苏俄海基固体燃料战略弹道导弹系列（一）——R-39（SS-N-20）“鲟鱼”
一．研制背景和服役小传
冷战时期，苏联和美国展开了激烈的军备竞赛，在弹道导弹核潜艇领域也没有停下。1968年美国决定在新型运载武器的基础上发展三叉戟战略导弹系统，随后于1976年开始建造俄亥俄级战略核潜艇。该级核潜艇满载排水量近1.9万吨，可携带24枚至今仍然代表着潜射弹道导弹技术巅峰的（巨浪3出来之前）UGM-133A弹道导弹，共计每艘潜艇可以搭载96个W-88核弹头（每枚导弹4个W-88，质量175kg（加MK-5载具）当量47.5万吨）或192个W-76弹头（每枚导弹8个W-76，质量96kg（加MK-5载具，本体质量95kg）当量10万吨）并在距离目标11000-12000km的堡垒海域（实际上对于一支全球性海军而言任何海区都是其堡垒海域）上对敌发动核打击。
这级潜艇的出现直接废掉了苏联海军费尽心思建立的远洋反潜网络（当时苏联的远洋反潜网络就是针对弹道导弹核潜艇的），并且让美国在二次核打击领域占据了优势。对付一支强大的水下核力量的最好方法，就是想办法跟他们一样有一支同等规模的水下核力量。为此苏联规划建造941型战略核潜艇（即台风级战略核潜艇）以回敬美国，并在排水量上实现了反超（4.6万吨水下排水量，还真是有情怀）。
但是，正如航母的战力要靠舰载机来发挥一样，弹道导弹核潜艇的战力也要靠潜射弹道导弹来发挥。但是当时专门承包苏联潜射弹道导弹制造的马克耶夫设计局（编号SKB-385，即第385特殊用途设计局）却面临着巨大的压力，因为马克耶夫设计局历来就是以液体燃料潜射弹道导弹作为主攻方向，虽然在该领域取得了巨大的成功（R-29RM及其后继型是全球投掷效率最高的潜射弹道导弹，可以实现40.3吨质量2.8吨投掷质量飞行8600km），但是苏联对941型战略核潜艇的导弹要求是：三级固体火箭发动机，干式发射（明白了，就是对标俄亥俄级核潜艇）。啥意思？固体火箭发动机想必大家都明白，干式发射就是利用高压燃气或蒸汽将弹道导弹顶出发射筒并出水后在让导弹点火的发射方式。那么马克耶夫设计局之前搞的是啥东西？液体燃料弹道导弹，湿式发射（就是让海水流入发射筒，导弹直接在里面点火发射）。因此，R-39是在苏联和苏军高层的压力下强行执行的固体导弹方案，其基本设计逻辑从燃料的选择，弹体的布局安排再到点火方式，出水姿态，都有很大的不同。更离谱的是，没有任何经验，完全不擅长于固体导弹研制的马克耶夫设计局竟被要求在相当有限的时间内研制一款足以在投掷能力压过美国UGM-133A导弹的导弹！
为了满足苏联海军的要求，马克耶夫设计局只能求助于自己的好兄弟——设在乌克兰的南方设计局，并从那里搞到了全套的固体燃料发动机的生产工艺和技术。当然，最后的总装调试和出水技术，还得靠马克耶夫设计局自主攻关。
1973年9月16日，根据苏联部长会议第692-222号决议，开始正式发展配用台风级战略核潜艇的R-39三级固体燃料潜射洲际弹道导弹（导弹编号3M65/R-39，北约代号SS-N-20“鲟鱼”）。
1974年12月，第385特种设计局完成了R-39型导弹的初步设计方案。
1977年9月1982年12月，该型导弹进行了波折不断的国家验收试射工作，其中被海军勒令退回整改一次。
1983年5月，根据政府命令，R-39型固体燃料潜射洲际导弹正式列装。导弹编号3M65U，但是因为种种原因，直到1988年1月R-39弹道导弹才正式列装苏联海军。
二．总体设计
R-39弹道导弹是一种极为巨大的导弹，它长16米，直径2.4米，采用三级固体火箭发动机推进，发射质量高达84吨，如果包含一些发射辅助设备和冲击吸收火箭发射系统（ARSS），其整备质量超过90吨！因此R-39稳坐潜射洲际弹道导弹发射质量的头把交椅，至今无人超越。要知道，这个发射质量在潜射导弹界有多么奇葩，这个体积有多么恐怖，和同为固体洲际弹道导弹的同行们对比一下便知。法国最先进的SLBM，可携带6-10个核弹头的M-51发射质量52吨。美国海基核威慑的中坚三叉戟II导弹（即UGM-133A）也不过58吨多一些。单从发射质量上看，R-39甚至赶上了美国于上世纪80年代研制的采用发射井发射的和平卫士重型洲际弹道导弹。
台风级核潜艇也为这款导弹准备了新型的，和这款潜射弹道导弹配套的D-19导弹系统，D-19导弹系统是一套比较独特的发射系统，在导弹发射筒的顶部有一个支撑环，处于悬挂状态的导弹通过专门的导弹发射减振系统支撑在这个环上，即R-39导弹在发射筒内是“吊”着的。R-39导弹的发射原理是利用火药蓄压器从“干式”发射筒发射，发射筒不需注水，发射时在导弹周围形成一个气体空间，这大大降低了导弹在水下运动段的水动力载荷。导弹出水后，弹体设有专门的发动机使导弹发射减振系统与导弹分离，并将其抛向离开潜艇的安全距离处。大家都知道，潜射弹出水是一个跨介质过程，其中的物理过程高度复杂，极难进行线性计算，必须依赖大量缩比试验获得数据，尤其是干式发射，对经验不足的马克耶夫设计局来说，更要极其复杂和繁琐的测试。
因为R-39采用燃气发生器干式弹射出筒法，所以为了减少水动力载荷，R-39的头锥有一圈小固体发动机在头部制造空泡，以减小弹体所受到的水动力载荷，保证导弹有足够动能出水（甚至是破冰）。
但即使马克耶夫设计局的设计师们穷尽了一切手段，干式发射的研制也依然极其艰难，事故频发，进度因为技术难关的问题一拖再拖，甚至导致台风级已被造出，却没有弹用，最初几年只能使用马克耶夫的老式液体弹R-29凑个数。
三．动力系统
相比于艰难前行的干式发射，动力系统研制堪称顺风顺水。之前我说过，因为南方设计局的技术支持，马克耶夫设计局成功的解决了固体燃料发动机的技术壁垒。
R-39采用了南方设计局为SS-24“手术刀”洲际弹道导弹所设计的一级火箭发动机，该发动机代号15D305，采用新一代OPAL高能燃料，真空推力310吨，真空比冲280秒，全重51570kg，发动机的耐压壳体采用杂环芳纶纤维通过缠绕制成，两端的承力组件采用钛合金，这种构造方式和和平卫士弹道导弹的一级发动机非常类似。理论上讲，15D305发动机上采用的杂环芳纶纤维的强度和模量，均要优于MX发动机上采用的凯夫拉-49纤维（凯夫拉是芳纶的商品名），事实上苏联开发的Apmoc芳纶纤维的拉伸强度已经接近T700碳纤维的水平。但从实际装药比例来看，优异的材料性能并没有带来相称的装药比例，估计15D305装药比最多在0.916-0.92左右，低于UGM-133A弹道导弹的一级发动机（装药比0.944）。OPAL燃料是一种含HMX的HTPB基高能推进剂，燃烧室压力9.8MPa，尽管相比于15Zh44（RT-23弹道导弹的原型弹）的3D65一级发动机能量水平有所提高，但与美国同水平燃料作比较，推进剂能量稍显不足：和平卫士弹道导弹不含HMX的一级发动机真空比冲272秒，而含有HMX和HTPB的二级发动机真空比冲295.2秒，要明显超过15D305的280秒。一级发动机放弃了原先的二次喷射矢量，改为柔性喷管整体摆动，喷管也采用了复合材料，在喷喉处采用了碳-碳复合材料以抵抗高温燃气冲刷。
关于它的二三级发动机，我没有查到相应的装药比和质量数据。不过三级火箭的质量之比接近6.3:2.7:1，也就是说，接近最佳质量比（三级火箭质量占10%，一二级在6:3至7:2之间对计算结果影响不大，这点经过大量模拟计算和优化函数证实），并且比冲应该与SS-24弹道导弹相差不大。所以利用SS-24的数据，很容易给出一个R-39弹道导弹的最佳射程估算（二三级发动机默认装药比0.92，PBV占全弹投掷质量的20%）
一级速度增量：2130m/s
二级速度增量：2750m/s
三级速度增量：3426m/s
三级发动机工作完毕后，R-39拥有6.92km/s的速度（修正后），对应刚好10000km的射程。因为PBV分导消耗大部分燃料，所以当我们采用集束式多弹头（MRV）打击敌军时，PBV不用分导，全力推进10枚弹头且不产生额外的速度分量，导弹拥有近7.25km/s的末速度，12000km射程肯定有。
当然真实情况下分导弹头射程不会一样，而是散布在特定的区域内，在这区域内的每一点都可能成为导弹弹头的打击目标。因此R-39在最佳射程估算下，投掷质量2550kg大概拥有9000-10000km的打击范围。
从实际情况看，R-39的满载投掷距离依然不咋样，投掷质量2550kg飞行8300km，可能是因为出水试验显示弹体强度不够所做的人为补强增加了质量，减少了装药，就像巨浪2弹道导弹那样。要知道，UGM-133A弹道导弹投掷质量最大可达2.8吨（当然射程会缩水，大概7400km），但是人家只有不到60吨重，显然其适装性比R-39强太多。
但苏联/俄罗斯有一个明显的优势：东西跨度大，临近北极，适合让洲际弹道导弹走最省能量的北极弹道，并且可在北方舰队和太平洋舰队的港口内覆盖美国全境，因此10弹头射程8300km完全够用。
四．制导系统与弹头
该弹采用惯性制导，该制导方式的优点极其明显，就是不受电磁脉冲干扰，在核战环境下及其有效，但因为惯性制导的误差是会累积的，越往远了打，误差就越大，因此潜射弹道导弹一般命中精度小于陆基弹道导弹。比如UGM-133A弹道导弹和M-51弹道导弹精度均在400米左右；布拉瓦命中精度在350米（加上卫星制导）。R-39虽然没有卫星制导，却也只靠惯性系统达到了500米的精度。当然因为精度越差核弹头杀伤效果越差，因此一般而言，陆基弹道导弹会以敌方的高价值发射井为目标，而潜射弹道导弹会打击敌方城市。
弹头当量我说过了，每个10万吨。每艘台风级核潜艇可携带20枚R-39弹道导弹，携带200个核弹头。
五．后继无人的悲哀
虽然该弹于1988年入役，但是1991年的苏联解体，令其一下子成为了俄罗斯的弃子（太贵了，解体后刚独立的俄罗斯根本没钱保养这款弹道导弹），而且它的两个后继者的研发工作也一直没有成功。
该型导弹有两个后继型：R-39U和R-39UTTH。其中R-39U是第385特种设计局根据1984年4月和1985年5月苏联部长会议两次下达改进R-39型导弹系统的命令推出的改进型，最大的改进是安装了新的小型分导式核弹头，并增大了分弹头的散步范围，同时在导弹的主动飞行段和多弹头制导段加入了全球卫星导航系统（即“格洛纳斯”），使导弹的圆概率误差进一步降低。
R-39型海基弹道导弹和后继的R-39U弹道导弹的表现都难以让苏联海军满意。1985年11月，第385特种设计局继续开始新型导弹系统的试验设计工作，于1986年3月11日正式启动了代号“远洋帆船”的R-39UTTH型三级固体燃料潜射洲际弹道导弹（导弹编号3M91）的研制工作。
R-39UTTH型导弹的在外形上与R-39导弹相仿，但其质量增至100吨，射程达到了10000km并可以在这种射程下满载10枚核弹头，最大投掷质量也有所增加。由于加入了格洛纳斯卫星系统，命中精度大幅提升至350米，堪称苏俄海基弹道导弹中的翘楚。1991年开始了小批量试生产。但多次地面试射失败让俄军方对这种导弹失去了信心。在1997年11月19日进行的第三次地面试射又一次失败后（前两次也都失败了），1998年9月R-39UTTH型导弹的研制工作终止，原计划的后5次试射也因此被取消，它留下的空缺和遗志将由莫斯科热工所的R-30弹道导弹（即布拉瓦弹道导弹）来弥补和继承。
说到底，R-39最适合的年代或许就是苏联时代，而它的历史，也就和苏联一起终结在了1991年。
六．专用的潜艇补给船—11570型补给舰，全球唯一的弹道导弹补给船
为了运输重达90吨的R-39型固体燃料海基弹道导弹，海军、造船工业部门协同交通运输部门、机械制造部门共同对导弹的出厂、运输和装载流程以及配套的机械设备进行了前所未有的大规模改动。首先是研制了全新的地面设施，且导弹由生产工厂到导弹技术基地的运输由传统的卡车拖运方式换成了铁路运输，从导弹技术基地区域到固定装填码头的转运则依靠专用的导弹运输车来保障。潜艇基地内新配备了由莫斯科运输机械制造设计局（KBТМ）研制的导弹装载成套设备综合体（KSPR），包括起重能力达125吨的DPK-125型双托架悬臂式起重机。由于导弹在出厂时就已经完成了推进剂的加注并装入密封的储运发射筒中，因此在吊装进潜艇的发射井内之前，无需在舾装码头进行再次组装。此外，海军还修筑了新的铁路支线以通往建于海岸丘陵地带的潜艇基地和边远地区的导弹靶场。上述铁路基础设施、起重机和码头设备均由北德文斯克“小星星”修理厂负责制造和提供。
不过，上述专用的技术保障设备也存在诸多缺点：
基础设施的建设成本巨大，对整个项目的财政开支和导弹飞行试验的完善保障工作造成了不利的影响；
在固定装填码头进行导弹装载所花费的时间太长；
必须经过很长时间的培训才能让人员的操作水平达到较为熟练的程度，而苏联的义务兵役制决定了短期服役的普通水兵和准尉无法操作这类设备；
巨型起重机的维护修理非常复杂，且无法由海军基地单独完成，一旦发生故障将直接影响海基核力量的战备使用。
为此，苏联海军在建设地面保障设施的同时，还设计建造了多艘浮动导弹技术基地，但是，这些现有的浮动导弹技术基地的平台能力有限，只能运载一般重量尺寸的液体燃料海基弹道导弹和其他战役战术导弹。为了最大限度地保证“台风”级核潜艇发挥战斗力，苏联海军只得委托位于塞瓦斯托波尔的“珊瑚”中央设计局重新设计一型专门负责为“台风”级核潜艇在驻泊区直接实施导弹装载的专用技术保障船——11570型补给舰，或称11570型海上武器运输船。
1983年12月5日，11570型海上武器运输船的首船“亚历山大·布雷金”号在列宁格勒海军部造船厂铺设了龙骨，1985年8月30日下水。该型船原计划建造2艘，但最后仅“亚历山大·布雷金”号一艘建成，并于次年12月29日移交给海军。
“亚历山大·布雷金”号海上武器运输船全长159.1米，全宽23.2米，吃水5.48米，标准排水量8235吨，满载排水量11440吨。船上的主动力装置由2台各6000马力的D82А型柴油机组成，双轴双桨推进，最大航速16.5节，续航力5934海里（15节），另有4台各800千瓦的柴油发电机。船上人员编制148人，自持力30天。该舰配备了1部作为辅助船来说极高规格的МR-755“军舰鸟-МА1”型三坐标对空/海搜索雷达，也就是大名鼎鼎的“顶板”雷达的单面阵简化版，能够担负一定的海上雷达警戒哨任务，以保护重要的“台风”级核潜艇基地。为了应对敌方可能发起的攻击，“亚历山大·布雷金”号装有一定数量的自卫武器，包括4门АK-630型6管30毫米近防炮（备弹2000发）、“箭-3”型便携式防空导弹发射架以及4座7联装55毫米反蛙人榴弹发射器，无线电电子对抗设备则有PK-2舰载诱饵投放发射装置以及PK-10型舰载近界投放发射装置。
然后就是它搭载的弹道导弹了。11570型海上武器运输船可装载供其使用的16枚R-39型海基弹道导弹，并装有全套的导弹吊装起重设施。最为核心的自然便是布置在船体舯部主甲板上的那部与岸上DPK-125型双托架悬臂式起重机同一等级的125吨吊车，另外还配有12吨吊车和9吨吊车各1部。
