當前位置:
首頁 > 軍情 > 雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇

雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇

小火箭出品


本文作者:邢強博士


原文標題:雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇

本文是小火箭經典導彈與運載火箭系列文章第3季的第1篇。在本文中,小火箭將介紹美國「雷神」彈道導彈。(導彈的總體設計、材料、發動機、彈道計算、反衛星試驗以及這款導彈改造為運載火箭後,發射了NASA的第一枚探測器的歷史。)



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



與如今動輒上萬千米射程的導彈不同,在上世紀50年代,射程超過2400千米的導彈已經開始被一些人稱作「戰略導彈」了。

雷神導彈便是這類導彈當中較早出現的一款。被蘇聯人飛快的發展速度震懾到的美國,開始大幅向彈道導彈技術中投入研發經費。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神(Thor),是北歐神話中負責掌管戰爭與農業的神(體現了國防部與農業部優良的合作傳統)。與美國導彈研發部門喜歡用希臘/羅馬神話中諸神的名字來命名導彈的習慣不同,這次他們請來了北歐的神。


雷神的職責是保護諸神國度的安全並在人間巡視農作物的生長情況。北歐人相傳,每當雷雨交加之時,雷神就乘坐馬車(更古老,更正宗的傳說是趕著黑羊拉的車)出來巡視。雷神勇敢善戰,力量相當巨大,在神話中甚至可以單挑一群巨人。當然,他那把鎚子在後來的影視作品中更是廣為人知,這裡就不再贅述了。

掌管農業的雷神能夠擁有巨額的財富和權力,為其打造並掌控那把自帶打雷功能的鎚子創造有利條件。與雷神的經歷類似,充足的經費和優先發展的政策讓雷神導彈擁有了飛一般的發展速度:


1955年12月,簽署研製合同;


1956年7月,完成詳細設計;


1957年1月,首枚彈下線;


1957年10月,導彈試射成功;

1958年12月,導彈量產;


1959年10月,正式裝備部隊,形成戰鬥力。


從合同簽署到形成核威懾力,前後不足4年時間。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇


值得一提的是,除了經費相對充足之外,雷神導彈能夠快速實現量產的另一個原因是該彈的主承包商是道格拉斯公司。


1955年11月30日道格拉斯公司、洛克希德公司和北美飛機公司參與競標雷神導彈的彈體製造合同。同年12月27日,道格拉斯獲勝,贏得了量產合同。


道格拉斯為雷神導彈配置了專門的生產線。(有關道格拉斯公司,詳見小火箭的公號文章《DC-8:見證一個時代的遠去》)



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



第二次世界大戰期間,道格拉斯公司生產的DC-3(軍用版本叫做C-47)被公認為盟軍最好用的運輸機,同時也在駝峰航線等行動中與抗戰中的中國有了交集。16079架的產量本身也足以說明這款飛機的成功。圖為北歐航空的一架DC-3運輸機飛行在瑞典利丁島上空,攝於1989年。


二戰結束後,道格拉斯公司延續了其輝煌的成績,長期穩居運輸類飛機製造商老大的位置。對機身製造工藝有著獨到見解的道格拉斯公司生產起同樣由鋁合金構成的雷神導彈的彈體來說,自然是遊刃有餘。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神導彈出廠的照片,攝於1959年。(只有彈體,還未安裝彈頭)


雷神導彈全長19.28米,彈體直徑2.44米,採用一級構型。空重3.125噸,發射重量49.8噸


細心的你可能已經發現了,這枚導彈上面沒有美國空軍的標誌,取而代之的是英國皇家空軍的標誌。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



一款武器裝備的聯合研發或者是出口,其背後往往有著深刻的戰略考量。雷神導彈的研製、生產甚至是發射訓練都在美國進行,而實際上,該型導彈最終裝備的5個中隊,卻都不在美國。(4個在英國,1個在土耳其。)


1956年,蘇伊士運河危機爆發,美國一反常態,聯合蘇聯向英國和法國施壓,使英法最終在蘇伊士撤兵。這個舉動給美英的聯盟關係蒙上了陰影。


而蘇聯蒸蒸日上的太空探索能力和彈道導彈技術水平開始讓美國感到非常不安。為了能夠早日對蘇聯形成核威懾,美國開始主動示好,拉攏英國部署雷神導彈。其原因很明顯:雷神導彈的射程很難超過3000千米,在美國本土的任何一個地方發射都夠不到莫斯科


美國需要一個供「腿短」的雷神導彈發射的場所,而英國也急需早日擁有核威懾力量。於是,他們一拍即合。


1957年3月,英國的麥克米倫和美國的艾森豪威爾在百慕大舉行會議,商定具體的方案。


不過這個過程並不算順利:美國人想要擁有一定的掌控權,而英國人想要使用美國的核武庫。雙方鬧到了北約司令部,最後終於算是有了解決方案:


美國向英國移交雷神導彈,導彈的歸屬權和使用權歸英國,並且美國有義務培訓英國的技術人員。而導彈彈頭中的那枚100萬噸TNT當量的核彈頭則始終歸美國人所有。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



這樣造成的結果是:雷神彈道導彈的彈體和彈頭是分開存放的。每一個發射中隊(即使是在英國),都需要配備一名美國空軍軍官。這名美國軍官保管核彈頭儲藏室的鑰匙,而英國皇家空軍軍官則保管用於導彈發射的啟動鑰匙



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雖然美國空軍給雷神導彈賦予了PGM-17的編號,但是實際上,真正大規模用雷神導彈進行軍事部署的是英國人。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神導彈採用全慣性制導體制。上面3張圖為雷神導彈的慣性制導單元,由通用公司研製。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神導彈的彈體由8塊鋁合金板材焊接而成,其結構簡潔緊湊,方便公路運輸。


(單塊板材的具體尺寸為7.5米×2.4米


不過,作為一款需要從道格拉斯的廠房跨越大西洋運送到英國去部署的導彈來說,僅僅是方便公路運輸是不夠的。她還得會「飛」。(是平著飛的那種飛,不是豎著飛的那種飛。)



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神導彈從設計伊始就考慮到了快速部署和跨洲際運輸的問題。上面幾張圖為道格拉斯C-133運輸機正在裝載雷神彈道導彈的場景。


當然,如果覺得從機身尾部下方這個位置進行裝卸有些不雅的話,雷神導彈還有其他的裝卸方式:



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



這是一枚由美國空軍的一架C-124運輸機運輸的雷神導彈。這樣是不是雅緻多了?


值得一提的是,C-124「環球霸王II」和C-133都是道格拉斯公司出品的。


道格拉斯不僅承包了雷神導彈彈體的生產,還給英國皇家空軍「包郵」了


當然,小火箭不能只顧著說道格拉斯。雷神導彈的發動機是北美航空旗下的洛克達因公司出品的。(這一點都不意外,洛克達因公司的發動機在紅石導彈、宇宙神導彈上早已名聲遠揚,詳見小火箭的公號文章《紅石導彈:美國導彈與航天工業的敲門磚》、《從美國最早的洲際彈道導彈看項目管理》)



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



這枚保存相當完好的雷神導彈向我們展示了她的底部。(注意,運輸車的輪轂暴露了她的年齡)


雷神導彈有3台發動機。中間那個巨大的噴管和噴管上方的細長管子,屬於1台洛克達因LR-79液氧煤油發動機。靠右側的,是一台洛克達因LR-101遊動發動機。左側還有1台LR-101,被主發動機噴管擋住了。


1台LR-79主發動機+2台LR-101遊動發動機=3台發動機



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



從左到右:紅石導彈主發動機、雷神導彈主發動機和朱庇特導彈主發動機。


基本上還是液氧煤油液體火箭發動機的設計思路,不過雷神導彈的主發動機對燃燒室和噴管進行了進一步優化,比紅石導彈的主發設計好一些。洛克達因這個系列的發動機在小火箭經典導彈和火箭系列文章的第2季中已經做過詳細分析,在此不再贅述。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



但是,LR-97的加工工藝和選材是非常值得一提的。


雷神導彈主發動機的噴管由300根鎳合金管釺焊製成。每根管子的標稱直徑為11.15毫米。主發推力666.8千牛,工作時間165秒



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神導彈的遊動發動機比較低調,發射的時候,不容易看出它們在工作。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



宇宙神洲際彈道導彈的LR-101遊動發動機相對來說就高調多了,她正在奮力穩定宇宙神導彈的姿態(左側那個小火苗兒)。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



這是LR-101液氧煤油遊動發動機。整台發動機重24.494千克,算上框架,最大長度僅50.81厘米


整個結構與宇宙神洲際彈道導彈的遊動發動機相似,不過,宇宙神導彈的遊動發動機可以繞兩個軸轉動,底部的轉盤支持在滿功率工作下在70°範圍內進行往複調節,頂部的偏航調節軸向外支持最大36°擺角,向內支持最大26°擺角。而雷神導彈的遊動發動機則主要用來調節導彈的滾轉運動和關機點速度,且擺動範圍為120°



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇




雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



從雷神導彈的底部,小火箭終於看到了2台遊動發動機的全貌。


當然,深究每個零部件的設計細節、材料選用和加工工藝是小火箭的一貫風格了。雷神導彈的遊動發動機的燃燒室和噴管為一次成型構件,由4130結構鋼旋壓製成


旋壓有什麼難的?嘿嘿,這個燃燒室-噴管結構可是雙壁夾層結構,裡面是空心的。那根通到噴管唇口的管子將高壓煤油通到夾層里,便於冷卻噴管,同時預熱煤油。


4130鋼就是傳說中的 CrMo鋼(Chroium Molybdenum 鉻鉬合金鋼),具有良好的強度和韌性,而且有很好的淬透性。如同我們在工程材料實踐中見到的那樣,這種鋼材主要用在汽輪機的高壓法蘭盤、高負荷的主軸、齒輪上。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



這是上世紀50年代,洛克達因的工程師們正在生產LR-101遊動發動機的場景。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神導彈的LR-79發動機依然採用燃氣發生器循環方式,對這種發動機工作原理的介紹,詳見小火箭經典導彈與火箭系列第1季的《F-1:史上最強的單燃燒室液體火箭發動機》一文和第2季的《V-2導彈:現代彈道導彈和運載火箭的鼻祖》。


上圖為雷神導彈主發動機的熱交換器的特寫。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



紅色的主發動機噴管上方的細管就是燃氣發生器的廢氣排放管。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



拆下細長的燃氣發生器廢氣排放管,可以看到熱交換器內部呈螺旋狀的液氧管路。液氧在這裡被加熱,產生巨大的壓力,這個壓力會通過這根細管通回到液氧貯箱,以便讓液氧持續向主發動機供應。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



雷神導彈發動機細節特寫。LR-79發動機安裝在鋼架上。鋼架連在作動器上,可以使主發動機繞兩根軸轉動,在主動段控制雷神彈道導彈的俯仰和偏航。



雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 上篇



既然主發動機能夠在俯仰和偏航兩個方向上活動,那麼運輸過程豈不是超麻煩?不怕主發動機的大噴管亂擺動么?


道格拉斯公司考慮到了這個問題,上圖紅色噴管喉部被黃色的金屬塊卡住了。這些就是為了方便雷神導彈運輸的3個止動螺栓。


不過,小火箭在此提醒,一定要記得在發射前取下啊,否則雷神導彈就幾乎不能拐彎了。


在下篇中,小火箭將進一步分析雷神導彈,並講述該導彈在上世紀60年代進行的反衛星試驗,計算雷神導彈的彈道。


感謝大家對小火箭的支持!


版權聲明:


本文已由邢強博士獨家授權小火箭刊發,禁止非授權轉載,歡迎朋友圈轉發。


微信ID:ixiaohuojian


關注 小火箭 加入航空航天大家庭!


版權聲明已發布,刪改以上聲明即為非法轉載。


請您繼續閱讀更多來自 小火箭 的精彩文章:

一次跨海飛行試驗催生的神奇軍用藥物
你是否還記得那份渴望?紀念《壯志凌雲》上映30周年
波音727:世界上第一款銷量過千的噴氣式客機

TAG:小火箭 |

您可能感興趣

雷神導彈:跨越大西洋,瞄準莫斯科 下篇
跨越技術革命的電影攝影大師韋克斯勒-上
跨越科技評價的「馬拉河」
一段跨越天山深入南疆帕米爾的越野旅行
一個人暴走迪拜,跨越沙漠和大海
《大都會》:手塚治虫與大友克洋跨越時空的對話
跨越時間的「福爾摩斯」:從蛛絲馬跡中探尋人類演化歷史
從緬甸、烏克蘭到阿姆斯特丹,真愛早已跨越性別
墨子與羅斯巴德跨越時空的對話
拉比克·肖:跨越多種文化的轉身
阿波羅-聯盟:跨越冷戰的握手
史海沉鉤:人類首次乘坐氣球跨越大西洋
中馬友誼大橋:跨越印度洋的友誼之橋(組圖)
舞劇《絲綢之路》強勢來襲:跨越兩大古都
跨越歷史的大比拼:秦朝秦始皇大戰隋朝隋文帝
新征程,新跨越,第四屆廣東水稻產業大會亮相廣州柯木塱
跨越南北半球的相遇——從紐西蘭奔赴韓國的愉快之旅!
羅傑·克勞利,跨越地中海的旅行與穿越中世紀的寫作
跨越大洋 追尋大自然奇景