朝鲜国产“火星”系列弹道导弹型号辨析(1)
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朝鲜国产“火星”系列弹道导弹型号辨析(1)

引言

每当朝鲜半岛紧张局势升级之际,面对美韩强大的军事压力,朝鲜无一例外地都会祭出其最大的王牌——所谓的“火星炮兵部队”,即朝鲜各型近中远程弹道导弹。这些导弹在外界眼中是那么神秘,但在朝鲜人民军武器装备馆中,它们却是向公众公开展示的,观众甚至可以亲手触摸。让我们循着时间的脚步,来看看朝鲜“火星”导弹家族。

朝鲜最新改进的火星13导弹采用MAZ547发射车,并更换一级发动机

朝鲜最新改进的火星13导弹采用MAZ547发射车,并更换一级发动机

最初的起步——“火星”1-6系列

朝鲜弹道导弹项目的起步是从仿制前苏联的9K52 “月亮-M” (Луна-M,北约代号“蛙-7”)和2K6(“月亮”) 战术火箭开始的,据称朝鲜共有24套9K52和2K6战术火箭。朝鲜早在上世纪60年代末至70年代初,就引进并仿制了苏制“蛙”-7战术火箭并命名为“火星”-1,最初射程为70千米,圆公算偏差(CEP)为500-700米。载车为一辆9P113型轮式三用发射车。该弹于1968年开始仿制,1972年生产。“火星-2”和“火星-3”其实就是其改进型号。“火星-3”的射程提高到90千米,1979年试射成功。这种公路机动的战术火箭拥有一个550千克的战斗部,可以携带常规高爆弹头和化学弹头,不过没有制导系统,依靠弹体的自旋来维持稳定。朝鲜从1975年开始,曾计划在中国“红旗-2”防空导弹基础上开发地对地弹道导弹,并将之命名为“火星-4”,不过这个计划并未成功,1979年朝鲜转而专心改进“红旗-2”防空导弹,并在80年代中期向伊朗和埃及出口该导弹。埃及和伊朗对朝鲜弹道导弹的发展也起到很大的帮助。1979年,朝鲜与埃及签订协议,共同进行弹道导弹研制,并由此获得了苏制R-17E(“飞毛腿B”)短程弹道导弹,从此开启了朝鲜弹道导弹的发展之门。朝鲜装备馆内的讲解视频透露,仿制“飞毛腿B”而来的“火星-5”从1981年4月开始研制,1984年试射成功。该弹使用1吨重弹头时射程从280千米增加到320千米。1986年,化城5导弹进入全速生产阶段,美国情报机构认为其生产速度曾达到每月8~10枚。之后朝鲜就开始发展射程更远的“火星”6(“飞毛腿”C)导弹,并于1988年试射成功。“火星”6导弹在“火星”5基础上加长了弹体以容纳更多的推进剂,同时将弹头质量减轻到770千克,改进的惯导系统还提高了攻击精度。导弹射程达到了500~600千米,足以覆盖韩国全境,加强了对韩国及驻韩美军的威慑。20世纪90年代,为了摆脱经济困境,朝鲜还向伊朗、叙利亚、也门等国家出口了大批“火星”6导弹以获得外汇收入。西方情报机构从出口数量推测,截至1999年朝鲜制造的“火星”6导弹数量可能接近1000枚。伊朗还引进了“火星”5/6导弹技术,并实现国产化,分别被命名为“流星”1和“流星”2弹道导弹。也门生产版本则命名为“火山”-1和“火山”-2。

朝鲜引进了蛙7战术火箭并予以仿制

朝鲜引进了蛙7战术火箭并予以仿制

朝鲜也装备了2K6(“月亮”) 战术火箭,并命名为“火星”-3

朝鲜也装备了2K6(“月亮”) 战术火箭,并命名为“火星”-2/3

出口创汇的功臣——“火星”-7和“火星”-8导弹

“火星-7”就是名声在外的“劳动”导弹,其弹体直径为1.25米,长约16米,起飞重量大约16吨,搭载在5轴10轮整体式底盘的TEL三用机动式发射车上。“火星-7”导弹发动机高约2.36米,喷管直径达65厘米,尺寸和推力都有较大提升,其外形看起来像飞毛腿发动机的放大版。与飞毛腿发动机一样,“火星-7”导弹的液体火箭发动机使用了TM-185燃料(20%的汽油和80%的煤油)和红烟硝酸(27%的四氧化二氮和73%的硝酸)作氧化剂,发动机比冲为海平面220(S),真空比冲247(S),排气速度约2400米每秒,采用燃气舵控制。由于造价高昂,朝鲜很少进行“火星-7”导弹的发射试验,以节约宝贵的资源。

朝鲜火星7导弹

朝鲜火星7导弹

劳动导弹发动机和飞毛腿导弹发动机的对比

劳动导弹发动机和飞毛腿导弹发动机的对比

伊朗公布的劳动导弹火箭发动机测试照

伊朗公布的劳动导弹火箭发动机测试照

据日本《产经新闻》2016年7月19日报道,韩国联合参谋本部确认称,7月19日早间5点45分左右至6点40分之间,朝鲜从其南部的黄海北道黄州附近向日本海方向发射3枚“火星-7”弹道导弹,据称导弹已全部落在距其500至600千米之外的日本海。次日,朝鲜官方公开了金正恩指导朝鲜人民军战略军“火星炮兵部队”弹道导弹模拟对韩国港口和机场实施先发制人的打击的消息。此前的7月8日美韩两国宣布,为应对朝鲜导弹威胁将会在韩国部署美军最新陆基战区反导系统“末段高空区域防御系统(THAAD)”。对此,朝鲜表示,在部署地确定之后,为对其进行压制将会实行“物理性应对措施”。外界认为此次朝鲜发射导弹或是对美韩部署“萨德”的反制措施。为了能突破反导系统,朝鲜限制了“火星-7”的射程,提高了导弹的最大弹道高度和再入速度,并再一次检查了搭载在弹道导弹的“核弹头引爆操作装置在目标区预定高度的工作特点”。从发射画面看,其中两枚为2010年10月10日,朝鲜纪念劳动党成立六十周年的阅兵式上展示的“火星-7”改进型,其弹头外形与2004年露面的伊朗“流星-3B”导弹极为相似。与1993年试射的早期型“火星-7”导弹的圆锥形弹头不同,新型号弹头为三锥头式设计,分为锥-柱-裙三部分,而且导弹的导航、引导和控制系统被整合进弹头内部,这样设计的好处是再入速度更快,精度更高,并且留出了安装火箭推力矢量喷管系统的地方,可以实现全程制导。此外弹体使用铝合金材料以降低结构重量,燃料箱加长,可以携带比原来更多的燃料,进而提高射程。不过美国专家在仔细对比后发现,伊朗的“流星-3B”(也叫Ghadr“卡迪尔”)导弹的弹体长度更长,尾翼面积更小。据悉,改进后“流星-3B”导弹可以携带14.9吨燃料,射程达到2000千米,而早期型号的“火星-7”导弹燃料总重为12.4吨,最大射程为1200-1300千米。不过由于朝鲜改进版的“火星-7”导弹的弹头重量更轻(约500-700千克),因此其最大射程大约在1300-1500千米左右。据美韩媒体报道,朝鲜现在拥有大约200多枚“火星-7”导弹,可以对驻日美军构成严重威胁。 需要指出的是,巴基斯坦也从朝鲜引进了“劳动”导弹技术,并生产出了自己的“高里”系列液体中程导弹,交换的代价是巴基斯坦向朝鲜提供离心机及铀浓缩技术,巴基斯坦的“高里”导弹就搭载有他们自己研制的铀-235原子弹。铀浓缩技术的引进对朝鲜核武开发起到重要作用。

“火星-7”改进型,其弹头外形与2004年露面的伊朗“流星-3B”导弹极为相似

“火星-7”改进型,其弹头外形与2004年露面的伊朗“流星-3B”导弹极为相似

“火星”-8可能是朝鲜1998年8月31日试射的“大浦洞一号”运载火箭的导弹版。其第一级采用一台“火星-7”导弹的发动机,第二级可使用“火星”-6或SA-5防空导弹发动机,两级版射程超过2000千米。其改进型还出口到伊朗,并改名为“使者”2号运载火箭。与细长的“大浦洞一号”相比,“使者2”的可靠性更高。根据美国科学家的分析,使者2号火箭长约22米,直径1.25米,起飞重量约25.427吨,其中第一级长约16米,总重22.3吨,弹体使用铝合金材料以降低结构重量。火箭第一级可以携带约20.5吨的燃料,因此燃烧时间也更长,可以达到137秒,采用燃气舵控制。火箭第一级可以将火箭送至68千米高空,分离时火箭速度为2.1千米每秒。这个速度远远不足以将卫星送入轨道,因此,火箭的第二级使用了从朝鲜获得的SS-N-6导弹的双室摇摆发动机,使用了能量效率更高的偏二甲肼和四氧化二氮燃料,推力3吨,燃烧时间可达274秒,燃料重2.821吨,海平面比冲274(S),真空比冲290(S),由于发动机可以实现矢量控制,因此取消燃气舵。采用这些技术后,使者2号火箭可以将50千克重的卫星送至250千米高的近地轨道,运载能力与“大浦洞一号”相当。

早在金日成时期,朝鲜就开发出了大浦洞一号导弹

早在金日成时期,朝鲜就开发出了大浦洞一号导弹

1998年8月31日朝鲜用大浦洞一号发射了一颗小型卫星

1998年8月31日朝鲜用大浦洞一号发射了一颗小型卫星

大浦洞一号采用三级火箭设计,其改进型出口伊朗变身使者2火箭

大浦洞一号采用三级火箭设计,其改进型出口伊朗变身使者2火箭

史上最强“飞毛腿”——朝鲜“火星9”中程导弹

在发射三枚“火星-7”导弹之后,日本共同社2016年8月3日消息,日本防卫相中谷元3日向记者表示,朝鲜当天早晨发射了一枚弹道导弹,该导弹“疑似在飞行约一千千米后落至秋田县男鹿半岛以西250千米处的专属经济区(EEZ)”。这是朝鲜导弹首次落至日本海上专属经济区。不久后朝鲜又发射了三枚射程达1000千米的弹道导弹,第二天朝鲜《劳动新闻》报道了“肩负有事时打击太平洋作战区内美国侵略军基地任务的朝鲜人民军战略军火星炮兵部队”进行导弹发射训练的画面。并称“此次发射训练的目的在于再一次检查实战部署的改进型弹道火箭的飞行安全性和制导命中率等可靠性,评判和检查火星炮兵部队的实战能力。”训练大大显示了朝鲜人民军战略军火星炮兵部队加强和发展成为能够在任何时刻、任何地点给予敌人先发制人打击的强大军种的军事威力。起初外界判断这些导弹都是“火星-7”导弹,但是在仔细观察朝鲜公布的照片后,美国专家发现导弹采用的是和“飞毛腿”导弹一样的MAz-543LTM运输起竖发射三用车,该车车长12米,宽2.9米,高2米,最大公路速度60千米/小时。而且导弹的弹体直径增加到了1米,可以携带比“火星”-5/ 6导弹更多的推进剂,而其弹头底部的直径仍为0.88米,弹头和弹体之间有一个很短的截锥形过渡段,这使其外形区别于飞毛腿系列导弹。在伊朗2004年的阅兵式上也展示过安装0.88米直径的飞毛腿弹头的改进型“流星-3”导弹,两者外形非常相似,只不过伊朗的导弹弹体直径是1.25米,这显示朝鲜和伊朗在导弹技术方面的交流与合作。朝鲜很可能在这种改进型“飞毛腿-ER”导弹上使用了比冲更高的发动机以及铝合金弹体以减轻结构重量,从而使其射程接近早期的“火星-7”导弹,而造价却比“火星-7”导弹低得多,机动力也更强。在装备本国军队的同时,朝鲜还可能会向其他第三世界国家出口改进型“飞毛腿-ER”导弹以获得外汇收入。1000千米的射程也使得该导弹即使部署在朝鲜北部山区射程也可以覆盖韩国全境,如果靠前部署,还能达到日本本土,抬高发射角度还有利于增强对韩国反导系统的突防力。2017年3月6日7时36分,朝鲜又在平安北道东仓里一带向朝鲜东部海域一口气同时发射了4枚射程达1000千米的飞毛腿ER(增程版)弹道导弹。其最大弹道高度达到260千米,而去年9月发射的3枚导弹的最大飞行高度仅200千米,飞行时间约9分钟。提高飞行高度主要是为了应对韩国计划引进的“标准”-3型海基防空导弹,据称该反导系统可以拦截150-200千米以上高度的地球大气层外目标弹头。根据朝鲜人民军武器装备馆的介绍,这种基于苏制“飞毛腿”弹道导弹基础上开发而来的新导弹被朝鲜命名为“火星-9”中程导弹。

在伊朗2004年的阅兵式上也展示过安装0.88米直径的飞毛腿弹头的改进型“流星-3”导弹,

在伊朗2004年的阅兵式上也展示过安装0.88米直径的飞毛腿弹头的改进型“流星-3”导弹,

“火星”-9 导弹设计图

“火星”-9 导弹设计图

“火星”-9导弹弹头和弹体之间有一个约428毫米的截锥形过渡段,这使其外形区别于飞毛

“火星”-9导弹弹头和弹体之间有一个约428毫米的截锥形过渡段,这使其外形区别于飞毛腿

飞毛腿系列导弹和火星9 的内部结构对比

飞毛腿系列导弹和火星9 的内部结构对比

按照生产年份,“火星”-9 导弹排在“火星”-7之后。早在1994年,“火星”-9 导弹就发射成功了,最近几年才公开露面。美国专家认为,“火星”-9导弹是前苏联在上世纪90年代初向朝鲜大规模转移的导弹技术中的一部分。导弹长约12.8米,直径约1.025米,翼展1.955米,发射质量是9.23吨,净重970千克,可分离弹头重约500千克。从去年朝鲜公开的发射视频来看,其发射加速度为1.4g,低于这个类别导弹的一般水平(最佳的标准发射加速度为1.8g,导弹推力应达到17吨),显示导弹还是沿用了原来“飞毛腿”(R-17/Scud-B)导弹的S5.2/9D21发动机,推力仍为13.3吨,这有利于大幅降低成本。为了减轻结构重量,导弹弹体采用了轻型铝合金结构和修改过的压力系统,包括一个位于顶部截锥体内的圆环形压力罐,可携带30千克压缩气体。发动机关闭时,采用压缩空气吹除发动机及其管路中的剩余燃料,减少后效冲量。朝鲜科学家把单台飞毛腿导弹发动机的潜力发挥到了极致。导弹的弹头还是基本沿用“飞毛腿”B导弹的设计,其弹头底部的直径仍为0.88米,弹头和弹体之间有一个约428毫米的截锥形过渡段,以连接1米直径的弹体,这使其外形区别于飞毛腿系列导弹,可降低气动阻力。制导系统被安置在弹头下面高约462毫米的圆柱部分,顶部圆锥形战斗部长约2.26米。多数仪器都安装在仪器舱内,安排紧凑,空间利用合理,便于维护保养。采用低压燃料箱,装油量大,结构简单,重量也较轻。氧化剂箱位于燃料箱上方,圆柱形的推进剂贮箱总长7.8米,可携带7.73吨推进剂,发动机段高约1.884米,以上数据的误差不会超过百分之五。相比之下,飞毛腿B导弹长约11米,直径0.88米,可携带3.771吨推进剂,射程300千米;飞毛腿D长约12.4米,推进剂5.48吨。“火星”-9发动机工作时间长达127.8秒,而飞毛腿B(火星-5)仅为61.96秒,飞毛腿C(火星-6)为72 秒,射程700千米的飞毛腿D(火星-6改进版)为90秒。发动机用防震荡折流板防止间歇燃烧,除个别自动口外,所有管路均采用焊接连接,采用螺接的地方也涂有防漏箔膜,加注和排泄活门采用两套密封结构,此外还采用了故障率低的电爆活门。液体火箭发动机使用了TM-185燃料(20%的汽油和80%的煤油)和AK-27I抑制性红烟硝酸(27%的四氧化二氮和73%的硝酸)作氧化剂。主燃料TM-185不自燃,提高了安全性,而且价格便宜,易于存贮和运输。导弹采用预贮式燃料,缩短了发射准备时间。导弹仍采用燃气舵控制。

“火星”-9导弹齐射画面

“火星”-9导弹齐射画面

“火星”-9导弹发射画面

“火星”-9导弹发射画面

“火星”-9导弹可配备整体式高爆战斗部、温压弹头(内装填云爆剂)、集束子母弹头(内装42枚直径122毫米的高爆破片子弹,散布面积大致在600米范围内)等。该弹主要用于打击敌方机场、导弹发射场、指挥中心、军事设施、兵力集结地、交通枢纽等。它可以在预先测定的发射点位置上实施定点发射,即固定发射阵地,准备时间可短些。导弹内部的关键电路和机构均为双线或双套,采取限制、互锁的方式,避免由于操作错误而造成事故。

弹体尾部的4片稳定尾翼抗弯能力较强,但制造复杂,装配工作量大、协调更换性较差。为了提高打击精度,除使用改进后的惯性导航系统外,“火星”-9还使用GLONASS卫星导航系统来进行定位和确定方向,对目标进行打击的圆概率误差减小。

从去年朝鲜公开的发射视频来看,其发射加速度为1.4g,低于这个类别导弹的一般水平

从去年朝鲜公开的发射视频来看,其发射加速度为1.4g,低于这个类别导弹的一般水平

美国五角大楼的报告显示“朝鲜已拥有超过200辆移动式导弹发射车”,其中KN-02(火星-11)和“火星-5/6/9”导弹发射车约占一半,射程超过1300千米的“火星-7”和“火星-10”中程弹道导弹移动发射车各有50辆。这些移动式发射车大多为导弹运输/起竖/发射三用车,不但机动灵活,而且部署更方便、发射准备时间更短。韩国专家认为,朝鲜导弹部队已经将机动作战与“体系化隐蔽作战”结合,导弹发射车有坑道网作为依托,通常坑道网以某座山岭为中心,转移巷道像树枝一样呈四周发散状分布,里面既可以储存导弹和车辆,又可自行完成导弹组装和整备,即使美韩动用卫星也很难发现。例如咸镜南道沿海地带就遍布山区坑道群,韩军多次捕捉到朝鲜导弹车的踪迹,但很快就丢失。朝鲜正在慈江道万浦汽车厂和平安南道胜利汽车厂生产或改装导弹运输与发射车辆。其中万浦厂依托从白俄罗斯和俄罗斯引进的技术,已能自主生产多轴轮式越野底盘,可供“火星-5/6/9”导弹的运输和发射。此外,“火星”-9”等导弹发射车内设有控制室,只要往弹道计算机里输入目标坐标,在远处就可遥控发射。

朝鲜火星9导弹在飞行约1000千米后落至秋田县男鹿半岛以西250千米处的专属经济区(EEZ)

朝鲜火星9导弹在飞行约1000千米后落至秋田县男鹿半岛以西250千米处的专属经济区(EEZ)

2016年9月5日朝鲜发射“火星”-9 导弹的地点

2016年9月5日朝鲜发射“火星”-9 导弹的地点

朝鲜导弹家族的新贵——“火星”-10 中程导弹

在朝鲜人民军武器装备馆中,外界熟知的“舞水端”导弹的正式编号为“火星-10”。美国的间谍卫星在2003年和2004年就发现“火星-10”导弹的存在,西方情报机构认定它是前苏联SS-N-6(苏联编号为R-27)潜射弹道导弹的朝鲜版,并追溯到上世纪80年代末的戈尔巴乔夫时期。前苏联马卡耶夫设计局直接向朝鲜转让了R-27潜射导弹的制造技术甚至还包括MAZ-547导弹运输、起竖和发射三用车。该弹很长时间以内都没有进行过试射,因此外界高度质疑其可靠性。朝鲜的“银河-2/3”号火箭的第二级使用了“火星”-10 的发动机技术,但是弹体长度仍然维持在R-27导弹水平,并未像“火星”-10 那样加长2米。从“银河”-3 号火箭两次成功把卫星送入轨道的情况来看,朝鲜已经掌握了R-27导弹的发动机技术。但是“火星”-10 的试射却充满了挫折,这与朝鲜追求比R-27导弹更远的射程有关。据韩国媒体6月22日援引韩国联合参谋本部(联参)的消息称,朝鲜当地时间22日上午5时58分许在江原道元山地区发射一枚“舞水端”导弹,不过该导弹在飞行150千米后爆炸。不久,朝鲜又于当地时间8时5分许在同一地点追加发射1枚导弹,导弹飞行了400千米。日本媒体在随后的报道中称导弹弹道的最高点达到了1000多千米,接近洲际导弹的最高弹道,试验可能取得了成功。6月23日,朝中社发布了金正恩现场指导地对地中远程战略弹道火箭“火星-10”试射的消息,朝鲜官方媒体首次公开确认所谓的“舞水端”导弹其实就是“火星-10”。这次试射是该导弹在经历5次发射失败后的首次成功,也为朝鲜“今后的战略武器系统开发,提供了坚定的科技保证”。“火星-10”导弹是朝鲜在研的KN-08/14(“火星-13”)洲际导弹的技术基础,只有它发射成功了,朝鲜才能有信心进行更具威慑力的“火星-13”的发射试验。朝鲜此前已经连续进行了4次该导弹的发射试验,前面三次导弹都是在发射后不久即爆炸。美媒称,美军消息人士透露,有卫星侦察结果显示,至少一次发射失败中,发射车被爆炸的火球波及,还可能出现了人员伤亡。此后的几次试验,根据韩军提供的消息都声称是发射后不久即爆炸或落入海中。接连的发射失败,无疑重挫其发展中远程导弹的自信心,也成了朝鲜弹道导弹发展过程中的“拦路虎”。从第6次发射的画面来看,朝鲜科学家对“火星-10”导弹进行了诸多改进,克服了之前“技术冒进”下隐藏的缺陷,最终获得了成功。

朝鲜火星10 导弹

朝鲜火星10 导弹

“火星-10 ”导弹燃料为偏二甲肼,氧化剂为四氧化二氮

“火星-10 ”导弹燃料为偏二甲肼,氧化剂为四氧化二氮

“火星-10”弹道导弹的总体设计与前苏联R-27SS-N-6和朝鲜自研的“北极星-1”液体潜射

“火星-10”弹道导弹的总体设计与前苏联R-27SS-N-6和朝鲜自研的“北极星-1”液体潜射

据悉,为了避免导弹进行全射程试验所带来的技术和政治风险,此次试射采用高角发射方式来模拟“火星-10”弹道导弹的最大射程。导弹脱离自行式发射架,沿着预定飞行轨道上升至最大弹道顶点高度1413.6千米后,正确落到前方400千米的预定目标水域。这种高弹道试验是抬高弹道倾角、升高弹道高度以缩短射程的一种导弹飞行试验,其主要目的是模拟正常弹道的主动段性能,评估和分析主动段飞行对落点误差的影响,鉴定制导系统的测量精度和分离制导系统的工具误差。不同弹道下又可分别采用射程关机或速度关机方案,分别是指导弹按预定的射程或速度特征量关闭发动机的关机方式,采用高抛试验弹道飞行的导弹在真空段内的飞行轨迹长度和实际飞行接近。其他国家在发展洲际导弹的过程中也进行过类似试验,可以最大限度地降低对其他国家的影响。据专家推测,“火星10号”这次的试射模拟的实际射程大概是2500-3000千米,可以认为是进行了一次全弹道飞行试验,也有力地证明了朝鲜掌握了前苏联R-27/SS-N-6潜射导弹的技术。朝中社称,“试射结果证明实现系统现代化的朝鲜式弹道火箭的飞行动力学特点、安全性及操纵性、最新设计的结构和动力系统的技术特点,也验证了战斗部在再入区段的耐热特点和飞行安全性。”试射未对周边国家的安全产生丝毫影响,取得圆满成功。试验证明朝鲜确实拥有了能够对太平洋作战区内的美军基地实施全面性、现实性攻击的能力。

“火星-10”导弹搭载在MAZ-547 12×12运载车基础上改装而来的TEL三用车底盘上

“火星-10”导弹搭载在MAZ-547 12×12运载车基础上改装而来的TEL三用车底盘上

“火星-10”弹道导弹的总体设计与前苏联R-27/SS-N-6和朝鲜自研的“北极星-1”液体潜射弹道导弹大体相似,都是一种单级,可贮存液体推进导弹,弹体直径为1.5米。与其技术原型不同的是,为了获得更远的射程,“火星-10”导弹的弹体长度加长到12米,比R-27/SS-N-6导弹长了2-3米,可以携带更多的推进剂,导弹的发射重量比R-27/SS-N-6的14.2吨多出约2-3吨,而导弹的发动机仍然是采用“闭式循环”的Isayev OKB 4D10 潜入式液体火箭发动机。该发动机由一台单室主发动机和一台双室摇摆发动机组成,摇摆发动机(或称“游动发动机”)可沿弹体方向以45度角做切向摆动,用以控制导弹飞行的姿态,因此取消了燃气舵。和银河3号火箭第二级不同,“火星”-10导弹燃料为偏二甲肼,氧化剂为四氧化二氮,唯有如此才能把载荷送到1413.6千米的高空。“火星-10”导弹的弹头长1.79米,为三锥头式设计,分为锥-柱-裙三部分,即头部为钝锥形,弹头体呈圆柱形,尾部为裙形,仪器舱为截锥形结构。战斗部裙部的下方是放置制导系统的密封容器,呈碗状,浸没在氧化剂箱中。陀螺仪等传感器放置在一个稳定的平台上,平台能改善加速度表和陀螺仪的动态环境,有利于提高器件的使用精度。为了提高打击精度,导弹采用了惯导系统,包括环形激光陀螺仪和加速度计,来控制导弹的飞行和导航,其火控计算机能在飞行末端快速修正。这种技术是将惯性平台上测得的3个姿态角信号经过分解器分解和综合后送到弹上计算机,同时将测得的3个加速度信号送到弹上计算机,由计算机根据制导方程和导引方程进行制导计算,控制导弹飞行。弹载计算机是导弹制导系统中的重要设备。它具有实时计算制导程序、发出各级关机和俯仰程序等信号的功能。此外,导弹还可能集成有从俄罗斯引进的卫星导航设备。导弹使用自动控制技术,发射准备时间仅为10 分钟。导弹上的伺服机构是导弹姿态控制系统的执行机构。其功能是将来自控制系统的电指令信号转换成大功率的液压力来摆动发动机,从而改变发动机的推力方向,产生作用于弹体的控制力矩,使导弹按预定轨道稳定飞行。导弹采用全焊接的轻型铝合金圆柱形弹体和潜入式发动机,主发动机直接浸没在燃料中。燃料和氧化剂可以长期贮存在导弹内,而且没有箱间段。朝鲜选择铝镁合金作为储箱的结构材料,采用分段的网格加筋构造,具有高强度、抗腐蚀的特点。“火星-10”导弹的推进剂,不仅液相接触即会燃烧,而且都有一定的毒性,危及人身安全。为避免推进剂的蒸气外溢,加注系统采用了闭回路的加注、泄出方案。这样既安全可靠,还可以同时加注,有效地缩短加注时间。

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与阅兵式上亮相的导弹不同,最新设计的“火星-10”弹道导弹的弹体尾部增加了8个格栅尾翼,这表明其弹体内部结构也相应发生了变化。格栅翼又称栅格翼,是一种空间多升力面系统,一般作为导弹尾翼。格栅翼一般呈网格状,格壁可以做得很薄,以减少结构重量和材料成本。格栅翼的优点之一是升力比相当平面翼的升力大,格数越多,升力越大。平面翼在高超音速条件下,受到的力矩(铰链力矩)比格栅翼更大,在这种情况下操纵导弹的平面翼,犹如要在强风中打开窗户一样费力。而格栅翼受到的铰链力矩较小,只要小功率的伺服机构就可以转动。这样,就可以将导弹的气动操纵面设置在导弹的尾部,使导弹的机动性更强。格栅尾翼的俯仰控制效率和滚转控制效率比平面尾翼高得多。这一方面因为格栅尾翼外形升力大,另一方面得益于格栅尾翼的高度比平面尾翼的净半展大。格栅翼的弦长较小,也使他们不太可能在大迎角飞行时失速。因此格栅翼可以在高超声速和大迎角状态下可以提供更好的可操作性。格栅翼的主要缺点是,格栅翼的气动阻力比平面尾翼的阻力大,格数越多,阻力越大。在亚音速飞行时,格栅翼的阻力和控制效果与平板尾翼相当。当导弹速度接近一马赫时,阻力增加,气流在通过格栅翼时可以被加速到超音速,从而在格栅翼前形成弓形脱体激波,这会进一步增加阻力和减少控制的有效性。随着速度的增加,在高超音速时,气流则是形成较小的快速通过格栅翼的斜激波,这样在阻力下降的同时,控制效果与平面翼相比也大大提高。此外,因为它们的形状和小弦长,格栅翼还便于折叠,折叠后所占的空间更小。它们可以沿径向向前收起,发射后再直接由空气阻力打开。这种折叠使武器更加紧凑和更容易储存或运输。这种优势对像F-22和F-35这样采用内置式弹仓的隐身战机特别有吸引力。在美国开发的体重超过20000磅(9070千克)的GPS制导的大型空爆炸弹——MOAB“炸弹之母”上也使用了格栅尾翼。格栅翼还可能运用在像JDAM之类的小直径炸弹上面。鉴于这些武器的飞行速度慢,在这里格栅翼的主要优点是便于包装,而不是低阻力或增加控制的有效性。不过由于格栅尾翼的雷达反射面积(RCS)较大,在需要隐身设计的巡航导弹和航弹上面仍会受到限制。“火星-10”弹道导弹采用格栅尾翼也存在不利于雷达隐身的缺点。

为了保证“火星-10”导弹弹道飞行所经过的试验航区的绝对安全,在弹上和地面也采取了相应措施。弹上设有计算机程序系统和备用程序保险系统以及超程自毁系统。地面设有安全遥控系统。这两个独立的安全系统,均可将飞行中的导弹适时炸毁,以控制其残骸落点不致超越预定区域,避免飞到周边国家去。为了使地面安全遥控系统确保导弹飞行安全,朝鲜科技人员在保证地面安全遥控系统设备的工作高度可靠的基础上,制定了飞行安全实施方案和实时程序,拟定了弹道飞行试验安全炸毁条件。2012年4月朝鲜发射“光明星”三号卫星失败后,运载火箭就启动了自毁程序,“火星-10”导弹也有类似系统。“火星-10”导弹搭载在MAZ-547 12×12运载车基础上改装而来的TEL三用车底盘上。该车长17.3米,宽3.2米,高2.9米,最大时速40千米/小时,采用一台710马力的柴油发动机,最大重量达83.95吨,具有较强的运载能力,未来不排除朝鲜会发展发射筒发射的“火星-10”导弹。为了保护底盘不受导弹发动机烈焰灼伤,该车两侧增加了防护挡板,导弹发射架下也有导流槽,将火焰向两侧引开。机动式发射车也大大提高了导弹的生存性。值得注意的是,此次“火星-10”导弹的发射试验也验证了“战斗部在再入区段的耐热特点和飞行安全性”,这意味着朝鲜在2000-3000千米射程以上的弹道导弹弹头再入防热技术的开发上取得了突破。通过对比,我们会发现“火星-10”导弹战斗部端头的设计与2016年3月15日朝鲜的弹道导弹战斗部尖部(即端头)耐热性能和耐热涂料侵蚀程度检验试验用到的材料和结构是一样的,当时这种战斗部尖部经受住了用劳动(“火星-7”)导弹发动机尾焰模拟的重返大气层环境模拟试验。当时金正恩就强调,为了提升核打击能力的可靠性,将在短期内进行核弹头爆炸试验和可以携带核弹头的各种弹道火箭试射,并指示有关部门切实做好有关准备。此次“火星-10”的发射成功,不仅验证了可以运用在“火星-13”导弹上的火箭发动机和制导技术,还验证了朝鲜中远程弹道导弹弹头再入防热技术的可靠性。

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朝鲜首款固体战术导弹——“火星-11”近程导弹

“火星-11”导弹就是外界所称的KN-02固体战术导弹,该导弹是仿制俄罗斯SS-21B“圣甲虫”短程导弹制造而来。该型导弹采用公路机动方式发射,有效载荷482千克,长6.4米,直径0.65米,发射重量2010千克,射程120千米。韩国军方称,朝鲜从2012年开始在KN-02战术导弹基础上研制新型KN-10战术导弹系统,从朝鲜媒体2014年8月15日公布的发射图片上看,Kn-10导弹其实就是改进型的“火星-11”导弹,导弹射程提高到了现在的220千米。为了提高打击精度,朝鲜在导弹上安装了精密的制导系统。韩国媒体称,朝鲜已经部署了30余辆“火星-11”导弹发射车(TEL)。考虑到朝鲜部署的导弹发射车总数,朝鲜拥有的“火星-11”短程导弹达100余枚。据分析,朝鲜利用卫星定位系统(GPS)大幅提升“火星-11”短程导弹的精确度,命中误差仅为50米,其发射速度比其他导弹快,可在3-4分钟内达到最远射程,发射后15分钟内可再次发射。与SS-21导弹相似,朝鲜“火星-11”导弹可选用整体式高爆破片战斗部或集束子母战斗部。其整体式高爆破片战斗部采用非接触式引信,为了在空爆时垂直地平面获得均匀破片散布,战斗部与导弹纵轴呈80度角安装,当导弹距离地面450米高度时,激光传感器通过弹体侧面一个光学窗口发射激光判定距离并给定引爆信号。导弹的固体发动机采用石墨-钨合金喷管,燃料为AP-AL-HTPB复合推进剂,它由含氧量较高的高氯酸铵(AP,氧化剂)和端羟基聚丁二烯(HTPB燃料)组成,为提高能量和密度还加入铝粉(Al)作为可燃剂。推进体与绝缘体之间有衬垫结构,采用的复合推进剂使用浇铸法制造,工艺简单,适宜于制造各种尺寸的药柱,综合性能良好,使用温度范围较宽,能量较高,力学性能较好。发动机燃料柱采用内孔燃烧药柱,特点是:空心药柱,端面包覆,整个内孔燃面同时由内向外燃烧。药柱横截面可制成各种几何形状,比如星型结构,燃面较大,能产生较大的推力。“火星”-11 导弹的固体发动机技术为朝鲜开发更先进的“北极星-2”固体潜射导弹奠定基础。

朝鲜火星11导弹发射试验

朝鲜火星11导弹发射试验

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朝鲜在掌握火星11导弹固体发动机技术后,继续改进,制造出了新型北极星系列固体导弹

朝鲜在掌握火星11导弹固体发动机技术后,继续改进,制造出了新型北极星系列固体导弹

朝鲜未来的固体洲际导弹

朝鲜未来的固体洲际导弹

北极星2预示着朝鲜导弹未来的发展方向

北极星2预示着朝鲜导弹未来的发展方向

北极星3导弹还未试射

北极星3导弹还未试射

朝鲜最新改进的火星-9 ,携带机动弹头,还可能装备电磁脉冲弹

朝鲜最新改进的火星-6,携带机动弹头,还可能装备电磁脉冲弹

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