小火箭聊運載火箭與彈道導彈的彈射發射技術

軍情 06-16

小火箭出品

本文作者：邢強博士

本文共14097字，127圖

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隨著帶有發射筒的固體運載火箭在海上發射中的公開亮相和誕生於蘇聯時期的第聶伯運載火箭（實際上是末日神器撒旦洲際彈道導彈SS-18的商業化改型）發射任務的增加，以及對重啟和平衛士洲際彈道導彈的探討，人們對運載火箭和洲際彈道導彈的彈射發射技術再次產生了濃厚的興趣。

本文，是小火箭運載火箭與洲際彈道導彈技術系列報告第2季的開篇，準備廣泛探討彈道導彈與運載火箭的彈射發射技術。

在第1季中，《聊聊固體火箭發動機的推進劑》給出了固體火箭發動機配方的發展史。從比沖為100秒的黑火藥講到三叉戟潛射洲際彈道導彈的高氯酸鹽推進劑，然後一直講到以民兵3型洲際彈道導彈和白楊-M洲際彈道導彈為代表的現代固體火箭發動機推進劑。

《民兵導彈：美國唯一在役的陸基戰略核導彈》《導彈的「保質期」有多長？》《美國陸基戰略核導彈的部署、運輸與防護》《撼天動地！小火箭聊固體火箭發動機的材料》，這4篇報告則在堅持了不涉及國內在役武器裝備的任何技術細節的前提下，以美軍在役陸基戰略核導彈和蘇聯多款彈道導彈、運載火箭為案例，講述和具體分析了導彈/運載火箭的鋼殼體和複合材料纏繞殼體技術，以及洲際彈道導彈的延壽技術，既可作為有志於從事航天飛行器總體設計專業的工程技術人員探討之用，也可成為相關專業領域的先修課程。

比如民兵I型洲際彈道導彈的第一級固體裝葯配方為：

70.5%的過氯酸銨 13.4%的聚丁二烯丙烯酸環氧樹脂鋁粉

到了民兵III型，其第一級固體裝葯配方升級為：

73.2%的過氯酸銨 15.6%的鋁粉 9%的端羥基聚丁二烯聚丁烯

我在詳細計算民兵III型洲際彈道導彈的彈道的同時，對鋁粉在固體火箭推進劑中的作用以及如何詳細考慮大氣作用和對反導攔截系統的突防策略方面有所涉及。

在第1季的《導彈的「保質期」有多長？》，結合這些年的工程經歷和計算結果，小火箭和大家探討了導彈以及固體火箭發動機的壽命問題。重點分析了S-300防空反導導彈與民兵洲際彈道導彈的固體火箭發動機。

《帝國遺產！蘇聯高超聲速彈頭洲際彈道導彈的商業化實踐》《小火箭圖解蘇聯俄羅斯聯盟飛船的返回過程》，則給出了由洲際彈道導彈改型而來的運載火箭在執行貨運任務和載人任務時的一些技術細節的分析。

本文是洲際彈道導彈與運載火箭技術分析系列報告的第2季的開篇。和本系列並行的，還有一個經典洲際彈道導彈與運載火箭系列，已進行到第7季。

就是這樣，小火箭嘗試以較為核心的技術發展脈絡為經，以具體的經典的型號為緯，努力構建一個面向當前和未來的火箭與導彈工程師的屬於全體小火箭支持者的技術架構。

本文是經線系列，因此將會涉及到多個型號（有關彈射和非彈射的10 個型號，有北極星A1、北極星A3、海神潛射彈道導彈、民兵陸基洲際彈道導彈、布拉瓦潛射彈道導彈、三叉戟I型、三叉戟II型潛射洲際彈道導彈、賽果彈道導彈、呼嘯號運載火箭、和平衛士洲際彈道導彈、SS-18撒旦洲際彈道導彈、第聶伯運載火箭），針對彈射發射技術，試著去追溯到該技術的緣起，並儘力理清彈射發射技術的脈絡。

本技術報告分為五個部分，分別闡述了：

第一：彈射技術的5大技術來源；

第二：運載火箭與彈道導彈彈射起飛的3大技術流派；

第三：典型的彈道導彈和運載火箭彈射起飛的10個型號分析；

第四：火箭和彈道導彈彈射起飛技術的4大技術優勢；

第五：展望導彈和火箭彈射起飛的3個未來方向。

前傳

看那璀璨星空，眾星之光芒，要歷經萬年才能到達地球，也許在光芒來臨的時候，它們本身已經消亡了，但歷史總會照進我們的生活。《超人前傳》

小火箭先下一個定義：

導彈和運載火箭的彈射發射技術，本質上是藉助外力，在飛行器自身動力系統開始工作之前或者工作之時，為飛行器提供初始速度的一種技術。

追本溯源，彈道導彈和運載火箭的彈射發射技術，其創新源頭有5個，屬於典型的綜合型創新。

第1：飛行者1號的彈射起飛技術。

萊特兄弟研製的飛行者1號的首次飛行，攝於公元1903年12月17日。

奧維爾·萊特擔任首飛駕駛員，威爾伯·萊特則在翼尖處跟跑，隨時觀測飛行器姿態。

這是人類首個重於空氣的飛行器脫離地面的瞬間。

仔細看的話，我們能夠發現在飛行者1號的下方，有一條長長的導軌。

換個角度看，能夠看到輔助起飛用的小塔。

重物先被提升到塔的高度，在起飛的時候，從高處釋放。重物加速下落，通過傳動索，賦予飛行者1號一定的初速度，幫助其具備起飛所需的速度條件。

從萊特兄弟的設計手稿里，我們能夠發現，人類第一架重於空氣的飛行器，在設計伊始就考慮到了外力輔助起飛的方案。

後來，在巡洋艦和航空母艦上，艦載機的概念開始流行，這種輔助彈射起飛的技術也就得到了快速發展，並且具備了多種動力來源。

起源於飛行者1號的航空器彈射輔助起飛技術，因為其與航空母艦的親密關係，導致了這一技術來源在後來成為了狹義的彈射技術的代名詞。

很多人提起彈射技術，首先想到的就是艦載機的水平彈射輔助起飛技術。足見該來源影響力的強大。

相較於運載火箭或者洲際彈道導彈，飛機距離人們的生活較近，相應的技術脈絡也更易被大多數人所接受。這一點，在《小火箭 | 人類火箭與飛機的矢量推力技術》這份講述推力矢量技術的報告中，已有所體現。

第2：火炮發射技術。

和艦載機的水平輔助彈射起飛不同，在地下發射井、發射筒內的彈道導彈或者運載火箭，遇到的空氣動力學和熱力學環境是另一個領域的事情了。

人類對發射筒彈射技術的掌握，離不開對火炮發射技術有關膛壓、身管、發射藥量計算和內彈道學的百年技術積累。

第3：V-1有翼導彈的彈射發射技術。

第二次世界大戰，不僅催生了人類首款實用型彈道導彈，還誕生了人類首款實用性巡航導彈（具有較大升力面的有翼導彈）。

36米長的導軌，T液體和Z液體混合之後釋放的大量高壓高溫氣體，賦予了V-1導彈580公里/小時的離架速度。（是高鐵復興號速度350公里/小時的1.66倍）。

讀過《V-2導彈：現代彈道導彈和運載火箭的鼻祖》這份小火箭報告的好友應該對二戰德國的過氧化氫、高錳酸鉀溶液、液氧、不同濃度的酒精這些液體的命名體系有所了解了，本文不再贅述。

憑藉這個速度，其背部的脈衝衝壓火箭發動機達到工作速度而被點燃，進一步將導彈的速度提升到650公里/小時。

V-1是人類首款巡航導彈，同時也是首款採用彈射發射方式的導彈，首款可長距離飛行的無人駕駛彈射起飛飛行器。

第4：潛艇水面發射巡航導彈技術。

但是，V-1導彈的36米長的導軌還是太長了，和現代的導彈彈射起飛技術的要求還是有一定距離。

直到工程師們開始嘗試把大型巡航導彈搬到潛艇上來發射，短導軌起飛彈射技術才終於達到了可堪使用的程度。

1957年，巴爾的摩級重型巡洋艦洛杉磯號的後甲板上，一枚天獅星I型巡航導彈採用超短導軌起飛成功（導軌長度小於彈長）。

隨後的天獅星II號嘗試了0長度發射架起飛的技術並成功。

上圖為灰背號巡航導彈潛艇準備發射天獅星巡航導彈的場景。

固體火箭助推器成為了彈射起飛的彈簧、繩索、高壓蒸汽的替代者，開始抹平輔助動力和飛行器本身的界限。通過起飛後的助推器分離動作，在完成賦予導彈初速度的任務的同時，不給導彈增添附加的負擔。

這種對燃氣動力的直接應用，成為了現代火箭和導彈彈射起飛技術的第4大來源。

第5：潛艇水下發射魚雷技術。

魚雷是潛艇攻擊能力的重要實現手段。

壓縮空氣水下彈射發射則是魚雷的重要發射方式。

魚雷發射管也就成為了潛艇的重要組成部分。

以上3圖由小火箭邢強攝於某型潛艇。

阿利·伯克級導彈驅逐艦上的一名軍官正在手動操作發射三聯裝魚雷中的一枚。這和現代運載火箭的彈射起飛技術就更加接近了。

這就是彈道導彈和運載火箭彈射技術的第5個起源。

潛艇

不過，彈射技術用於彈道導彈的發射，還需要一個契機。

在此之前，人類用潛艇發射彈道導彈，是一個驚心動魄的過程。

1955年9月16日，代號為611工程（和潛艇型號同名）的蘇聯潛射彈道導彈項目完成了人類首次潛射彈道導彈的試驗。

一艘祖魯級潛艇下潛到潛望鏡深度，然後打開了發射筒，令發射筒自然進水。

潛艇的發射筒被海水大量灌入的同時，不可避免地晃動了起來。

隨後，指揮官果斷下達發射指令。

液體火箭發動機就直接在潛艇的發射筒內點火！

巨大的火焰瞬間令筒內的海水沸騰，潛艇內的艇員的五臟六腑感受到了巨大的振動。

隨著潛艇的猛烈一沉，導彈順利出筒，完成了人類首次潛射彈道導彈的發射。

這種發射方式，非常冒險。巨大的彈道導彈在潛艇的發射筒內直接點火，一旦爆炸，後果不堪設想！（爆炸當量相當於上百枚反潛深水炸彈同時爆炸，而且是在潛艇的內部炸的。）

伴隨著發射過程中的巨大雜訊和振動，伴隨著潛艇官兵怒吼的「烏拉」聲，潛射彈道導彈這種武器裝備誕生了。

這種發射方式，也就有了一個名字：烏拉發射。

後來，有人指出，烏拉（大致上可以意譯為萬歲，但是常用於衝鋒）這個詞的感情色彩太濃厚，建議改一下。

考慮到蘇聯的大型運載火箭、運輸機和彈道導彈有以大江大河或者山脈命名的習慣，這種彈道導彈在潛艇內點火，依靠自身推力衝出水面的發射方式，改名為烏拉爾式發射。

烏拉爾山是蘇聯亞洲部分和歐洲部分的分界線。

這種帶有濃郁戰鬥民族特色的發射方式，並沒有隨著技術的進步而消失。反而在後來的R-29系列潛射彈道導彈上得到了發揚光大。

這和以液體火箭發動機為動力來源的導彈在點火後建立推力的過程較長有關。

另，注意上圖的R-29潛射彈道導彈彈頭的布置方式，為充滿蘇聯特色的彈頭倒置式。這可以在不延長導彈長度的前提下，多放幾顆彈頭。

後來，最新型號的潛射洲際彈道導彈布拉瓦延續了這一設計。詳見小火箭的分析報告《布拉瓦：坎坷經歷與魅惑螺旋》。

空氣

人類最早嘗試用彈射技術發射彈道導彈，發生在1960年。

華盛頓號潛艇，是人類第一艘正式具備作戰使用條件的彈道導彈戰略潛艇，配備16枚北極星A1彈道導彈和6枚21英寸魚雷。

北極星潛射彈道導彈，長9.86米，直徑1370毫米，發射質量16.21噸。

這款彈道導彈的最大特點，就是突破了固定火箭發動機的高可靠性快速點火這個技術門檻（有關火箭和導彈的點火系統，小火箭準備寫一個系列）。

這就意味著：先用壓縮空氣，像發射魚雷那樣把導彈推出去（只不過由水平發射改為垂直發射），然後讓導彈在空中點火，具備了理論上的可行性。

上世紀50年代末的一個明媚的清晨，觀測島號遠洋測量船迎來了一位稀客——一枚貨真價實的彈道導彈。

這是一次真正的海上發射，不過主角只具備亞軌道飛行能力，而且載荷並不是衛星，而是與W58核彈頭質量相當的配重和數據記錄儀。

北極星A1彈道導彈在觀測島號遠洋測量船的後甲板上點火成功，隨後精確命中了2000公里外的預定靶場目標。

至此，美國海軍掌握了從緩動目標發射彈道導彈的能力，同時北極星A1彈道導彈的姿態穩定系統也得到了考驗。

是時候來一發真的了。

1960年3月10日，一艘彈道導彈潛艇補給艦用碩大的龍門吊為人類第一艘實用性潛射彈道導彈戰略潛艇裝填了兩枚北極星A1潛射彈道導彈。

其中一枚帶空彈頭，另一枚帶全狀態模擬彈頭。

公元1960年3月23日，華盛頓號彈道導彈潛艇下潛到10米深度，減速到2節航速。

隨後，艇長確認了時間和最終的電報指令後，下達了5分鐘發射準備指令。

輪機長報告16個發射筒中的1號發射筒進入待命狀態！

壓載艙水泵開始工作，為配平水箱泵入大量海水，潛艇開始像一頭陷入昏睡狀態的巨獸一般，緩緩向海底躺去。

潛深：15米！

航速：1.5節！

發射氣瓶壓力：30.91MPa！

是否發射？

艇長：准許發射！

魚雷兵啟動紅色限位按鈕，搖動氣瓶手輪，解除了導彈的發射筒保險。

槍炮長看了一眼艇長，得到了點頭的指令後，按動了發射按鈕。

「彷佛是誰同時按動了1000個抽水馬桶的按鈕」，30.91MPa的超高壓壓縮空氣在潛艇底部管路中快速衝動，為艇內帶來了前所未有的立體聲體驗。

按小火箭的驗證計算和當年技術文檔的分析，經過5道減壓閥後，氣壓應該是已經降到了6.87Mpa，也就是將近69個大氣壓，到達了發射筒。

而那枚北極星A1彈道導彈顯然是等待這一時刻很久了。

她沒有絲毫猶豫，瞬間就掙脫了氯丁橡膠浸潤的尼龍密封環的束縛，在發射筒內快速上升。

然後，她一頭頂破聚乙烯酸酯自裂隔水板。

此時，發射筒上厚重的蓋板早已打開多時，這塊隔水板是發射筒與海水之間的最後一道障礙。

高壓氣體一時間變作萬千氣泡，翻騰著爭先恐後地奔向海面。

而北極星A1導彈可不甘落後。

她還在加速！

完全出筒後，北極星A1導彈超過了身邊的氣泡，到達了海面。

而海面，則並沒能攔住她。

出水了！

然後，她還沒有停下。

到了水面上方25米處！也就是8層樓高的地方。一切彷彿靜止了。

而潛艇內，更是一片沉寂。聲納兵的耳鳴還未停歇，艇長的秒錶則忠實地顯示著這4300毫秒的時間的消逝。

最緊張的時刻到來了。

此時的北極星A1導彈處於高空，一旦點火失敗，就會帶著15噸的固體火箭燃料狠狠地砸向潛艇所在海域。

艇里還有另一枚北極星A1導彈。

如果炸了，恐怕他們不僅屍骨難存，就是事先寫好的遺書都會化為大海中的朵朵碎屑。

不過，還沒等艇員們考慮到更壞的情況，一聲巨響，如同巨人孩子的初生，劃破天際，響徹雲霄！

點火成功了！人類首次用壓縮氣體冷彈射彈道導彈水下發射成功！空中點火成功！

隨後，聲納兵在記錄簿上畫了一團火焰，接著又依次畫了3個圈。

公元1960年7月20日，他們又來了一次。

這一次，打的是一枚北極星A1全狀態彈道導彈，成功。

小火箭給出北極星A1冷彈射發射系統示意圖。

每一枚北極星A1潛射彈道導彈都單獨封存在一個發射筒里。整艘華盛頓號潛艇，有16個這樣的發射筒，分成兩列。這個設計被後來幾乎所有的彈道導彈潛艇所學習和模仿。

為了把16.21噸重的彈道導彈從水下推到海面，並一下子扔到25米的高度，需要0.951立方米的超高壓壓縮空氣（30.91MPa，也就是309個大氣壓！）

16個超高壓壓縮空氣鋼瓶，儲存了15.22立方米的壓縮空氣。

另有3個高0.511米的橡膠圓環，緊緊地箍住導彈，一是用來防止導彈在發射筒內亂晃，二是用來封住壓縮空氣，讓如脫韁野馬一般的高壓氣體釋放出更大的力量。

這3個圓環在導彈出筒之後，也被噴到水面以上。

隨後，它們會自己落回海面。聲納兵提前知道還有3個圓環適配器，於是在記錄簿上也給它們留了位置。

另，北極星A1彈道導彈49米/秒的出水速度，也就成為了那個時代的潛射彈道導彈的技術標準。

1960年11月15日（也就是21394天之前），北極星A1潛射彈道導彈正式入役。

燃氣

讓我們把目光再轉向蘇聯。

以R-7洲際彈道導彈為原型而發展出來的龐大的彈道導彈和運載火箭家族，讓蘇聯成功發射了人類第一顆人造地球衛星和第一位宇航員。

這個咱們在《1863次發射！開啟人類航天時代的R-7導彈》這份小火箭報告里已經詳細探討過了。

這一路，很長，

長得不像是旅行，

更像是流浪。

紅色帝國，

轟然倒塌。

壓不垮的，

是進入太空的夢想。

抬頭仰望，

那無比深邃的星空，

才是我們人類的家鄉。《帝國遺產》小火箭邢強

蘇聯一開始非常青睞導彈或者運載火箭的自力發射方式。

前文小火箭和大家也探討過了，並且指出就連潛射彈道導彈的試驗發射，也是用的在發射筒內點火，在水下自主發射的烏拉爾方式。

但是，後來，蘇聯工程師認為，還是需要用外力幫一把的。

美國從他們的第一款洲際彈道導彈宇宙神開始，就注重導彈的生存性了。

有關該導彈，詳見小火箭公號報告《從美國最早的洲際彈道導彈看項目管理》。

到大力神II型洲際彈道導彈的時候，已經有地下井的設計了。

這些詳見小火箭的公號報告《井與肼的魅惑：大力神2號洲際彈道導彈》。

雖然就像《一柄扳手引發的美國核導彈大爆炸》一文中提到的，發射井還是有各種問題存在的。（感謝大家支持，這是小火箭第一篇全網流量過1千萬的報告。當然，小火箭依然堅持不商業化，唯一的動力，就是大家的捐助支持。）

但是，發射井對於提升洲際彈道導彈的生存性的優勢幾乎是毋庸置疑的。

於是，蘇聯工程師也開始攻克發射井技術。

不過，有一個問題始終讓蘇聯工程師們迷惑：

大力神導彈用的是肼和四氧化二氮的燃料組合，非常怕高溫。而導彈如果是在發射井內點火的話，尾焰從底部沿著發射井躥上來，是很容易引爆導彈的。美國工程師怎麼解決的？

今天，我們知道，大力神洲際彈道導彈的確是自己點火把自己推起來的。

但是，發射井是經過特殊設計的，從底部向兩側，挖了V型的排焰槽。高溫尾焰從這裡向兩側快速導出。

當時，蘇聯工程師雖然對導焰設計也是非常清楚的，但是情報人員提供的大力神導彈的發射井的照片，是關著蓋子的，看不到那2個巨大的排焰孔。

另外，美國潛射彈道導彈的冷彈發射技術正發展得如火如荼，各類技術研討層出不窮。

於是，蘇聯人認為，美國的發射井一定也是用了冷彈發射技術！

就這樣，一條嶄新的技術路線開始鋪就：

陸基洲際彈道導彈，並沒有像潛射彈道導彈那樣的來自於潛艇尺寸的約束條件，而且其射程基本上都要超過10000公里，投擲能力隨著多彈頭技術的發展也是巨大的。

這就意味著，陸基洲際彈道導彈的發射質量，通常比較大：

比如SS-18撒旦洲際彈道導彈，這款滅國神器的發射質量，為220噸！

北極星A1潛射彈道導彈的發射質量為16.21噸，需要30.91MPa的壓縮空氣才能推得動。

發射質量為14倍的撒旦，顯然需要更高的氣壓。

考慮到當時的壓力容器的設計和生產工藝水平，再考慮到50年的有效貯存時間，這個幾乎是無法實現的。

所以，蘇聯工程師給出了一條嶄新的技術路線：

不用壓縮空氣，而是用固體火箭發動機葯柱的快速燃燒，來產生1000℃以上，瞬時壓力超過200MPa的高溫高壓燃氣來推動導彈。

在發射井中的彈道導彈，站立在由橡膠、鐵和防熱塗層製成的「王座」上。高溫高壓氣體推動王座快速上升。

到了一定高度（20米到35米之間），導彈點火，把王座甩開，然後奔向目標。

這就是熱彈發射技術，又叫燃氣發射技術。

後來，SS-18撒旦洲際彈道導彈改裝成了運載火箭，名為第聶伯，開始承接商業發射業務。

多彈頭技術賦予了第聶伯運載火箭出色的一箭多星發射能力，之前還創造過一箭37星的紀錄。

注意，上圖是當年撒旦洲際彈道導彈的鐵王座分離瞬間。

當年一口發射井，對應多枚備彈。真的打紅了眼，是要快速裝填再次發射的。所以，這個鐵王座還有側推系統，以便盡量避開井蓋區域，減少對發射井的傷害。

自力發射、燃氣熱發射和壓縮空氣冷彈發射，逐步都被蘇聯工程師所掌握。

蘇聯的發射井自帶燃氣發射，不需在井內點火，因此井的直徑比較小，而且沒有附加排焰道，見上上圖。

而美國的發射井，導彈是在井裡點燃的，導彈需要和發射井的井壁有較大間隙，另外還需排焰道，見上圖。

實際上，到了民兵陸基洲際彈道導彈的時候，美國依然採用了自力發射的方案。直到和平衛士問世，情況才有了改觀。這是後話了，咱們在下文詳細聊。

接著說蘇聯。

潛射發射筒和小直徑的發射井，為陸基機動的發射筒提供了有利條件。

後來，到了1972年，為了方便閱兵展示和運輸，賽果導彈有了發射筒版本。

該發射筒直徑為3米，長20米。

UR-100，或者叫SS-11 賽果洲際彈道導彈，射程達10600公里，能夠從普列謝茨克發射場或者分布在廣袤西伯利亞大平原上的發射井裡發射，越過北極上空，打擊美國的任何一個地方。

導彈直徑2.5米，長16.931米，採用二級構型。

賽果彈道導彈基本型帶有1個當量為100萬噸TNT的核彈頭。

從上圖可以看到，賽果洲際彈道導彈的第一級擁有4台發動機。

小火箭風格：

賽果彈道導彈的第一級，採用3台RD-0216液體火箭發動機和1台RD-0217液體火箭發動機。

這兩款發動機均採用常溫偏二甲肼和四氧化二氮有毒燃料，燃燒室壓力均為17.5MPa（這在那個時代是個很厲害的指標），比沖313秒（這個指標一般）。

RD-0217與RD-0216發動機的唯一不同，在於RD-0127發動機上面有熱交換器，用於給導彈的一級貯箱增壓。

蘇聯的UR-100 賽果洲際彈道導彈在這樣的國際環境中誕生。

冷戰逐漸白熱化，考慮到洲際彈道導彈的生存性，第一批UR-100 賽果導彈全部部署在了上圖這樣的地下發射井中。

賽果是一種花的名字，原產自美國西部，是摩門教的聖花，同時也是美國猶他州的州花。

北約將UR-100洲際彈道導彈的編號定為SS-11，而綽號定為賽果，實在是太照顧這款導彈了。

小火箭認為，這是北約對蘇聯命名的彈道導彈里，名稱最美的一款。

要知道，所有的彈道導彈的北約名稱，都是以S打頭的單詞。

SS-4單級中程彈道導彈的綽號是涼鞋；

SS-10，蘇聯最後一款採用低溫液體推進劑的洲際彈道導彈的綽號是瘦子；

SS-13三級固體彈道導彈的綽號是野人；

SS-14中遠程履帶機動固體彈道導彈的綽號是替罪羊；

SS-18世界上最大的二級液體洲際彈道導彈，乾脆就叫撒旦。

入役伊始，賽果彈道導彈就在5年內，達到了1000枚的產量，其中有10枚用於試驗定型測試，其他990枚全部被部署到了像上圖這樣的抗核加固的地下發射井中。

蘇聯解體後，洲際彈道導彈大批退役，而科研試驗中，開始逐步以防空導彈來替代洲際彈道導彈作為載體。

昔日那些代表紅色帝國的核威懾力量的地下發射井，逐漸被廢棄。

賽果洲際彈道導彈被強制退役後，留下空空如也的核導彈發射井，獨自回味和感慨紅色帝國昔日的榮耀與輝煌。

大量核導彈發射井被填埋、廢棄。

填入發射井的沙石，埋葬了基地，也埋葬了那個紅色帝國。

很多公路機動的彈道導彈和防空導彈系統被露天堆放起來，任由歲月的風霜侵蝕。

雖然呼嘯號運載火箭具備與賽果洲際彈道導彈同樣的在發射井或者發射筒內進行點火發射的能力，但是因為商業衛星比軍用的核彈頭或者高超聲速再入飛行器要脆弱得多，為了防止在出筒過程中，一級發動機的點火產生的筒內雜訊聲場對衛星造成傷害，呼嘯號運載火箭選擇了半入筒方案。

也就是，呼嘯號運載火箭的一級二級和三級在發射筒內，三級以上的整個載荷段是裸露在發射筒外面的。

這樣做還有另外一個好處：未來如果要發射更大尺寸的載荷的時候，會選用或者設計直徑更大的整流罩。半入筒的方案使得整流罩的尺寸不會受到發射筒3米直徑的限制。

自上世紀60年代，賽果洲際彈道導彈正式入役以來，該系列導彈/運載火箭的出井和出筒高清照片一直是缺失的。

如今，大家終於能夠一睹這震撼人心的瞬間！

呼嘯號運載火箭出筒瞬間。

呼嘯號運載火箭，代表著切洛梅博士的夢想與堅持。

4台偏二甲肼/四氧化二氮液體火箭發動機推舉呼嘯號運載火箭升空。

呼嘯號運載火箭進行程序轉彎。

蒸汽

壓縮空氣，比較適用於潛射彈道導彈，但是力量仍顯不足，而且需要攜帶巨大的高壓鋼瓶；

燃氣彈射，小巧方便，動力十足，但是產生的燃氣溫度太高，需要專門設計隔熱適配器。

那，能不能把冷彈（讀音：tan2，同，壇）和熱彈（tan2）的優勢結合起來呢？

可以的！

這就是蒸汽彈射方式了：

先點燃固體火箭葯柱，產生大量高溫高壓燃氣，然後用水去冷卻燃氣。這樣，上千攝氏度的燃氣的能量就瞬間轉移到了200℃以內的水蒸氣中。然後用高壓水蒸氣把導彈或者運載火箭推起來。

幾百年來，人類對蒸汽的力量，並非一無所知。

相反，瓦特的改良方案成為了推動人類文明前進的巨大動力。

今天，功率的單位乾脆就以蒸汽機的改良者、風暴誕生之子瓦特的名字來命名了。

1公斤的水，體積不過是相當於一個半徑6.2厘米的小球。

變成蒸汽，則體積成了1.67立方米！擴大為原來的1609倍。

到北極星A3多彈頭潛射彈道導彈的時候，原本用於北極星A1的壓縮氣體彈射系統就被蒸汽彈射系統取代了。

高壓氣瓶、總是出問題的潛射導彈發射筒減壓閥、巨大的總是製造雜訊的壓縮空氣氣泵從此在潛艇上消失了，取而代之的是固體火箭葯柱和淡化海水貯箱。

北極星A3（上圖）、海神和三叉戟潛射洲際彈道導彈均採用蒸汽彈射發射系統。

對於潛射彈道導彈而言，大小很重要。

之前的北極星A1彈道導彈的射程只有2200公里，難以在己方海域實施二次核反擊。

而要想讓導彈的射程增加，要麼延長彈體，要麼加粗彈體。

延長？如果不想大量退役潛艇的話，恐怕做不到。

加粗？或許可以。

既然用了燃氣-蒸汽彈射系統，那麼發射筒的儲備空間就可以適當縮小，因為蒸汽的能量比壓縮空氣的能量強很多，導彈出筒會更加乾脆利落，之前為緩衝晃動和留住寶貴的壓縮空氣的適配器設計就可以簡化。

潛艇發射筒的內筒和外筒之間的間隙縮小之後，就可以在不增加外筒直徑的前提下（隨意增大外筒直徑，潛艇設計師會過來找你拚命的），增大內筒直徑。

實際上，海神潛射彈道導彈就是這麼做的。

這樣，北極星潛射彈道導彈1370毫米直徑的限制，到了海神導彈這裡，就放寬到了1900毫米。

於是，海神導彈的橫截面成了北極星導彈的1.92倍。像上圖這樣秀氣的北極星導彈，逐漸被以海神和三叉戟為代表的短粗型導彈所代替。

實際上，海神潛射彈道導彈因為新型蒸汽彈射方式解放了直徑之後，在射程和投擲能力上都得到了巨大提升。

壓縮空氣彈射起飛的北極星潛射彈道導彈，射程只有2200公里，之後的魔改多彈頭，也只有3個彈頭的嘗試。

而海神潛射彈道導彈，攜帶10枚核彈頭時，射程為5900公里；攜帶14枚核彈頭時，射程為4600公里。

可以說，因為蒸汽彈射的出現，使得美國在不大量更新換代潛艇的前提下，大幅提升了潛射彈道導彈的直徑，從而使得多彈頭技術得到了廣泛使用。

多彈頭就這麼重要？

是的。

為了比較單枚大當量核彈頭與多枚小當量核彈頭的作戰效能，美國在上世紀60、70年代用海神C-3導彈與大力神2型導彈做了大量實彈試驗和數值模擬試驗。

海神導彈是潛對地導彈，彈頭為10枚5萬噸當量的分導式核彈頭，而大力神2型導彈則帶有一枚威力巨大的1000萬噸當量的核彈頭。大力神2彈頭的總當量為海神的20倍。

但是試驗表明，海神導彈對機場類目標的毀傷效能是大力神2導彈的10倍，對加固的導彈基地的毀傷效能更是提高到了11.2倍，對10萬人口城市的打擊效能增加了2.5倍。

多彈頭能夠對重點目標施行交叉火力式的打擊，以數量彌補單枚彈頭威力的不足，反而大幅提高了作戰效能。

小火箭把爭論的緣由和結論做成了兩張圖表：

真理越辯越明，分導式彈頭提高毀傷效能的作用最終得到了大家的共識，因此子彈頭的數量在這一時期開始增加，民兵3導彈的標準載荷是3枚子彈頭，而在1975年美國空軍實施的一次名為「撒胡椒面計劃」的項目里，民兵3導彈攜帶7枚10萬噸TNT當量的子彈頭進行了飛行試驗。

上圖為民兵3導彈的標準配置：3枚W78 MK12A核彈頭。

到了三叉戟I型潛射彈道導彈的時候，蒸汽彈射技術得到了進一步的優化，可以實現在不同深度情況下的可靠發射。

三叉戟I型潛射導彈可在潛艇潛深16.2米到34.1米之間的任何水深發射，和之前的定潛深發射相比，對不同海況的適應性和對發射指令響應的快速性都有了長足進步。

怎麼做到的？

答：通過精確調節蒸汽發生器的用水量，可以在給定水深的情況下，讓燃氣發生器與蒸汽發生器的配合實現毫秒級別的精細控制。

比如，在最淺發射深度16.2米處，蒸汽作用閥開啟時間為73毫秒；而在最深處的34.1米時，作用閥開啟62毫秒。

這樣，最大出筒速度峰值時刻有所變化，出筒速度也就是在27.79米/秒到23.23米/秒之間變化。

出水後，不同的出筒速度和不同的海水深度相互作用，疊加之後的效果，就是幾乎相同的固體火箭發動機點火環境（導彈速度、高度等參數）。

到了三叉戟II的時候，不僅發射深度可以自適應，發射速度甚至潛艇姿態，也可以自適應。

這是一款射程超過1.2萬公里的潛射彈道導彈，其投擲能力甚至超過了很多陸基彈道導彈。

從此，蒸汽彈射系統開始和導彈本身一起，進行綜合優化。

工程師發現，導彈在海水裡速度太快的話，會產生大量空泡，使得導彈受力不均勻。這樣，在出水之後，導彈就帶有一定的俯仰-偏航角速度。

在整個稠密大氣層內爬升的過程中，姿態控制系統為了抑制這個角速度，就會頻繁控制導彈，在空中飛出蛇形軌跡。

由此帶來的附加誘導阻力會耗散導彈的能量，削弱導彈的投擲能力。

怎麼辦？

降速。

之前大家擔心導彈點火產生足夠推力之前，尾部會碰觸海面，產生悲劇，所以要求出水速度較高，通常在20米/秒以上，也就是72公里/小時，和汽車速度相當。點火高度較高，在20米以上。

美國三叉戟II型和俄羅斯布拉瓦潛射彈道導彈的出水速度，都控制在15米/秒左右。布拉瓦導彈出水4.8米就點火。三叉戟II型也是盡量做到了低空快速點火。

另外，為了更加符合水下流體力學的要求，三叉戟II型導彈的頭部非常鈍。

這樣水下運動就較為穩定。但是，這種頭部在空氣中飛行，尤其是超聲速飛行的時候，阻力就太大了。

又怎麼辦？

答：採用減阻桿。之前小火箭專門有過報告。考慮到有一些好友沒有翻閱小火箭歷史報告的習慣，再此給出部分內容，方便一文掌握全部所需信息：

這根學名為減阻桿的物體由6根4130鉻鉬合金鋼管逐根套接製成。

每根鋼管長30.75厘米，直徑從11.2厘米依次遞減到4.9厘米。

這根鋼管平時像收音機的鞭狀天線那樣收起來，藏在彈頭內部，頂端有一個直徑22.9厘米的不鏽鋼圓盤。

收起來的減阻桿與頂端圓盤加起來的長度為31.5厘米，跟一個成年人的大臂差不多長。

最粗的那根鋼管裡面有一根火藥柱體。當感測器感知到導彈的加速度達到2個g的時候（對於三叉戟導彈來說，通常發生在出水4.05秒左右），火藥柱體被點燃並立即產生大量氣體。

這些氣體把鎖在粗管中的另外5根鋼管依次頂出，在1秒內就會形成一根長1.28米的細桿。

上圖為小火箭計算中心#1陣列計算的流場。從建模到計算再到可視化，用了我半個月的大部分夜間時間。

從彈頭的流場來看，減阻桿撕開了鈍頭前部的弓形激波，讓氣流轉而向兩側飛去。這讓彈頭附近的氣流速度（還有溫度）大幅下降。

實際上，減阻桿能夠減少「三叉戟」導彈40%以上的空氣阻力。

重新計算彈道的話，可以發現，如果沒有這根桿，三叉戟基礎型號的最大射程將只有6800公里。減阻桿憑藉一己之力，就讓導彈的射程至少增加了600公里。

三叉戟II型創造過連續167次成功發射的紀錄。

不過，對點火高度的極致追求，也讓三叉戟II型潛射導彈的姿態控制系統的負擔較大，出過一些情況。

俄羅斯的布拉瓦潛射彈道導彈也終於入役了。前一段時間，還進行了一次4發短間隔齊射。

和平

從美國最早的宇宙神彈道導彈到大力神，再到民兵陸基洲際彈道導彈再到德爾塔IV重型運載火箭，自力發射一直是美軍比較喜歡的方式。

不過，有一個特例，那就是和平衛士洲際彈道導彈。

和平衛士洲際彈道導彈，射程超過1.4萬公里，起飛質量為87.75噸。

該導彈長21.8米，直徑2.3米，攜帶10枚以上的氫彈彈頭。

這款導彈的突防能力和命中精度太高，以至於成為了美蘇多輪談判的主角。後來，蘇聯/俄羅斯以自毀SS-18撒旦洲際彈道導彈為代價，讓美國強制和平衛士導彈退役。

美國在上世紀80年代，為了提高和平衛士洲際彈道導彈的能力，專門開發了陸基燃氣蒸汽彈射發射系統。

有關和平衛士彈道導彈，留存在世的照片極少。而且大部分都是上上圖那張發射照和上圖那張多枚子彈頭命中誇賈林環礁靶場目標的照片。

那麼，小火箭真的能夠拿到和平衛士洲際彈道導彈研製蒸汽彈射發射系統的情況么？

在多位小火箭好友的幫助下，歷時2年的和平衛士彈道導彈分析工程（火1701工程）至此達成了全部預定目標。

在此，出於純粹的工程師探討技術的目的，給出和平衛士洲際彈道導彈測試彈射系統的珍貴照片（嚴禁非小火箭支持單位和個人在任何場合出於任何目的引用相關文字和照片，允許和鼓勵小火箭支持好友在任何場景下的使用）：

不帶和平衛士洲際彈道導彈的空筒燃氣發生器蒸汽發生器綜合試驗。

1000℃的高溫燃氣經過高壓水噴淋交換器之後，產生了大量高溫高壓蒸汽，從筒口噴出。

帶和平衛士洲際彈道導彈的出筒測試。

可見大量橡膠適配器在導彈出筒後，自行脫落。

和平衛士洲際彈道導彈蒸汽彈射出筒20米瞬間。

和平衛士洲際彈道導彈蒸汽彈射出筒40米瞬間。

和平衛士洲際彈道導彈蒸汽彈射出筒50米瞬間。

適配器全部脫落，導引索分離。

實際上，和平衛士洲際彈道導彈還有陸基機動的考慮，並且相關的發射筒已製造出原理樣機。

上圖是和平衛士洲際彈道導彈陸地機動型號在發射筒進行彈射發射的點火瞬間。

和某型洲際彈道導彈大國重器還是很像的。只不過，和平衛士用的還是高壓蒸汽彈射筒外高空點火的方案，所以筒口出來的是白色蒸汽。

後來，美國放棄了陸上機動的方案（認為海基核反擊力量已足夠，另外發射井足夠安全），所有114枚和平衛士洲際彈道導彈全部採用了地下井部署方式。

作為補充，美軍還有空基核威懾力量，這個咱們討論過了，為把本報告字數控制在2萬字以內，本文不再贅述。

實際上，和平衛士洲際彈道導彈本質上並不是反擊武器，而是更適合於首輪主動打擊的進攻武器。

40米的CEP，使其對抗核加固的發射井有足夠的威脅。

114枚和平衛士洲際彈道導彈，攜帶1140個核彈頭。即使突防和命中之後，綜合概率為50%，那也足以在第一波次摧毀570口發射井。如果按80%的作戰效能來分析，則可以摧毀912口發射井。

對於五常中的任何一個國家常備570口以上的發射井都是一個比較大的經濟負擔。而如果要咬牙做對等抵抗，則為了確保反擊能力，防守一方需要常備1000枚以上的核導彈（或者先發制人，率先打掉114枚和平衛士導彈的發射井）。從博弈論的角度來看，這為爆發全球範圍的核戰爭埋下了隱患。

這也難怪，在歷次削減核武器的談判中，和平衛士洲際彈道導彈都是除美國之外的其他國家千方百計想要消除的武器，並且最終得償所願。

和平衛士洲際彈道導彈，採用蒸汽彈射高空點火或井中點火的方式發射，因此高空點火的時候，下部還是蒸汽為主的白色煙霧。（見上圖）

作為對照，小火箭給出自力井下點火的美國唯一在役的陸基洲際彈道導彈民兵的發射情況。（晝間發射高空點夜間發射晝間發射低空點，基本上齊了）

優勢

文末，給出總結（方便弟兄們寫報告，但一定註明來源小火箭）

本文給出了運載火箭和彈道導彈彈射發射技術的5大來源：

固定翼飛機的彈射輔助起飛技術、火炮發射內彈道學、有翼導彈彈射發射技術、潛艇水面發射巡航導彈技術、潛艇水下發射魚雷技術。

運載火箭和彈道導彈彈射發射技術的3大流派：

壓縮空氣冷彈射；

燃氣發生器熱彈射；

燃氣蒸汽彈射。

運載火箭和彈道導彈彈射發射技術的4大優勢：

第一：有助於提升潛艇和發射井操作人員的人身安全水平；

（到了筒外或者井外再炸，破壞力就小多了）

第二：有助於提升導彈或運載火箭的投擲能力；

（賦予了陸基洲際彈道導彈30米/秒以上的初始速度，推了一把；賦予了潛射導彈穩定可靠的出水狀態。曾有人說，既然SS-18撒旦洲際彈道導彈改為了第聶伯運載火箭，對於戰時生存性的考慮就放到次要地位了，而火箭為什麼不搬到地面上發射，省去發射井裝填的麻煩呢？答：這種井下彈射發射，能夠至少提升第聶伯8%的運載能力，何樂而不為呢。）

第三：有助於簡化導彈或火箭的發射設施；

（如果沒有彈射，火箭在發射設施自力點火起飛的話，就需要專門的排焰導焰設施，或者用數百噸冷卻水來實施冷卻）

第四：有助於提升快速響應和多次發射的性能；

（具備彈射系統的彈或者箭，往往有自適應的姿態控制系統，天生對初始對準和標定有快速響應的能力。發射後，筒或者井，受尾焰尾流沖刷影響小，可快速裝填進行再發射）