法國固體燃料彈道導(dǎo)彈系列(三)——M-4A/M-4B/M-45彈道導(dǎo)彈
上篇我講了法國的M-2/M-20彈道導(dǎo)彈,雖然法國掌握了氫彈技術(shù),使法國的核導(dǎo)彈打擊能力有很大提升,但是M-2/M-20都是單彈頭的導(dǎo)彈,很難做到對多個(gè)目標(biāo)的打擊。這就有了M-4A/M-4B/M-45系列彈道導(dǎo)彈。(網(wǎng)上現(xiàn)傳的M-4彈道導(dǎo)彈其實(shí)是M-4A和M-4B彈道導(dǎo)彈的統(tǒng)稱)
一、研制背景和服役小傳
1972年底,法國又提出研制M-20導(dǎo)彈的擴(kuò)大型,即后來的M-4彈道導(dǎo)彈,以彌補(bǔ)M-2系列彈道導(dǎo)彈不具備多目標(biāo)打擊能力的缺陷。計(jì)劃用三年時(shí)間研究方案。
1976年,M-4彈道導(dǎo)彈結(jié)束預(yù)研階段,同時(shí)提出初步設(shè)計(jì)方案并開始工程研制。M-4導(dǎo)彈的研制過程被分為三個(gè)階段:一是設(shè)備研制及地面檢測設(shè)備性能試驗(yàn)階段,為此研制方在地面進(jìn)行了導(dǎo)彈發(fā)射,級間分離,彈頭釋放等模擬試驗(yàn);二是飛行試驗(yàn)階段;三是交付使用階段。
1978年,M-4導(dǎo)彈進(jìn)行了設(shè)備環(huán)境鑒定試驗(yàn)、各飛行階段的模擬試驗(yàn)(即彈射、各級分離,拋整流罩,投放多彈頭等)以及各級發(fā)動機(jī)的地面試車,還進(jìn)行過13次水下和地面發(fā)射的飛行試驗(yàn),其中有12次成功。
1984年2月29日,M-4導(dǎo)彈從“電鰻”號試驗(yàn)艇成功地進(jìn)行了系統(tǒng)實(shí)戰(zhàn)使用的鑒定、驗(yàn)收、發(fā)射試驗(yàn)。M-4導(dǎo)彈的主承包商是法國航空航天工業(yè)公司,歐洲動力裝置制造公司(SEP)負(fù)責(zé)推進(jìn)系統(tǒng),機(jī)械電氣通用公司(SAGEM)負(fù)責(zé)慣性平臺,馬賽爾·達(dá)索電子公司負(fù)責(zé)彈道計(jì)算機(jī)。M-4導(dǎo)彈的研制費(fèi)用約為190億法郎,其中包括建造法國可畏級戰(zhàn)略核潛艇第六艘“不屈”號約耗資26.6億法郎。
20世紀(jì)80年代中后期,全新設(shè)計(jì)的M-4A彈道導(dǎo)彈出廠,裝有6個(gè)獨(dú)立多彈頭重返大氣層載具(MIRV),之后又發(fā)展出了射程增加的M-4B型,以及后來改進(jìn)的終極版M-45型。
1985年,M-4A彈道導(dǎo)彈首先在“不屈”號核潛艇(可畏級核潛艇的最后一艘,因?yàn)槠鋰嵨缓臀鋫溆休^大的加強(qiáng),所以又被稱為不屈級核潛艇)上服役,使該潛艇擁有的核打擊能力相當(dāng)于正在服役的前五艘核潛艇的核打擊能力之和。M-4系列彈道導(dǎo)彈的發(fā)射方式由原先的高壓空氣方式改為燃?xì)獍l(fā)射,提高了發(fā)射推力。M-4導(dǎo)彈分為M-4A和M-4B型,以及后來改進(jìn)的M-45彈道導(dǎo)彈。

1993年時(shí),法國制造了16枚M-4A型和48枚M-4B型,分為4組,每組16枚,在潛艇中修時(shí)輪流部署在可畏級后5艘艇上,完全替換了M-20彈道導(dǎo)彈。另外由于獨(dú)立多彈頭重返大氣層載具的緣故,彈頭數(shù)變?yōu)?84枚。法國海軍戰(zhàn)略核潛艇部署上的問題也因其數(shù)量上的增加而減輕,之前裝載M-1導(dǎo)彈時(shí)潛艇要部署在大西洋的東北部才能將俄方目標(biāo)涵括在射程內(nèi),但是M-4導(dǎo)彈可以讓潛艇部署在西大西洋即可。

1995年2月,法國頂著各方壓力進(jìn)行的核試驗(yàn),首次海上發(fā)射了裝備TN-75核彈頭的M-45導(dǎo)彈(導(dǎo)彈核武器試驗(yàn)),以鑒定TN-75核彈頭的性能,之后隨法國新一代戰(zhàn)略核潛艇首艇“凱旋”號于1996年正式服役。

2004年6月1日,法國海軍凱旋級戰(zhàn)略核潛艇“警惕”號發(fā)射了1枚訓(xùn)練型M-45導(dǎo)彈,進(jìn)行了飛行側(cè)視,導(dǎo)彈從布列塔尼半島南端的南大西洋海域發(fā)射,命中了位于法屬圭亞那的目標(biāo)。
1996年,法國重新啟動下一代M-51導(dǎo)彈(我下篇會講)的研制,取代中途放棄研制的M-5導(dǎo)彈。M-51直到2006年才進(jìn)行首次試射,沒有跟上“凱旋”級的服役腳步,因此,“凱旋”級中的“凱旋”號、“魯莽”號、“警戒”號戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇,都裝備的是M-45潛射彈道導(dǎo)彈。直到2010年,第四艘“凱旋”級“可怖”號才開始進(jìn)行M-51導(dǎo)彈的水下發(fā)射,2013年第三艘“凱旋”級開始M-51導(dǎo)彈的適配改裝,并于2015年完成。2017年,“凱旋”級全部換裝M-51導(dǎo)彈,站崗達(dá)32年的M-4系列彈道導(dǎo)彈才退出歷史舞臺。
順便說一句,由于M-51彈道導(dǎo)彈項(xiàng)目資金壓力巨大,整個(gè)項(xiàng)目耗資約80億歐元,其中50億用于研發(fā),這還不包括彈頭成本保密、12億歐元的“兆焦”模擬器、試驗(yàn)設(shè)施、用于支持試驗(yàn)發(fā)射的“蒙日”號跟蹤船以及其他相關(guān)單元的費(fèi)用。因此法國曾計(jì)劃改裝即將退役的M-45導(dǎo)彈作為運(yùn)載火箭發(fā)射小型軍事衛(wèi)星,以獲得M-51導(dǎo)彈需要的部分資金,但因技術(shù)難度過大而放棄。
二、整體性能介紹
M-4彈道導(dǎo)彈與美國的UGM-96A彈道導(dǎo)彈(即三叉戟I型彈道導(dǎo)彈)外型類似,較M-20導(dǎo)彈技戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)有了較大改進(jìn)和提高。具體幾項(xiàng)明顯的改進(jìn)包括:
【1】加固了彈頭,提高了彈頭性能。
【2】導(dǎo)彈離開發(fā)射筒立即點(diǎn)火(這點(diǎn)不同于三叉戟IID5,人家是無控出水,水上點(diǎn)火,優(yōu)點(diǎn)是操作簡便,缺點(diǎn)很明顯——計(jì)算復(fù)雜且非線性)。
【3】提高了導(dǎo)彈的發(fā)射速度,減小了潛艇的暴露時(shí)間,由此就增加了潛艇的安全性。其發(fā)射深度約為40米,發(fā)射方式由原先的高壓空氣方式改為燃?xì)獍l(fā)射,提高了發(fā)射推力。
【4】采用三級固體火箭發(fā)動機(jī),增加了速度增量,對應(yīng)射程就會更遠(yuǎn)。
【5】慣導(dǎo)系統(tǒng)更先進(jìn),精度更高。其圓概率偏差縮小至300米,并采用分導(dǎo)式多彈頭。
【6】為適應(yīng)多彈頭的需求有液體燃料PBV。

三、動力系統(tǒng)和投擲性能
M-4系列彈道導(dǎo)彈采用同樣的三級固體燃料火箭發(fā)動機(jī)。
一級發(fā)動機(jī):為401固體火箭發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)于1972年預(yù)研,1977年進(jìn)行首次點(diǎn)火試驗(yàn),1979年進(jìn)行首次高空模擬點(diǎn)火試驗(yàn),1985年正式服役。發(fā)動機(jī)由歐洲動力裝置制造公司研制。采用高強(qiáng)度合金鋼鑄造的金屬殼體,采用CTPB燃料,也就是LGM-30G彈道導(dǎo)彈的二三級火箭發(fā)動機(jī)的同類型燃料。發(fā)動機(jī)質(zhì)量22500kg,裝藥比0.889,海平面比沖250秒,在使用相對比較平庸的推進(jìn)劑時(shí)還能有如此水平,可見法國人的導(dǎo)彈設(shè)計(jì)功底。發(fā)動機(jī)使用了具備推力矢量控制技術(shù)的新型噴管,這種噴管通過薄層橡膠和金屬球形環(huán)交替堆疊的柔性軸承實(shí)現(xiàn)按規(guī)定方向旋轉(zhuǎn)。這種薄片壓層結(jié)構(gòu)能經(jīng)受得住強(qiáng)大的軸向載荷,當(dāng)導(dǎo)彈沿軌道飛行時(shí),其噴管可偏轉(zhuǎn)5度。發(fā)動機(jī)使用單噴管,大大提升了噴管效率,這個(gè)設(shè)計(jì)相比于M-20彈道導(dǎo)彈是一個(gè)巨大的進(jìn)步。
二級發(fā)動機(jī):為402固體火箭發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)于1972年預(yù)研,1977年進(jìn)行首次點(diǎn)火試驗(yàn),1979年進(jìn)行首次高空模擬點(diǎn)火試驗(yàn),1985年正式服役。發(fā)動機(jī)由歐洲動力裝置制造公司研制。采用“鉻瓔洛”(其實(shí)是凱夫拉纖維),減輕了發(fā)動機(jī)的殼體質(zhì)量,增加了裝藥比。二級發(fā)動機(jī)仍采用CTPB燃料,發(fā)動機(jī)質(zhì)量8800kg,裝藥比0.909,海平面比沖250秒,真空比沖281秒(我根據(jù)總沖和燃料質(zhì)量換算得來的,原數(shù)據(jù)未給出)。發(fā)動機(jī)使用了具備推力矢量控制技術(shù)的新型噴管。
三級發(fā)動機(jī):為403固體火箭發(fā)動機(jī)。該發(fā)動機(jī)于1972年預(yù)研,1978年進(jìn)行首次點(diǎn)火試驗(yàn),1979年進(jìn)行首次高空模擬點(diǎn)火試驗(yàn),1985年正式服役。發(fā)動機(jī)由歐洲動力裝置制造公司研制。采用和402固體火箭發(fā)動機(jī)一樣的凱夫拉纖維,增加了裝藥量,從而增加了射程,也延長了發(fā)動機(jī)壽命。發(fā)動機(jī)質(zhì)量1570kg,裝藥比0.92,海平面比沖250秒,真空比沖281秒。發(fā)動機(jī)使用了具備推力矢量控制技術(shù)的新型噴管。
下面就是各位觀眾老爺喜聞樂見的投擲性能計(jì)算環(huán)節(jié)。



四、制導(dǎo)系統(tǒng)和多彈頭攻擊能力
M-4A/B彈道導(dǎo)彈和M-45導(dǎo)彈采用了由慣性平臺和計(jì)算機(jī)組成的慣性系統(tǒng),提高了制導(dǎo)精度。慣性平臺的主要組件是3個(gè)液浮陀螺和3個(gè)擺式積分加速度計(jì)。CEP達(dá)到了還算不錯(cuò)的300米,盡管這個(gè)精度還遠(yuǎn)未達(dá)到液浮陀螺的極限(和平衛(wèi)士彈道導(dǎo)彈射程12000km時(shí)CEP=90米或東風(fēng)-41射程14000km時(shí)CEP=100米,這倆才是極限水平)。
法國從M-4導(dǎo)彈開始,潛射導(dǎo)彈都采用了多彈頭設(shè)計(jì),這在增強(qiáng)法國核力量規(guī)模的同時(shí),也增強(qiáng)了法國導(dǎo)彈對反導(dǎo)系統(tǒng)的飽和攻擊能力。法國的多彈頭設(shè)計(jì)與美蘇有明顯不同,其沒有經(jīng)過集束式多彈頭階段,就跨越到了分導(dǎo)式多彈頭階段。這一跨越可以說既是法國長期導(dǎo)彈載荷技術(shù)積累的成果,也使法國導(dǎo)彈技術(shù)很快地趕上了美蘇,成為當(dāng)時(shí)世界上第三個(gè)掌握了多彈頭分導(dǎo)技術(shù)的國家。
這里提一下分導(dǎo)式多彈頭和集束式多彈頭的區(qū)別。所謂集束式多彈頭就是多個(gè)分彈頭拋撒后,不再調(diào)整飛行軌跡,按照拋撒時(shí)的彈道飛向目標(biāo)區(qū)。而分導(dǎo)式多彈頭則是在拋撒后,獨(dú)立制導(dǎo),各自飛向不同的單個(gè)目標(biāo)。可見,集束式多彈頭缺乏大范圍打擊能力,而分導(dǎo)式多彈頭則可以對更大的范圍實(shí)施攻擊。當(dāng)然分導(dǎo)式多彈頭需要借助可以多次啟動的火箭發(fā)動機(jī),也就是我在之前的文章中多次提到的PBV來實(shí)現(xiàn)。因?yàn)楣腆w火箭發(fā)動機(jī)一點(diǎn)燃就無法熄火,而液體火箭發(fā)動機(jī)可以通過節(jié)流等多種方法多次開關(guān),所以PBV一般是液體燃料火箭發(fā)動機(jī)作為動力(當(dāng)然也有UGM-133A這種異類采用固體燃料燃?xì)獍l(fā)生器作為PBV)。

但是如果想要在投擲質(zhì)量有限的情況下增加彈頭數(shù)量,且還要應(yīng)付質(zhì)量增加的PBV,那么就必須對核彈頭進(jìn)行小型化改造。
這里提一下法國核武器小型化技術(shù)的來源。二戰(zhàn)之后,美國對法國的核武器態(tài)度自始至終都處于搖擺狀態(tài)。1959年9月,艾森豪威爾訪法期間,曾向戴高樂承諾愿意向法國提供原子彈,同時(shí)強(qiáng)調(diào)了法國得到這些先進(jìn)武器的條件就是,賣給法國的原子武器必須由美國控制。對此,戴高樂堅(jiān)決予以拒絕,表達(dá)了自主發(fā)展核武器的意愿。1969年尼克松執(zhí)政時(shí),法國已經(jīng)完成氫彈試驗(yàn),基本掌握核武器技術(shù),為此美國與英國一樣設(shè)想通過法國核武器抵消當(dāng)時(shí)蘇聯(lián)的巨大威脅。1972年美蘇展開限制戰(zhàn)略武器談判后,尼克松便決定對法國伸出援手。美國認(rèn)為,限制戰(zhàn)略武器談判確立了美蘇的核均勢,如果法國的核力量能夠壯大,便能對蘇聯(lián)實(shí)施“側(cè)翼包抄”。再者,幫助法國發(fā)展核計(jì)劃,可讓它與英國形成競爭態(tài)勢,從而削弱歐洲統(tǒng)一的勢頭。
在技術(shù)層面上,美國人準(zhǔn)確地知道法國要想提高他們的核能力還需要什么,因?yàn)橐环萦伤固垢Q芯克?972年8月完成的高度機(jī)密的報(bào)告描述了法國核計(jì)劃的缺點(diǎn)。比如報(bào)告描述了法國在設(shè)計(jì)某種彈頭時(shí)遇到的困難,這種彈頭需要突防輔助能力以突破莫斯科周圍的彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)。
1972年5月,美蘇簽署反導(dǎo)條約時(shí),蘇聯(lián)已經(jīng)建立起一個(gè)有限的反導(dǎo)系統(tǒng)A-35用于保護(hù)莫斯科。為了提高突防能力,法國于1972年底決定研制分導(dǎo)式多彈頭的M-4潛地彈道導(dǎo)彈,而在導(dǎo)彈載荷有限的情況下,分導(dǎo)式彈頭的設(shè)計(jì)需要實(shí)現(xiàn)彈頭的小型化,而此時(shí)法國剛剛掌握氫彈技術(shù),沒有時(shí)間和能力達(dá)到這一要求。于是,法國國防部長加利在1973年9月訪問美國,將自家的核武器設(shè)計(jì)圖交給美方專家,以咨詢設(shè)計(jì)方案還存在什么問題。但是如果美國向法國公開提供技術(shù)資料,有違1954年修訂的《原子能法案》。于是,美方提出一個(gè)所謂“消極指導(dǎo)”的合作形式——法國核專家先描述他們正在做或?qū)⒁龅氖虑椋绹鴩以幽軐?shí)驗(yàn)室的專家們再來指出這些做法是正確還是錯(cuò)誤。雖然從表面上看這種“yes or no”的指導(dǎo)很粗略,但對于“摸著石頭過河”的法國人來說卻是無價(jià)的。而且,某些美國專家還可以擺脫安全人員的監(jiān)控,在家中接待法國同行,向他們透露設(shè)計(jì)核武器的奧秘。
M-4A導(dǎo)彈、M-4B導(dǎo)彈和M-45導(dǎo)彈的彈頭性能指標(biāo)大體相同,命中精度約為185米-400米。三型彈道導(dǎo)彈都可以攜帶6枚分導(dǎo)式多彈頭,每個(gè)彈頭均配有獨(dú)立多重重返大氣載具(MIRV)。MIRV經(jīng)特殊加固(可防止EMP)、可以以各自確定的速度和軌跡飛行。
M-4A導(dǎo)彈攜帶TN-70型核彈頭,該彈頭質(zhì)量200kg當(dāng)量15萬噸,1974年試驗(yàn)成功,1983年量產(chǎn)交付。因?yàn)镸-4A彈道導(dǎo)彈進(jìn)度拖拉,直到1985年才正式服役。M-4A射程約5000千米。
M-4B導(dǎo)彈攜帶TN-71型核彈頭,該彈頭質(zhì)量175kg當(dāng)量15萬噸,1984年試驗(yàn)成功,1985年量產(chǎn)交付,1987年12月服役,產(chǎn)量288枚。M-4B射程約5500千米。
M-45導(dǎo)彈攜帶TN-75型核彈頭和更加先進(jìn)的突防裝置,該彈頭質(zhì)量150kg當(dāng)量11萬噸。1990年熱試驗(yàn)成功,1992年量產(chǎn),1995年隨M-45彈道導(dǎo)彈的導(dǎo)彈核武器試驗(yàn)而定型。M-45射程約6500千米,其裝備的TN-75型核彈頭是一種更小型化的核彈頭,采用了具有隱身性能的新型材料,可以提高射程50%左右,減小了雷達(dá)反射截面面積(RCS),且有較強(qiáng)的突防能力。
順便說一句,更新完本篇之后,UP要回老家,在接下來兩周內(nèi)暫停更新,所以還請各位觀眾老爺理性催更~~也順祝各位觀眾老爺們新春快樂,在接下來的一年里學(xué)習(xí)上,工作上,生活上都萬事如意!