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三叉戟:美国和英国唯一的海基核武器

 太阳TAI 2016-09-24

小火箭出品


上世纪70年代初期,美苏之间的冷战气氛越来越浓重。为了进一步提升核武器的威慑能力和反击能力,美国决定开始发展更为先进的潜射弹道导弹核武器。这便是“三叉戟”潜射弹道导弹发轫的原因。



时任英国首相撒切尔夫人与时任美国总统吉米·卡特在讨论英美海军未来建设问题的时候,决定启动“三叉戟”导弹研制项目。


整个项目分两步走:第一步是研制一款外形尺寸和“海神”潜射导弹相当的导弹,以7400千米的射程(“三叉戟”C4),使核潜艇在抵达苏联近海之前,就能够对苏联全境进行覆盖;第二步是研制一款外形尺寸更大的潜射弹道导弹,以12000千米的射程(“三叉戟”D5),使核潜艇在北大西洋或者太平洋北部的广阔海域都拥有覆盖苏联全境的能力。




“三叉戟”导弹项目集中了当时美国和欧洲大量的顶尖航空航天企业。该项目由洛克希德公司牵头,负责总体设计。第一级发动机分包给聚硫橡胶公司,第二级发动机分包给了赫拉克勒斯公司,第三级发动机分包给了联合技术公司。


洛克希德公司就不用介绍了。聚硫橡胶公司技术实力比较强,之后在“挑战者”号航天飞机失事的时候,更是让很多人了解了该公司的密封器件已经大量出现在了小至导弹大到航天飞机的多种飞行器上。赫拉克勒斯公司现在是赛峰集团旗下的公司。对,就是那个把发动机同时卖给波音737、空客A320和商飞C919的赛峰。联合技术公司旗下有普惠发动机公司、奥的斯电梯公司、汉胜公司等,因此其技术实力也不用质疑了。



“海神”潜射弹道导弹是“三叉戟”导弹的前辈。


研制“三叉戟”导弹的这个消息传到导弹设计人员的耳中时,他们并没有觉得该任务有多难。之前的潜射导弹是两级发动机,射程当然有限(“海神”导弹的射程为4600千米),只需在导弹上增加一级发动机,把导弹的长度延长2米便能轻松地实现设计要求。然而,紧接着到来的一个命令让他们犯了难:新研制的导弹的长度不能延长,哪怕是半米都不行。(潜艇研制部门不能及时更新换代潜艇,为了能让新的导弹在原来用于发射“海神”导弹的潜艇上服役,导弹尺寸不能有太大变化。


射程要超过7000千米的硬指标使得增加第三级发动机成了必然选择。然而,导弹的总长度却又受到了限制。这相当于在一座已经盖好的二层小楼上加盖第三层楼房,然而又规定楼房的总高度不能有一点儿增加。



然而,这个难题没能难住设计人员。1977年1月18日,“三叉戟”导弹在美国卡纳维拉尔试射成功。射程妥妥的实现了超过7000千米的要求:实际射程7400千米。



1981年10月2日,技术人员正在给核潜艇装载“三叉戟”C4潜射弹道导弹。




他们把第三级发动机藏在了弹头里面。让8个分导式的子弹头围绕着第三级发动机排布。


但是,这样一来,导弹的头部就太粗钝了,空气阻力由此增加了不少(最大空气阻力达182千牛,这个力量大约能够在地面上顶起41头健壮的亚洲良种黄牛)。于是,一个简单却有效的发明出现了:减阻杆。




这根学名为减阻杆的物体由6根4130铬钼合金钢管逐根套接制成。每根钢管长30.75厘米,直径从11.2厘米依次递减到4.9厘米。这根钢管平时像收音机的鞭状天线那样收起来,藏在弹头内部(弹头里真是藏了不少东西),顶端有一个直径22.9厘米的不锈钢圆盘。收起来的减阻杆与顶端圆盘加起来的长度为31.5厘米,跟一个成年人的大臂差不多长。最粗的那根钢管里面有一根火药柱体。当传感器感知到导弹的加速度达到2个g的时候(对于“三叉戟I”导弹来说,通常发生在出水4.05秒左右),火药柱体被点燃并立即产生大量气体。这些气体把锁在粗管中的另外5根钢管依次顶出,在1秒内就会形成一根长1.28米的细杆。



技术人员正在检修“三叉戟”导弹,左侧较大的是“三叉戟”D5型,右边那个小一些的是“三叉戟”C4,它们都顶着减阻杆。这根杆平时实际上是收在弹头中的。



减阻杆缩到了弹头内部,只露出顶端那个直径22.9厘米的不锈钢圆盘。



减阻杆的空气动力学原理被写进了一些技术文献中,但是没有较为清晰的图片可以用来演示。我觉得还是得用自己算的流场来说明问题比较好(写个东西不计报酬也就罢了,还要搭上大半个月的晚上来计算流场,算是个情怀吧)。于是就有了下图:



从弹头的流场来看,文献中给出的示意图还是比较靠谱的。减阻杆撕开了钝头前部的弓形激波,让气流转而向两侧飞去。这让弹头附近的气流速度(还有温度)大幅下降。实际上,减阻杆能够减少“三叉戟”导弹50%以上的空气阻力。重新计算弹道的话,可以发现,如果没有这根杆,“三叉戟”C4的最大射程将只有6800千米。减阻杆凭借一己之力,就让导弹的射程增加了600千米。


“三叉戟”导弹核弹头袭击莫斯科的模拟。爆炸当时会杀死12万5千人。



与“三叉戟”导弹有关的纪念邮票



“三叉戟”D5导弹模型分解图



美国俄亥俄级战略导弹核潜艇示意图



“三叉戟”导弹试射。左侧从下到上:开盖、出筒、上浮、出水。中间:出水瞬间(减阻杆尚未伸出,说明轴向过载还未达到2个g,照片是在出水后不久拍摄的)。右侧:分导式多弹头再入大气之后,命中地面上的多个目标。


这个不是“三叉戟”导弹在秀它的机动能力,而是1989年3月份的一次失败的试射。


“三叉戟”导弹的控制面板



2011年3月1日,人们在太平洋上观看“三叉戟”D5导弹的发射。



三叉戟是海神波塞冬的武器,比较适合作为潜射导弹的名字。



美国 SSBN-741“缅因”号核潜艇的徽章。该艇属于俄亥俄级,搭载24枚“三叉戟”D5。



美国SSBN-743“路易斯安那”号核潜艇的徽章。该艇也属于俄亥俄级,搭载24枚“三叉戟”D5。



“俄亥俄”号核潜艇是俄亥俄级核潜艇首艇。



“三叉戟”D5发射后穿越云层的瞬间



天空中出现的这样子的东西有时会被认为是UFO,其实这种形状带着“三叉戟”D5型导弹飞行尾迹的典型特征,与前面的流场图对照便知。



“三叉戟”D5导弹的纪念杯,据说倒进开水后会显示不同的画面。



基辛格曾经在1974年12月指出:“今后十年,美苏都会把越来越大的核力量搬到海洋里面去。”这个预言在后来得到了验证。



2014年6月2日,美国又试射了一枚“三叉戟”D5潜射弹道导弹。


对于美国来说,海基核力量无论从总当量还是弹头总数量来看均是其极为重要的战略核威慑力量。


“三叉戟”D5型导弹部署在美国14艘俄亥俄级战略导弹潜舰上,每艘可配备24枚,这336枚当量为47.5万吨TNT的核弹头撑起了美国海军唯一的核力量。当然,后来的俄亥俄级核潜艇进行了一些改动,一些原本用来发射核导弹的发射筒改为发射战斧式巡航导弹。



位于华盛顿州班戈港附近的普吉特峡湾有一个可以用来维护“三叉戟”核导弹的潜艇基地(从1974年就已经开始建造),该处有一条约90米深的较宽的航道,潜艇可从船坞直接开往太平洋。


俄亥俄级核潜艇,开启了它24个导弹发射筒盖。


现在暂时打不起核大战,有4艘俄亥俄级核潜艇没有装载“三叉戟”核导弹,而是把发射筒改造后,让每个筒装载7枚战斧式巡航导弹。这样,每艘俄亥俄潜艇就可以搭载168枚巡航导弹了。(NO STEP 请勿踩踏噢!)



SSBN-732“阿拉斯加”号核潜艇,也是俄亥俄级核潜艇,很长(170米)。



“三叉戟”D5导弹的发射筒


对于英国来说,“三叉戟”D5型导弹部署在4艘弹道导弹核潜艇上(每艘携带16枚导弹)。这些核导弹是目前英国唯一的核威慑力量。因为国防经费的限制,从2013年开始,英国国防部开始把这些核导弹的维护工作包给了私人承包商ABL联盟(合同签了15年)。



自从1993年,最后一架胜利者轰炸机退役后,前卫级核潜艇就成了英国唯一的核武器发射平台了。





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