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小男孩、胖子和巨神——辐射中出现的核武器原型(其三)

2019-11-30 00:25 作者:容克87G  | 我要投稿


人类到底造出了多少用来毁灭自己的武器?

直到核大战两百年后,剩余的武器仍然足以扑灭文明的残光。

天启之火在核子的浩劫之中并未倾泻殆尽,在重重岩石与钢筋混凝土的遮蔽之下,仍有数目可观的核武器蓄势待发——

——只要传递正确的信息,大分水岭必会予以回应。

很显然,大分水岭基地中的核导弹是SM-65“阿特拉斯”导弹和LGM-25C“泰坦II”导弹的混合体:它的整体尺寸和单位两侧的翼状突出部和“阿特拉斯”导弹更为接近,但弹头部和尾喷管部又很明显地是“泰坦II”的特征:

“阿特拉斯”
“泰坦II”

大分水岭的核导弹弹头与其现实原型的对比:

中西部兄弟会手头的这枚核弹头差不多也是“泰坦II”的款式



SM-65“阿特斯”:

简史:

SM-65“阿特拉斯”导弹是美国研发的第一种洲际弹道导弹,也是第一批大型液体火箭的成员之一。有鉴于“第一种”这一角色,它在开发之初遭遇各种混乱也实属意料之中,初期的开发计划可以说经常性地会因为实际测试暴露出的问题而进行改动。早在1946年时美国军方就启动了“阿特拉斯”导弹的研发工作,美军陆军航空兵(即后来的美国空军)对伏尔提航空公司(即后来的康维尔)提出了研制一种射程1500至5000英里(2400至8000公里)的导弹的要求,项目代号MX-774,名称则取自古希腊神话中的宇宙神“阿特拉斯”(这同时也是伏尔提航空公司母公司的名字)。但在那时,即使是最小型的核弹头也超出了这种导弹的搭载能力,因此在1947年时这一合同便被军方取消了。但军方仍然允许伏尔提公司利用剩余的项目资金使用已经接近完成的三枚实验弹进行发射实验,发射实验本身只能说部分取得了成功,但通过这次实验军方已经验证了气球式燃料箱和万向架固定式定向火箭发动机的可行性。

1951年1月16日,已经摇身一变成为美国空军的前陆军航空兵与同样摇身一变成了康维尔航空公司的前伏尔提再续前缘,开展了代号为MX-1593的第二次弹道导弹研发计划。不过,直到苏联的“Joe-4”热核武器实验(1953年8月12日)和CIA发现苏联的洲际弹道导弹项目有所进展之前,MX-1593计划的优先度一直不怎么高——但在这(1954年5月14日)之后它就立刻一跃而成为美国当时最为紧要的研究项目,并且在开发期间受到美国空军西部研发部(Air Force's Western Development Division,即后来的空间导弹中心Space and Missile Systems Center)的严密管控。事实上,“阿特拉斯”导弹的弹头部分、制导部分和推进器部分的研制工作都被这个西部研发部掌控,并且各自之间是相互分离的。得益于1954年初美国核武器的测试结果,设计时导弹预期要搭载的战斗部重量得以从8000磅(3639千克)大幅度降低到3000磅(1360千克),因此最初在1953年设计的导弹尺寸比起最终服役的导弹要大上一圈。

1955年1月14日,军方向康维尔公司订购了首批10枚直径10英尺(3米),全重250000磅(113400千克)导弹。1958年11月28日,完整状态下的“阿特拉斯”导弹成功试射,次年10月31日这种导弹进入现役,但仅服役了不到六年就因为弹道导弹技术的发展而在1965年4月12日被淘汰。

起初,这种导弹的代号还是“XB-65实验型轰炸机”,直到1955年它才被正式称为SM-65(Strategic Missile-65即65型战略导弹)。到了1962年,它的编号又被更换成CGM-16,字母“C”可以指代“棺材(Coffin)”或是“容器(Container)”,这大概是因为早期的“阿特拉斯”导弹都储藏在地表半加固的容器当中,直到发射时才会起竖并加注燃料之故。等到“阿特拉斯-F”导弹(HGM-16)问世之后,字母C的前缀就消失不见了。“阿特拉斯-F”导弹平时已经可以部署在地下的深井之中,但在发射前仍然需要依靠平台提升至地面才能点火升空。

*有意思的是,后来常用的渗透润滑剂WD-40最早其实是“阿特拉斯”导弹的防腐涂料。

先起竖再发射的“阿特拉斯”导弹
从深井中抬升至地面再发射的“阿特拉斯”导弹

虽然作为弹道导弹服役的生涯极为短暂,但以之为基础研发出来的“巨神”系列运载火箭在之后的几十年中倒是生命力十分旺盛。事实上,早在这种导弹退役之前,“阿特拉斯”火箭就已经在航天事业方面有所应用,四名水星计划下属的宇航员正是搭乘着这种火箭飞上了轨道,而这只不过是这种火箭在航天事业应用方面的开端。在该系列火箭的诸多成员中,阿特拉斯-阿金纳和阿特拉斯-半人马这两种型号最为著名,后者因为企业兼并的缘故被划归到联合发射联盟的旗下(半人马上级火箭的设计非常成功,因此在后续多种火箭型号中都有应用)。在1990年代时有大量退役的“阿特拉斯”D、E、F型导弹被改装成运载火箭投入使用。

“阿特拉斯-阿金纳”
“阿特拉斯-半人马”


设计:

和后来采用了传统的飞行器风格结构设计和两级火箭布局的“雷神”与“泰坦”系列火箭相比,“阿特拉斯”的设计非常复杂,既非常规又难以调试,在研发的早期阶段有过数十次的发射失败记录。“水星计划”的宇航员之一,古斯·格里索姆在目睹过一次这种导弹在试射中爆炸后曾经评论道:“难道我们都得坐到那种玩意儿上面去?”(此君后来的确死于发射前的事故,但并非是因为火箭本身的问题)因为发射失败次数太多的缘故,“阿特拉斯”导弹的“洲际弹道导弹(Intercontinental Ballistic Missile)”称呼很快就被项目工程师们恶搞成了“县际弹道导弹(Inter County Ballistic Missile,缩写还是ICBM)”。事实上,从发动机燃烧室到燃料箱增压系统再到飞行控制系统,“阿特拉斯”导弹几乎就没有那个重要部件没在测试中闹过幺蛾子,但是研制“阿特拉斯”导弹的工程师们同时也略带得意地指出:“没有哪个问题在测试中重复出现过三次以上,而且所有的问题最终都被解决了。”至1965年时,“阿特拉斯”火箭已经克服了绝大多数问题,成为了一种成熟可靠的载具。最后一个被攻克的缺陷是发动机推力不稳定,这个问题曾导致三枚“阿特拉斯”导弹在发射架上爆炸,这个问题最终通过采用带挡板的喷射器和一些其它的改进措施解决,这些改进措施对后来的“土星V”运载火箭同样影响很大,因为后者的一级火箭发动机就是在“阿特拉斯”火箭助推发动机的基础上衍生而来。

恒压燃料箱:

“阿特拉斯”导弹采用的是气球式燃料箱,箱体由极薄的不锈钢制成,几乎没有刚性支撑结构,因此若是不能保持箱体内部的压力,整个导弹都会因为无法承受自重而垮塌。在不加注燃料的情况下,燃料箱中的氮气压力必须至少维持在5psi(34kPa)。同样采用气球式燃料箱的只有“半人马”上级火箭,但采用半压力支撑的燃料箱设计的火箭(譬如“猎鹰”系列)还是不少。在“阿尔拉斯”导弹弹体燃料箱位置的两侧还各自布置有一部姿态控制发动机,可以在主发动机关闭后对导弹的速度和指向进行微调。

“一级半”火箭:

“阿特拉斯”导弹/火箭虽然也分主发动机和助推发动机,但这两种发动机都由同一个燃料箱提供燃料,而且在地面发射时都会同时点燃。这主要是因为在当时人们对火箭发动机在空中启动的成功率仍然抱有疑问,因此所幸让它们都在地面点火了事。通常情况下,多级火箭会将燃料耗尽的一级连空燃料箱带推进器一同抛弃,但“阿特拉斯”导弹/火箭既然两种发动机都由同一个燃料箱提供燃料,抛弃燃料箱显然是不可能的,因此在助推发动机工作完毕之后,被抛弃的也就只有助推发动机本身而已,因此这种火箭还不能算是二级火箭,顶多算个“一级半”。在助推发动机被抛弃之前,导弹内部的机械和液压装置会首先封闭通向它们的各个管路,此后由液压系统控制的夹钳才会松开,任由助推发动机从本体上分离出去,此后导弹的飞行完全由主发动机和姿态控制发动机控制。这一分离过程大概在发射后两分钟开始,具体时间则视导弹/火箭型号和其所执行的任务而定。

这种“一级半”的设计之所以能够成功主要得归功于质量极轻的燃料箱,它的质量占比是如此之低,以至于假若专门为了要抛弃它而转而采用两级火箭的设计反而会令火箭本体的总重上升。不过,技术的进步总是很快的,就在“阿特拉斯”导弹完成设计后不久,康维尔航空公司的竞争对手马丁航空公司很快就解决了火箭发动机空中点火的技术问题,并推出了采用二级火箭结构的“泰坦I”导弹。

发动机:

助推发动机由两个推力室组成,在“阿特拉斯”A、B和C型上,两部助推发动机均由同一个涡轮增压泵供供能,而到了D型每个助推发动机就各自拥有独立运作的涡轮增压泵了。在E型和F型上,每个助推发动机的所拥有的泵还额外配备有燃气发生器。后来的太空发射型号则采用MA-5推进系统,每台助推发动机配备双涡轮增压泵(双涡轮增压泵由同一个燃气发生器驱动)。“阿特拉斯”导弹/火箭的助推发动机推力实际上大于主发动机,因此在前两分钟内导弹的主要推进力来源反而是助推发动机。除去俯仰和偏航控制之外,在姿态调整发动机出问题的时候,助推发动机也可以控制弹体的滚转。

所有型号的“阿特拉斯”导弹/火箭的主推进器均由一个推力室、一部涡轮增压泵、一部燃气发生器和两个采用挤压循环方式的姿态控制发动机组成,姿态控制发动机可以控制弹体的滚转,并对最终的速度进行微调。在五个推力室(主发动机+两部助推发动机+2部姿态控制发动机)全开的情况下,一枚“阿特拉斯”D型导弹可以产生的海平面推力为360000磅力(1600kN),E型与F型则可以达到375000磅力(1668kN)。那些三引擎的E型和F型则可以达到389000磅力(1730kN)的海平面推力*。太空发射型号的“阿特拉斯”火箭对每台发动机还有加强。

*此处原文为“Total sea level thrust for these three-engine Atlas Es and Fs was 389,000 lbf (1,730 kN).[citation needed]” 

导引:

“阿特拉斯”A至D型导弹可通过地面无线电信号来修正航向,E型和F型则拥有完全独立运作的惯性导航系统。

弹头:

起初的“阿特拉斯”D型导弹采用G.E. Mk2 “散热器”再入装置,其内部可安装一枚当量1.44兆吨的W49热核弹头,弹头连同再入装置的总重量为3700磅(1680千克)。此后采用的MK3烧蚀型再入装置重量更轻,连弹头在内的总重量被降低至2420磅(1100千克)。“阿特拉斯”E型与F型则采用的是AVCO Mk4再入装置,其内搭载的弹头型号也变更为当量3.75兆吨的W38热核弹头,威力超过在长崎爆炸的“胖子”百倍还不止,弹头本身可以设置成空爆或是地爆两种模式。除去弹头本身之外,MK4型再入装置中还搭载有由聚酯薄膜制作而成,可以伪装再入装置雷达反射信号的诱饵。MK4型再入装置连同W38核弹头的总重量为4050磅(1840千克)。

与R-7导弹的对比:

前苏联的第一种洲际弹道导弹R-7的境遇和“阿特拉斯”十分相类:因为采用的是四面布置助推发动机布局的缘故,R-7导弹无法在发射井中部署,要发射就必须使用发射台。而因为采用低温液氧作为助燃剂的缘故,这种导弹的待机时间又十分有限,因此以军事装备的角度来看,它的性能是基本无法满足部队需要的。但是,在军转民之后,从R-7导弹衍生出来的“联盟”系列运载火箭反而取得了相当的成功。


型号种类:

SM-65A:

“阿特拉斯”系列最早的型号,也是最初的全尺寸原型,首飞于1957年6月11日。因为本身仅仅作为验证推进系统和整体结构的实验型的缘故,“阿特拉斯”A型并没有所谓的“分级”或是主发动机这种东西,而是干脆用一部发动机搭配两个大型推力室来提供动力,涡轮增压泵也只有一个。最早的三枚“阿特拉斯”A型导弹采用早期型的Rocketdyne发动机和圆锥形的推力室,其总推力仅为135000磅力(600.51kN),到第四枚“阿特拉斯”A型导弹时,发动机的总推力被增加到了150000磅力(667.23kN),推力室也更换成为“钟型”。

1957至1958年间“阿特拉斯”A型导弹进行了八次试射,其中四次取得了成功,所有测试均在卡纳维拉尔角空军基地的11、13或14号发射场进行。

SM-65B:

康维尔X-12/SM-65B是该系列导弹/火箭中更为先进的型号,首飞于1958年7月19日。这种导弹总共试射了十次,其中九次是作为洲际弹道导弹进行的测试(亚轨道弹道),其中五次成功、四次失败,所有测试均在卡纳维拉尔角空军基地的12号或14号发射场进行。在它身上首次出现了“阿特拉斯”家族标志性的“一级半”布局,它同时也是本系列中首先实现洲际距离飞行(6325英里,10180公里)的型号。

“阿特拉斯”B型是该系列中第一个拥有完整的助推发动机和主发动机组合的型号,其采用的MA-1推进系统也是后来MA-2乃至MA-5的鼻祖。

SM-65C:

“阿特拉斯”C型导弹的设计更为精湛,采用了轻量化的零部件、扩大了低温液氧储存罐的尺寸并缩减了燃料箱的体积。但这种导弹仍然不是真正的实战型号,它于1958年12月24日首飞,并一度被计划用作“阿特拉斯-艾博(Atlas-Able)”运载火箭的第一级,但在1959年9月24日这种导弹在静态测试中发射爆炸事故之后这一设想就被放弃了,研究人员转而试图利用“阿特拉斯”D型来完成这一构思。“阿特拉斯”C型导弹总共进行了六次试射,均为亚轨道弹道测试,其中半数获得了成功,所有测试均在卡纳维拉尔角空军基地的12号发射场进行。

“阿特拉斯-艾博(Atlas-Able)”运载火箭

SM-65D:

“阿特拉斯”D是该系列导弹的首个实战型号,亦是后来该系列运载火箭的开端,在不算载荷的情况下其全重为255950磅(116100千克),空重则仅为11894磅(5395千克),因此95.35%的质量实际上都是推进剂。在此基础上如果在减去助推发动机和其附属的整流罩的6720磅(3048千克)质量的话,其本体质量占初始总质量之比不过2.02%而已,如此之低的干重乃是这种导弹/火箭能够在不使用上级火箭的情况下依旧能够达到9000英里(145000公里)射程或是轨道高度的关键所在。

“阿特拉斯”D型导弹于1959年4月14日首飞,宣告了美国应急弹道导弹打击能力的成立,同年9月,空军就在加利福尼亚州范登堡空军基地的露天发射场上部署了三枚该型导弹,导弹所属作战单位则为第704战略导弹联队下辖的第576战略导弹中队。这三枚导弹完全呈露天放置,在发射前需要依靠龙门吊起重机来起竖。直至1964年5月1日为止,这三枚导弹中始终有一枚维持着临战警戒状态。

SM-65E:

“阿特拉斯”E型是该系列导弹中第一种“三引擎”型号,意即两个助推发动机真正地成为了各自可以独立运作的引擎*。这种导弹于1960年10月10日首飞,在1961年9月至1965年3月间进行了实战部署。这种导弹的最大特征是设置有完全独立运行的惯性制导系统,从而消除了对地面制导的依赖。因为无需再与地面引导设施共同布置的缘故,“阿特拉斯”E型导弹可以以更加分散的1x9模式进行部署,即,每个发射场驻扎一个导弹中队,配有一处发射阵地和9枚导弹。“阿特拉斯”E型的测试在卡纳维拉尔角空军基地的11号和13号综合发射场、范登堡空军基地的发射井测试设施(Operational Silo Test Facility即OSTF)、范登堡空军基地第576发射场和范登堡空军基地第3航天发射场进行。

*此处与前文中“引擎”部分似有相互矛盾之处,恳请指教,当立刻改正。

SM-65F:

“阿特拉斯”F型导弹是该系列导弹中最终型号,其于1961年8月8日首飞,在1962年9月和1965年4月间进行了实战部署。与E型相比,F型最大的区别在于采用了导弹井的形式进行布置,意即在平时部署时导弹本身会被竖直安置在井下,但在发射时仍然需要依靠平台提升至地面再点火升空,整个发射流程耗时约10分钟。虽然不是直接在发射井中点火,但因为省去了此前型号发射前必经的起竖过程之故,导弹发射的流程比起此前的型号来依旧被缩短了约5分钟之多。在警戒状态下,导弹会被首先灌注煤油燃料(可长期储存),在发射时再将液氧灌入弹体之中。

“阿特拉斯”F型导弹的测试在卡纳维拉尔角空军基地第11号、13号综合发射场、范登堡空军基地的发射井测试设施、范登堡空军基地地576发射场和范登堡空军基地第3太空发射场进行。


部署情况:

曾部署“阿特拉斯”导弹的美军基地

在1959年至1962年间,美国战略空军司令部部署了11个“阿特拉斯”弹道导弹中队,随着时间的推移,更新型号(D型、E型、F型)的可靠性也在逐渐上升。

各型号导弹的在役数量(每年):

CGM-16D(“阿特拉斯”D):

1959: 6枚

1960: 12枚

1961: 32枚

1962: 32枚

1963: 28枚

1964: 13枚

CGM-16E (“阿特拉斯”E):

1961: 32枚

1962: 32枚

1963: 33枚

1964: 30枚

HGM-16F(“阿特拉斯”F):

1961: 1枚

1962: 80枚

1963: 79枚

1964: 75枚

各型号导弹的部署方式和所属单位:

CGM-16D(“阿特拉斯”D):

1959年9月,第一支具备作战能力的“阿特拉斯”洲际弹道导弹中队在怀俄明州F.E.瓦伦空军基地完成部署*,该中队配备有6枚导弹,均以露天形式布置。另外的三支导弹中队则将导弹布置于掩体当中(仅能抵抗5psi即34kPa的超压)。这三个个导弹中队各自为:

*前文中第576战略导弹中队有实验性质。

第389战略导弹联队(于1960年9月2日至1964年7月1日部署于怀俄明州弗朗西斯·沃伦空军基地)所属:

第564战略导弹中队(6枚导弹);

第565战略导弹中队(9枚导弹);

第385轰炸机(后战略航空航天)联队(于1961年3月30日– 1964年10月1日部署于内布拉斯加州奥菲特空军基地)所属:

第549战略导弹中队(9枚导弹)。

率先部署在瓦伦基地的第564导弹中队采用的是3x2的部署形式:6枚导弹被分成了两组各三枚,每三枚导弹共同组成一个发射阵地,由一个发射作战中心控制,而最终这两组导弹又都共同接受地面引导中心的管制。

同样部署在瓦伦基地的第565导弹中队采用的则是3x3的布置形式,因为这个中队配备有9枚导弹。每三枚导弹仍然自成一组,但这一次它们不再统一置于引导中心的控制之下,而是各自拥有一个综合了发射控制和导引功能的指挥中心。这样的指挥中心占地107x121英尺(33x37米),有地下层,每一组导弹之间互相间隔约20至30英里(30至50公里),这样就可以避免整个发射基地被一枚命中的敌方核导弹全灭。

CGM-16E (“阿特拉斯”E):

“阿特拉斯”E型导弹被布置于“半加固”的掩体当中(可抵抗25psi即170kPa的超压),导弹本身及其维护设施还有发射控制中心的大部均位于地下钢筋混凝土结构中,仅顶层凸出于地表。

配备“阿特拉斯”E型导弹的各单位如下:

第92轰炸(后战略航空航天)联队(于1961年9月28日至1965年2月17日部署于华盛顿仙童空军基地)下属:

第567战略导弹中队(9枚导弹);

第21战略航空航天部(于1961年10月10日– 1965年1月4日部署于堪萨斯州福布斯空军基地)下属:

第548战略导弹中队(9枚导弹);

第389战略导弹联队(于1961年11月20日至1965年1月4日部署于怀俄明州弗朗西斯·沃伦空军基地)下属:

第566战略导弹中队(9枚导弹)。

HGM-16F(“阿特拉斯”F):

装备“阿特拉斯”F型导弹的六个中队是首批以发射井形式部署的洲际弹道导弹部队之一,坚固的地下发射井可以抵抗100psi(690kPa)的超压。

配备“阿特拉斯”F型导弹的单位如下:

第310轰炸机(后战略航空航天)联队(于1962年9月9日至1965年2月1日部署于堪萨斯先令空军基地)下属:

第550战略导弹中队(12枚导弹);

第98战略航空航天联队(于1962年9月15日至1965年3月10日部署于内布拉斯加州林肯空军基地)下属:

第551战略导弹中队(12枚导弹);

第11轰炸(后战略航空航天)联队(于1962年10月9日至1964年12月30日部署于俄克拉荷马州阿尔特斯空军基地)下属:

第577战略导弹中队(12枚导弹);

第96轰炸(后战略航空航天)联队(于1962年11月15日至1964年12月1日部署于德克萨斯州戴斯空军基地)下属:

第578战略导弹中队(12枚导弹);

第6轰炸(后战略航空航天)联队(于1962年11月30日至1965年1月5日部署于新墨西哥州沃克空军基地)下属:

第579战略导弹中队(12枚导弹);

第820航空(后战略航空航天)部(于1962年12月20日-1965年3月12日部署于纽约州普拉茨堡空军基地)下属

第556战略导弹中队(12枚导弹)。



LGM-25C “泰坦II”:

“泰坦I”导弹

“泰坦”系列导弹/火箭起源于1955年10月,其时美国空军与格伦·L·马丁公司签订了一份研发洲际弹道导弹的合同,项目代号为“泰坦I”,这是美国第一种使用两级火箭结构的导弹,也是美国第一种采用发射井形式部署的导弹。不过,在马丁公司的眼中,“泰坦I”还有着诸多亟待改进之处:这种导弹的射程、精度甚至是发射准备时间都远没有达到理想的程度。为此,公司在1960年6月又和军方签订了新的合同,新的导弹项目代号为SM-68B“泰坦II”。新型导弹比“泰坦I”重50%,其一级火箭段更长,二级火箭段直径更大,其燃料也更换成了混肼-50(即联胺与不对称二***的1:1混合物),氧化剂则为四氧化二氮。“泰坦II”采用的燃料和氧化剂极度危险,而且有剧毒,但是这样的组合在不出问题的时候却能够长期灌注在弹体当中,因此“泰坦II”在发射时无需再像“泰坦I”那样先提升至地面再灌注燃料,而是可以直接在井内就点火升空。导弹发动机的结构也可以变得更加简洁从而降低发生故障的概率。

“泰坦II”导弹首飞于1962年3月,并于次年10月初步具备了实战能力,此时它的代号已经从SM-68B变更为LGM-25C。这种导弹采用MK6型再入装置,可以搭载一枚9兆吨当量的W-53核弹头以惯性制导形式攻击9900英里(16000公里)外的目标(美国专家原本估计“泰坦II”最终有能力携带当量35兆吨的核弹头,但这种弹头从来没有真正地开始研发,逞论部署)。截至LGM-30“民兵”洲际弹道导弹在1960年代前中期大量部署之前,54枚“泰坦II”导弹一直是美国战略核威慑力量的中坚。此后有不少“泰坦II”被用于航空发射用途,至上世纪60年代中期时已有12枚“泰坦II”火箭被用在国家航空航天局(NASA)的双子星载人航天计划之中。除去NASA之外,“泰坦II”火箭的服务对象还包括美国国家海洋局的地球轨道和大气管理局(NOAA)和美国军方,发射了不少民用和军用的气象卫星。截至2003年为止,“泰坦II”系列运载火箭均在加利福尼亚范登堡空军基地发射。

“泰坦II”导弹

结构简介:

总体而言,“泰坦II”导弹由两级火箭和一个再入段组成,在发射过程中,最下方的一级火箭会首先分离,然后二级火箭会与再入段分离, 最后就只剩下再入段朝目标飞去。在一级火箭中设置有三个陀螺仪和自动控制装置,后者会尽可能确保导弹弹道的平直,这一功能通过将控制指令传递给第二级火箭中设置的惯性测量单元(IMU)再让惯性测量单元控制火箭发动机进行修正来实现。二级火箭中除去惯性导航装置之外,还设置有飞行控制系统。两级火箭均拥有各自的燃料供给系统、加压系统和火箭发动机,也都各自由各自的电子也液压元件控制。为确保分离的顺利,“泰坦II”在各级的连接处使用了爆炸螺栓。

弹体:

弹体本身分为两级采用了空气动力学静稳定结构,其主要目的为在飞行途中保护其内部的各种仪器和设备不被损坏。两级弹体的直径均为10英尺(3米),在弹体中燃料罐和氧化剂储存罐呈串联布置,罐体的外壁同时也是弹体的外壁,在罐体的外部连接有各种管路,以为缆线和管道提供通道,在罐体的前端则设置有可拆卸的盖子。弹体在前部、后部和罐体串联的分隔部开有检修口,以方便人员对导弹进行检查和维护。在分离时,导弹的导航系统会启动分离继电器以将一级火箭与二级火箭分开。

一级弹体:

一级弹体由级间结构、氧化剂箱前裙板、氧化剂箱、箱体间结构和燃料箱组成。其中级间结构、氧化剂箱前裙板和箱体间结构均由铆接蒙皮、纵梁和框架构成;氧化剂箱由前部半球形圆顶、中部罐体、后部半球形圆顶和输送管道四个部分焊接而成;燃料箱同样采用焊接结构,但尾部形状为锥型且内部设有导管。

二级弹体:

二级弹体由过渡段、氧化剂箱、箱间结构、燃料箱和尾裙组成,其过渡段、箱体间结构和尾裙均由铆接蒙皮、纵梁和框架构成,氧化剂箱和燃料箱由前部半球形圆顶、中部罐体和后部半球形圆顶三个部分焊接而成。

导弹参数:

尺寸与重量:

第一级长67英尺(20米)、直径10英尺(3米),干重9522磅(4319千克),满载重量267300磅(121200公斤),海平面发动机推力430000磅力(1900kN);

第二级长29英尺(8.8米)、直径10英尺(3米),干重5073磅(2301千克),满载重量62700磅(28400公斤),250000英尺海拔高度发动机推力为100000磅力(440kN);

再入段(含垫片)长14英尺(4.3米),最大直径8.3英尺(2.5米);

姿态控制发动机推力950磅力(4200N)。

制导:

最初的“泰坦II”导弹采用的是AC Spark Plug生产的制导系统,其惯性测量单元(Inertial Measurement Unit即IMU)的设计源自麻省理工的德拉普尔实验室。导弹的导航计算机(Missile Guidance Computer 即MGC)是IBM ASC-15。在一级火箭中设置有三个陀螺仪和自动控制装置,后者会尽可能确保导弹弹道的平直,这一功能通过将控制指令传递给第二级火箭中设置的惯性测量单元(IMU)再让惯性测量单元控制火箭发动机进行修正来实现。

随着时间的推移,旧导航系统的备件变得越来越难于获取,因此随后更先进的德科通用空间制导系统(Universal Space Guidance System 即USGS)成为了“泰坦II”的标配,该系统使用Carousel IV惯性测量单元和Magic 352计算机。


发射:

“泰坦II”导弹被设计成可以直接从地下发射井中点火升空的形式,这样一来,可以抵抗核爆炸冲击的发射井就能够确保导弹在敌方先发制人的核打击下的生存能力,从而使得美国可以发动二次核打击进行报复。

发射“泰坦II”的命令只能由美国总统下达,一旦总统下达了命令,发射指令就会立刻从战略空军司令部总部(或是从其在加利福尼亚州的备份处)发送至各个导弹发射井。指令本身会以35个字母的音频形式下达。

在接收到指令后,发射井中的两名导弹操作员就会将其抄录下来,在两方比对结果无误之后,他们就会前往开启红色的保险箱,保险箱为两名操作员各自设置了一把密码锁,只有操作员本人知晓打开的方式。

在保险柜中放置有许多预先封装好的信封,每个信封在正面都会有两个字母作为标记,在指令的35个字母中内嵌有一条长度为7个字母的子代码,子代码的前两位就对应着要打开的信封上的两个字母。在打开的信封中会有一块塑料卡片,其上的五个字母对应的是子代码剩下的五个字母,在核对无误的情况下,发射指令的确认工作就完成了。

在发射指令中,有六个字母的代码代表的是解锁导弹的密码,密码需要在一个单独的系统上输入,在输入无误之后会开启导弹内部一条氧化剂输送管线的蝶阀,此时导弹已经处于待发状态。指令的剩余部分包含的是导弹何时发射的信息,可以是在收到指令之后立刻发射,也可以是在这之后指定的任意时间发射。

在发射时,两名操作员需要同时将发射钥匙插入各自的控制台,并在两秒钟误差之内转动钥匙并维持至少五秒钟时间。控制台之间的间隔十分遥远,因此一个人是无法在这段时间内完成发射的操作的。

在这之后,导弹内的电池会首先被充至满充状态,之后导弹就会和发射井内部的电源切断链接,此后导弹发射井盖就会开启,并在控制室内发送“SILO SOFT”的警报。再然后,导弹的制导系统会接过导弹的控制权,并装订好导弹的发射诸元,数秒钟之后,导弹的发动机点火,导弹获得的推力开始上升,但直到爆炸螺栓断开之后,导弹才会真正地开始爬升。

“泰坦II”导弹发射井示意图


服役史:

“泰坦II”导弹于1963至1987年间在役,最初由63枚该型导弹处在战略空间司令部的控制之下,其中:9枚导弹被部署在加利福尼亚州范登堡空军基地(该型导弹的主要训练场地)、18枚被部署在亚利桑那州图森附近的戴维斯-蒙森空军基地周边并维持24小时战备态势、其余36枚导弹则平均分配给阿肯色州的小石城空军基地和堪萨斯州的威奇托市的麦康奈尔空军基地并维持24小时战备态势。共计有54枚导弹被用于实战部署。

最初“泰坦II”型导弹只预期要服役5至7年而已,但因为体型大且自重轻的缘故,它的服役寿命比预期的要长得多。美国空军和战略空军司令部尤其不愿意退役这种导弹,因为“泰坦II”虽然只有54枚处于实战状态,仅占美军总弹道导弹数量的小头,但在美国空军控制的弹道导弹中它却是占到了一大半。

通常人们总是认为“泰坦II”的退役和军备缩减协议有很大关系,但实际上,这种导弹自身的老化才是更加不容忽视的因素:因为液体燃料的挥发性和密封部件的老化问题,这种导弹本来在1971年时就已经预备要退出现役了。更不用说,导弹采用的旧式惯性制导系统到了70年代中期也不太可能再找到“新的”备件。虽然后来通过更换制导系统解决了这一问题,但“泰坦II”导弹在1978年和1980年发生的两次重大事故还是为这种导弹敲响了丧钟。最终美国在1982年7月正式宣布了这种导弹的退役,最后一枚“泰坦II”导弹于1987年5月5日在位于阿肯色州贾德索尼亚的第373-8号发射井中停止使用。拆除弹头的“泰坦II”导弹弹体起初被封存于亚利桑那州的戴维斯–蒙森空军基地和加利福尼亚的前诺顿空军基地,在2009年时它们全数被拆解了事。

导弹数量(每年):

1963年: 56枚

1964年: 59枚

1965年: 59枚

1966年: 60枚

1967年: 63枚

1968年: 59枚(范登堡空军基地有3枚导弹停止使用)

1969年: 60枚

1970: 57枚 (范登堡空军基地又有3枚导弹停用)

1971年: 58枚 

1972年: 57枚 

1973年: 57枚 

1974年: 57枚 

1975年: 57枚 

1976年: 58枚 

1977年: 57枚 

1978年: 57枚 

1979年: 57枚 

1980年: 56枚 

1981年: 56枚  (罗纳德·里根总统宣布“泰坦II”导弹退役)

1983年: 53枚 

1984年: 43枚  (戴维斯-蒙森空军基地发射场地关闭)

1985年: 21枚 

1986年: 9枚  (小石城空军基地关闭)

服役单位:

每个“泰坦II”导弹联队都拥有18枚导弹,每个中队则各自拥有9枚,每枚导弹配有一个导弹发射井。

308战术导弹联队(于1962年4月1日至1987年8月18日驻扎于阿肯色州小石城空军基地)下属:

第373d战略导弹中队;

第374战略导弹中队;

第308导弹检修中队;

第381战略导弹联队(于1962年3月1日至1986年8月8日驻扎于堪萨斯州麦康奈尔空军基地)下属:

第532d战略导弹中队;

第533d战略导弹中队;

第390战略导弹联队(于1962年1月1日至1984年7月31日驻扎于亚利桑那州戴维斯–蒙森空军基地)下属:

第570战略导弹中队;

第571战略导弹中队;

第一战略航空航天部下属:

第395战略导弹中队(于1959年2月1日至1969年12月31日驻扎于加利福尼亚范登堡空军基地),该中队下属三个发射井,在1963-1969年间主要任务是技术开发和测试。

*1959年时曾有人提议在纽约前格里菲斯空军基地建造第五个由第13和第14中队组成的“泰坦II”导弹发射设施,但从未动工。



原文内容出处:

https://en.wikipedia.org/wiki/SM-65_Atlas

https://en.wikipedia.org/wiki/LGM-25C_Titan_II

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