以色列彈道導(dǎo)彈系列(三)——杰里科3彈道導(dǎo)彈
一.研制背景和服役小傳
上期我科普了杰里科2彈道導(dǎo)彈,雖然其具有了類似于中短程彈道導(dǎo)彈的潛力,且可以視彈道情況不同而打出不同的彈道,但杰里科2短程彈道導(dǎo)彈有效載荷仍然偏小且射程有限,作為戰(zhàn)略威懾工具的價(jià)值實(shí)際并不突出。因此,為了達(dá)到洲際威懾的能力,杰里科3彈道導(dǎo)彈應(yīng)運(yùn)而生。
杰里科3是與沙維特運(yùn)載火箭同時(shí)進(jìn)入人們視線的。被設(shè)計(jì)用來(lái)發(fā)射以色列人造地球衛(wèi)星,自1988年以來(lái)已進(jìn)行了5次發(fā)射。在其研制成功后不久,外界就開(kāi)始傳言沙維特運(yùn)載火箭其實(shí)是“同一個(gè)計(jì)劃、兩個(gè)型號(hào)”中的其中一個(gè)型號(hào),而另一個(gè)型號(hào)就是杰里科3遠(yuǎn)程彈道導(dǎo)彈。
二.沙維特運(yùn)載火箭

為了搜集到有關(guān)于杰里科3彈道導(dǎo)彈的更詳細(xì)的資料,我們不得不先來(lái)看看沙維特運(yùn)載火箭的信息。沙維特運(yùn)載火箭是以色列研制的小型衛(wèi)星運(yùn)載火箭。1988年9月19日,沙維特火箭成功發(fā)射將歐菲克1號(hào)衛(wèi)星送入太空,使以色列成為繼前蘇聯(lián)、美國(guó)、法國(guó)、日本、中國(guó)、英國(guó)、印度之后,世界第八個(gè)有能力將衛(wèi)星發(fā)射至為太空的國(guó)家。
沙維特火箭為三級(jí)固體燃料火箭,其第四級(jí)液體燃料火箭可選擇使用。沙維特火箭有沙維特(RSA-3)型、沙維特1號(hào)、沙維特2號(hào)等型號(hào)。其由位于以色列太空總署附近的旁的海岸發(fā)射,其彈道穿越地中海上空,以防止碎片掉落至土地上和避免飛越東方對(duì)其有敵意的國(guó)家,但造成沙維特運(yùn)載火箭的運(yùn)載能力比一般向東方發(fā)射的低(速度約損失400m/s)。下表列出了沙維特運(yùn)載火箭的發(fā)射記錄。

因?yàn)榻芾锟?彈道導(dǎo)彈的立項(xiàng)時(shí)間是在20世紀(jì)80年代,所以,我們?nèi)∩尘S特運(yùn)載火箭的基本型進(jìn)行計(jì)算和分析。沙維特運(yùn)載火箭基本型即是由RSA-3中程彈道導(dǎo)彈改進(jìn)而來(lái),類比我國(guó)將東風(fēng)-4中程彈道導(dǎo)彈改進(jìn)成長(zhǎng)征1號(hào)運(yùn)載火箭的思路。
一個(gè)很有意思的地方在于,RSA-3彈道導(dǎo)彈的用戶其實(shí)是南非。RSA-3彈道導(dǎo)彈/運(yùn)載火箭的開(kāi)發(fā)始于上個(gè)世紀(jì)80年代,開(kāi)發(fā)得到了以色列的幫助,因?yàn)槟戏切枰陨械南冗M(jìn)火箭技術(shù)來(lái)提升核武器投送能力,而以色列需要南非的鈾原料來(lái)制造核武器。據(jù)認(rèn)為它與以色列杰里科3導(dǎo)彈和沙維特運(yùn)載火箭基本一樣,沙維特運(yùn)載火箭的目的是將一顆質(zhì)量為330kg的小型監(jiān)視衛(wèi)星送入位于軌道傾角41度、近地點(diǎn)212km遠(yuǎn)地點(diǎn)460km的地球軌道。該衛(wèi)星的太陽(yáng)能電池重7公斤,能提供295W電能。即使南非宣布放棄核武器計(jì)劃之后,RSA-3的研發(fā)一直繼續(xù)。但是,因運(yùn)載火箭商業(yè)化的失敗,RSA-3計(jì)劃在1994年取消。
RSA-3彈道導(dǎo)彈的第一級(jí)和第二級(jí)使用相同的發(fā)動(dòng)機(jī),載有9噸的推進(jìn)劑。第一級(jí)火箭的排氣管使用燃?xì)舛孢M(jìn)行前16-20秒飛行期間的方向控制,并在火箭的尾部使用了安定翼進(jìn)行氣動(dòng)控制。第二級(jí)有一個(gè)高膨脹比噴嘴,可能裝有矢量噴管。第二級(jí)之后是第三級(jí)火箭和有效載荷。這一級(jí)火箭和載荷護(hù)罩的總重量為583kg。
下面是沙維特運(yùn)載火箭基本型號(hào)的各級(jí)速度增量。請(qǐng)注意,由于南非沒(méi)有類似于以色列的領(lǐng)土和地緣問(wèn)題,因此南非的火箭速度增量更高(沒(méi)有所謂的400m/s速度損失),更適合拿來(lái)計(jì)算杰里科3彈道導(dǎo)彈的性能。

三.杰里科3彈道導(dǎo)彈
因?yàn)榫W(wǎng)上對(duì)杰里科3彈道導(dǎo)彈的彈體材料,發(fā)動(dòng)機(jī)燃料和其他數(shù)據(jù),導(dǎo)彈彈頭質(zhì)量,彈頭當(dāng)量,制導(dǎo)系統(tǒng)水平等數(shù)據(jù)可謂寥寥,甚至資料都有自相矛盾的情況出現(xiàn),所以我就得邊寫(xiě)邊辨析資料對(duì)錯(cuò),并且采納有用的部分。(寫(xiě)這種本身資料就很模糊的文章實(shí)在是個(gè)煎熬,觀眾老爺們一定要狠狠的點(diǎn)贊投幣?。。?/span>


從整體設(shè)計(jì)上看,杰里科3彈道導(dǎo)彈基本確定為三級(jí)固體燃料火箭發(fā)動(dòng)機(jī),可能使用雜環(huán)芳綸殼體,沒(méi)有PBV(這點(diǎn)參見(jiàn)上面的結(jié)構(gòu)圖)。但是僅憑這些信息計(jì)算其射程遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
首先明確一下杰里科3彈道導(dǎo)彈的起飛推力。一般而言,固體火箭起飛推重比大約在2.5到3之間。因此從維基百科的資料上說(shuō),我認(rèn)為杰里科3彈道導(dǎo)彈的一二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)使用HTPB燃料,推力774千牛(約79噸推力),比沖268秒(理論值,實(shí)際上一級(jí)比沖最好可能也就250秒),工作時(shí)間分別為55和95秒,裝藥比數(shù)據(jù)未知,不過(guò)考慮到杰里科3彈道導(dǎo)彈的第三級(jí)使用的大西洋研究公司的AUS-51發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥比突破了0.9,因此可以認(rèn)為該彈一二級(jí)裝藥比也在0.9左右。
其次,關(guān)于第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī),編號(hào)為AUS-51,網(wǎng)上沒(méi)有具體資料,普遍說(shuō)法有兩種。一種認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量2.6噸,不提燃料質(zhì)量;另一種說(shuō)法認(rèn)為發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量2噸,裝藥比0.95(即燃料質(zhì)量1.9噸)。結(jié)合上面的RSA-3運(yùn)載火箭速度增量和質(zhì)量變化,我認(rèn)為取前一種說(shuō)法較為合適。其次是要解決裝藥比的疑點(diǎn)。目前已知的裝藥比最高的固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是三叉戟IID5彈道導(dǎo)彈的一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī),可是也才只達(dá)到了0.944。因此,AUS-51發(fā)動(dòng)機(jī)可能的性能如下:質(zhì)量2.6噸,裝藥比約為0.92(取0.9和0.944的中間區(qū)域),HTPB推進(jìn)劑。這里有一點(diǎn)需要說(shuō)明,維基百科認(rèn)為三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)比沖298秒,卻只是模糊地寫(xiě)了個(gè)“固體推進(jìn)劑”。實(shí)際上,這個(gè)比沖只有高性能的,高能量密度的NEPE推進(jìn)劑才可以達(dá)到。但是AUS-51發(fā)動(dòng)機(jī)絕不可能采用這種推進(jìn)劑,原因有二:一是大西洋研究公司并未掌握NEPE燃料的制造技術(shù),當(dāng)時(shí)掌握這個(gè)技術(shù)的只有美國(guó),確切地說(shuō),只有美國(guó)的赫克里斯公司和錫奧科爾公司,因此AUS-51發(fā)動(dòng)機(jī)不可能使用NEPE燃料。二是美國(guó)絕對(duì)不可能出售這個(gè)當(dāng)時(shí)獨(dú)步全球的先進(jìn)技術(shù),即使客戶是親近美國(guó)的以色列。目前看來(lái),二三級(jí)的比沖很有可能是在286秒左右(這還是較好的水平,類似于LGM-30G彈道導(dǎo)彈的二級(jí)比沖)。
順便說(shuō)一句,三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)保持了和一、二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)相同的外徑,這使得三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)看起來(lái)十分扁平。其燃燒室總體來(lái)看呈球型,這是為了保證固體燃料燃燒面在整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行過(guò)程中盡量均勻,避免出現(xiàn)過(guò)高或者過(guò)低的推力,帶來(lái)加速度上的不良影響。
最后,關(guān)于彈頭。以色列僅僅進(jìn)行過(guò)一次核試驗(yàn)(疑似,1979年,由美國(guó)“漁船座”衛(wèi)星在印度洋上空拍攝到的核爆閃光。漁船座衛(wèi)星是美國(guó)專用于監(jiān)視大氣層內(nèi)核爆炸閃光的太空監(jiān)視系統(tǒng)),且此次試驗(yàn)數(shù)據(jù)經(jīng)后續(xù)分析,確定是一次4000-5000噸級(jí)原子彈的爆炸。此后以色列既沒(méi)有大氣核試驗(yàn)記錄,也沒(méi)有地下核試驗(yàn)記錄。但是以色列竟在1986年宣稱自己擁有核武器,且“十分成熟”,這也許意味著以色列的核武器小型化水平達(dá)到了相當(dāng)?shù)母叨龋?strong>也就兩種渠道,第一是外國(guó)的技術(shù)支持,但是太過(guò)激進(jìn),觸及他國(guó)核武器研制的核心機(jī)密,可能性極小。第二種就是自主制造,可能性較大,但這樣也只能制造性能保守的原子彈)。如果他們可以用沙維特運(yùn)載火箭把166kg的載荷投送到近地軌道,將330kg載荷投送到15000km之外,那么他們也可以將400kg左右的投擲質(zhì)量投送到距以色列14000km的地方。而14000km射程相當(dāng)于覆蓋美國(guó)全境有余。
這里推測(cè)一下彈頭數(shù)據(jù):為最初級(jí)的原子彈,質(zhì)量200kg,內(nèi)含6kg钚元素,內(nèi)爆構(gòu)型,當(dāng)量2萬(wàn)噸。結(jié)合美國(guó)國(guó)防部1987年4月的報(bào)告和瓦努努的部分披露文件,推測(cè)以色列的核武器制造水平如下:
1、以色列的Soreq原子能研究中心、比沙瓦,迪摩納等核設(shè)施設(shè)施等同于美國(guó)的洛斯·阿拉莫斯國(guó)家試驗(yàn)室,勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與橡樹(shù)嶺。Soreq原子能研究中心進(jìn)行的工作涵蓋了與原子能有關(guān)的各個(gè)方面:工程設(shè)計(jì)、工程管理、非破壞性實(shí)驗(yàn)、光電設(shè)備、脈沖能量源、工藝學(xué)研究、化學(xué)與核安全等等。這就形成了核武器設(shè)計(jì)與制造的技術(shù)基礎(chǔ)。
2、Soreq原子能研究中心對(duì)洛斯·阿拉莫斯國(guó)家試驗(yàn)室,勞倫斯利弗莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室與橡樹(shù)嶺的技術(shù)研究都有跟蹤,包括使用激光來(lái)研究沖擊波前的特性(由美國(guó)首創(chuàng)),可應(yīng)用于核武器爆炸現(xiàn)象的研究中,在基本材料制備方面也投入了大量資源,其他領(lǐng)域還包括部件零件加工、脈沖能量源、電子束與高能激光。輻射技術(shù)包括了X射線閃光照相法,用于破壞性實(shí)驗(yàn),對(duì)核裝置的內(nèi)爆壓縮進(jìn)行診斷。
3、以色列還在研究新型光學(xué)傳感器、復(fù)合材料加固、也提出了一系列X射線激光的方案(有常規(guī)激勵(lì)也有核激勵(lì)的)。在殺傷機(jī)制的研究上,以色列正在將層裂與破片過(guò)程結(jié)合起來(lái)考慮,還有對(duì)大氣層內(nèi)探測(cè)、大氣湍流、等離子體中的輻射傳播,定向能武器的離子源與光學(xué)部件研究、空間環(huán)境/核環(huán)境中傳感器的失效機(jī)理等等。以色列研究的彈塑性變形的拉格朗日流體力學(xué)代碼同美國(guó)能源部、國(guó)防部使用的類型相同,在研究核武器內(nèi)爆壓縮過(guò)程與分析層裂過(guò)程中都有用。Soreq原子能研究中心使用等離子體代碼與爆轟代碼來(lái)模擬超高速輕氣炮研究,也是一個(gè)出成果的領(lǐng)域。
這是夸他們的,下面美國(guó)就指出了以色列的困境:
4、以色列的研究人員在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)聚變武器方面仍然存在困難,在比較復(fù)雜的核裝置中同時(shí)應(yīng)用裂變和聚變過(guò)程(即以色列并未掌握增強(qiáng)型原子彈和氫彈)也沒(méi)有成功。在核技術(shù)方面,以色列大致相當(dāng)于美國(guó)1955年到1960年的裂變武器設(shè)計(jì)水平。雖然以色列研究人員正在開(kāi)發(fā)專門的計(jì)算機(jī)代碼來(lái)研制氫彈,這些計(jì)算機(jī)代碼同時(shí)在宏觀和微觀的層面上詳細(xì)地描述了核裂變和核聚變過(guò)程,但是美國(guó)很懷疑以色列能完成可實(shí)現(xiàn)完整氫彈設(shè)計(jì)的計(jì)算機(jī)代碼,因?yàn)檫@些過(guò)程包含有復(fù)雜的輻射輸送現(xiàn)象而且是多維的。目前以色列并沒(méi)有進(jìn)行這些計(jì)算的能力,其核武器設(shè)計(jì)仍舊極端保守。
5、(作者結(jié)論)至少在80年代末期,以色列沒(méi)有能力制造氫彈或是增強(qiáng)型原子彈,僅能生產(chǎn)極其保守低效的原子彈;這是與“該國(guó)僅進(jìn)行過(guò)一次核試驗(yàn)”這點(diǎn)符合的。有很大的可能性是今天以色列的核武器技術(shù)仍然處在同樣的水平上。
因此,我們可以整理出杰里科-3彈道導(dǎo)彈的整體數(shù)據(jù)了。

可得速度增量為:
一級(jí)速度增量:1217m/s。
二級(jí)速度增量:3315m/s。
三級(jí)速度增量:4764m/s。
修正后:7740m/s。這個(gè)速度甚至都可以不用運(yùn)載核彈頭了,直接把衛(wèi)星送上近地軌道都可以。
當(dāng)投擲400kg載荷時(shí),速度增量為:
一級(jí)速度增量:1212m/s
二級(jí)速度增量:3282m/s
三級(jí)速度增量:4488m/s
修正后:7450m/s,剛好14000km。這個(gè)數(shù)據(jù)連筆者都不禁為之驚訝。雖然杰里科3彈道導(dǎo)彈的二三級(jí)火箭確實(shí)多裝了燃料,但是依然為速度增量的大幅增加起到了決定性的作用。此外這個(gè)載荷和侏儒彈道導(dǎo)彈幾乎相同(侏儒起飛質(zhì)量16.7噸投擲454kg射程13000km,杰里科3投擲質(zhì)量400kg起飛質(zhì)量23.6噸射程14000km),但杰里科3起飛質(zhì)量遠(yuǎn)大于侏儒彈道導(dǎo)彈。對(duì)于導(dǎo)彈來(lái)說(shuō),更重的質(zhì)量就意味著更多的燃料,更多的燃料就意味著更高的沖量,意味著把相同質(zhì)量的彈頭送的更遠(yuǎn),或相同射程投送更重的彈頭。多出7噸,就算用差一代的燃料,也足以把性能差距補(bǔ)平了。
當(dāng)其攜帶1000kg載荷時(shí),其射程將銳減至6000km以內(nèi),這和美國(guó)勞倫斯利弗莫爾實(shí)驗(yàn)室對(duì)杰里科3彈道導(dǎo)彈的估計(jì)符合。
需要說(shuō)明的是,上面計(jì)算的是投擲能力,考慮到導(dǎo)彈向西發(fā)射的速度損失,最終攜帶330kg載荷射程大約13000km,關(guān)機(jī)速度7340m/s。攜帶400kg載荷時(shí),射程約為10600-10700km。攜帶450kg載荷(即一枚200kg重2萬(wàn)噸當(dāng)量的原子彈彈頭)時(shí),射程10000km。這個(gè)數(shù)據(jù)才夠作為彈道導(dǎo)彈。
四.制導(dǎo)系統(tǒng)
慣導(dǎo)系統(tǒng),不必多說(shuō)。
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