美国陆基战略核力量演变史(一)民兵系列
一.民兵三兄弟的研制简史
在上个世纪50年代,苏联率先在液体燃料洲际导弹领域上发力,成功先于美国研制出了R-7弹道导弹,并改装成了运载火箭,成就了加加林和斯普特尼克1号的传奇。紧随其后的美国人在1959年9月服役了SM-65D弹道导弹。随后SM-65E/F弹道导弹列装服役。


这些傻大黑粗的液体燃料洲际弹道导弹都具备以下特点:缺乏防护,低温液体燃料无法实现长期贮存,反应慢,打击精度和灵活性欠佳的缺点。虽然在那个导弹技术不甚发展的年代此等武器的出现确实是战略打击方式的进步,但这都掩盖不了固体燃料导弹研究的必然性。
为了根治SM-65弹道导弹的种种缺陷,美国下大力气加速了新一代固体燃料弹道导弹的研发,新一代导弹代号为SM-80,军方编号LGM-30A/B,这也就是后来的民兵1洲际导弹。它于1958年底开始研制,1961年首次试射取得成功,1962年正式服役。至1965年6月,民兵1型导弹共在美军装备了800枚,彻底替换了SM-65弹道导弹。

但由于民兵1导弹是按照美国大规模报复战略设计的,一枚导弹只能瞄准两个目标中的一个目标(第一批150枚导弹只有瞄准一个目标的能力)。同时LGM-30A/B导弹精度差,弹头比威力低,地面系统的指令控制选择能力弱。为了提高战略威慑力量,美国启动了LGM-30F弹道导弹的研制计划,民兵2弹道导弹即将诞生。
1962年7月,LGM-30F弹道导弹正式开始研制。根据作战需要,为使导弹具备自动选择目标的能力,重新设计了指令、控制和通信系统。新的系统总共加入了100种可能的作战方案,每枚导弹中装定八个目标的数据,它可以按照程序攻击其中的任何一个目标。其次,导弹系统装备了有可靠的指令、控制、通信系统和高精度的制导系统。从提高突防能力着眼,LGM-30F弹道导弹缩小了弹头的雷达反射面积,把弹头外形做得更尖更长;另外导弹增加了突防舱,舱内装有诱饵和金属箔条之类的突防装置,来干扰对方的雷达。
1964年9月至1967年5月,LGM-30F弹道导弹进行了研制性试飞,共发射51枚试验弹,1965年边试射边服役。但是过于急于求成显然没有好处,很快美国就发现其制导系统在地下井曾多次出现故障,于是作战值班部队一个月就退回了62套制导系统到工厂返修。
1966年12月至1967年10月,美国军方执行“挽救民兵2计划”后,才扭转了系统故障频发的被动局面。可是计划赶不上变化——苏联的反导能力太强了,单弹头的民兵2打击能力瞬间下降。为了扭转局面,1964年,美国开始对LGM-30G导弹项目进行论证。随后,1966年春,LGM-30G导弹开始全面研制,1968年8月16日进行了首次飞行试射。
1970年4月,LGM-30G导弹开始装备,1970年6月,LGM-30G导弹正式开始服役。1975年6月,美国完成550枚LGM-30G导弹的部署。2005年,美国空军的LGM-118弹道导弹(即“和平卫士”/MX弹道导弹)全部退役,LGM-30G导弹改进型成为美国仅有的陆基洲际弹道导弹。
二.性能管窥
1.整体布局

LGM-30F弹道导弹的总体布局基本上与LGM-30A/B弹道导弹相同,其主要改进是加大了第二级,直径从1.12米增至1.32米,长度从3.6米增至4.11米,装药量增加1.5吨,使得导弹第一、第二和第三级的质量比最佳化。
LGM-30F弹道导弹第一级裙部和一、二级级间段采用铝蒙皮加隔框结构。连接制导舱和弹头的连接段原用铝制,质量为11.34千克。后改用铍制造,质量减至4.63千克。
LGM-30G一、二级与LGM-30F弹道导弹基本相同,第三级直径较LGM-30F导弹加粗至1.32米。LGM-30G导弹与LGM-30F导弹相比较,为提高核生存能力,整流罩材料使用了钛合金,加厚了一二级级间段的铝蒙皮,同时还在铝制结构处大幅增加了钛制件。
2.动力设计

一级发动机:四种型号均采用锡奥科尔M55固体燃料火箭发动机:推力:933 kN (95000 kg )。第一级发动机采用14%聚丁二烯丙烯晴/FCA固化剂,70%过氯酸铵和16%铝粉,也就是PBAN推进剂。推进剂密度为1.76克/立方厘米,不再使用力学性能和重现性较差的聚丁二烯丙烯酸。壳体内壁绝热层改用轻质碳纤维酚醛。平均海平面比冲2316牛·秒/千克,真空比冲2626牛·秒/千克。以现在的标准看,这玩意也就是上世纪五十年代的垃圾技术,在杂环芳纶材料大量走进寻常百姓家的今天,这个导弹的壳体居然还在用高强度合金钢!对,你没看错,就是高强度合金钢这种只有追求性价比的战术弹才会用的玩意。大家都知道,一型合格的洲际导弹,为了尽可能的提升各级质量比,就需要尽可能的减轻壳体的质量。可是,合金钢这个东西,稍有常识的人都知道它的密度有多大,因此,民兵导弹的整体的装药比极其拉胯。装药比一拉胯,那么导弹整体的质量比就会下降,所以民兵导弹的射程上不去,也有一部分是因为这个原因。

二级发动机:LGM -30A/ B采用航空喷气公司M56固体燃料火箭发动机;推力:267 kN (27200 kg );LGM -30F/ G 则采用了航空喷气公司SR19-AJ-1固体燃料火箭发动机;推力:268 kN (27350 kg )。LGM-30F/G第二级发动机采用CTPB推进剂,相比一级发动机,其海平面比冲提高39~49牛·秒/千克,真空比冲更是高达2824牛·秒/千克,代表上世纪六十年代的固体火箭发动机技术水平。该发动机在仅仅3.72MPa的燃烧室压力下,高空比冲能到286s,应该还算是不错的水平。该发动机采用了一个固定式的潜入喷管,这个喷管是不能动的,那怎么来控制导弹的姿态呢?这时候就有一个在60年代初还蛮黑科技的东西登场了:液体二次喷射推力矢量。使用液态氟利昂改变导弹朝向。通过固体燃气增压,把黄色的氟利昂瓶中的氟利昂挤出,向喷管内喷射,来提供俯仰和偏航的矢量控制。二级火箭发动机一共携带了120kg的氟利昂用于姿态控制。

三级发动机:LGM -30A/ B / F 使用赫克琉斯M57固体燃料火箭发动机;推力:156 kN (15875 kg );LGM -30G使用航空喷气公司/锡奥科尔SR73-AJ/ TC -1固体燃料火箭发动机;推力:153 kN (15600 kg ),比冲2793牛·秒/千克。齐奥尔科夫斯基公式告诉我们,越到末级,发动机比冲对导弹射程(速度增量)影响更大,但这家伙比冲还没第二级高……三级发动机也采用了液体二次喷射推力矢量,只不过喷的是压缩气体驱动的高氯酸锶溶液。
仅LGM-30G有PBV,使用洛克达因RS -14液体燃料火箭发动机;推力:1.40 kN (145 kg )。第四级携带116kg推进剂,推进剂组分是一甲基肼+四氧化二氮组合,采用挤压循环,真空比冲315秒。由于挤压循环的结构十分简单,管路设计也简易,所以搞起耐腐蚀长期储存也就得心应手的多,民兵的PBV可以将这些剧毒燃料储存10年。
鉴于民兵3(LGM-30G)弹道导弹是美国唯一的陆基核力量,也是美国现役的两大核支柱之一(另一个是三叉戟IID5),我还是补充更新一下民兵3弹道导弹的性能数据,来让你们看看这家伙有多么屑。


7151m/s的速度对应约11500km射程多一点,可见民兵3的打击范围已经完全够不着中国全境了,完全没有应有的威慑作用。
3.弹头与制导
LGM-30A/B/F/G均采用惯性制导,但精度一代比一代高。从早期的1600米到后期的120米(不开玩笑,民兵3现在唯一可以自傲的地方就是它的精度了。在没有引进更先进的液浮陀螺的情况下,120米精度是相当顶级的水平,即使如此,这个精度也比不过诸如东风-41,和平卫士,侏儒等等一系列的弹道导弹,以上三者都使用了液浮陀螺),从民兵1单一的惯性制导演变为民兵2的双轴动压气浮稳定陀螺+摆式积分陀螺加速度计+经过抗核辐射加固的弹载集成电路计算机,再到民兵3的增强惯导装置,进步可谓明显。
弹头方面,民兵1的W59核弹头,全长1.214m, 直径 0.41m, 重量249.5kg,爆炸当量100万吨;民兵2的W56核弹头,全长1.201m, 直径 0.442m, 重量272kg,爆炸当量120万吨。W56核弹头是世界上比威力最大的核弹头,但是衡量核弹头小型化程度还不止这个标准。为了设计一个强大的核弹,除了高比威力之外,还有一个各大核武国家纷纷追求的目标,就是高比等效百万吨数。比等效百万吨数(EMT)是核弹头的威力以百万吨TNT当量为单位计量的数值的2/3次方,用来作为核武器对低抵抗力目标实际破坏能力的数值。比等效百万吨数用公式可表示为:EMT=(Y/Y0)^2/3÷m。该公式中,Y为核弹威力(单位:百万吨),Y0为一百万吨梯恩梯当量,m为核弹质量(单位:kg)。按该公式可得出,W56比等效百万吨数0.00415,W59则为0.004,这是相当高的水平了。当然这两型核弹头的安全性不高,所以应用不太广泛,产量也不大。
民兵3的弹头就有说头了,其MK-12战斗部装有3颗W62核弹头,每颗质量159kg,当量17万吨;后来的MK-12A战斗部装3颗W78弹头,每颗当量34万吨,质量175kg。其比等效百万吨数为0.00278。
再后来随着和平卫士弹道导弹的退役,民兵3继承了它的遗产——W87核弹头,质量194kg,当量30万吨。千万不要以为这是完全体,事实上W87通过多加铀235,可以达到206kg质量和47.5万吨爆炸当量!
现在的民兵3导弹以单弹头形式部署,同时装备W78与W87两型弹头,加上储备数量共800枚(2021年美国公布的数据)。
三.整体评价
对于这款导弹,我只能用一个词形容:过时。原来美国主要针对苏联的时代已经过去了,为了适应那个时代民兵1/2/3都用了1万到1.1万公里的射程,但是现在不是了,这家伙现在也就只能带着单弹头勉强飞过太平洋,威风凛凛的时代已然一去不复返,和新一代的东风-41、亚尔斯等弹道导弹是完全没法比的。况且随着民兵3服役超过50年(今年52年),也必将面临弹体老化,性能下降,安全隐患等问题,其战斗力有待商榷。