2014/01/29

从公开材料对DF31,JL2的分析

DF31、JL2系列的存在首先是由西方根据华棣透露的消息得以披露的,DF31首次公开露面是在99年的国庆阅兵仪式上。以前西方一直估计DF31有8000KM的射程,700KG载荷,05年左右服役,JL2性能跟DF31一样,2010年左右才能服役。不过从最近美国的中国军力年度报告可以看出他们已经稍微修改了这些评估。 

     

 先说DF31,通过对*1*2*3*4一些公开报道的材料的分析,可以知道: 

     

1. DF31原型,一二级发动机分别是FG-6,FG-7,其中FG-6装药量超过20吨,直径2米,金属壳体,FG-7玻璃钢壳体, 分别于83.12.25,83.12.28和84.6.30(FG-8)试车成功。DF31于87年正式立项,95年3次试飞全部成功。其中94年一二级发动机进行了批量生产。 

     

2. 99年8月2日国庆前那次试飞,不是DF31而应该是后续型号,也就是31A,我国自己当时的公开报道明显回避了“首飞”而是说“飞行试验”,应该是为了保密需要故意混淆。但从*8中央军委的贺电,四川冶金所的奖状,东华大学潘鼎教授“高纯粘胶基碳纤维”项目介绍,可以推测此次试飞的是“最新一代远程地地战略导弹首飞”,即DF31A。 

     

3. 国庆阅兵的应该是DF31原型,从录象和照片看尺寸,约12米长,2米直径,重30-35吨(根据FG-6装药量推算)。 

     

4. 有点奇怪的是DF31在95年3次飞行试验成功却没有提“定型”,可能确实如网间所言因其不能满足需要而直接上了31A。31A应该已经定型,最快可能是在01年左右。 

     

 5. 2003年8月CCTV-10的某科教节目介绍复合材料时,讲到复合材料在航天领域的应用带来的效益,说我国某运载火箭采用复合材料后减重300多Kg,使射程提高了14%,提高了1300多KM,可以得出此项改进前后的射程至少是9300和10600左右。这是本人亲耳从电视中听到的,当时激动得第一次在军坛发贴,这也是目前公开信息中最具可信度的DF31的射程参数。注意到FG-6原来是金属壳体。 

     

  6. 综合以上情况,对比美国的类似型号,考虑到DF31的立项时间和参照对象,DF31A应该接近民兵3和TRIDENT I C4的性能,即能将700~1000Kg左右的载荷投射到10000~11000KM的距离。根据对我国核武器小型化水平的估计,100kt-300kt的弹头带重入载具应该重200kg-400kg左右,700kt-1Mt的重600kg左右。网间有DF31A改型超过12000射程的传说,在非满载荷的情况下还是有可能的(比如带单个中小当量弹头)。 

     

再说说JL2,西方一直认为JL2是DF-31的潜射改型,射程8000,但网间有流传说JL2是全新系列,性能更是天花乱坠,有12000还带10多个MIRV的。现在公开报道中可以基本确认跟JL2相关的是资料*5*6, 其中“20多分钟”的射程应该是洲际射程的高弹道试验,“新型发动机由于发射环境变化,对产品密封…”,*6陕西日报的报道更直接“由于水下发射环境变化”。这说明应该是JL2。该JL2(也许跟31A一样是后续型号)在DF31A99年首飞成功后立项,03年以来进行了一系列陆上试验,前不久进行了水下发射试验。报道中提到的侯晓担任的“固体发动机总设计师”应该跟杨伟首次担任10号的后续型号总师性质一样,即年轻技术骨干担当的原有重点型号的改进型号,而不是全新的型号。 

     

考虑到DF31原型用的FG-6、7是83年开始研制的,属于我国第二代固体推进技术(玻璃纤维壳体、HTPB推进剂,三维药型,碳-碳喉衬,柔性全轴摆动喷管等)而现在20年过去了,从公开报道中可以得知我国目前正研制和即将运用的是第三代技术(新高能推进剂,石墨环氧纤维壳体,可抛式延伸喷管等),因此该JL2型号肯定应该采用最新的技术,可能跟DF31A有一定联系,但也有可能就是几乎独立的另一个系列(如暴风所言),如果其尺寸(主要是长度,直径由于发动机系列的原因应该变化不大)跟DF31接近(稍大于C4,小于D5),其性能应该类似TRIDENT I C4的水平,乐观点的话接近LONG C4的能力,能将700kg-1400kg的载荷投射到8000-12000KM的水平(射程跟载荷成反比)。 

     

前不久海外报道的JL2水下发射试验,几乎可以肯定不是从092发射的,因为JL2至少比JL1长出2米左右,092那个龟背不可能再增加2米高。至于传说的前几年092改造,应该是我国第一次将JL1改型实际装备(JL1当初试验成功就下马了,406这么多年一直是空架子,而且也没有什么甲乙丙的)。 

     

总的来说,DF31系列应该已经定型,以31A为主,可能如网间传言所说有多种改型,也许各种改型主要区别之一就是战斗部不同,配备单弹头或MIRV,射程较远时减载荷。JL2也进入最后的测试,顺利的话估计应该在2年内入役,类似C4的水平,但网上那种动撤10个MIRV,几十米精度的YY是绝对不可能的,考虑到我国的技术能力和核战略,DF31和JL2系列能有3~6个MIRV就很不错了(而且满载时射程肯定降低)。另外,估计还有一种陆基的更重型的洲际型号在研,使用的第三代固体推进技术,也许是DF41,但很可能像西方估计的那样41这个型号已经取消,是99年国际形势变化后的一个全新型号。 

 

几种导弹的数据对比(毛子的好象是要笨重些) 

型号 

长度 

直径 

质量 

射程 

弹头 

C4 

10.37m 

1.8m 

34t 

>7400km 

8*W76(约1.2t) 

C5 

13.6m 

2m 

59t 

>7400km 

8*W88或14*W76(约2.4t) 

民兵3 

18m 

1.67m 

32t 

>10000km 

3*W78(约1t) 

白杨 

22.3m 

1.80m 

45.1t 

>10500km 

1000kg 

白杨M 

22.7m 

1.86m 

47.2t 

>10500km 

1200kg 

DF31 

12m? 

2m? 

32t? 

>9600km? 

700kg~1000kg? 

DF31A 

12m? 

2m? 

35t? 

>10600km? 

700kg~1000kg? 

JL2 

12m? 

2m? 

>35t? 

8000~12000km? 

700kg~1400kg? 

至于打击美国需要的射程。如果是路基,最近的距离是在东北地区通过北极航线,9000KM可以打击美国西北少数地区,要打击NY地区至少需要11000KM。但如果是固定导弹井部署在内陆,需至少增加1000KM射程。不过ICBM攻击美国最大的问题在于必须走北极航线,容易被早期发现和拦截,美国的弹道导弹预警主要就是针对北面。而且本人对公路机动方式也持保留态度,其生存能力和可靠性远不像想象的那么高,而且维护费用高昂,试想下上百辆带着核弹头的发射车还有大量的维护车辆一年到头全国乱跑?而且公路机动方式决定了弹重几乎不可能超过40吨,这意味着最多把1吨重的弹头投射到10000KM。事实上,真正可靠的二次打击力量还是SLBM,而且其打击路线可以出其不意。但由于地理位置和岛链的制约,我国的094如果在第一岛链内,JL2至少需要12000KM才能打击美国大部地区,而且东海黄海水域只有几十米的平均水深,根本不适合SSBN的活动,在COX报告中97年Peter Lee一案就讲到了美国的“Radar Ocean Imaging project for anti-submarine warfare applications”。094要突破岛链,要么需要水面力量的突破作为保障(航母的需求),要么绕道南海较安全地进入太平洋,后者极大地增加了往返路程(至少增加6000~10000KM),缩短了战斗值班的有效巡航时间。我国曾进行核潜艇水下最长自持力试验,打破过美国鹦鹉螺号84天的记录(但最后是用担架把艇员抬出来的),也可以看出在保持有效战斗力的情况下,参照美国的水平,SSBN出航也最多2个月左右,以平均10节的航速计算(为保持隐蔽性),我国的094如果绕道南海再进入太平洋中北部可以打击到美国的地区需要将近1个月。为保持可靠的二次打击力量,根据1艘在坞,2艘在途,1艘在位的要求,至少需要有4艘094。而且,最好的保障还是要有航母远洋舰队做掩护,才能保证深海中094的安全(没到核大战爆发那天,你永远也不会知道对方是否早就把你的SSBN盯上了)。 

     

    幸亏冷战的结束让美国放慢了战略核武器的发展速度,也让我们有了10多年的时间加速追赶,我们的导弹核武器应该说在质量上是跟美国差距最小(相对我们那不堪一提的海空军),也对其最具有威慑力。我们现在是质量基本有了,但数量上还是差得太远。对数量的估计,本人远不像HKC们那么乐观,他们总是以“需求是多少?我们应该有能力?我们实际有多少”来推测我们的核力量,如果照这样,我们早该有2艘以上航母,500架以上3代机了, 10艘093,5艘094了。其实像西方采用的通过对二炮编制来估算我们的战略核力量应该还是比较有效的,毕竟部队编制不容易隐藏和保密,通过监听等手段很容易获得。HKC们动不动就要跟美国核拼,甚至叫嚣放弃不首先使用的核政策,还为时太早。 

     

参考资料(全部为公开报道) 

     

*1(中国航天)http://www.space.cetin.net.cn/docs/ht9910/ht991010.htm 

     

"为了开发第二代大型固体发动机技术,从1979年开始,实施综合试验发动机研制计划。它将有一定技术基础的单项预研成果,放在有型号背景的综合试验发动机上综合演示。共进行了3种ZF-1、2、3共9发试车,考验了玻璃纤维壳体、HTPB推进剂,三维药型,碳-碳喉衬和柔性全轴摆动喷管等项技术。1983年2月4日,单发装药量已超过20吨的ZF-3大型发动机首发试车成功。同年12月25日、28日,第二发金属壳体和第一台玻璃钢壳体大型固体发动机的地面试车相继成功。为此,中共中央、国务院、中央军委发来贺信,高度评价了这些研制成果。后来,应用上述技术的某型号被批准立项研制。最近该型号试飞成功。这一成就表明,固体发动机的性能稳定,工作可靠,完全可以满足远程导弹、航天飞行器的使用要求,显示了我国的科技水平,标志着第二代固体推进技术趋向成熟。这一成就还将增强军方和高层领导采用固体推进技术的信心,对促进这一技术的发展,增强我国国防实力有极大作用。" 

 

*2 http://tech.enorth.com.cn/system/2004/08/11/000840312.shtml 

     

"春光融融的1983年2月,邢球痕一走马上任四院院长,便全身心地带领全体职工向高新技术发起总攻――当年即拿下某新型号,年底进行地面热试车。这是我国首次研制有机纤维缠绕壳体,设计、工艺、技术难度大,厂房、设备条件又较差。邢球痕的身影经常出现在各厂所一线,他鼓励职工们坚持科学态度,克服恶劣环境,敢字当头搞科研。在他的激励下,43所职工改装了我国第一代机械式缠绕机,用于第二级玻璃钢壳体缠绕;对配方、张力测试、排沙等技术问题进行了反复研究,在较短时间里便缠出了大型复合材料壳体。 

     

为使两种新型号发动机能在年底前进行首次地面热试车,各承制单位都抓紧时间完成各自任务。可是在某产品装药时,忽然出现壳体脱粘问题。邢球痕来到现场,说这不行,绝对不能带着问题送去试车,要求工厂尽快拿出解决方案。这时有人提议,由一人钻进壳体用钢刀切药,先挖出壳体内的部分药然后再修补。当时已装药若干吨,反对者认为这样不安全,怕磨擦引起爆炸。邢球痕广泛地与一线工艺技术人员探讨其可行性。一位姓熊的工艺员说他曾用过钢刀切药,因钢刀锋利、坚硬,摩擦反而小,不容易出事故。邢球痕果断拍板,批准了钢刀切药的方案。 

     

时值盛夏,狭小的壳体内药味刺鼻,闷热难当。邢球痕先钻进壳体察看情况后,才让工人师傅开始挖药。开始半小时换一人,以后15分钟换一次,这样连续工作了两天,才挖尽脱粘部位的药剂。挖药过程顺利而安全,工人师傅对脱粘部位进行修补后,终于满足了设计要求。 

     

1983年12月25日,经过修补的发动机如期进行热试车。“点火”命令下达后,轰鸣声震撼着大地,巨龙般的烈焰从喷管尾部喷薄而出,各种测试仪器显示正常,试车成功。3天后进行了另一台新型发动机点火试验,同样获得圆满成功。中央军委副秘书长张爱萍听到这一喜讯,专程来到四院饶有兴致地观看了试车录像和试车后的发动机部件,他高兴地说:“一级、二级试验成功了,这是固体火箭技术的一个重大突破,使我国的运载火箭技术进入了新的一代。”他又指示说:“第三级也要抓紧搞。”此番,张爱萍欣然为四院题词――攻克险关,才智无穷。 

     

为保证第三级发动机在当年上半年试车,邢球痕又带领全院职工开始了新的征程。同年6月30日第三级发动机试车成功,使发动机技术向世界先进水平又迈出了一大步。至此,四院人已登上了一座座航天动力高峰,摘下了一颗颗璀璨的明珠。 

     

由于大型发动机的试车成功,为以后战略导弹的立项奠定了坚实的技术基础。故某重点型号上马后,上述两台大型发动机分别被采用为该型号的一、二级发动机。此时已担任四院科技委主任的邢球痕,继续主持与参加各阶段的技术评审和综合技术评审。该型号交付后,连续三次飞行试验弹无虚发。当建国50周年国庆阅兵式上大型导弹方队通过天安门广场时,电视机前的邢球痕已是热泪盈眶。" 

     

 *3(国防科大校友站)http://www.lovenudt.com/biography/academician/xingqiuhen.htm 

     

“由于大型发动机的试车成功,为此后中国战略导弹的立项奠定了坚实的技术基础。“东风一31”型号上马后,FG ―06,FG―07两台大型机成为其第一,第二级发动机,并获得国家科技进步一等奖,邢球痕为第一获奖者。改任四院科技委主任后的邢球痕继续主持和参加各个阶段的技术评审,“东风一31”交付使用后,连续三次飞行试验,弹无虚发。” 

     

*4(中国航天报社)http://www.china-spacenews.com/news/news_detail.asp?id=7022 

     

"在某型号战略导弹的研制中,赵殿礼担任了两级发动机系统的主任设计师。他制定发动机研制大纲,针对一系列重大技术问题提出了解决方案。他带领设计师系统的技术人员,将多项新技术、新结构成功地应用在这两级发动机上。发动机多次进行地面试车,没有一次因设计上的原因而失败。该导弹在国庆阅兵式上昂首接受了党和国家的检阅。 

     

对于并非由设计原因造成的失败,赵殿礼如同一个高明的医生,同样能迅速找出症结所在。1994年10月19日,某发动机试车失败。在分析这台发动机穿火原因时,很多人认为穿火源发点在后盖上,理由是后盖有一个烧蚀圆孔。赵殿礼将从荒草中捡回来的试车残骸一一复原,对照实物,他提出了不同意见:是石墨材料出了问题。后来在复查时,果然发现石墨材料上有原始裂纹!原因找准了,加强了对石墨的无损检测,后来的地面试车和飞行试验再没有发生过故障。1995年,这一航天产品型号终于取得了飞行试验三连冠的优异成绩。" 

 

 "1994年4月,某重点型号研制工作会议召开前夕,赵殿礼因冠心病住进医院。这时,新批量某型号两级发动机,工厂急等着按评审后的技术文件加工产品。赵殿礼把工作带到病房,专注地倾听技术人员的意见,仔细审查图纸,签批急件。他不顾身体虚弱,又将近两千个问题逐个讨论、审查、研究,最终确定了技术状态,保证设计文件按时下到厂里。" 

     

 *5(中国航天报社)http://www.china-spacenews.com/news/news_detail.asp?id=7907 

     

 "2003年的一天,某火箭发射基地。“1分钟准备!”“10、9、8、7……”“发射!”顷刻间,一团耀眼的光芒从山脚下升腾而起,漆黑的夜空骤然亮如白 昼,神剑喷出炫目的烈焰直冲苍穹,如利剑出鞘,似蛟龙出海,扶摇直插茫茫云霄,挟雷裹电般向千里之外大漠腹地的靶区飞去。“一级工作正常”,“飞行正 常”,“遥测正常”……20多分钟后,指挥大厅传来消息,神剑准确插入预定区域,发射圆满成功!…. 

     

1999年底,面对新型号的上马,四院将侯晓调到院科技委任新型号副总设计师兼固体发动机总设计师…..2002年,某新型发动机在总装厂装药后,药柱尾部出现气孔缺陷,需进行人工挖药,灌浆修复。懂行的人都知道,这项任务工艺操作复杂,危险性大,稍有不慎便会发生毁灭性的事故。因此,侯晓亲自坐镇现场,组织攻关。为了清楚了解发动机缺陷部位的情况,他钻到狭窄的发动机燃烧室里仔细观察、分析,随后当机立断采取了新工艺技术。经过反复试验,终于解决了燃烧室关键技术,消除了安全隐患。 

     

还有一次,侯晓在关键时刻挺身而出――某发动机壳体在总装厂装芯模时,因操作失误把发动机内绝热层砸伤了。为了查看伤情,确定对策,他钻进狭小的仍挥发着刺鼻气味的壳体内观察,清楚掌握第一手材料,从而提出了解决问题的措施。一次次科研实践,不仅制造出了中国第一批具有世界先进水平的航天产品…..侯晓喜欢“新方向”和“新技术”,他说没有“新”就没有科学的生命力。新型发动机由于发射环境变化,对产品密封、载荷性能提出了很高要求,且在国内属首次研制,无技术经验可借鉴。" 

     

 *6 http://www.sxdaily.com.cn/data/kjyxzj/20050704_8836800_4.htm 

 [陕西日报]航天四院高新发动机总设计师侯晓记事 

     

1999年底,我国高新工程重中之重的项目――重点新型号上马了,院里调侯晓任重点新型号副总设计师兼固体发动机总设计师。走马上任后,侯晓立即以高度的政治责任感和历史使命感忘我地工作着。他从设计源头抓起,拟定、审核研制大纲和重大技术决策,夜以继日地奔波在科研生产第一线和大型地面试验的现场,解决研制、生产、试验中遇到的各种技术问题,组织产品验收、复查、归零。 

     

某重点型号发动机壳体在总装厂装芯模时,因操作失误,把发动机内绝热层砸伤了。为了查看伤情,确定对策,侯总钻进狭小的仍挥发着刺鼻气味的壳体内观察,清楚掌握第一手材料,从而提出了解决问题的措施。一次次科研实践,不仅制造出了中国第一批具有世界先进水平的航天产品,也造就了侯晓等一批科研人员迎难而上、遇挫弥坚的秉性。正是困苦和挑战增强了侯晓对新型固体导弹研制的能力和信心。 

     

创新是科研工作的灵魂。一次,某重点新型号发动机与伺服系统联合冷试。由于当时采用的是世界上最先进的某种喷管技术,因而难度较大,试验时,摆动部件突然发生漏气,试验被迫中止。在试验现场众多来宾面前,这一失利使身为总师的侯晓承受了巨大的压力。他立即组织了一批设计、工艺和试验技术人员进行攻关。整整两个月60,他查阅了大量资料,与大家一起探索多种方案,大胆决定采用新型粘接剂、新成型工装、新的成型工艺,经过几十件产品疲劳摆动试验,终于攻克了难题,产品质量稳定可靠,试制了数十件产品,进行了在最恶劣条件下的摆动试验。 

     

侯晓喜欢“新方向”和“新技术”。他说没有“新”就没有科学生命力。在科研上却敢与外强争高下、敢向世界先进水平奋起直追。他快人快语,步履匆匆。以忘我的工作节奏,解决了一个又一个在设计、研制和试验中出现的问题。某重点新型号发动机由于水下发射环境变化,对导弹带来影响。因而对产品密封、载荷性能提出了很高要求,且在国内属首次研制,无技术经验可借鉴。侯晓带领设计师系统制定新的设计方案,并采取措施,一个方案不行又上另一个方案,就这样,在模拟壳体上反复试验了几十台,终于突破了这项技术难题。 

     

*7 (中国航天报社)http://www.china-spacenews.com/news/news_detail.asp?id=7210 

     

"20世纪80年代中后期,目光敏锐的叶定友和他的战友们又将目标锁定在具有国际先进水平的高性能固体运载火箭推进剂研究上,开始了我国新一代固体发动机的预先研究和攻关工作。从实验室到工程扩大,从演示验证到型号研制再到飞行试验,研制工作在异常艰辛中一路挺进,多项关键技术的突破,标志着我国固体推进技术在部分领域已经跻身国际先进水平。" 

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