深海回音——巨浪2潜射洲际弹道导弹深度解析（一）

就在刚刚结束的2018年年底的时候，长期关注中国军力发展的美国《华盛顿自由灯塔报》引述“美国国防部知情官员”的消息，称中国军方在2018年11月底首次试射了一枚“巨浪-3”型潜射洲际弹道导弹。美媒称，“巨浪-3”是中国正在开发的第三代潜射洲际弹道导弹的代号，射程超12000公里，可携带单个或多个核弹头。

看到这样一条消息，我们不禁就要思考了，“巨浪-2”是在2012年年底设计定型装备海军的，094战略核潜艇首次携带巨浪-2进行战备巡航是在2014年。也就是说巨浪-2装备部队才四年时间，巨浪-3就已经进入实弹试射阶段了？难道说巨浪-3和巨浪-2当初就是平行发展的两个项目吗？这显然是不可能的，所以，以其相信这个纯属子虚乌有的巨浪-3，笔者更倾向于这只不过是一次巨浪-2的年度试射。

图1：刚刚跃出水面的一枚巨浪-2潜射洲际弹道导弹，发动机尚未点火，从涂装看这是一枚实验弹

一、研制背景

要想理清楚巨浪-2的来龙去脉，我们的故事就要从很多年以前开始说起。很多军事爱好者估计在很久以前就听说过巨浪-2的名字，都知道巨浪-2经历了漫长的研发，但实际上巨浪-2的历史比大家知道的还要早很多。时间往前可以一直追述到1976年，那一年文革都尚未完全结束，中国中央军委就已经正式批准了巨浪-2的研制任务，只不过对于先研制“潜射中程导弹”还是“潜射远程导弹”出现了意见分歧。因为那个时候连近程的“巨浪-1”潜射导弹都尚处于研制阶段。1986年，航天一院、二院、四院联合论证固体远程战略导弹总体方案，决定要研制“陆基远程导弹”和“海基远程导弹”，遵照“先陆后海、陆海兼顾、技术通用”的指导思想，导弹要达到直径2米、3级固体火箭发动机、最大射程8000公里的要求。这项计划的核心是要研制体现“大直径、基本型、系列化”要求的2米直径大型固体火箭发动机。这一支藤上开出了两朵花，依照这个计划中的2米直径固体火箭发动机为基础发展而来的，一个就是后来的“东风-31”，另一个就是“巨浪-2”。1994年，第二代战略核潜艇正式立项，这就是后来的094战略核潜艇。1999年5月8日，美军轰炸了中国驻南斯拉夫大使馆，同年10月1日，东风-31参与了北京建国五十周年国庆阅兵，正式在世人面前亮相。同年底东风-31A和巨浪-2正式立项。

从这段历史可以看出，后来世人热炒的“东风下海”是很不确切的。东风-31和巨浪-2在论证阶段就是平行发展的两个项目，在相关设计上一开始就兼顾了两者的需求，所以东风-31和巨浪-2并不是父子关系，而更像是一对系出同源的同胞兄弟。

图2：被渔民打捞上岸的巨浪-2第一级，可以分辨出它有2米直径和复合材料壳体

二、整体布局

从现有的资料来看，巨浪-2直径2米，3级固体火箭发动机，长度14米，起飞重量估计超过50吨。依照1986年的最初计划要求，射程要达到8000公里。在整体设计上采用了头部双整流罩，水中尾整流罩，水中主动空泡减阻，水面点火等设计。

双整流罩这种设计最早见于前苏联的“R-39鲟鱼”潜射洲际弹道导弹（北约编号：SS-N-20）。由于潜射弹道导弹需要从水下发射，等导弹跃出水面后再改为大气飞行，所以导弹需要同时面对海水和大气这两种不同介质的考验。海水的密度约是空气的800倍，在水里最理想的整流罩造型是水滴造型，如同鱼雷或水滴造型的潜艇头部；而在大气飞行时，由于导弹最终是要离开大气层的，所以需要加速到第一宇宙速度，也就是每秒7.9公里的高超音速，这时候最理想的整流罩造型则是圆锥型，如同步枪子弹弹头或是超音速战斗机的鼻锥。而巨浪-2采用双整流罩的设计，目的就是想同时拥有水下和空中的最佳流体性能和气动外形。导弹离开潜艇时，先使用流体性能最佳的水滴造型整流罩，导弹跃出水面后，水滴造型整流罩抛离，露出里面超音速性能最佳的圆锥型整流罩，出大气层后，再把圆锥型整流罩抛离。跟R-39不一样的是，巨浪-2还开创性的使用了水下尾整流罩，用来减少导弹水下尾部阻力，尾整流罩也是跃出水面后抛离。巨浪-2这么做的目的，显然是在追求极限性能，当然带来的直接问题就是设计过于复杂，可靠度相对较低。

而美国的“三叉戟2-D5”和法国的“M51”潜射洲际弹道导弹则没有搞得这么复杂，由于无法同时兼顾水下流体行能和大气飞行的气动造型。于是按水下造型优化，使用水滴造型整流罩，大气飞行时则使用减阻杆减阻。这种设计简单有效，可靠性极高。导弹在跃出水面后，除了弹出减阻杆外再没别的机械动作。缺点则是水滴造型整流罩在超音速飞行时，阻力实在大的惊人，虽然美海军宣称D5的减阻杆在导弹前面产生激波，可以减少后部弹体50%的摩擦阻力，但整体减阻效果仍远远不如圆锥型整流罩。

图3：左边是美国的“三叉戟2-D5”，右边则是“三叉戟1-C4”，注意D5的水滴造型整流罩和头部减阻杆

水中主动空泡技术原理类似于“超空泡”现象，导弹上带有空泡发生器，可以产生大量空泡包裹住弹体，这时弹体表面接触的介质就会从海水变成气体，大大减少了弹体摩擦阻力。水中主动空泡技术常见于法国和俄罗斯的潜射弹道导弹，因为法、俄两国导弹惯常使用水下点火技术，导弹在水下点火后，需要靠自身的火箭发动机冲出水面，而海水阻力又远远大于空气，这极大的消耗了导弹燃料，影响了最大射程，所以需要主动空泡技术来降低水中阻力。而使用水面点火的导弹由于不存在水中阻力问题，是可以不使用主动空泡技术的，比如美国三叉戟2-D5，导弹靠潜艇的燃气或压缩空气弹射，无动力出水，在水面点火。由于阻力巨大的海水是靠外力通过的，所以D5的射程惊人。但由于D5在水下是没有动力的，弹道不可控。出水的时候，由于出水溃灭压力和巨大出水载荷，无动力的导弹当出现大姿态角时，就需要第一级发动机用矢量喷管来大角度纠正导弹姿态，这也会额外消耗一些燃料。

巨浪-2最初的设计和D5如出一辙，水下使用水滴造型整流罩来优化水下弹道，无动力出水，水下弹道不可控，水面点火。巨浪-2由于缺乏经济和必要的试验数据支持，试射时连续试射失败。甚至在2009年最后的定型试验时试射失败，于是整个计划喊停，不得不重新做补充设计。增加了水中主动空泡技术，目的是通过空泡水中减阻的方法，把导弹的出水姿态约束在第一级发动机矢量喷管的伺服系统可控范围内。这样做即可规避水下导弹不可控的风险，减少水中阻力，又可以大大减少第一级发动机的纠偏角度，节约燃料，提高射程。但问题跟前面一样，这额外增加的水中主动空泡技术，又增加了导弹的复杂度，降低了可靠性。

图4：刚刚跃出水面的一枚三叉戟2-D5，矢量喷管正在大角度纠偏

三、研制过程

头部双整流罩、水中尾整流罩、水中主动空泡减阻、水面点火、高比冲固体火箭发动机、先进的壳体材料、轻巧可靠的电子设备。这些技术无一不是复杂而艰深的，至今还没有哪个国家能在一种潜射弹道导弹上全部使用这些技术，美国的“三叉戟2-D5”、法国的“M-51”、俄罗斯的“R-30圆锤”（北约编号：SS-N-30，也被翻译成“布拉瓦”）都只能选择其中一种或是几种。而“巨浪-2”则是第一种选择了它们全部的潜射弹道导弹，这显然是在追求极限性能，不过既然想将它们全部集于一身，那就注定了整个研发过程困难重重。

还是先回到1999年，那年巨浪-2正式立项。同年10月，当时中国唯一的一艘弹道导弹实验潜艇——“长城200号”艇解封，并重新服役，组建艇员队，此前该艇曾封存8年；2001年8月，长城200号艇第一次在水下成功试射巨浪-2模型；2002-2003年，完成多次模型弹水下发射试验；2003年5月17日，陆态巨浪-2遥测弹首次在25基地成功完成飞行试验；2004年8月，遥测弹水下发射失败；2005年6月17日，遥测弹水下发射成功；2006年，遥测弹水下发射失败；2008年5月29日，模型弹水下发射成功；2009年4月27日，遥测弹水下发射失败，这次实验原本是定型前最后一次试验，由于试验失败，整个计划受到巨大的挫折，各方面的压力对研制单位铺天盖地而来。

图5：中国海军“长城200号”弹道导弹试验艇，脱胎于前苏联629级，中国仅建造一艘，于1964年下水，见证了中国“巨浪-1”和“巨浪-2”的全部研制试射过程

在随后的方案讨论会上，有专家提出在限制使用条件的前提下，继续沿用原有技术方案，这样能够减轻巨浪-2攻关的压力和难度，使巨浪-2尽快定型。但这样的话，就势必减弱巨浪-2的战场适应能力，巨浪-2做为潜射洲际弹道导弹，肩负着二次核反击的重任，不是可以随意将就的型号。最后研制单位决定使用新的技术方案来彻底解决问题，新技术就是水中主动空泡减阻技术，并最终取得重大突破，取得了降低出水溃灭压力和减少出水载荷的显著效果。相关单位还重新设计了巨浪-2的遥测系统，大幅度增加水下发射的参数测点，弹体结构也进行了设计改进，进行了全面的有限元的仿真分析，并通过了地面静力实验考核，设计一次成功，前后进行多次全尺寸的实验验证，最终取得巨浪-2海态飞行试验的圆满成功。2010年8月1日，长城200号艇获得“水下发射试验先锋艇”荣誉称号。同年12月25日和27日，水下两次发射模型弹获得成功，验证了水中主动空泡减阻技术；2011年7月20日，修改设计后首次水下发射遥测弹成功，航天一院召开了祝捷表彰大会；2011年12月30日和2012年8月16日，水下连续发射遥测弹试验成功，巨浪-2至此正式定型。2013年初，长城200号艇退役，从1999年再次服役开始至2013年退役，长城200号艇一共发射了20枚巨浪-2模型或遥测弹，功勋卓著。2013年12月22日，巨浪-2和094战略核潜艇首次“弹艇合一”水下发射试验圆满成功。

值得一提的是，在整个研制过程中，研究单位非常注重巨浪-2的质量问题，创造了“时序动作确认”等质量控制方法。这种方法行之有效，在研制中，巨浪-2从未因为质量问题造成过飞行试验失败。

图6：中国军方在重大装备实验成功或服役时有制作纪念章的传统。这是“真金坊”为海军制作的纯银纪念章。其中“92”是巨浪-2的代号，“13”是指2013年，“海军潜艇第二基地”正是三亚亚龙湾基地。此纪念章是纪念2013年巨浪-2和094核潜艇“弹艇合一”发射成功

图7：一艘浮航中的094战略核潜艇，背上的12个发射筒清晰可见，从围壳的造型可以分辨，这是最初版的094

战略核潜艇在水下发射弹道导弹极为复杂，因为影响发射成败的因素实在太多了。那是潜艇、导弹、发射筒、海水、空气、水中空泡等一系列非线性相关的耦合事件的集合。里面任何一项又都会产生一连串的互相影响的因果联系，比如海水就会随深度变化而产生压力变化，随温度、盐度变化而产生密度变化，还会有海浪、海流、流切变等多种干扰因素；再比如水里的空泡也要经历生成、发育、回射、溃灭等一系列过程，空泡的生成、发育会吸收能量，而回射、溃灭则会施放能量，成千上万的空泡不断的生成，又不断的溃灭，会对导弹和海底发射环境造成巨大的影响；再比如导弹在发射时，潜艇有可能在导弹射程内的茫茫大海上任意一个点上，无法预先得知发射坐标，对于导弹飞行来说，地球纬度越高的地方，地球纬线周长就越短，导弹飞行距离就有可能越短，但导弹也就越不利于借助地球自转往东飞行，这需要导弹在极短的时间内参考所有变量后立即计算出飞行弹道，而且速度必须极快，因为潜艇在接到发射命令后到导弹升空，只有极短的时间；而潜艇本身又是一个以2-4节速度不停移动的6自由度运动平台，它自始至终都在移动，并不会因为导弹发射而停下来。这些综合性的、细小的、互相交叉的因素，有些影响发射环境、有些影响导弹、有些互相影响，产生无数种偶然性和必然性。乃至于有人曾说，哪怕一个计划外的空泡溃灭都足以导致水中导弹偏航，进而导至发射失败。

当今的计算机是无法计算这几乎成几何倍增长的无数变量和偶然性的。研制潜射弹道导弹更多的还是需要大量的实验数据支撑和研发人员的经验传承，而不能用计算机模拟的来主导研发。巨浪-2水下试验屡屡失败就难免有这方面的问题：首先、步子迈得太大、缺乏经验。美、俄、法三国发展潜射弹道导弹，都是循序渐进，从近程、中程、远程、洲际这么一步步发展上来的，有四、五十年从不间断的研发经验，每年还要进行实弹试射，收集了海量的实验数据，有一大批生产、服役型号。而中国研制的第一款潜射弹道导弹是射程2000公里的巨浪-1，第二款就一步迈到了射程超8000公里的洲际弹道导弹巨浪-2，原本想省时省力一步到位，但却严重错估了工程难度，实际上却是欲速不达；第二、缺乏相关的实验设施和必要的数据支撑，潜射弹道导弹的水下发射环境极为复杂，这需要陆地水池和相关设施进行大量实验，积累数据，这些设施在巨浪-2的早期研制时并不具备，因为中国也是第一次研制巨浪-2这个级别的潜射导弹，连实验方法本身都在摸索阶段。而且就算是经验丰富的俄罗斯也难免要掉同一个坑里，俄罗斯在九十年代末期发展“圆锤”潜射洲际导弹时同样吃尽苦头，圆锤导弹同样是省略了陆地水池实验，全部使用计算机模拟，原本想省时省钱省力，结果关键数据采集不足，后期海上试射时问题层出不穷，前十二次试射，竟然有八次失败，问题同样是出在导弹离开发射筒到出水前的水下阶段；第三、巨浪-2太过于追求性能而导致设计复杂，可靠性受到极大影响。比如头部双整流罩和水中尾整流罩这个设计，导弹出水后，需要同时抛掉头部水滴型整流罩和尾整流罩，然后导弹才能点火。在海上试验时，就曾出现导弹出水后，空中抛弃尾整流罩失败，导弹无法点火，高空落下险些砸中长城-200号艇的事故。再比如，根据国防基础科研项目《大尺寸回旋体垂直发射吹水载荷特性研究》的论文披露，巨浪-2的前4次水下发射试验中，有3次导弹出水后出现弹体结构断裂的问题，弹体结构断裂这显然是在壳体材料上出现问题，根据后来披露的资料显示，巨浪-2三级全部使用了碳纤维壳体，中国在洲际弹道导弹上全面使用碳纤维这是头一次，极有可能在碳纤维壳体的制造方法或是相关力学计算上因为缺乏经验而出现了失误。

图8：美国的潜射弹道导弹，中国的研制进程相当于研制完A1，然后直接研制D5

图9：或者相当于法国刚研制完M1，然后直接研制M51

深海回音——巨浪2潜射洲际弹道导弹深度解析（二）

深海回音——巨浪2潜射洲际弹道导弹深度解析（三）