前苏联R-21潜射导弹系统服役与测试情况

潜射弹道导弹 (SLBM)

根据苏联部长会议于 1958 年 3 月 20 日发布的决议，开始研制新型潜射弹道导弹。导弹由 OKB-586（现为南方设计局）在米哈伊尔·库兹米奇·扬格利的领导下研制。同时，该设计局也在进行射程更远的 R-15 导弹的研制。此外，SKB-385（第385特别设计局）正在进行 R-13M 潜射导弹的研制。在审查了 NI-88 和海军研究所的这些研制成果后，决定终止这些导弹的研制工作。1958 年 12 月 3 日，苏联部长会议发布决议，要求 OKB-586 停止 R-15 导弹的研制，开始研制 R-21 潜射导弹。R-21 导弹的初步设计是在与负责潜艇运载平台研制的 OKB 进行合作下进行的，包括 629 型潜艇 (第16中央设计局) 和 658 型潜艇 (第18中央设计局)，以及发射装置KB-1（图波列夫设计局/第1设计局），CKB-34（米亚西舍夫设计局/第34中央设计局）。

1959 年，苏联领导层要求最大限度地加快新型导弹的研制工作。根据 1959 年 5 月 13 日的苏联部长会议决议，R-14 和 R-16 陆基导弹由 OKB-586 负责，而潜射导弹的研制工作则集中在维克托·彼得罗维奇·马凯耶夫的 SKB-385（第385特别设计局）。在研制过程中，形成了以下企业合作关系：

• 导弹及整体系统、战斗部 - SKB-385
• 发射装置 - CKB-34 KB-1
• 导弹的液体火箭发动机 - OKB-2
• 热核弹头 - НИИ-1011

R-21 导弹的测试于 1961 年开始，分为三个阶段：从平台和试验潜艇上发射模型火箭的投掷试验，然后是导弹的飞行试验。

为了进行投掷试验，制造了 K1.1 模型，它实际上是缩小了燃料箱体积的导弹原型。第一阶段的测试通过从 PSD-4 固定浮动平台上发射 K1.1 模型，在 40-50 米的深度进行。1961 年 5 月 15 日至 7 月 22 日，共发射了 5 枚 K1.1 模型。

从改装为 613-D4 型试验潜艇的 S-229 潜艇上发射模型的测试进行了。在可伸缩装置的围栏外安装了一个导弹发射井，它从潜艇船体向下突出 2 米，向上突出 6.8 米。为了容纳发射装置，拆除了部分潜艇的居住舱和一组蓄电池。1961 年 8 月 29 日至 9 月 11 日，在潜艇以 2.6-3.5 节的速度行驶时，从 40-50 米的深度发射了三枚 K1.1 模型。

R21/4K-55导弹在莫斯科苏联武装部队博物馆

PSD-4 测试台

R-21/4K-55 导弹的飞行测试

从 1962 年 2 月开始，使用 629B 型潜艇 K-142（一些资料中称为 629A-1 型）进行导弹发射测试。测试在北方舰队进行，并于 1962 年 12 月 29 日完成，K-142 潜艇被海军接收。在 629 型潜艇上，三个用于 R-13 导弹的发射井中的两个被改造用于发射 R-21 导弹（安装了带有固定发射台的 SM-87 发射装置），而第三个发射井未使用。该潜艇最初还计划用于测试 D-6 复合体的固体燃料潜射弹道导弹。

水下发射是在距离发射台 30-50 米的深度进行的，潜艇速度为 2-4 节，海况不超过 5 级。第一次发射于 1962 年 2 月 24 日进行。在飞行测试过程中，共进行 15 次发射，其中 12 次成功。

R21导弹

R-21 导弹的测试发射

1961年5月15日至7月22日

• 类型：投掷模型 K1.1
• 发射平台：固定浮动平台 PSD-4
• 测试地点：巴拉克拉瓦靶场，黑海
• 发射类型：水下发射，深度 40-50 米
• 发射次数：5 次

8月29日至9月11日

• 类型：投掷模型 K1.1
• 发射平台：试验潜艇 S-229，613-D4 型
• 测试地点：巴拉克拉瓦靶场，黑海
• 发射类型：水下发射，深度 40-50 米
• 发射次数：3 次

1962年2月24日

• 类型：飞行测试
• 发射平台：629B 型潜艇 K-142
• 测试地点：白海
• 发射类型：水下发射，深度 30-50 米
• 备注：飞行测试计划中的第一次发射，成功

2月至1963年

• 类型：飞行测试
• 发射平台：629B 型潜艇 K-142
• 测试地点：白海
• 发射类型：水下发射，深度 30-50 米
• 发射次数：共 15 次，其中 12 次成功

1963年12月14日

• 类型：国家测试
• 发射平台：658M 型潜艇 K-19
• 测试地点：白海
• 发射类型：水下发射
• 备注：658M 型潜艇测试计划的一部分，成功

1966年2月

• 类型：飞行测试
• 发射平台：658M 型潜艇 K-19
• 测试地点：白海
• 发射类型：水下发射，目标：哈尔梅尔尤靶场
• 备注：未能获取全部遥测数据，需要改进弹头

下半年

• 类型：飞行测试
• 发射平台：658M 型潜艇 K-19
• 测试地点：白海
• 发射类型：水下发射，目标：哈尔梅尔尤靶场
• 备注：使用改进后的弹头，发射成功

后续测试

D-4导弹系统与629A 型潜艇的联合测试共进行了 12 次发射，全部成功。

结论

根据苏联部长会议 1963 年 5 月 15 日发布的第 539-191 号决议，D-4导弹系统和 R-21 导弹被正式采用。

R21导弹

R-21 导弹的部署和使用

主要载体

• 629A 型潜艇：根据苏联部长会议 1962 年 7 月 2 日发布的决议，对 629 型潜艇进行现代化改造，使其能够搭载 R-21 导弹。首批两艘潜艇于 1964 年交付海军，最终共有 14 艘潜艇经过改造，其中 8 艘在北方舰队，6 艘在太平洋舰队。改造工作于 1972 年完成。
• 658M 型潜艇：1963 年至 1967 年间，7 艘 658 型潜艇经过改造，能够搭载 R-21 导弹。

部署情况

• 北方舰队：629A 型潜艇编入第 12 潜艇中队的第 16 潜艇师，驻扎在奥列尼亚湾。
• 太平洋舰队：1968 年，2 艘 629A 型潜艇调往太平洋舰队，1971 年至 1974 年间，又有 4 艘潜艇调往该舰队。
• 1970 年代末，北方舰队的 629A 型潜艇全部转调至波罗的海舰队。
• 1980 年代末，根据《限制战略武器条约》第一阶段 (SALT I)，这些潜艇上的导弹被拆除，潜艇退役或改装为鱼雷潜艇和实验潜艇。

改进

• 1960 年代中期，R-21 导弹的战斗部进行了改进，新型热核战斗部 РА3Г 被正式采用。
• 1977 年至 1979 年间，为了延长服役时间，对 R-21 导弹进行了再次改进，将战斗部更换为新一代通用战斗部。改进后的导弹被称为 R-21M。

服役情况

R-21 导弹于 1963 年开始服役，一直服役到 1980 年代末。在此期间，共进行了 228 次发射，其中 193 次成功。

发射装置

• СМ-87 型竖井发射装置：由 ЦКБ-34（第34中央设计局）设计，用于从潜艇上发射 R-21 导弹。
• 发射方式：水下发射，从位于潜艇船体和上层建筑中的发射井中发射。
• 发射类型：热发射，在充满水的发射装置中点燃固体火箭发动机。
• 发射准备：手动
• 发射井直径：2150 毫米
• 海况：允许在 5 级海况下发射
• 发射深度：30-50 米
• 首发准备时间：30 分钟
• 全部三枚导弹齐射时间：10 分钟

4K-55导弹发射器（SM-87）

R-21 导弹的结构

总体设计

R-21 导弹是一种单级潜射弹道导弹，采用承载式燃料箱和可分离的热核弹头。导弹的结构为全焊接，由四个依次排列的舱段组成：

• 仪表舱
• 氧化剂箱
• 燃料箱
• 尾部舱段，带稳定器

控制系统

仪表舱中的控制系统设备与执行机构（舵机）通过密封电缆连接，电缆通过特殊的密封接头穿过舱段，接头腔内充入空气以确保可靠密封。机载控制系统设备与舰载测试和发射设备通过两个特殊的密封连接器和可更换电缆连接。

燃料箱

氧化剂箱和燃料箱用于容纳燃料成分，同时也是导弹的压力容器。两个箱体之间由隔板隔开，隔板通过环形间隙与尾部舱段相通。这使得通过导弹截面的静压在隔板腔内形成过压，避免了重量增加。为了达到相同目的，在氧化剂和燃料箱中，通过预充气和发射前充气系统在发射前操作过程中确保必要的外部环境反压力。

弹头

为了减少弹头在穿过大气层时鼻部的过热，弹头的鼻部不是尖的，而是圆形的。与之前的 R-13 导弹相比，弹头的设计和布局发生了重大改变，并已展现出未来国产潜射弹道导弹弹头的特点，包括：

• 弹体外表面无接缝
• 主要自动装置位于底部，可在不拆卸起爆和装药自动装置的电气连接的情况下打开
• 可通过底部的小门进行最终操作
• 最大限度地减轻重量和缩小尺寸，包括利用弹体部件安装自动装置

4K-5K火箭

火箭控制系统 - 自主惯性制导

推进系统:由 OKB-2（总设计师 -阿列克谢·米哈伊洛维奇·伊萨耶夫 (1908-1977)）开发的 S5.3 液体火箭发动机启动动力。

燃料:

• 氧化剂 - AK-27I（27% 硝酸中氧化氮溶液）
• 燃料 - TG-02

在发动机研制过程中，为了减小与 R-13 火箭发动机的长度相比，进行了大量布局工作。最终，在相同直径的情况下，发动机的推力增加1.5倍，长度减少超过1.5倍。这也是第一个使用主旋轉室而不是专用舵机来产生控制力矩的发动机。悬挂装置允许旋轉室偏转 ±9°。为了确保俯仰、偏航和滚转控制力矩之间的合理比例，旋轉室的摇摆轴相对于稳定平面倾斜 60°。

导弹在潜艇上保持加注状态。导弹的储存期为 6 个月，但后来根据综合体运行结果和相应的科研工作，这一期限延长至两年。发动机结构设计不需要在使用过程中进行任何检查和调整，其密封性不受外部压力影响，并且具有宽广的调节范围，确保了水下可靠启动和自动维持水下和水上弹道段的模式。发动机设计考虑了在紧急情况下将其关闭并密封断开燃料管路。

Р-21导弹战术技术指标：

长度:14.2米直径:1.3米发射重量:19630公斤投掷重量/弹头重量:1179公斤

射程:1420公里圆概率误差:2800米

在最大射程时弹道参数:

• 发动机关闭时的速度:3439米/秒
• 主动段末端高度:68.9公里
• 主动段飞行时间:93秒
• 总飞行时间:384.6秒
• 弹头与目标相遇速度:342米/秒

准备发射第一枚导弹的时间:30分钟

最大起飞过载:3.7G

战斗部:Д-4/Р-21:单弹头分离式战斗部 РА3/РА3Г，由 НИИ-1011研制。弹头和装药弹体不共用。

弹头:

• 由 КБ-11研制，
• 战斗部由 СКБ-385研制。
• 无线电传感器由 СКБ-885研制。
• 冲击传感器系统由 НИИ-137研制。

特点:

• 锥形弹体，头部钝圆半径大。
• 特种设备框架固定在弹体底部密封舱壁的隔板上，并与底部一起从弹体中取出。
• РА3战斗部具有更耐用的外部热防护涂层，为了确保特种设备的正常工作，在内部壳体上还有一层泡沫塑料作为额外的热防护涂层。
• 自动控制仪器安装在加强筋的圆形板上。

装药威力:

• 100万吨
• 装药重量:400公斤

РА3（“эр-а-три”）:

• 4К-55潜射弹道导弹的弹头，带4Г-55弹体（1963年）

РА3Г（“эр-а-три-гэ”）:

• 4К-55潜射弹道导弹的弹头，带4Г-55弹体。
• 新弹头的测试于1966年进行。

R21/4K-55导弹系统

Д-4М/Р-21М：

1977-1979年间，对该型导弹进行了现代化改造，使其达到Д-4М水平，目的是延长其服役寿命。

改进内容:

• 使用了与Д-5У和Д-5М导弹统一的新一代核弹头。
• 弹头由全俄实验物理科学研究所（ВНИИТФ）研制。
• 由КБ-11（ВНИИЭФ）研制的热核弹头，其威力比Д-5导弹的弹头提高了33%。
• 自动控制系统采用了两个非接触式大气传感器。

改进效果:

• 减少了弹头和自动控制系统的重量，使弹头重量减轻，射程增加。
• 提高了导弹的保质期和在潜射弹道导弹/战略核潜艇上的战斗准备状态时间。

生产情况:

• 批量生产由仪表制造厂（位于特里霍戈尔尼市）进行。

使用新型弹头时，需要根据四个参数进行计算。由于当时没有计算机进行计算，因此研制了一种计算装置，大大缩短了弹药使用准备所需时间。

D-4M、D-5U和D-5M复合物的单块统一弹药（2015年）

Д-4М、Д-5У、Д-5М型导弹系统的单一式通用弹头

Р-21М型导弹弹头参数设置计算装置

Д-4 综合体，Р-21/4К-55 导弹 - 基本型潜射弹道导弹，1963 年服役。

Д-4М 综合体，Р-21М/4К-55М 导弹 - 对导弹进行现代化改造，安装了与Д-5У和Д-5М导弹统一的核弹头（该综合体于1979年研制，1981年服役）。1977年8月30日，苏联共产党中央委员会和苏联部长会议通过了关于研制Д-4М综合体和Р-21М导弹的决议，目的是通过更换战斗部延长导弹的使用寿命。

主要改进:

• 使用了与Д-5У和Д-5М导弹统一的新一代核弹头，威力提高了33%。
• 改进了自动控制系统，提高了精度。
• 延长了导弹的保质期和在潜射弹道导弹/战略核潜艇上的战斗准备状态时间。

其他型号:

• Р-27 - 潜射弹道导弹，射程延长至2500公里，未服役。
• Р-29 - 潜射弹道导弹，射程延长至3000公里，未服役。

与R-21火箭拼贴。左-右：SPU和R-21导弹，R-21导弹切口，R-21导弹照片，R-21和R-21M导弹图片

运载火箭：PLRB PR.613-D4是S-229的实验型PLRB，带有一个用于发射R-21（K1.1）火箭模型的发射器。

S-229型弹道导弹潜艇

629Б/629А-1型弹道导弹潜艇 - 高尔夫-II型（部分资料中称为） - 试验型弹道导弹潜艇K-142，由629型弹道导弹潜艇改装而成，用于进行R-21型潜射弹道导弹的飞行试验。

629Б/629А-1型弹道导弹潜艇K-142号在进行试验，1962年

629А型弹道导弹潜艇 - 高尔夫-II型（每艇3枚导弹） - R-21型潜射弹道导弹的标准载体。

629А型弹道导弹潜艇K-91号，1967年

658М型战略核潜艇 - 高尔夫-II型（每艇3枚导弹） - R-21型潜射弹道导弹的标准载体。

经过658М型改进的战略核潜艇共有7艘。

658型弹道导弹潜艇K-19号，1960年

服役情况：苏联

1966 年 2 月

从白海向沃尔库塔附近的 "哈尔梅尔-尤" 靶场发射了一枚带有 РА3Г 弹头的导弹（可能是从 658M 型核潜艇 K-19 发射）。发射过程中未能记录下所有遥测数据，需要对导弹进行改进。后来通过类似的试射完成了 РА3Г 弹头的测试。