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三叉戟:美國和英國唯一的海基核武器

 太陽TAI 2016-09-24

小火箭出品


上世紀(jì)70年代初期,美蘇之間的冷戰(zhàn)氣氛越來越濃重。為了進(jìn)一步提升核武器的威懾能力和反擊能力,美國決定開始發(fā)展更為先進(jìn)的潛射彈道導(dǎo)彈核武器。這便是“三叉戟”潛射彈道導(dǎo)彈發(fā)軔的原因。



時任英國首相撒切爾夫人與時任美國總統(tǒng)吉米·卡特在討論英美海軍未來建設(shè)問題的時候,決定啟動“三叉戟”導(dǎo)彈研制項(xiàng)目。


整個項(xiàng)目分兩步走:第一步是研制一款外形尺寸和“海神”潛射導(dǎo)彈相當(dāng)?shù)膶?dǎo)彈,以7400千米的射程(“三叉戟”C4),使核潛艇在抵達(dá)蘇聯(lián)近海之前,就能夠?qū)μK聯(lián)全境進(jìn)行覆蓋;第二步是研制一款外形尺寸更大的潛射彈道導(dǎo)彈,以12000千米的射程(“三叉戟”D5),使核潛艇在北大西洋或者太平洋北部的廣闊海域都擁有覆蓋蘇聯(lián)全境的能力。




“三叉戟”導(dǎo)彈項(xiàng)目集中了當(dāng)時美國和歐洲大量的頂尖航空航天企業(yè)。該項(xiàng)目由洛克希德公司牽頭,負(fù)責(zé)總體設(shè)計(jì)。第一級發(fā)動機(jī)分包給聚硫橡膠公司,第二級發(fā)動機(jī)分包給了赫拉克勒斯公司,第三級發(fā)動機(jī)分包給了聯(lián)合技術(shù)公司。


洛克希德公司就不用介紹了。聚硫橡膠公司技術(shù)實(shí)力比較強(qiáng),之后在“挑戰(zhàn)者”號航天飛機(jī)失事的時候,更是讓很多人了解了該公司的密封器件已經(jīng)大量出現(xiàn)在了小至導(dǎo)彈大到航天飛機(jī)的多種飛行器上。赫拉克勒斯公司現(xiàn)在是賽峰集團(tuán)旗下的公司。對,就是那個把發(fā)動機(jī)同時賣給波音737、空客A320和商飛C919的賽峰。聯(lián)合技術(shù)公司旗下有普惠發(fā)動機(jī)公司、奧的斯電梯公司、漢勝公司等,因此其技術(shù)實(shí)力也不用質(zhì)疑了。



“海神”潛射彈道導(dǎo)彈是“三叉戟”導(dǎo)彈的前輩。


研制“三叉戟”導(dǎo)彈的這個消息傳到導(dǎo)彈設(shè)計(jì)人員的耳中時,他們并沒有覺得該任務(wù)有多難。之前的潛射導(dǎo)彈是兩級發(fā)動機(jī),射程當(dāng)然有限(“海神”導(dǎo)彈的射程為4600千米),只需在導(dǎo)彈上增加一級發(fā)動機(jī),把導(dǎo)彈的長度延長2米便能輕松地實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)要求。然而,緊接著到來的一個命令讓他們犯了難:新研制的導(dǎo)彈的長度不能延長,哪怕是半米都不行。(潛艇研制部門不能及時更新?lián)Q代潛艇,為了能讓新的導(dǎo)彈在原來用于發(fā)射“海神”導(dǎo)彈的潛艇上服役,導(dǎo)彈尺寸不能有太大變化。


射程要超過7000千米的硬指標(biāo)使得增加第三級發(fā)動機(jī)成了必然選擇。然而,導(dǎo)彈的總長度卻又受到了限制。這相當(dāng)于在一座已經(jīng)蓋好的二層小樓上加蓋第三層樓房,然而又規(guī)定樓房的總高度不能有一點(diǎn)兒增加。



然而,這個難題沒能難住設(shè)計(jì)人員。1977年1月18日,“三叉戟”導(dǎo)彈在美國卡納維拉爾試射成功。射程妥妥的實(shí)現(xiàn)了超過7000千米的要求:實(shí)際射程7400千米。



1981年10月2日,技術(shù)人員正在給核潛艇裝載“三叉戟”C4潛射彈道導(dǎo)彈。




他們把第三級發(fā)動機(jī)藏在了彈頭里面。讓8個分導(dǎo)式的子彈頭圍繞著第三級發(fā)動機(jī)排布。


但是,這樣一來,導(dǎo)彈的頭部就太粗鈍了,空氣阻力由此增加了不少(最大空氣阻力達(dá)182千牛,這個力量大約能夠在地面上頂起41頭健壯的亞洲良種黃牛)。于是,一個簡單卻有效的發(fā)明出現(xiàn)了:減阻桿。




這根學(xué)名為減阻桿的物體由6根4130鉻鉬合金鋼管逐根套接制成。每根鋼管長30.75厘米,直徑從11.2厘米依次遞減到4.9厘米。這根鋼管平時像收音機(jī)的鞭狀天線那樣收起來,藏在彈頭內(nèi)部(彈頭里真是藏了不少東西),頂端有一個直徑22.9厘米的不銹鋼圓盤。收起來的減阻桿與頂端圓盤加起來的長度為31.5厘米,跟一個成年人的大臂差不多長。最粗的那根鋼管里面有一根火藥柱體。當(dāng)傳感器感知到導(dǎo)彈的加速度達(dá)到2個g的時候(對于“三叉戟I”導(dǎo)彈來說,通常發(fā)生在出水4.05秒左右),火藥柱體被點(diǎn)燃并立即產(chǎn)生大量氣體。這些氣體把鎖在粗管中的另外5根鋼管依次頂出,在1秒內(nèi)就會形成一根長1.28米的細(xì)桿。



技術(shù)人員正在檢修“三叉戟”導(dǎo)彈,左側(cè)較大的是“三叉戟”D5型,右邊那個小一些的是“三叉戟”C4,它們都頂著減阻桿。這根桿平時實(shí)際上是收在彈頭中的。



減阻桿縮到了彈頭內(nèi)部,只露出頂端那個直徑22.9厘米的不銹鋼圓盤。



減阻桿的空氣動力學(xué)原理被寫進(jìn)了一些技術(shù)文獻(xiàn)中,但是沒有較為清晰的圖片可以用來演示。我覺得還是得用自己算的流場來說明問題比較好(寫個東西不計(jì)報(bào)酬也就罷了,還要搭上大半個月的晚上來計(jì)算流場,算是個情懷吧)。于是就有了下圖:



從彈頭的流場來看,文獻(xiàn)中給出的示意圖還是比較靠譜的。減阻桿撕開了鈍頭前部的弓形激波,讓氣流轉(zhuǎn)而向兩側(cè)飛去。這讓彈頭附近的氣流速度(還有溫度)大幅下降。實(shí)際上,減阻桿能夠減少“三叉戟”導(dǎo)彈50%以上的空氣阻力。重新計(jì)算彈道的話,可以發(fā)現(xiàn),如果沒有這根桿,“三叉戟”C4的最大射程將只有6800千米。減阻桿憑借一己之力,就讓導(dǎo)彈的射程增加了600千米。


“三叉戟”導(dǎo)彈核彈頭襲擊莫斯科的模擬。爆炸當(dāng)時會殺死12萬5千人。



與“三叉戟”導(dǎo)彈有關(guān)的紀(jì)念郵票



“三叉戟”D5導(dǎo)彈模型分解圖



美國俄亥俄級戰(zhàn)略導(dǎo)彈核潛艇示意圖



“三叉戟”導(dǎo)彈試射。左側(cè)從下到上:開蓋、出筒、上浮、出水。中間:出水瞬間(減阻桿尚未伸出,說明軸向過載還未達(dá)到2個g,照片是在出水后不久拍攝的)。右側(cè):分導(dǎo)式多彈頭再入大氣之后,命中地面上的多個目標(biāo)。


這個不是“三叉戟”導(dǎo)彈在秀它的機(jī)動能力,而是1989年3月份的一次失敗的試射。


“三叉戟”導(dǎo)彈的控制面板



2011年3月1日,人們在太平洋上觀看“三叉戟”D5導(dǎo)彈的發(fā)射。



三叉戟是海神波塞冬的武器,比較適合作為潛射導(dǎo)彈的名字。



美國 SSBN-741“緬因”號核潛艇的徽章。該艇屬于俄亥俄級,搭載24枚“三叉戟”D5。



美國SSBN-743“路易斯安那”號核潛艇的徽章。該艇也屬于俄亥俄級,搭載24枚“三叉戟”D5。



“俄亥俄”號核潛艇是俄亥俄級核潛艇首艇。



“三叉戟”D5發(fā)射后穿越云層的瞬間



天空中出現(xiàn)的這樣子的東西有時會被認(rèn)為是UFO,其實(shí)這種形狀帶著“三叉戟”D5型導(dǎo)彈飛行尾跡的典型特征,與前面的流場圖對照便知。



“三叉戟”D5導(dǎo)彈的紀(jì)念杯,據(jù)說倒進(jìn)開水后會顯示不同的畫面。



基辛格曾經(jīng)在1974年12月指出:“今后十年,美蘇都會把越來越大的核力量搬到海洋里面去?!边@個預(yù)言在后來得到了驗(yàn)證。



2014年6月2日,美國又試射了一枚“三叉戟”D5潛射彈道導(dǎo)彈。


對于美國來說,海基核力量無論從總當(dāng)量還是彈頭總數(shù)量來看均是其極為重要的戰(zhàn)略核威懾力量。


“三叉戟”D5型導(dǎo)彈部署在美國14艘俄亥俄級戰(zhàn)略導(dǎo)彈潛艦上,每艘可配備24枚,這336枚當(dāng)量為47.5萬噸TNT的核彈頭撐起了美國海軍唯一的核力量。當(dāng)然,后來的俄亥俄級核潛艇進(jìn)行了一些改動,一些原本用來發(fā)射核導(dǎo)彈的發(fā)射筒改為發(fā)射戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈。



位于華盛頓州班戈港附近的普吉特峽灣有一個可以用來維護(hù)“三叉戟”核導(dǎo)彈的潛艇基地(從1974年就已經(jīng)開始建造),該處有一條約90米深的較寬的航道,潛艇可從船塢直接開往太平洋。


俄亥俄級核潛艇,開啟了它24個導(dǎo)彈發(fā)射筒蓋。


現(xiàn)在暫時打不起核大戰(zhàn),有4艘俄亥俄級核潛艇沒有裝載“三叉戟”核導(dǎo)彈,而是把發(fā)射筒改造后,讓每個筒裝載7枚戰(zhàn)斧式巡航導(dǎo)彈。這樣,每艘俄亥俄潛艇就可以搭載168枚巡航導(dǎo)彈了。(NO STEP 請勿踩踏噢?。?/p>



SSBN-732“阿拉斯加”號核潛艇,也是俄亥俄級核潛艇,很長(170米)。



“三叉戟”D5導(dǎo)彈的發(fā)射筒


對于英國來說,“三叉戟”D5型導(dǎo)彈部署在4艘彈道導(dǎo)彈核潛艇上(每艘攜帶16枚導(dǎo)彈)。這些核導(dǎo)彈是目前英國唯一的核威懾力量。因?yàn)閲澜?jīng)費(fèi)的限制,從2013年開始,英國國防部開始把這些核導(dǎo)彈的維護(hù)工作包給了私人承包商ABL聯(lián)盟(合同簽了15年)。



自從1993年,最后一架勝利者轟炸機(jī)退役后,前衛(wèi)級核潛艇就成了英國唯一的核武器發(fā)射平臺了。





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