大地導彈:印度第一款近程彈道導彈
小火箭出品
本文作者:邢強博士
本文共3970字,33圖。預計閱讀時間:20分鐘。
原文題目:大地導彈:印度第一款近程彈道導彈
本著知己知彼的原則,從本文開始,小火箭要對印度的多款導彈武器系統進行相關的介紹,並盡量對導彈進行全彈流場計算和彈道分析。本文是小火箭印度導彈系列文章的第一篇。
在本文,小火箭要和大家共同探討如下幾個問題:
印度導彈武器系統相關的國防工業體系是何時建立的?
印度首款彈道導彈是怎樣誕生的?
大地彈道導彈的總體設計情況是怎樣的?
大地彈道導彈有哪些升級改型?
小火箭對大地彈道導彈的氣動計算和彈道分析。
體系
印度國防工業科研機構體系建設的發軔可以追溯到上世紀50年代。1958年,印度成立了國防研究與發展組織。這是印度組建真正的航空航天與航海軍事工業科研系統的開端。
在這之前,印度與大多數發展中國家類似,航空和航天的研究機構分屬不同的集團,由遍布全國的數不清的零散研究所組成。
1958年,印度將當時國內所有能夠算得上數的軍工系統相關的科研單位和與之有較強關係的科學管理機構統統合併,成立了國防研究與發展組織,也就是我們如今能夠經常在印度軍事工業部門看到的DRDO組織。
上圖為DRDO的標誌。中間交叉的兩根像是星球大戰中的紅色光劍的寶劍之上,是孔雀王朝著名君主阿育王在鹿野苑所立的阿育王柱的柱頭裝飾。這個柱頭雕刻的是4隻獅子站在基座上,各自面一個方向(變成二維的標誌的時候,只能看到3隻獅子)。
標誌中,鳥的翅膀、齒輪、鐵錨象徵了科研機構為海陸空三軍服務的宗旨。鐵錨下方有一句梵語。小火箭查了一下,其含義是:
「科學是力量之母。」
DRDO(印度國防研究與發展組織)的總部位於新德里,主要負責印度國防工業裝備的研發。
DRDO由印度科技研發生產委員會、印度科技發展機構、印度國防科學組織等多個大型科技與軍事組織合併而成。合併後,原先零零散散的各路研究所、企業、政府機構等統一歸口由印度國防部來管理。
經過幾十年來的組建、發展與整合,如今的印度國防研究及發展組織管理著52個實驗室。
這些實驗室幾乎涵蓋了國防科技工業的所有領域:航海、地面裝備、航天、航空、電子、生命科學、材料科學、指揮控制系統等。海陸空天電,看上去是一應俱全的。
DRDO組織目前有2.5萬名工作人員,其中有5000人是科學家和工程師。
誕生
首先掌握戰略彈道導彈技術然後在此基礎上發展運載火箭的思路對於工業技術基礎較為薄弱而對衛星需求又極其迫切的印度來說並不合適。與蘇、美、中這樣的航天強國(或者是正在邁向航天強國的路上的國家)不同,印度航天事業的發展有著自己的特點:他們沒有先研發出運載火箭,而是首先造出了衛星。
1963年,印度在頓巴建成了第一個火箭發射台,發射了印度的第一枚探空火箭(僅能亞軌道飛行,不能用來發射衛星)。1975年4月19日,印度研製出了第一顆自己的人造地球衛星,並借用蘇聯的火箭發射成功。
後來,印度有了自己的運載火箭。但是,長期以來,印度對於運載火箭的重視程度要遠高於彈道導彈。這也就使得印度成了少有的運載火箭技術比彈道導彈技術更為先進的國家。上圖為印度的PSLV運載火箭。這款火箭打過一箭104星還到過火星,詳見小火箭的公號文章《誰說三哥不行?印度火箭給中國公司發過衛星》。
1983年,印度突然覺得需要發展彈道導彈了。當年3月份,印度把導彈研究人才從空間研究機構中分離出來,專門組建了印度自己的導彈研究分部。
同時,印度國防部給這個新成立的小部門提出了一系列要求。小火箭總結起來,就是研製和發展5款導彈:
第一,研製印度的首款近程地地彈道導彈。這就是普里特維計劃。普里特維是音譯,按意譯來講的話,就是「大地」;
第二,研製印度的首款中遠程地地彈道導彈,也就是烈火計劃;
第三,研製印度的首款低空近程地對空導彈,是為特里舒爾計劃;
第四,研製印度的首款中高空中遠程地對空導彈。這就是阿卡什計劃;
第五,研製印度的首款反坦克導彈。此為毒蛇計劃。
1988年2月25日,大地近程彈道導彈研製成功。
印度為了能夠發展出這樣一款導彈,擺脫購買和仿製的發展模式,可謂是不遺餘力。
從人才的角度來說,在印度國防部和教育系統的共同努力下,從多所大學和研究所中認真遴選出來的具有導彈設計天賦的研究人員集中在印度第四大城市海德拉巴,享有印度能夠提供的最好的科研待遇。
同時,7所高校、19個國防部旗下的研究所、21個軍工企業也參與到了大地彈道導彈的攻關中。
涉及到該項目的科學家有1000餘人。
從經費的角度來說,為了發展彈道導彈,印度不惜成本,大量投入。
在上世紀90年代之前,印度的導彈研製經費隱藏在空間技術發展的科學投入中,難以看出細節。但是,從1994年大地彈道導彈入役之後,我們還是能夠看出印度為發展導彈技術而投入巨額資金的間接證據的。
大地彈道導彈的入役和其他武器裝備的發展使得印度在上世紀90年代的軍費開支飆升。1995年2000年這5年時間,印度軍費的年均增長率為21.71%。
在大地II型到大地III型導彈過渡的這段時間,僅2000年一年,印度的軍費開支就高達135億美元,較上一年增長了將近30%。這對於一個有將近一半的人口處於貧困或半貧困狀態的國家來說,投入還是非常大的。
設計
大地I型近程彈道導彈,彈長9.01米,直徑1.10米,全重4.405噸,能夠將1噸重的彈頭投擲到150公里的地方。大地I型近程彈道導彈的最小射程為40公里,最大射程為150公里,CEP為10米到50米之間。
大地近程彈道導彈一開始研製的時候就考慮到了公路機動能力和一定的越野機動能力。早期的大地導彈使用一輛捷克8×8太脫拉卡車來作為運輸-起豎-發射平台。
大地彈道導彈是少有的帶有較大彈翼的彈道導彈。這方面有點兒像蘇聯上世紀60年代末研製的SS-21聖甲蟲單級固體戰術彈道導彈。
帶有彈翼的彈道導彈可以飛出與傳統彈道導彈不同的彈道。這個小火箭將在下文詳述。
大地I型彈道導彈是採用液體火箭發動機的單級導彈,使用兩台噴管方向和推力大小可調的火箭發動機。
這導彈的尾焰顏色是不是也不太常見?
是的。從顏色來看,可以斷定該導彈的燃料並沒有採用四氧化二氮/偏二甲肼的配置。
不過,從發射現場的偏黃的紅色煙霧來說,大地彈道導彈的氧化劑用的是發煙硝酸。如果考慮到作戰使用的話,這種發煙硝酸會適量添加抑製劑。(很有可能是氫氟酸。)
但是,充當燃料的一定不是煤油,也不是肼類的物質。通過小火箭好友的幫助,小火箭找到了被印度軍方稱作G燃料的配方。
實際上,大地I型彈道導彈的燃料使用的是50%的二甲代苯胺與50%的三乙胺混合之後的產物。
長期關注小火箭的好友對二甲代苯胺應該有印象。而這個三乙胺其實也可以用作高能燃料的。(三乙胺還可以用作橡膠硫化促進劑、四氟乙烯的阻聚劑、表面活性劑、潤濕劑、防腐劑及殺菌劑。)
從導彈4.4噸的發射質量和單級液體火箭發動機的燃料配置情況來看,小火箭認為大地I型彈道導彈是需要比較長的準備時間的。
估算了一下,我認為大地I型彈道導彈從接到作戰指令和目標坐標到發射出去,這期間因調整制導控制系統、加註帶有抑製劑的發煙硝酸、加註二甲代苯胺、三乙胺所需要花費的時間在2個小時以上。
升級
作為一款能夠攜帶2萬噸TNT當量核彈頭的彈道導彈,大地I型的150公里射程顯得有些尷尬。因此,在1995年大地I型彈道導彈入役後,增程型的大地II型彈道導彈也就在測試當中了。
大地II型導彈在總體設計上與大地I型導彈差別不大。不過,大地II型導彈的射程(250公里)要比大地I型(150公里)遠得多。
大地II型彈道導彈的射程達到了250公里。這主要是因為大地II型導彈採用了較小的彈頭(II型的彈頭為500公斤的,I型的彈頭是1000公斤的)。
另外,實際上,經過彈道計算,我們可以發現:如果大地II型採用比較好的制導控制演算法,能夠用好彈翼的滑翔作用的話,其射程能夠輕鬆突破300公里,甚至可以達到350公里。
大地II型彈道導彈1996年1月27日首次試射,2004年入役。
從導彈的尾焰和尾煙來看,大地II型彈道導彈依然採用了發煙硝酸+二甲代苯胺+三乙胺燃料。
上艦
印度科研人員有這麼一個特殊本領:總是會用一種獨特的創造力突然一下子就驚到大家。
比如,基於大地系列彈道導彈改進而來的導彈在水面艦艇上發射的試驗,實在是令人印象深刻。
這是印度海軍的P51蘇巴德拉號巡邏船。注意其後甲板上矗立的一枚彈道導彈。該導彈雖然長得像大地導彈,但是已經有了新的名字:丹努什。
這是世界上少有的在水面艦艇上發射的彈道導彈。
是不是只是為了拿一個水面艦艇發射的名頭,測試一下子就結束了呢?
並不是。據小火箭統計,印度海軍至少進行了4次海上發射試驗:分別在2012年10月5日、2013年11月23日、2015年4月9日和2015年11月24日。這不得不讓我們認為,印度這麼干是認真的。
計算
小火箭啟動小火箭計算中心,用了些時間,對大地彈道導彈進行了全彈流場計算。
大地近程彈道導彈標誌性的4片削尖三角翼對全彈的空氣動力特性有著顯著的影響。對於一款彈道導彈而言,這樣的影響足以使其飛出採用傳統氣動布局的彈道導彈不同的彈道了。
小火箭對大地II型彈道導彈的彈道進行了計算:
與傳統彈道導彈的「拋物線」(實際上是橢圓的一部分,只是長得像拋物線而已)不同。大地彈道導彈在再入稠密大氣的時候,因為較大面積的彈翼的影響,導彈可以「拉起」一定的角度,從而形成略有滑翔感覺的一段末段彈道。
另外,從提高打擊效能的角度來分析,大地彈道導彈在末段比較優化的彈道傾角為80°。
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