东风5洲际弹道导弹是中国第一种真正意义上的洲际导弹,是威力最强大的中国武器。
核武器问世之后,投射手段日益受到重视。洲际弹道导弹拥有全球覆盖的打击能力,在某些方面较空中投射方式有明显优势,战后很快即成为军事大国所谋求的目标。1957年8月21日,前苏联第一型洲际弹道导弹R-7(北约代号SS-6,绰号Sapwood警棍)远程发射试验成功,并于1959年入役。紧随其后,美国第一型洲际弹道导弹SM-65(Atlas宇宙神)在1958年11月28日完成全程试验,同样在1959年入役。60年代我国掌握核武器技术之后,洲际弹道导弹也被提上了日程。1965年3月,负责规划两弹一星的中央专委决定研制洲际导弹,编号命名为“东风五号”(DF-5,后来北约代号CSS-4),并下达了主要战术技术指标,要求1971年首飞,1973年定型。根据当时的技术水平背景,东风五号的定位是一种发射井基,二级、液体推进的洲际弹道导弹。该弹由中国国防部五院(现航天一院,中国运载火箭技术研究院,ChinaAcademyofLaunchehicleTechnology,CALT)设计开发。
前苏联第一型洲际弹道导弹R-7
更早之前的东风4型导弹射程仅有4000公里,射程偏短不能覆盖美国本土。
1966年5月,东风五号开始总体方案的设计。到1969年6月14日,第一级发动机YF-21B试制成功。导弹的技术设计完成于1970年6月。此后导弹投入小批量生产并开始测试,总共生产01批次东风五6枚。
1971年3月,第一枚东风五号遥测弹各种试验和总装工作完成。根据《世界航天发展史》一书:同年9月10日,中国第一枚洲际导弹在酒泉发射场进行飞行试验,获得基本成功。上午11时,DF-5首发遥测弹发射,进行低弹道方案考核试验。导弹第一级情况正常,顺利分离。但由于计算机软件设计问题,未能适应低弹道,207秒时Ⅱ级发动机提前30秒关机,姿态控制系统出现短时间的振荡,导弹落点偏远565千米。未能模拟全程弹头再入过程,防热结构和引爆系统也没有得到考验。
东风五号最初选用的发动机以北京万源的YF-20B为基础。
随后10月份,一院总体设计部总结教训,针对可靠性和作战使用性能,对东风五号的总体方案提出了10项幅度较大的改动。此后3年时间,主要进行基本设计的改进工作,但导弹的两次发射试验均未成功。
研发受挫之后,东风五号的试验工作暂时搁置,重点工作转向基本设计的修改。1973年10月,经周恩来批准,洲际导弹的研制、试验计划推迟。
谈到第一批次其他东风五导弹的去向,就不能不提起一个巧合。同样是研制国第一款洲际弹道导弹,东风五号和R-7、SM-65还有一个惊人的相似之处:都成功地衍生出了繁盛的商业火箭家族。苏俄的卫星、东方、联盟和闪电等火箭均以R-7为蓝本,而SM-65摇身一变成为著名的阿特拉斯火箭家族。东风五号则是与风暴一号和长征二/三/四号火箭密切相关。风暴一号运载火箭是1969年8月国家下达任务,由上海航天局负责研制的两级液体火箭,同样采用N2O4和UDMH推进剂,结构与东风五相似,主要用来发射低轨道卫星。1972年8月首次进行遥测试验火箭发射,取得了基本成功。1975年7月发射了中国第一颗质量超过1吨的卫星。1977年7月用风暴一号进行了低弹道第一次飞行试验。而长征2号家族的初始型号则是从东风五号01批次改装过来的。1974年11月5日,01批3号弹被改为CZ-2火箭,用于发射返回式遥感卫星(FSW-0-0),该卫星重量达1800千克。因速率陀螺回路断线,导致控制系统失灵,火箭失稳自毁,因而将我国首款发射1吨以上卫星的火箭头衔拱手让给了风暴一号。此后我国在长征2号基础上继续开发长征二号丙(CZ-2C)等改进型号。正由于这个巧合,在后面对于保密的东风推测性能的过程中,风暴和长征家族将起到很大的参考作用。
1975年5月25日,国防科委就战略导弹研制工作安排向中央军委递交了请示。经过讨论,中央军委常委会明确提出必须首先抓紧洲际导弹的研制,并确定了洲际导弹第一步要达到的射程和发射方式。东风五号的第2批次飞行试验开始处于酝酿状态。1977年9月,中共中央批准于1980年进行DF-5全程试验。随后一共生产16发,其中8发在1981年前用于飞行试验。
弹头研制方面也取得了明显进展,1975年11月到1979年11月之间,通过改进设计和地面试验,解决了弹头防热等一系列关键技术问题。并且在1977、1978两年,用风暴一号火箭两次成功进行低弹道配重飞行试验。
1980年对于东风五号而言是关键的一年。2月12日,中央专委会议批准了国防科委提出的东风五号全程飞行试验方案,这就是著名的580任务。5月18日10时00分23.302秒,向预定海域(南纬7度0分、东经171度33分为中心,半径70海里圆形海域范围)发射580-甲弹,取得圆满成功。导弹飞行时间29分57秒,射程9070千米,落点为南纬7度42分23秒、东经172度15分36秒。5月21日11时19分32秒,发射580-乙弹,因控制系统问题引起二级发动机提前6.4秒关机,导弹未能到达预定海域(偏近约1400千米)。
央视探索节目截图显示当时东风5号的运载火箭的试验代号为“580”。
当时导弹的飞行的直线路线和最后的大致落点。
580任务后,一院根据实验中暴露出来的问题对产品软硬件进行了改进。1981年12月7日,从地井进行导弹高弹道飞行试验。制导系统首次采用误差修正方法,在命中精度上取得令人满意的效果。
接下来的收尾工作相对较为顺利。1983年,第一级发动机定型。1984年3发东风五号参加国庆大阅兵。1985年,东风五号获国家科技进步特等奖。1986年7月和12月,配备的核弹头和东风五号相继设计定型,至此东风五号项目的研发工作在历经坎坷之后划上了圆满的句号。
东风五号地下井热发射高弹道试验
DF-5在1984年庆祝建国第35周年阅兵式上进行公开展示
东风五号作为我国战略力量的重要组成,相关数据一直被严格保密,迄今尚未公开。但是这并不等于我们没有任何分析东风五号性能的依据。长征二号和风暴一号两种火箭与东风五号密切相关,有一定的参数是公开的,因此可以根据常识来借鉴这两种火箭的数据。再就是国内在报道一些与军工相关的科研成果、尤其是树典型表彰的时候,往往会透露一些信息。与洲际弹道导弹相关的话题基本都是以“远程运载火箭”的名义公开出来。有了这样一些公开的信息渠道,在不违反法律的前提下,非业内人士也可以通过筛选和分析推知一二。
从西方公布的信息看,所给出的东风五号的性能数据较为统一。典型的例子是TheCoxReport(考克斯报告)、Jane'sMissilesandRockets(简氏导弹与火箭)等具有一定可靠性的官方报告或者资深研究机构材料。大多数情况下,都可以看到对东风五的如下描述:
弹长:32.6米;第一级长20.5米,第二级7.5米,弹头及附件长4.6米
弹径:3.35米
弹重:183吨
载荷:3000-3200千克
弹头当量:400万吨TNT
射程:12000千米
制导:惯性三轴静压气浮陀螺,空间计算机
精度(CEP):500-2000米
部署:发射井和发射台
发射准备时间:120分钟,或30-60分钟(在发射井中)
从后两种信息途径的对照看,国外信息的总体描述应该和实际情况误差不大。以公开出版物《中国航天》1997年第8期为例,给出了长征二号和早期长征二号C的相关数据。长征二号和采用A型整流罩的早期长征二号C外形推力数据相同:全长31.170米,最大直径3.35米,起飞重量190吨,起飞推力2786千牛,近地轨道载荷(LowEarthOrbit,LEO)分别为1800千克和2400千克。长征二号初始型号即01批东风五号的03-06号弹所改装,首批长征二号C即02批东风五号所改装,能够较为准确地反映东风五号的水平。
按照目前对于洲际弹道导弹的定义,射程要达到8000千米以上,由是可知,前苏联、美国和中国各自的第一款洲际弹道导弹分别是R-7/SS-6、SM-65C宇宙神和东风五号。由于出现年代较R-7/SS-6、SM-65C宇宙神晚了20年左右,东风五号在大部分性能上都明显超过另外两种导弹。R-7/SS-6所采用的是液氧/煤油推进剂,具有较高的比冲。但液氧需在-183℃以下的低温下保存,临近发射才能加注进入箭体贮箱。并且加注过程中需要用氮气吹除冷凝水汽并泄压。这对于需要快速反应的弹道导弹而言是非常不利的。而东风五号等采用的N2O4/UDMH属于可贮存燃料,常温下就能方便地贮存和运输;并且无需高温点火,燃烧剂与氧化剂接触即自动点火,不会存在中途熄火的问题。因而在反应速度上R-7/SS-6明显落后。这也直接导致其少量服役后不久即被SS-7、SS-11等导弹淘汰。但是N2O4/UDMH也有非常显著的缺点:具有很高的毒性,在贮存、加注和发射过程中容易泄露导致污染和事故;并且贮存在导弹内部时对管路和贮器具有强腐蚀性,影响使用性能。
但是需要注意的是,该比较只是在各国第一款洲际弹道导弹之间进行,而不是同时期的产品。当东风五号于1986年设计定型的时候,美国最后一款液体燃料洲际导弹大力神2早已退出现役,全部更新为固体燃料洲际导弹;前苏联也已经更新了几代洲际导弹产品。当东风五号投入现役时,对手早已不是需要120分钟以上准备时间的R-7/SS-6了。仅仅与1963年形成IOC(InitialOperationalCapacity初始战斗力)的大力神2相比,晚出现20年的东风五号在绝大部分性能上都明显落后;如果和80年代末期形成IOC的SS-18MOD5/R-36M2相比,则差距还要进一步拉大。这也真实地反映了我国与美、苏两个超级大国的实力悬殊差距。
俄罗斯SS-18战略弹道导弹从井下发射,其最新改型能同时携带10枚分弹头。
美国民兵Ⅲ型战略导弹装入发射井,该导弹可携带多枚分弹头,因而至今美国都不肯裁撤。
东风五号甲/乙与原型相比具有较大幅度的提升,在射程等性能上达到了大力神2和SS-18MOD5的水准;在打击精度方面,三、四十年的积累自然使得东风五甲/乙明显超过大力神2,接近10年前SS-18MOD5的水平;而在载荷/重量比上面,由于作战侧重点的不同和技术上的差异,仍然没有达到大力神2和SS-18MOD5的级别。
在部署方面,我国执行最低限度核威慑策略,因而东风五号生产数量和美、苏/俄相比有天壤之别。至1969年前,苏联装备了陆基洲际导弹1029枚,美国为1054枚。而国外对于东风五号报道的最高数量始终在20枚上下徘徊。虽然这种说法引起了多方的质疑甚至讥笑,但从某些渠道看,甚至在早期还存在高估的情况。据解密的美国军情局1984年文件,当时估计中国的东风五号部署数量为:1984年2枚,1989年9枚,1994年16枚。实际情况是生产的箭体大量用于改装为长征二号/C火箭,另外东风五号在多次发射试验中有较大消耗,真正部署的数量反而小于美国推测的数字。
东风五号发射图,可见N2O4/UDMH燃烧所释放的棕红色烟
对于我国而言,任何时候都是第一步先解决有无问题,然后才讨论好坏问题。东风五号则是扮演了这一角色。尽管比起国外20多年前的同类产品并无优势,但从“零”到“有”本身就是一个巨大的进步,东风五号赋予我国的远程核打击能力是构建核平衡、提高威慑力的关键筹码,具有划时代的意义。
东风五号甲/乙则分别实现了全球覆盖和多弹头突防能力,在国内均属首创。作为改进型号,东风五号甲/乙的作战性能有较大的提高,一定条件下可以满足作战需求,未来一段时期还将继续扮演我国核威慑力的重要筹码之一。
同时也要看到东风五号甲/乙在新时期下仍有不足。固体燃料弹道导弹以其易贮藏、体积小、结构简单的特点,获得了生存能力和反应能力方面的极大优势,因而在新一代弹道导弹中能看到的基本都是固体燃料导弹的身影。这一点与追求经济性的商业火箭采用高比冲、环保化的改良型液体燃料完全是两个迥异的发展方向。正是由于这个原因,我国新一代弹道导弹的“固态化”也是早就被确定为方向。同时,新一代弹道导弹强调高打击精度,星光修正乃至末制导技术都有所应用,大幅提高了精确打击硬目标的能力。另外,在导弹防御系统日益发展的今天,突防能力处于更加重要的位置,快速燃烧缩短助推段、机动弹头、抗激光处理等新技术均已崭露头角。在上述方面,东风五号家族很显然不能充分满足需求,必然需要新型弹道导弹来配合、替代。
最早采用固体发射技术的巨浪1对中国后期弹道导弹的发展有过重要影响。
最新东风-31机动型洲际导弹,该弹应用了许多新技术。
在可见的将来,东风五号家族将以老兵的身份和新型固体洲际导弹一起承担起核天平的重负,直至最终光荣地走下自己的岗位。
下面是东风五号甲/乙与美俄同类洲际弹道导弹的性能对比:
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