东风-31弹道导弹(代号:DF-31,北约代号:CSS-10)是中国的一种三段固体推进剂洲际弹道导弹,也是中国首种远程固体弹道导弹。作为中国第二代战略武器,应用了许多新技术。与其前辈东风5洲际弹道导弹相比,东风-31在体积、打击精度、生存性能和突防能力等方面均有明显突破。
东风-31射程为11500公里,可携带一枚700公斤弹头(相当于1百万吨TNT炸药当量的核弹头),或者多枚更小的弹头。 改进后的东风-31A,载荷1050-1750公斤,可携带至少三枚弹头或诱导弹头以及重返大气层载具、其射程为11270公里。
2009年10月1日,国庆60周年东风-31甲核导弹方队通过长安街。
2015年9月3日,庆祝中国人民抗战胜利暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵上再度亮相。
研制背景
七十年代,移动式液体远程导弹东风22(DF-22)导弹正式立项研制,这宣告我国第二代战略导弹正式提上了日程。1978年底,东风22的方案论证和预研工作开始,代号“202工程”,主要着眼于实现机动、快速发射,提高生存能力、命中精度和突防能力,达到小型化、标准化、系列化和通用化。东风22项目有11项关键技术,包括高性能液体火箭发动机、仪器设备小型化设计、新型结构材料、机动发射模式、全数字化的控制系统等。关键技术很快得到突破,到1984年底,导弹初样的设计、生产和试验任务均已完成。
但很快进展顺利的东风22便告下马,主要原因有二。其一,“七五”计划期间,“以常规武器为主,适当发展战略核武器”的方针意味着重心的倾斜及核武器研制计划的精简。而更适合机动的固体导弹则被挑中。其二,我国自行研制的大直径固体火箭发动机进展顺利。1985年1月,国务院和中央军委正式批准终止东风22导弹的研制工作。次年,在经过联合论证组论证后,“大直径、基本型、系列化”方案得到认同。其后,航天工业部正式开始东风31(DF-31)研制工作。
技术特点
核弹头
早期西方数据中,东风31的载荷为700千克,当时与之匹配的弹体重量是20吨,仅仅是实际情况的一半。以东风31甲的技术水准,在重量接近SS-27白杨M(47.2吨)的情况下,不可能仅具备其60%的载荷。因此在较晚的数据中,一般给出来的都是1000-1750千克载荷。
实际上,核弹头的性能将反映在对载荷的需求中,因而在没有载荷的直观数据情况下,可以从我国核武器小型化水平入手分析东风31的载荷。
与第二代战略导弹配套的第二代核武器研制工作同样始于上世纪70年代中期。中央军委提出我国第二代核武器的发展方向是小型、机动、突防、安全、可靠。
洲际导弹所配备的热核弹头的小型化,关键是初级的小型化,需要采用助爆原理(初级已不是纯裂变弹)。“助爆”的概念是指在裂变装置的中央加入少量的聚变材料,用低裂变威力引发聚变反应,使聚变反应放出高能中子再引起裂变,以此来提高初级的裂变材料利用效率。助爆初级包括“气体助爆”和“固体助爆”两种形式。前者是指聚变材料在武器中以氘氚气体的形式存在,我国应用于东风5核弹头;后者是指聚变材料在武器中以氘氚化锂-6的形式存在,即应用于第二代核武器。
然后是次级小型化解决比威力与重量尺寸的权衡问题。
我国在80年代获得一系列突破,初级小型化原理已经突破,次级小型化的技术途径也已明确。为了满足实用的需求,适应小型化弹头的尖锥外形,把初级塞进鼻锥内,之后又研制了非球形构形的气体助爆初级,最终于1992年9月25日的核试验中取得成功。据美国人通过间谍手段获得的材料表明,该核装置的设计水平极高,仅比美国最先进的W88核弹头稍大。此次核试验中还采用了双轴针孔照相技术,标志着我国的核试验测试诊断达到了国际先进水平。
核战斗部方面水平我国已经达到世界先进水准,而我国在重入载具(ReentryVehicle,RV)方面水平相对落后一些。参照美国核弹头数据:较为先进的W87核战斗部的重量为150KG,加上重入载具MK21之后的重量约为360KG,标准当量是30万吨TNT,可以提高到W88的47.5万吨TNT水平。根据Johnstons网站的核试验数据库,在1992年进行的核实验所显示的当量最有可能与东风31系列的弹头吻合。但该数据库同时给出了65万吨TNT的估计值和100万吨TNT的最大值。假设我国核战斗部的水平高于W87而略低于W88和W87改:如果是65万吨TNT当量,则核战斗部可能在250-300千克左右,加上载具约为700千克左右;如果是100万吨TNT当量,则核战斗部可能在400-500千克左右,加上载具约为1000千克左右。尽管前一个700千克与早期推测数值较为接近,但作为突防手段,洲际导弹还需要携带诱饵。
在某次CCTV军事频道曝光的东风31甲的操控屏幕上,可以清楚地看到“有速诱饵”和“再入诱饵”等字样。这两者均指重量10千克上下的重诱饵,在再入段模拟弹头特性,与在中段模拟弹头特性的轻诱饵明显不同。能够确信的一点是:东风31需要另外的载荷来承担诱饵的重量。如果东风31需要携带10-15个重诱饵外加数十上百的轻诱饵,这意味着上面两种情况的载荷总需求将分别达到800-900千克和1.1-1.2吨左右。实际情况很可能是:采用较大载荷时会牺牲一些射程,而保证最大射程时又需要采用较低的载荷模式,因作战需求而进行侧重点的选择。
攻击距离
距离
东风31甲的改进不仅局限于复合材料壳体的替换。东风31基本型号采用的是我国第二代固体推进技术,例如玻璃纤维壳体、HTPB推进剂、三维药型、碳-碳喉衬、柔性全轴摆动喷管等。而第三代技术新高能推进剂,石墨环氧纤维壳体,可抛式延伸喷管等在东风31甲的研制期间均取得进展,部分可能已经转为实用成果。
其中最典型的技术是高能推进剂。一般而言,火箭固体燃料相对于液体燃料的优点在于储存性和结构简单性方面,缺点则是比冲明显较低。固体燃料中,比冲大于2450牛·秒/千克(即250秒)为高能,2255牛·秒/千克(即230秒)到2450牛·秒/千克为中能,小于2255牛·秒/千克为低能,而液体燃料很多比冲均可达到2800牛·秒/千克以上。于是高能固体燃料的开发已经是新型洲际导弹的关键技术。例如美国三叉戟I潜射导弹所使用的交联改性双基推进剂(Crosslinking Double BasePropellant,XLDB)理论比冲2646牛·秒/千克(270秒);三叉戟II潜射导弹使用的高能硝酸酯增塑聚醚(NitrateEster Plasticized PolyetherPropellant,NEPE)理论比冲2685牛·秒/千克(274秒)。我国对应NEPE的新燃料名称为N15,在《中国科学技术专家传略工程技术编航天卷II》中对崔国良院士的介绍中提到:“NEPE类推进剂,我们70年代开始摸索,80年代研制走入正轨,90年代初取得突破。93-98年分别完成300mm至1400mm直径发动机的演示验证试验。实际比冲达到约2500Ns/kg,比DF31用的HTPB提高约100Ns/kg。”而对湖南大学教授邓剑如的报道中也提到“开发N15高能推进剂……期间突破性地解决了DF-31型号配方中工艺与力学性能相矛盾的技术难题”。可见,东风31甲很有可能已经采用了类NEPE固体燃料,加上使用芳纶纤维/环氧树脂壳体减重等手段,这意味着载荷不变的情况下射程可以进一步增加到12000千米以上,或者保持11000千米左右的射程,增加载荷来提高突防能力。
精度
东风31采用惯性制导,而我国在该领域进步明显。根据《中国科学技术专家传略工程技术编航天卷II》记载,三浮陀螺已经于1999年研制成功,尚未肯定是否已经应用,该陀螺具有世界先进水平,有助于提高打击精度。至于国外所称的星光修正技术尚未见到确凿证据。国外媒体给出的CEP=300米数据应当与真实水平相差不大,随着惯导技术的提高和末修技术的改良,东风31有望接近国外先进水平,若能采用先进末制导技术,则打击精度有望提高一个数量级。实际上我国倘若仅仅执行最低核威慑政策,则无需过多考虑对付敌方洲际导弹发射井等硬目标时才会苛求的打击精度,反而生存能力和突防能力显得更加重要。
生存能力
东风31系列体积重量较上一代东风5明显缩减,13米左右的长度在所有陆基洲际导弹中是最低的,40吨级别的重量则是介于36吨的民兵III和47.2吨的白杨M之间。小型化为东风31实现机动部署提供了先决条件,这对于躲避侦察、提高生存能力是非常重要的。
在阅兵式上展出的东风31甲仍然采用牵引-发射车分离的方式。根据西方报道,牵引车的型号是8×8型HY4330半挂牵引车(1999年开始研制,2000年6月完成试制,主要用于牵引DF31A型导弹发射车。但实际上我国已经成功应用了运输、安装、发射一体的TEL(TransporterErector Launcher)车辆。半挂牵引车的缺陷在于只能局限在公路上使用,而无法实现越野,生存能力有限。TEL的使用则代表获得了真正的机动生存性能。并且我国的TEL设计参照了美国Midgetman侏儒的一体发射车,避免了俄罗斯白杨TEL容易翻车的毛病。
虽然生存能力高,但公路机动仍然有其缺陷:与固定地下井发射相比,公路机动发射系统的快速发射能力(快速起竖、调平、瞄准、测试、发射、撤离)较为落后,打击精度低。这也是为何东风31保留了地下井发射在内的多种发射方式的原因所在。
性能数据
级数:三级
燃料:固体
长度:13.00米
直径:2.25米
发射重量:42 吨
载荷:1050 -1750千克
弹头:单弹头100万吨TNT当量,或3-6×MIRV(9-20万吨TNT当量)
射程:10000千米/12000千米(东风31一甲)
精度(CEP):300米
制导:惯性制导,激光制导,北斗导航
部署方式:发射井,公路机动
服役:2006年/2007年(东风31、A)
如果对照更早期的西方媒体数据,应该说这些数字更加接近真实情况。例如KANWA(汉和)一度给出“重量20吨”的荒唐说法。然而对照更加可靠的国内相关资料,可以看出仍然存在明显误差。
2007年7月份,中国展出的东风31弹道导弹模型。外国通过各种渠道获得的东风31信息与实际情况误差较大。
东风-41型洲际弹道导弹为何让美国寝食难安?
东风-41弹道导弹(中国代号:DF-41,北约代号:CSS-X-10),是目前中国军方对外公布的战略核导弹系统中的最先进系统之一。采用三级固体运载火箭作为动力,最大射程可达约14,000公里,其载车能在公路进行机动,同时具有一定的越野性能。另一方面,该型导弹采用了电脑控制的惯性制导系统,这使得导弹的命中精度得到大幅提高。
东风-41采用多弹头独立重返大气层载具(MIRV)技术,从而实现了运载火箭及分弹头自适应变轨。该技术并非是简单地在一枚导弹上装载多枚分弹头,而是让每个分弹头都有独立的飞行弹道,可调整轨迹攻击不同目标。这样每枚反导拦截导弹最多只能摧毁一个分弹头。让反导系统的效能大为降低,东风-41可携带6~10枚分导式核弹头,这将严重动摇各国反导系统的可靠性。
2016年4月19日,中国进行可分导的新型东风-41洲际弹道导弹试验。
研制背景
中国提升核导弹实力与美国的反导计划有关,实属迫不得已,美国已经研制和装备了陆基中段拦截系统,THAAD末端高空区域防御系统(音译“萨德”)、“爱国者”末段反导系统,海基“标准-3”反导系统等,组成战区和国土防御结合、陆基海基结合的多层反导网络,让中俄核威慑力遭遇巨大挑战。
东风-41是东风-31弹道导弹的一种发展改进型。东风-41最大射程可达约14,000公里,使它几乎可以打击地球上的任何点。根据20世纪80年代初国家提出的大规模毁灭性核报复,目的是研制一种能够打击前美国本土任何一地区的固体燃料洲际导弹,用来代替东风-5液体燃料洲际导弹。国防科委向航天部第一设计院下达了研制固体燃料多弹头洲际导弹的命令。
技术特点
发射方式
东风-41洲际导弹采用公路机动平台,加固地井发射两种方式部署,其中公路机动平台为陕西特种汽车制造厂生产的sx-4320重型牵引车,集储存-运输-发射一体化三用拖车,导弹置于拖车的弹舱内,在运输状态下呈封闭状态,拖车装有两扇对折舱门,发射前舱门开启,导弹通过液压装置起竖发射。
由于东风41弹体重量巨大,已经达到了公路机动平台所能承受的极限,所以放弃了较复杂的冷发射而采用热发射,与冷发射相比,热发射对导弹本身的固体火箭发动机的质量要求较高,但是节省了发射载车上的有限空间 。
突防能力
东风-41洲际导弹暂时没有公开自己的突防作战能力,由于我国导弹再次点火和变轨机动能力一直处于神秘之中,所以尚不清楚东风-41到底采没采用变轨机动。但是估计东风-41导弹的火箭发动机末端会采用可变的燃气舵,该燃气舵可以使得弹道导弹进行机动变轨,改变之前导弹基本上沿着不变的飞行弹道轨道,从而有效突破敌防御系统的拦截 。东风-41配备“突防装置”,分弹头在飞行末段可攻击不同目标,能大幅降低反导系统的效能。
载弹能力
东风-41洲际导弹可携带分导核弹头,可视情况携带3枚、6枚、10枚 。
性能数据
制导
采用三轴液浮惯性陀螺+数字式空间计算机的制导方式,精度是100-200米,采取公路机动平台、铁路机动平台、加固地井发射三种方式部署。
弹头
战斗部可以装载一枚1200千克的300万吨级当量热核弹头;或者装载6枚200千克30万吨级当量热核弹头;或者装载10枚20万吨分导式热核弹头。
外形
东风-41弹长16.5米,弹径2.78米,整体重量达到63.5吨,采用三级固体燃料推进。