,他的說法和數據有疏漏或是跑火車也不是什麼奇怪的事情。另外,都說了西方媒體的新聞除了日期以外都不能信

一句話,去學學怎麼用齊奧爾科夫斯基公式。以目前推進劑和殼體材料水平,射程一萬三,投擲質量不會超過起飛重量的3%。10彈頭射程一萬五,意味著火箭發動機關機速度至少要達到7600-7700米每秒。美俄的ICBM只需要達到7.05公里每秒的關機速度就足夠達到11000公里的射程,足以覆蓋對方領土。

你是不是小看了這幾百米的關機速度,知不知道為了這個零頭需要付出多大代價?知不知道自然對數的圖像是什麼樣子的?

假設國內做出了一種和W76一模一樣的彈頭,100公斤100KT,使用國內目前已知的最好的推進劑和目前能用上的最好的殼體材料復刻一個東風41,這個射程指標應該可以達到。W76的尺寸是已知的,要怎麼在直徑1.7米的PBV上擺下10個直徑0.34米,高1.1米的彈頭,整流罩能不能裝得下那是後話。

單單換個第三級就已經是大改動了,這麼復刻下來已經完全是另一個型號,和東風41沒半毛錢關係。至於造價問題那可就精彩了,會有不少人恨不得生吞了你。

未來的重型固體戰略導彈攜帶5XX或許能實現。但是動動腦子想一下,南美洲有什麼值得用核彈炸的目標?一萬五的射程有什麼意義,點點鼠標在百度地圖上劃拉一下很難?

另外,在這個射程下,彈頭再入角度會很小,精度會很難看。

土鱉第二代彈頭有兩種,一大一小,根本沒有350kt這個量級的彈頭存在。

2.有人可能會問:你這個投擲質量怎麼不都是彈頭?怎麼彈頭差不多隻有投擲質量的一半?

常見的問題。

投擲質量是怎麼定義的?

第三級火箭發動機燃盡脫離後的質量。也就是PBV+彈頭+彈頭釋放機構+誘餌+誘餌釋放機構等等的質量。整流罩二級火箭燒完後就拋了。

一般人不知道這個也不是事,只是孤陋寡聞而已。PBV和運載火箭上面級類似但是不一樣,MIRV的精確投擲全靠PBV。PBV要不斷點火調整姿態,頻繁開關機將彈頭精確地送到不同的軌道上。彈頭的質量差不多佔投擲質量的一半,不同國家的技術水平不一樣,像美國這種彈頭質量比例會更高一些。

3.有人說:國內水平沒說的這麼差


東風41的火箭發動機技術水平已經很不錯了,達到世界先進水平。

縱觀世界,目前現役的敢說比東41固體火箭發動機水平高的戰略導彈只有三叉戟,GBI算防空導彈在這裡不說。NEPE推進劑,SYT49碳纖維殼體的東41是2010年代土鱉能夠量產的最好的戰略導彈。水平更高的巨浪3和重型井射彈還在研發當中,是2020年代的東西。

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SS18目前還是毛子戰略火箭軍的中流砥柱之一,未來是亞爾斯和薩爾馬特

SS18是現役投擲能力最強的ICBM。

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毛子強項在液體導彈,儘管液體導彈有著明顯的缺陷,但是勝在運載能力強,效費比高。毛子的液體導彈幾十年前就實現了推進劑長期貯存,所有的SS18都加註了液體燃料,並裝載了彈頭蓄勢待發。在攜帶10個800kt當量彈頭,投擲質量8.73噸(10個彈頭按4噸算)的情況下,SS18射程可以達到一萬一千公里。

毛子新的重型液體導彈薩爾馬特可以認為是SS18的俄羅斯本土復刻版,計劃用來替換老舊的SS19和SS18。畢竟服役時間太久了儲罐再耐用折騰幾遍後也撐不住。

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薩爾馬特試射

液體導彈的缺點在這裡不提了。

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第三級確實很袖珍

就投擲質量講,毛子的輕舟是海基液體導彈的巔峰,也是SLBM的巔峰。能夠投擲2.8噸載荷射程8600公里,這個載荷三叉戟D5只能打7400公里。輕舟導彈結構相當緊湊巧妙,補燃發動機燃燒室室壓達到27兆帕,當今世界無出其右(下文會提土鱉液體火箭發動機燃燒室室壓有多低)。

另外提一下,毛子和美國CEP的測算標準不一樣,直接比較有失公允。

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美國強在固體導彈,上世紀80年代的和平衛士,採用凱夫拉49纖維殼體,改性HTPB推進劑。儘管是HTPB推進劑,但是海平面比衝相當出色,而且裝藥比接近0.93。國外一級火箭發動機燃燒室平均室壓可以達到10-12兆帕,而和平衛士最大可達到12.8兆帕。

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減阻杆

三叉戟C4和D5使用相同的第三級火箭發動機。

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三叉戟C4直徑1.8米,長11米,起飛重量不到33噸,芳綸殼體,HTPB推進劑。看著不怎麼樣的數據,但是這東西能攜帶8個W76投擲質量1.3噸,射程7400公里。採用減阻杆設計增加了不少射程。

反觀巨浪2,只配給三叉戟C4提鞋,勉強接近布拉瓦。至於巨浪2具體差勁到什麼程度,研發過程有多曲折…不提也罷。

不過巨浪2最早設計來對付毛子,不能指望太多。

三叉戟D5的先進之處不用多說,是巨浪3的追趕目標。D5的三級火箭發動機都使用NEPE75推進劑,IM7碳纖維殼體(強度5.65GP,國內SYT49強度5.1GP,SYT55強度5.5GP,SYT55已經用在巨浪3上面了),裝藥比可以達到0.944。一級火箭發動機燃燒室平均壓強9.37MPa,最大壓強10.14MPa。

三叉戟D5的設計水平不言而喻。

自然,三叉戟的不足之處也很多。沒準有一天美國人會後悔哥倫比亞級的發射管沒有選大一些。或許當年紙上的的三叉戟E6才是巨浪3真正追趕的目標,這東西合土鱉的胃口。對於土鱉來講,直徑2.11米的三叉戟D5太小太弱了。

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M51水平接近三叉戟D5,長12米,直徑2.35米

你問為什麼?海南島的潛艇基地到邁阿密距離超過一萬五千公里,SLBM的設計指標就是在基地發射就能覆蓋對方領土。三叉戟D5可憐的射程(8個W88射程7400,4/8個W88/W76射程11000)根本不夠。

想必有很多人對侏儒這個東西念念不忘,這也不奇怪。侏儒的火箭發動機技術水平是毋庸置疑的,MRBM的尺寸重量,ICBM的射程的確是很好看的數據。侏儒的火箭發動機是速燃的,一級火箭發動機燃燒時間不到40秒。

但美國人不惜代價搞這個東西的目的是什麼?是為了豁出去打贏同紅色帝國之間的核戰爭而準備的。土鱉沒這個需求也沒這個閒錢,侏儒的效費比相當差勁。

這裡牽扯到核戰略以及戰略武器的效費比等問題,不扯遠。

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土鱉固體戰略導彈這方面是什麼情況?

上世紀末的東風31用的是什麼?一級火箭發動機是鋼殼體,二三級是玻璃鋼,性能捉急的HTPB推進劑。

你或許會問:這意思是很落後嗎?

是的,很落後。民兵3第三級火箭發動機也是玻璃鋼殼體,但是殼體只有4mm厚,而東風31的玻璃鋼殼體則有7mm厚。

這就是殼體材料和設計製造水平的差距。

最終反映到射程上的結果你們都知道,東風31只夠對付毛子。至於彈頭RV的問題不提也罷,2000年後才有突破。

東風31,全長15.618米,總重36528.34公斤。一級直徑兩米,海平面比衝2367.4m/s,全重22258.67公斤,裝藥19119.07公斤,燃燒室室壓只有8兆帕。二級直徑兩米,全重10232.63公斤,裝藥8653.98公斤,真空比衝2819.7m/s。三級直徑1.4米,真空比衝2884.3m/s,全重3487.04公斤,裝藥2724.62公斤。彈頭重550公斤(這個彈頭的小型化水平也很落後)。

東風31一二三級固體火箭發動機的裝藥比都很低。

直到31A二三級才用上F12芳綸殼體(強度不如凱夫拉49也不如雜環芳綸)。一級裝藥比0.88,二三級裝藥比提升到0.904和0.918。三級用上N15推進劑,這才讓射程達到可用的程度,一萬二千公里。

但是31A直到06年才正式裝備部隊。

下面的鏈接中說的很清楚。

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最下面的就是東風31A

毫不客氣的講,東31的固體火箭發動機技術水平很垃圾,東31甲也就第三級還能看(真空比衝2940m/s),整體還不如民兵3(投擲質量1.15噸)和白楊。

裝藥比和殼體材料以及設計加工水平直接相關。鋼殼體和玻璃鋼強度低,只能做厚保證安全,降低了裝藥比。

另一個方面,N15推進劑速燃壓力指數較美國NEPE75高(N15為0.55-0.59,NEPE75為0.54,N15廉價改進型的N15B為0.52-0.53),殼體只能做厚,降低了裝藥比。

至於落地後反擊的核戰略就不提了。

注意,根據不同的信息來源,一些數據可能有一定出入,很可能是脫密處理時人為模糊的結果,以上數據僅供參考。

而土鱉的液體導彈是什麼情況?說白了很落後,毛子幾十年前水平。東風5系列是熱發射,井蓋是推拉式,熱發射井直徑很大(8m)兩旁還有導焰槽,強度不會高。反應速度慢的令人髮指,需要現場加註燃料安裝彈頭,一整套流程下來需要幾個小時,事情幹完黃花菜都涼了。敵人的核彈落下來只能硬抗,生存能力就比沒有強。

而毛子的液體導彈能夠貯存燃料的時間都是按年算的,時刻準備LOW預警發射。例如SS18是冷發射,發射井直徑5.8米,發射井做小強度容易做高一些。雖然比不上民兵3的井,但是比東風5的熱發射井強(東風5不可能改成冷發射,死了這條心吧)。

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SS18的發射井

東風5A投擲質量3.1噸,一個4.4Mt彈頭。改到東風5B,技術水平依舊不怎麼樣,PBV設計水平原始,質量大,有1.8噸。東5B最多攜帶4個東31使用的彈頭,投擲4噸射程一萬三。沒錯,就是多裝燃料以增加射程。

東風5a/b發動機室壓低,一級YF21四臺YF20燃燒室室壓6.98兆帕,二級YF24一臺YF22燃燒室室壓6.52兆帕。東風5A尺寸比SS18尺寸大(3.35米/3米),投擲能力還不如。

液體導彈改到東5C,實現了液體燃料長時間貯存,用上補燃機增加比衝才稍微好一些。能夠攜帶至少6個535,投擲質量5.5噸射程一萬三以上。



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