大国重器:东风5洲际导弹

大国重器:东风5洲际导弹

DF-5洲际导弹是一种二级液体导弹,需要从固定阵地发射

今年是抗日战争胜利70周年,我国将于9月3日在北京举行盛大阅兵式,届时将有众多新型武器亮相。《讲武堂》特推出《大国利器》系列文章,介绍我国现役最新型武器装备的性能和研发历程,第二十九期——东风5洲际导弹。

东风五号(DF-5)洲际导弹是我国研制的第一代战略导弹,它在1984年的国庆35周年阅兵上首次正式亮相,至今仍是我国第二炮兵部队战略威慑的核心装备。DF-5洲际导弹可以将当量数百万吨级的热核弹头投掷到一万公里以外,构成了有效的战略威慑能力,成为我国国家安全的基石。只有掌握了这个强大的二次核反击力量,我国才能一心的去发展经济和工业,不必再担心他国的核讹诈。此外,DF-5洲际导弹还衍生出CZ-2、CZ-4和CZ-3号运载火箭,是我国长征系列运载火箭的基础,推动了我国航天事业的发展。东风5洲际导弹的研制成功令我国在多个领域获得了进步,国际影响力大大增强。

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早期的东风5洲际导弹只携带一个大当量弹头

方案与研制

1957年苏联成功发射了R-7洲际导弹,并使用R-7改进而来的运载火箭将第一颗人造卫星送入地球轨道。受此鼓舞1958年我国提出研制洲际导弹的计划,但当时我国正忙于仿制苏联R-2导弹并改进出DF-2导弹,洲际导弹只能作为远期目标。随着DF-2导弹的试验成功,以及DF-3导弹的顺利研制,1965年我国正式提出研制洲际导弹,规划中的洲际导弹将携带约3吨的弹头,达到10000~14000公里的射程,这一决定产生了我们今天看到的DF-5洲际导弹。

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回顾我国导弹发展史可以发现每次研制定下的目标都比较科学,图为东风3导弹

DF-5洲际导弹设计上是一种二级液体弹道导弹,第一级为四台发动机并联,第二级为单台发动机加游动发动机。在某种程度上,它可以看作DF-4远程导弹放大的结果。DF-5作为洲际导弹,使用了大量更先进的工艺和技术,如为了达到洲际射程导弹壳体从原来的铝镁合金更换为性能更好的铝铜合金,大幅度降低了结构重量。DF-5洲际导弹的发动机更是一个空前的突破,它选用了性能更好的偏二甲肼和四氧化二氮推进剂,有利于提高发动机比冲,更关键的是,此前我国只研制生产过推力不过25吨的YF-1发动机,而DF-5洲际导弹的发动机YF-20推力是它的将近3倍。第二级发动机为YF-20的高空版本,使用大喷管增加了推力并显著提高了比冲。YF-20发动机先后完成了设计和制造,并成功进行了长程试车与DF-5第一级的热试车,突破了大推力发动机燃烧不稳定与发动机摇摆的问题,为DF-5导弹的飞行试验奠定了基础。DF-5洲际导弹还使用了新的制导控制技术,包括高性能惯性气浮陀螺稳定平台和集成电路数字式弹载计算机,配合新的液压伺服系统,DF-5导弹的精度有了很大的提高。DF-5导弹射程比上一代DF-4导弹远了一倍还多,为了提高导弹精度DF-5弹头还使用小钝头锥外形,弹头再入防热问题也极为棘手,直到国内某研究所研制出碳纤维-石英复合材料,可以满足弹头再入时面临的强度、烧蚀和隔热等指标,弹头尖端防热的问题才获得突破。

1971年9月10日DF-5导弹进行了第一次飞行试验,但前两次飞行试验都没有达到预定要求,暴露出导弹设计和生产质量都有严重问题。总体设计部对洲际导弹的总体方案进行了10项较大的改动,以提高它的可靠性和作战性能。DF-5导弹项目中曾计划一步到位研制成射程10000公里以上的洲际导弹,但随着中美关系的改善和中苏关系的恶化,DF-5导弹的头号作战目标改为苏联,中央决定洲际导弹分两步走:第一步先做到8000公里的射程,可以有效打击莫斯科,第二步增程到10000公里以上,达到覆盖整个美国本土的战略目标。

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外媒绘制的中国几款弹道导弹外形对比图

第一批DF-5导弹还直接用于发射返回式卫星,被称为长征二号(CZ-2)运载火箭。虽然首次发射由于质量问题失败,但经过产品质量整顿工作后,1975年11月26日成功发射了第一颗返回式卫星,使我国成为世界上第三个突破返回式卫星技术的国家,也是第三个掌握航天遥感的国家。DF-5导弹第二批次完成生产后,1978年10月至1981年12月,我国先后进行了多次多种弹道与不同发射方式的飞行试验,全面考核了DF-5导弹的性能,其中包括1980年5月18日著名的580全程飞行试验。580试验中,一枚从太原发射中心发射的DF-5导弹顺利完成了9000公里的飞行,弹头在南太平洋海域上空再入,测量试验编队也捕捞成功弹头的仪器回收舱。

导弹改进

飞行距离超过9000公里,足以打击苏联大部分目标,但距离打击美国全境还有很大的距离。20世纪80年代,我国逐步解决了DF-5导弹可靠性和稳定性问题,第二炮兵也开始接收装备展开训练,但“以经济建设为中心”的国策下的大规模裁军,不可避免的影响了DF-5洲际导弹的进一步发展。

20世纪80年代中期,第二炮兵部队怀着形成真正战略威慑能力的渴望,提出了研制DF-5导弹增程型号的问题。第二炮兵部队认为,DF-5导弹实现第二步的战术技术指标,将使中国获得与美苏等核大国平起平坐的战略威慑力量,以增强我国国防实力、提升我国国际地位,并成为本世纪末和下世纪初中国战略核威慑力量的支柱。由于科研经费不足,第二炮兵多方面筹集经费,并精打细算要求尽可能控制改进增程型DF-5导弹的研制经费。

经过多方艰苦努力,我国最终仅花了数千万人民币就完成了DF-5增程型导弹的研制定型工作。20世纪90年代增程型导弹的两次飞行试验都获得圆满成功,完全达到了第二炮兵部队要求的技战术指标,实现了导弹射程覆盖美国全境的能力,实战价值和威慑能力有了很大提高。

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东风5A的射程可以覆盖美国全境

随着反弹道导弹技术的发展,单弹头洲际导弹被拦截的可能性越来越大,而集束弹头面对反导核弹头的拦截,突防概率也不高。20世纪70年代开始,美苏两个超级大国都先后研制并服役了多头分导(MIRV)的洲际导弹。美国国防情报局曾估计我国会在20世纪80年代研制多头分导的洲际导弹,但这并没有成为现实,相反我国当时还在为解决DF-5导弹的射程问题而焦头烂额。尽管如此,面对美国加快研制反导技术的威胁,以及我国小型化热核弹头技术上的进步,加上921工程带动了小动量火箭技术的发展,20世纪90年代我国也开始启动多头分导技术的研究,最终在DF-5导弹的基础上研制出多头分导的DF-5B导弹。美国以《自由灯塔》网站为主的多家媒体都曾报道我国的多头分导型DF-5导弹的试验,美国国防部发布的2015年《中国军事与安全发展态势报告》中,也首次提到了多头分导的DF-5导弹(CSS-4 Mod3)。

根据美国国家航空航天情报中心的推测,1998年时我国部署了少于25枚的DF-5系列导弹,中国军力报告多年来始终一成不变的称我国部署了约20枚DF-5型洲际导弹。即使由于新型DF-31系列固体洲际导弹的部署,我国DF-5型洲际导弹数量没有增加,但在美国导弹防御系统不断获得突破的时代,多头分导的DF-5B导弹的出现,配合足以覆盖美国本土全境的超过13000公里的射程,无疑大大提高了中国战略核威慑的有效性。

大国重器:东风5洲际导弹

东风5携带分导弹头的想象图

走向太空

DF-5洲际导弹不仅直到今天仍是我国战略核威慑的中坚之一,而且发展出了长征系列运载火箭,成为我国航天发射的主力军。第一批生产的DF-5导弹部分直接用于发射返回式卫星,后续生产的DF-5导弹也曾用于发射返回式卫星,这就是长征二号丙火箭。上海航天八院根据DF-5导弹的技术资料,研制了风暴一号火箭,此后在此基础上不仅增加第三级发展出长征四号系列运载火箭,还去掉第三级诞生了长征二号丁运载火箭。

20世纪80年代末,北京航天一院还以长征二号火箭为芯级,捆绑增加四个助推器,研制出发射外星的长征二号捆绑火箭。为了满足921工程的需求,一院还在长征二号捆绑运载火箭的基础上提高可靠性和安全性,发展衍生了发射神舟载人飞船的神箭长征二号F运载火箭。我国发射静止轨道卫星的长征三号、长征三号甲、乙、丙等运载火箭,它们的第一级和第二级同样可以追溯到DF-5洲际导弹。

我国新一代的长征五号、长征六号和长征七号运载火箭即将发射投入使用,但从DF-5洲际导弹的基础上衍生而来的长征二号、三号和四号系列火箭仍将在未来很长时间发挥作用,尤其是载人发射的长征二号F火箭,按计划将服役到2030年左右。如果从1971年第一枚DF-5洲际导弹发射开始算,到2030年后长征二号F火箭退役为止,DF-5导弹及其衍生型号在中国洲际导弹和运载火箭的舞台上将走过半个世纪的风风雨雨,为我国国防事业和航天事业做出了不可磨灭的巨大贡献。

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中国火箭的发展可以说借了东风导弹的“东风”

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