镇国“礼器”,介绍一下“巨浪3”海基弹道水下发射原理!
昨天我国公开了战略核潜艇向南太平洋试射海基弹道导弹的消息,过程公开透明,产生了较大影响力,这类顶级战略武器相当于之前的“礼器”,得到有什么礼器就有什么样的地位,规制与话语权,乱用了就是僭越,德位不配。
但到了现在世界镇国“礼器”都是自己给自己造,由一个国家实力来决定,手中的镇国礼器就有多硬,在整个世界的站位就有多高。

陆基洲际导弹技术含量就非常高,而海基的洲际导弹难度更大,海基核导弹是最隐蔽核反击力量,躲在海里还不断机动,很难被敌方发现,生存能力远超陆基和空基。
目前全世界的潜射固体导弹,主要就两种发射方式,一种是主流使用的干式冷弹射,也是现在最先进、最安全的方式,另一种是俄罗斯早期使用的水下热发射,属于比较老旧的技术路线。
简单来说,导弹从深海潜艇发射,全程要经历四个过程:从潜艇发射筒里弹出来、在水底下往前游动、冲出水面、最后在空中点火飞向目标。
这个过程最难的地方在于,导弹要瞬间从海水环境切换到空气环境,海水的密度是空气的八百倍,压力、阻力、环境变化极大,再加上深海高压、水流扰动、气泡冲击等各种问题。
先重点讲主流的干式冷弹射,巨浪系列、美国的三叉戟潜射导弹,用的都是这套技术。首先核潜艇会稳定在水下三十到六十米的深度,低速平稳航行,避开大风大浪的恶劣海况,满足发射条件。
潜艇的导弹发射筒是双层密封设计,外面是厚重的金属舱盖,里面还有一层防水隔膜,把导弹和海水完全隔开。

在发射之前,控制系统会先往发射筒里充入高压氮气,让筒里的气压和外面深海的水压完全持平。这一步特别关键,如果内外压力不一样,打开舱盖的瞬间,高压海水会猛地冲进筒内,直接冲坏导弹,甚至损毁内部的火药装药,造成安全事故。压力平衡完成后,筒底部的弹射装置就会启动。

这里和大家想象的不一样,导弹并不是自己点火飞出去的,而是被“弹”出去的。装置会产生高温燃气,再和专用的冷却水混合,变成温度低、压力极高的蒸汽,靠着这股高压蒸汽,平稳地把导弹向上推出发射筒。

整个推送过程力度要控制得非常准确,保证导弹有足够的力气冲出水面,又不会因为冲击力太大,损坏导弹内部的导航和控制设备。
导弹冲出发射筒进入海水后,全程是不点火的,靠着惯性在水底下垂直上浮。同时导弹外壳会持续喷出氮气,裹上一层完整的气膜,避免冰冷高压的海水直接冲刷、挤压弹体。等导弹完全冲出水面、表面的气泡彻底散开之后,系统会延迟零点一秒左右,再启动导弹主发动机点火,正式开启飞行打击模式。
这里还有一个很多人不知道的细节,一枚导弹重达五六十吨,弹出去之后,潜艇会突然变轻,很容易上浮、跑偏、姿态不稳。为了保证潜艇稳定,能连续发射多枚导弹,系统会在导弹弹出的瞬间,立刻往空的发射筒里灌入等量海水,同时调整潜艇的舵面和压载水舱,实时平衡艇体姿态,做到连续稳定发射。
再简单说说俄罗斯早期用的湿式热发射,这种方式原理很简单,发射前直接把海水灌满发射筒,导弹在筒内直接点火,靠着自己的推力冲出海水。
但它的缺点特别致命,发动机高温火焰会直接烧坏发射筒,海水也会腐蚀导弹装药,而且水下点火会产生巨大的气泡和噪音,特别容易暴露潜艇位置,所以现在已经基本被大国淘汰,不再用于大型洲际战略导弹。
看似简单的发射流程,背后有很多技术难题,按发射顺序讲一下。
首先就是深海开盖的压力难题,几十米的深海压力极大,直接开盖会产生超强水冲击,轻则损坏导弹,重则发射失败。现在的解决办法就是我们刚才说的,提前平衡内外压力,使用高强度的碳纤维发射筒,同时固定最优发射深度。
现在湿发射是通过水汽混合降温技术,把高温燃气变成安全的低温蒸汽,再根据水深和导弹重量,调节弹射力度,控制冲击和过载。

导弹如果直接用高温燃气弹射,会直接烧坏导弹外壳和装药;同时通过实时灌水配重、舵面调节,彻底解决潜艇发射时姿态不稳、无法连射的问题。
而整个发射过程中最难的,就是导弹在水下航行的阶段。导弹高速在水里游动时,表面会产生大量气泡,这些气泡会不断收缩、爆裂,瞬间产生极强的水压冲击,就像无数个小锤子不停敲打导弹,很容易震坏内部设备、让导弹结构受损。
针对这难题,现在解决技术就是主动可控空泡技术,简单说就是让导弹自己喷气,在体外形成一层完整的气泡保护膜,把海水和弹体彻底隔开,让气泡的爆裂点推迟到导弹飞出水面之后,解决水锤冲击的问题。
同时导弹自带的喷气微调系统,水下航行时一旦出现跑偏,能快速修正姿态,让导弹笔直出水。
还有一个难题,导弹既要足够结实,扛住深海高压和海水冲击,又不能太重,不然会压缩射程、降低打击能力。现在的解决方案是使用新型碳纤维复合材质,比钢铁轻一半,但强度高出数倍,再针对性加厚导弹头部、肩部、尾部这些受力大的位置;
导弹冲出水面的一瞬间,也是一个高危节点。从高压海水瞬间进入常压空气,环境的剧烈变化会让导弹剧烈抖动、跑偏,再加上海面风浪的冲击,很容易出现弹体变形、姿态失控。

点火时机的要求也非常高,早一秒水下点火,火焰遇水会产生爆轰,直接损毁导弹;晚一秒点火,导弹动能耗尽就会直接坠海。
现在采用双套传感器双重检测,只有确认导弹完全出水、气泡全部消散,才会解锁点火程序,杜绝误点火、晚点火的风险,搭配防水防潮的专用点火装置,保证百分百可靠点火。
除了发射过程本身,还有两个关键的配套难题。第一是小型化难题,潜艇的空间非常有限,发射筒尺寸不能随意加大,想要在狭小空间内做出射程上万公里、能搭载多枚核弹头的导弹,只能靠升级高能火药、精简导弹结构、小型化弹头,在有限尺寸内极致提升打击性能。
第二是长期储存难题,潜艇常年在深海高湿高盐环境,容易腐蚀导弹设备、老化密封结构。现在发射筒内常年充入干燥氮气,做好多层防腐密封,还能在艇内直接检测导弹状态,不用上岸维护,保证常年随时能发射、随时能作战。
最后就是隐蔽性问题,核潜艇的优势就是隐蔽,一旦发射噪声过大、气泡特征明显,就会被敌方反潜设备锁定。冷弹射的低温蒸汽气泡噪声极低,再配合导弹的气膜降噪、错峰发射技术,降低发射特征。
海基导弹只是整个海基导弹技术一部分,潜艇耐压壳空间有限,如何在极小尺寸内,实现上万公里射程、多弹头搭载的战略性能,依靠的是高能固体推进剂、弹头小型化、弹体一体化集成的全方位技术突破。
而深海存在高湿高盐的环境,导弹长期战备储存要求非常高,需要通过发射筒恒干氮气密封、多层防腐密封涂层、艇内原位无损检测技术,实现导弹常年战备。
所以这种镇国“礼器”不是谁都能搞出来的,实力决定这个世界的地位!



军事撰稿人




