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深深的海洋

茫茫大海波连天,悠悠心梦几时圆!

 
 
 

日志

 
 

引用 法兰西重剑对准中美俄  

2010-04-02 22:08:29|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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引用

kktt法国M51导弹试验解析

法国M51导弹试验解析 - kktt - 长缨在手  敢缚苍龙

2010年1月27日,法国国防部宣布当天上午9时25分首次通过“可畏”号(Le Terrible)战略核潜艇成功试射了一枚M51潜地弹道导弹。这标志着法国新一代战略武器研制取得了突破性进展,如果一切顺利,“可畏”号有望于今年年底前开始携带M51导弹执行巡航任务。那么,M51是一种什么样的导弹?法国为什么要发展M51导弹?对中国又有什么启示呢?

一、历史回顾

历史上法国曾多次试图在欧洲称霸,并长期与英国争夺全球霸权。然而经过两次世界大战和战后的殖民地民族解放运动,法国的国际地位不断下降。尽管如此,法国还是不遗余力试图保持其世界影响力。冷战初期,法国政府执行所谓的“大西洋战略”,希望依靠美国和保持海外殖民地,实现恢复法国世界强国地位的战略目标。然而,上个世纪50年代,法国在越南和 “苏伊士运河事件”等问题上一再受挫,使其不得不反思既定的国家政策。1958年末,戴高乐出任法国总统,开始在政治和军事上谋求摆脱对美国的严重依赖,实行防务自主的独立政策。核武器作为一种具有特殊政治作用的武器,在当今世界上是大国地位的重要保证。在这一政策指导下,法国于1960年2月在阿尔及利亚爆炸了第一颗原子弹,成为第四个迈入核门槛的国家。此后,法国一直致力于发展一支独立自主的核力量。

与美苏一样,法国的核力量也是陆海空“三位一体”,并分为战略核力量和战术核力量。其中海基战略核力量由弹道导弹核潜艇及其携带的潜地弹道导弹构成,是“三位一体”中威慑力最高、技术也最复杂的部分。法国从50年代末开始研制弹道导弹核潜艇,先后研制了两代共十艘。与之配套的潜地弹道导弹共发展了七个型号(包括子型号),射程从中程增加到洲际,精度不断提高,威力不断加强。法国的海基核力量的特点是:艇弹匹配性好,一型艇可以装配多种导弹,避免一型艇配一型弹的浪费;导弹研制周期短,更新速度快,“小步快跑”,始终追随美苏的先进水平。

法国M51导弹试验解析 - kktt - 长缨在手  敢缚苍龙

 型号  M1  M2  M20 M4A

M4B

M45

M51

 长/m  10.4  10.7  11.0 11.05

11.05

11.05

12.0

 直径/m  1.5  1.5  1.5 1.93

1.93

1.93

2.3

 起飞重量/t  18  20  21.4 35

36.2

36

56

射程/km

2500

3000

3000

4000

5000

6000

8000+

动力

两级固体

两级固体 两级固体 三级固体 三级固体 三级固体 三级固体
弹头

1×MR41

500kt 助爆裂变

1×MR41

500kt 助爆裂变

1×TN60/TN61

1~1.2Mt 热核

6×TN70

150kt 热核

6×TN71

150kt 热核

6×TN75

110kt 热核

6×TN75(M51.1)

6×TNO(M51.2)

CEP/m

1000

1000

800

500

500

350

250

首飞时间

1971.05.29

1973.07.20

1974.06.12

1980.11.28

1986.03.04

1991.12.10

2006.11.09

服役时间

1971~1974

1974~1977

1977~1991

1985~2000

1987~2006

1996~2017

2010~2030

装载潜艇

S611

S612

S610

S611

S612

S613

S614

S610

S611

S612

S615

S614

S613

S612

S610

S615

S614

S613

S612

S610

S616

S617

S618

S615

S619

S616

S617

S618

 艇号  艇名    开工  下水  服役 退役

 S611  Le Redoutable  可畏  1964.03.20  1967.03.29  1971.12.01  1991.12.13

 S612  Le Terrible  可怖  1967.06.24

 1969.12.12  1973.01.01  1996.07.01

 S610  Le Foudroyant  雷霆  1969.12.16  1971.12.04  1974.07.06  1998.04.30

 S613  L'Indomptable  无敌

 1971.12.04  1974.09.17  1976.12.23  2005.04.04

 S614  Le Tonnant

 霹雳  1974.10.19  1977.09.17  1980.04.03  1999.12.16

 S615  L'Inflexible  不屈  1980.03.27  1982.06.23  1985.04.01  2008.01.14

 S616  Le Triomphant  凯旋  1989.09.06  1994.03.26  1997.03.23

 S617  Le Téméraire  鲁莽  1993.12.18  1998.01.21  1999.12.23

 S618

 Le Vigilant

 警戒

 1997.04

 2003.09.16

 2004.11.26

 S619

 Le Terrible

 可畏  2000.10.24

 2008.03.21

 2010

艇型 长/m 宽/m 吃水/m 排水/t 水面/水下

航速/节 潜深/m 编制(军官) 续航/天 武备
可畏级

128.7 10.6 10.0 8080/8920  25  250  120(15) 65 16×SLBM+18×533 mm鱼雷(4管)+飞鱼
凯旋级 138 12.5 10.6 12685/14335  25  500  96(15) 70 16×SLBM+18×533 mm鱼雷(4管)+飞鱼

法国M51导弹试验解析 - kktt - 长缨在手  敢缚苍龙

凯旋级战略导弹核潜艇结构示意图

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“可畏”号战略导弹核潜艇

1963~1990年,法国用于发展海基战略核武器的总费用为527亿法郎,占其战略核武器总投资的48.8%。而4艘“凯旋”级核潜艇研发制造总投资更是达到150亿欧元,单艇造价高达25亿欧元。据估计,目前法国为维持其核武库,每年需花费30亿欧元的军费。长期高强度的投入保证了战斗力的持续性和核威慑的可信性,装备数量不多但追求先进精良。

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法国长期维持着高昂的军费

二、研制背景

M5导弹的研制最早可以追溯到冷战结束前的1989年,作为替代M45导弹的新一代战略导弹,要求射程达到10000 km,可携带12个分导式核弹头。1992年,法国国防部修改计划,要求新型导弹兼具潜射(M5)与陆基(S5)两种型号,从1993年开始研制,预计用15年时间研制成功。但这一计划刚出台就因经费问题而搁置。1994年法国政府决定,新一代陆基型号改为M45潜地导弹的陆基版本替代,但并未进入研制。1996年,法国总统希拉克重新制定了法国核力量的发展计划,M5导弹取消了陆基功能,只限于潜射,并重新命名为M51导弹。指标也大幅缩水,要求携带4?6个分导式弹头时射程达到8000 km。同年7月,法国国防部颁布“1997~2000年军事建设规划”等一系列法规文件,正式决定将法国的核威慑力量发展方向由原来的陆海空 “三位一体”协调发展调整为海空 “两位一体”,取消陆基核力量。从1996年9月16日开始,法国花了两年的时间拆除了原先部署在阿尔比恩高原上的18枚S3D型中程弹道导弹。此前Pluton和Hadès近程导弹也已全部退役。

冷战后,法国核战略经历了一个逐步调整过程。俄罗斯已从主要敌人变为合作伙伴,新的“潜在敌人”尚不明确。1997年9月希拉克在访问莫斯科期间宣布,“法国威慑力量中的核武器从此不瞄准任何目标。” 然而当今世界安全威胁日益呈现多样化,面对大规模杀伤性武器的不断扩散和“9 11”事件后全球性恐怖主义威胁的加剧,法国2003年底开始酝酿对其核战略进行了历史性的调整。新的核战略在增强抗衡美、俄核威慑的实战能力同时,增加了对中东、北非、地中海及其它对法国安全利益构成潜在挑战的第三世界地区性大国的威慑。

2006年1月,法国总统希拉克发表了新的核武器使用政策,宣布:一、针对恐怖主义将可采用核反击;二、法国拟将核威慑用于欧洲共同防务;三、法国将实行精确战术核打击,不再是冷战时的毁灭性核打击。这是法国第一次明确表明可能会使用核武器回击恐怖袭击,也标志着法国核战略从单纯防御性变成兼顾进攻性,从单纯战略打击转为兼顾战术性精确打击。

2008年3月21日,法国总统萨科齐出席了在法国北部军港瑟堡举行的第四艘“凯旋”级战略核潜艇“可畏”号的下水仪式,并在其就任法国总统后首次阐述了法国未来的核政策。萨科奇宣布,将削减1/3的空基核力量,把法国核弹头的总数目减少到300枚以下,为冷战时期峰值数量的一半。尽管在核武器数量上有所减少,但核武器的重要性丝毫没有降低,法国将继续奉行核威慑政策。在特别指出伊朗的威胁不断增长时,萨科齐警告说“所有威胁我们切身利益的人都将受到严厉的报复。”同时,他还阐述了法国核武器在欧洲的作用:“欧洲正处于危险之中。……亚洲和中东国家正加紧发展弹道导弹能力,特别是伊朗,在不断增加其导弹型号,并积极开展核计划。……法国核武器是保证欧洲安全的重要因素。”

核战略的调整是冷战后法国不遗余力的发展潜地洲际导弹的根本原因。如果只是为了打击俄罗斯,射程6000 km的M45导弹就已经足够了。而射程8000 km以上的M51导弹在法国近海或者北大西洋中部海域发射,既可以覆盖美、俄、中等核大国全境,也可以威慑印、巴这样的地区性核国家,还可以对付中亚、中东、北非等可能对法国造成安全威胁的国家。

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M51对美国的打击能力

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M51对中国的打击能力

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M51对印度的打击能力

三、技术分析

M51导弹的大致参数为:直径2.3米,长12米,重56吨,比M45导弹大得多,也重的多。投掷重量约1.4吨,可携带6枚分导式多弹头,子弹头最大分布范围为350×150 km,射程约8000~11000 km(取决于弹头数量),打击精度CEP约250米。最大发射深度约40米,可变深度发射、水下点火。M51导弹作为90年代开始研制的导弹,采用了大量最新技术。

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M51导弹模型

动力系统:M51固体发动机的研制承包商为G2P公司。G2P由Snecma固体火箭推进公司和SNPE(法国国家火炸药集团公司) 联合组成,共同管理、开发、生产和维护法国战略导弹发动机,1972年成立。其中Snecma负责生产火箭发动机的全部惰性元件(结构、热衬层、点火装置和喷管)和总装,SNPE负责固体推进剂的研制和生产。

M51的三级固体发动机都使用碳纤维/环氧树脂复合材料壳体,NEPE高能推进剂,其中一级发动机推力约为180吨,燃烧室压强约10 Mpa,综合性能达到甚至部分超过了美国D5和MX导弹发动机的水平。高燃烧室压力具有较大的喷管膨胀比,有助于提高比冲和减小喷管组件的尺寸。但高燃烧室压力对发动机壳体结构强度有很高的要求。而高推重比有利于减小主动段重力速度损失,提高导弹的投掷能力。

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M51一级发动机壳体生产

M51发动机采用潜入式柔性喷管,上面级发动机采用了可抛式延伸喷管,有利于减小各级发动机之间的距离。喷管扩张段采用Noveltex整体准三向成型碳/碳材料,具有轻质、低烧蚀特点,该技术已在Ariane5的助推固体发动机上得到成功应用。

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法国三向碳/碳喷管

2005年6月巴黎航展上,美国Goodrich公司宣布,EADS已与该公司签订一项合同,为M51导弹研制末助推级的推力矢量控制(TVC)系统。此前,Goodrich公司已经为M51导弹的第一和第二级发动机研制了推力矢量控制系统。M51导弹是世界上第一种全面采用机电作动器(EMA)的弹道导弹。与传统的液压作动器相比,EMA具有推力大、速度高、动态特性好、频响快、控制精度高、能耗量低、体积小、质量轻和无污染的优点,具有机上测试能力,可以提高可靠性、简化操作和降低成本,已广泛用于新一代运载火箭,如美国德尔它4、宇宙神5、日本H-2A(SRB-A)和我国的CZ-5系列等。

M51的第三级继承自M45导弹第三级,直径约为1.15米。这从各级发动机的名称中就可以看出来:1、2、4级发动机分别叫做501、502、504,而3级发动机叫413;M45的各级发动机叫401、402、403、404。M51的环形仪器舱围绕第三级发动机布置,安装有制导设备,两侧安装有用于释放弹头的PBV两台发动机,推测是可多次启动变推力液体发动机。

在M51.2项目中,EADS Astrium公司将重新设计导弹的上面级,使用全新的结构,新的电子系统,更强大的推进系统,以及基于燃气推进器的转向系统,以适应TNO弹头、导弹和潜艇软件系统,以及调整过的弹道。从2007年初开始,EADS Astrium已开始研制使用新的上面级技术的演示器。

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M51在大气层内飞行状态的模拟,注意减阻杆的作用

M51第三级以上整个被整流罩包裹,直径稍小于下面级。整流罩由复合碳基材料制造,头部的展开式减阻杆能够降低发射后的空气阻力。美国三叉戟1 C4首次在潜地导弹上采用减阻杆,它在发射后不久伸出,使导弹在助推段的气动阻力减小50%(从18吨减到9吨),仅这项改进就使射程增加300多公里。

制导系统:M51采用惯性平台+星光定位+计算机制导方案。 其中惯性平台由Sagem防务-安全公司研制,由环形激光陀螺和加速度计组成。这也是法国首次在战略弹道导弹中采用环形激光陀螺,取代了传统的液浮陀螺。与传统的机电陀螺相比,激光陀螺最大的特点是不需要转动部件,所以耐冲击力强,坚固可靠,使用寿命较长。由于接通电源就能产生激光,所以不存在怠速反应,起动时间短,而且运行过程中的稳定性好。激光陀螺的结构简单,功耗小,易于维护,造价低廉。激光陀螺能够直接输出数字控制信号,而不是像以前那样先输出模拟信号,再将其转换为数字信号。能够直接输出数字信号,就能够直接与计算机系统相连,这对于实现自动化或智能化控制非常重要。另一家法国公司Sextant研制的二频抖动激光陀螺,零偏稳定性达0.005度/h,已用于阿里亚娜4和阿里亚娜5火箭。M51导弹所用的激光陀螺精度应该更高。

弹头性能:M51.1仍使用M45的TN75弹头。TN75弹头威力和重量都是保密的,外界猜测1996年法国几次当量为110 kt的核试验就是TN75的全当量核试验,而其重量(包括再入载具)约为150 kg,小型化水平接近美国现役的海基核弹头主力型号W76(100 kt/96 kg)。由于TN75弹头在M51正式服役后不久服役期也将接近年限,法国正在发展新型核弹头TNO,计划在2015年正式服役。TNO可能是已经冻结的TN76的改进型,预计将进一步提高小型化水平,此外还要提高安全性和可维护性,使法国的核武器设计和制造综合水平接近美国的先进水平。不过,尚不清楚TNO是像W87、W88那样的大弹头还是W76那样的小弹头。

突防能力:M51采取了多重突防措施:主动段飞行过程中采取旋转、发动机壳体进行了抗激光加固,以防止敌人的激光武器在主动段对其进行攻击;大推力发动机减小了主动段飞行时间;弹头采用了降低雷达反射的外形设计并涂有吸波涂料;诱饵装置等。

四、研制过程

M51导弹第一阶段研制合同于1998年正式签订,第二阶段研制合同于2002年签订,研制经费57亿欧元。2004年12月法国装备采购局(DGA)与主承包商EADS Astrium等公司签订了为期10年的M51型导弹的研制和生产合同,金额约28亿欧元。据外界估计,不包括核弹头的M51导弹单价为1.2亿欧元(包括研发费用),是M45导弹的两倍多(5600万欧元)。第一批60枚M51导弹的生产计划为:2007年生产一枚,2008年2枚,2009年2枚,2011年到2015年每年10枚,2016年最后5枚。

为了进行M51导弹项目,法国投巨资建设了一系列的试验设施,这些设施大部分是欧洲仅有的。

2002年,法国研制成功新型潜地导弹水下发射试验装置Cetacé(“鲸”)。2003年11月27日,在法国南部土伦海军基地进行了M51全尺寸模型弹Jonas首次水下弹射试验。全尺寸模型弹水下弹射试验的目的是用来对全比例静态导弹模型进行水破坏性能试验,以及进行发射管、喷气系统、隔板、控制指挥系统等单元原型的测试。

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M51全尺寸模型弹吊装(左)和水下弹射试验(右)

在诺曼底Val deReui特别建造了一个试验池,用来进行导弹喷射及水下弹道试验。在波尔多附近的St Medard建设有新型导弹试验台,用于试验导弹的固体火箭发动机。

M51导弹的头三次飞行试验都是在位于法国西南部大西洋岸边Biscarosse的法国导弹试验发射中心(CELM)进行的。CELM始建于1962年,隶属于法国国防采购局。该基地为了进行 M51导弹的试验,建造了全新的导弹集成,发射和支持设施。

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2006年11月9日9时49分,M51导弹在CELM的发射台上进行了首次发射,准确击中位于大西洋北部的靶点。

2007年6月21日10时14分,M51导弹在CELM的发射台上成功进行了第二次发射。

2008年11月13日10时5分,M51首次成功进行水下发射,发射是在一个直径30米、深50米的巨大水池中进行的。

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M51发射台飞行试验

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M51水下发射飞行试验

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2009年4月18日,首次在“可畏”号战略核潜艇上进行了M51水下模型弹弹射试验。图为打捞上岸的模型弹。

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2010年1月27日9时25分,在菲尼斯泰尔省的欧迪耶讷湾首次通过“可畏”号成功试射了一枚M51潜地弹道导弹。据报道,导弹三级发动机溅落区域为31 24 N 056 31 W,导弹试验射程约4700 km。

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导弹末区测控使用了蒙日(Monge)号航天测控船。该船现为法国唯一一艘航天测控船,1990年3月动工,1990年10月下水,1992年11月服役。该船装备有14部遥测天线、光电跟踪装置、激光脉冲雷达等。M51首次潜射飞行试验前曾进行过升级改造。

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M51导弹飞行试验测控示意图

M51导弹的研制和试验情况可以参阅EADS Astrium网站中的视频:http://www.astrium.eads.net/en/media-library/m51.html

由于使用于新型试验设施,M51试射的次数比M45研发过程中40次的试射次数有大幅度减少,预计M51导弹在服役前共进行不到10次试射。按照计划,法国将于今年开始在可畏号潜艇上部署M51.1型导弹,并于2010-2017年逐步替换前三艘“凯旋”级核潜艇上的M45导弹。每艘核潜艇上将装载16枚M51导弹,共携带72枚核弹头。2015年M51.1导弹还将升级成M51.2导弹,换装更先进的TNO核弹头,并改进末助推级,进一步提高打击精度和突防能力。

五、对中国的启示

通过对法国M51导弹计划的提出、研制和装备情况的分析,我们可以得到如下几点启示:

1,核武器仍是保障国家安全最重要的基石,必须下决心抓紧时间,在数量和质量上提升我国的核威慑水平。

2,核战略应适应时代和形势变化的需要,并决定武器装备的技术指标和战术使用。

3,应大力发展海基核力量,实现可靠的二次核反击能力,并尽量采用新技术,争取尽快赶上世界先进水平。

4,应下大力气提升技术基础和地面试验设施水平,以提高飞行试验的成功率,减少试验次数,缩短研制周期。

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