三叉戟IID-5(UGM-133A)系统技术介绍

系统技术交流 2024-10-21 11:24:09

三叉戟 II (D-5) 导弹,也称为 UGM-133A,是一种美国洲际射程、潜射、固体推进剂、具有 MIRV 能力的弹道导弹。它代表了美国海军第六代也是最新一代舰队弹道导弹 (FBM) 系统,标志着美国导弹技术的重大发展。

舰船导航系统和导弹本身的改进使 D-5 能够准确瞄准,甚至是坚硬的目标,并显着扩展导弹部队的射程、有效载荷和库存。

它部署在俄亥俄级的所有 14 艘三叉戟弹道导弹潜艇和英国先锋级的所有 4 艘潜艇上,是美国海军和皇家海军战略核威慑能力的主要要素。

Trident II D-5 规格长度:44 英尺 6.6 英寸(13.42 米)直径:6 英尺 11 英寸(2.11 米)重量:130,000 磅+(59,090 千克)速度:超音速;超过 20,000 英尺/秒范围:4,100 海里 (7,600 公里) - 6,200 海里 (11,500 公里)准确性:300 英尺(90 米)C.E.P.推进力:3 级固体推进剂指导:具有恒星参考更新的惯性弹头:8 MIRV W76 核电 (100 KT)8 MIRV W88 核电 (475 kt)总承包商:洛克希德导弹和太空合作公司(现为洛克希德马丁太空系统公司,导弹和太空运营公司,加利福尼亚州桑尼维尔)

美国和英国的潜艇现在都配备了使用这种导弹攻击全球目标的装备。D-5 的扩大射程扩大了潜艇的巡逻区域,使其更容易被敌舰难以捉摸,并允许美国将其潜射弹道导弹部队设在国内港口,从而导致海军在苏格兰圣湖等前沿基地的行动终止。

描述设计

UGM-133A 三叉戟 II (D-5) 潜射弹道导弹 (SLBM) 是 UGM-96A 三叉戟 I (C-4) 的更大版本,集成了其前身的各种先进设计功能。

其中包括可在飞行早期展开的可伸缩气钉、轻质电机外壳和高密度燃料,从而减少阻力并提高效率。

三叉戟 I (C-4) 的设计目标是增加导弹射程以允许使用更大的巡逻区域,而三叉戟 II (D-5) 的目的是在同等射程下提供更高的精度和弹头当量能力。

1987 年 12 月 11 日,在海军的第八次开发试飞中,一枚三叉戟 II (D-5) 导弹成功发射,清除了平坦的垫子。(国家档案馆)

D-5 的尺寸和效率增加,将其射程从 C-4 的 4,000 海里增加到 6,200 海里(11,500 公里),使用相同的三叉戟 I (C-4) Mk-4/W-76 弹头,当从停靠在美国港口的俄亥俄级潜艇发射时,能够瞄准北半球的几乎任何战略位置。

当在 D-5 中使用更新、更重的 Mk-5/W-88 弹头时,两种导弹使用全有效载荷的射程约为 4,000 海里。然而,使用这种配置,D-5 可以摧毁非常坚硬的目标,包括现代导弹发射井和领导掩体。

俄亥俄级核动力弹道潜艇 (SSBN) 是三叉戟 D-5 导弹的主要发射平台。(美国海军照片)

一艘俄亥俄级潜艇配备了 Mark 98 武器控制系统,每艘潜艇可以在垂直发射管中容纳多达 24 枚 D-5 导弹。这些导弹中的部分或大部分可能装有 Mk-5/W-88 弹头,而另一些则装有较轻的弹头。

指导

三叉戟 II (D-5) 导弹的 Mk-6 制导系统显着提高了其精度,与之前的三叉戟 I (C-4) Mk-5 制导子系统相比,精度提高了四倍。

这个先进的系统包括惯性制导和恒星传感器更新,使导弹声称的精度为 90 米(300 英尺)CEP(圆误差概率)。相比之下,C-4 导弹的精度为 380 米(1,250 英尺)。

D-5 电子设计的一个关键方面是在其核心逻辑功能中包含了大规模集成电路门阵列,提供了更高的适应性。

推进力

三叉戟 II (D-5) 是一种三级固体推进剂 SLBM,最大射程为 11,500 公里,最小射程为 2,500 公里。

该导弹的发射是独一无二的,使用膨胀气体从其罐中冷发射,在突破表面时发生点火。

第一级、第二级和第三级电机采用石墨环氧树脂封装,这种材料可提供更轻、更坚固的外壳,从而减轻重量并增加续航里程。减重材料进一步延伸到导弹上,所有级都使用纤维缠绕电机外壳。

一枚 UGM-133A 三叉戟 II 潜射弹道导弹被装载到路易斯安那号航空母舰 (SSBN 743) 上(美国海军照片来自 navsource.org)

Trident II (D-5) 中使用的推进剂是硝酸酯增塑聚醚 (NEPE)。这将固体燃料容量从 70% 提高到 75%,从而提高了能量和更好的性能。

射程的提高不仅归功于推进剂本身,还受益于三叉戟潜艇发射管中可用的更大体积。

第一级和第二级火箭发动机的制造是由 Hercules Aerospace Division 和犹他州的 Morton Thiokol 联合冒险进行的。第三级火箭发动机由联合技术公司化学系统部门开发和制造。

截至 2023 年,经过多次合并,诺斯罗普·格鲁曼公司是三叉戟 II (D-5) 所有三级电机的唯一制造商。

有效载荷

该导弹的有效载荷范围为 8 到 14 个 MIRV(多个独立瞄准的再入飞行器),携带不同的弹头配置,包括配备 100 Kt W-76 弹头的 Mk-4 RV(再入飞行器)或配备 475 Kt W-88 弹头的更重的 Mk-5 RV。

MK-4 /W-76 弹头也用于三叉戟 I (C-4) 导弹,而 MK-5 /W-88 是新推出的弹头。

据信包括对策。

美国海军 Mark 5 再入飞行器。(桑迪亚国家实验室通过 Stephen Schwartz)

该导弹能够携带 8 辆较重的 Mk-5 RV 或 14 辆较轻的 Mk-4 RV,最远距离为 4,100 海里(7,600 公里)。如果配备 8 辆 Mk-4 RV 或 4 辆 Mk-5 RV,三叉戟 II (D-5) 的航程将扩展到约 6,200 海里(11,500 公里)。

当减少到 5 个再入体时,需要添加压载物,以免改变重心并保持导弹直线飞行。

1991 年宣布投掷重量为 2,800 辆,根据 START 8 规则,房车限制为 1 辆。

发展

三叉戟 II (D-5) 导弹的开发始于 1966 年国防部的 STRAT-X 研究,该研究演变为海军的海底远程导弹系统 (ULMS) 计划。该计划旨在确定下一代潜射弹道导弹,为 80 年代初北极星/波塞冬导弹的退役做准备。

三叉戟 II D5X-1 导弹的初始开发飞行测试模型于 1987 年 1 月 15 日从平坦的发射台发射。(国家档案馆)

1967 年,由于波塞冬的射程有限,重点转向远程版本,导致了三叉戟 I (C-4) 导弹的出现。与此同时,在 1975 年,海军启动了一项提高潜射弹道导弹精度的计划,揭示了洲际弹道导弹大小的弹头可以使潜射弹道导弹对加固目标有效,但不能在不失去射程或减少弹头的情况下部署在三叉戟 I (C-4) 上。

洛克希德于 1978 年开始研究与俄亥俄级潜艇兼容的新型潜射弹道导弹,从而产生了三叉戟 II (D-5) 计划。这种导弹的潜力导致英国在 1979 年选择它来取代他们的北极星导弹。里根总统于 1981 年宣布为三叉戟 D-5 提供资金,并计划于 1989 年 12 月进行初始作战能力 (IOC)。

1982 年,海军部长约翰·雷曼决定将 D-5 导弹安装在第 9 导弹上,而不是第 12 俄亥俄级弹道导弹核潜艇上。在英国参与后,洛克希德公司于 1983 年获得了操作系统开发合同,随后于 1984 年获得了价值 57.65 亿美元的正式合同,三叉戟 II (D-5) 正在为田纳西号航空母舰 (SSBN-734) 全面开发。

1989 年 3 月 21 日,三叉戟 D-5 的首次潜艇发射失败。该导弹从核动力战略导弹潜艇 USS TENNESSEE (SSBN-734) 发射后失控(国家档案馆))

第一架三叉戟 II (D-5) 于 1987 年 1 月 15 日在卡纳维拉尔角发射,最初的计划是从平坦的垫子发射 20 枚导弹,从田纳西号航空母舰发射 5 到 10 发导弹。在测试转移到田纳西州之前,只进行了 19 次发射。第一次潜艇发射于 1989 年 3 月 21 日,但由于喷嘴问题而失败,8 月再次出现,导致初始作战能力推迟到 1990 年。

重新设计的三叉戟 II (D-5) 于 1989 年 12 月 4 日下水,并于 1990 年初成功发射了演示和试航行动。该导弹于 1990 年 3 月 31 日随舰队投入使用,整个测试计划,包括 48 次发射,于 1993 年完成。

服务

三叉戟 II (D-5) 导弹于 1990 年在美国海军投入使用。到 1998 年,在 10 艘船上部署了 240 枚导弹。

在 2004-2005 年期间,四艘船从携带三叉戟 (C-4) 导弹改装而成,以容纳 D-5。虽然最初计划部队规模为 24 艘,但到 1998 年,这一数字减少到 18 艘,并进一步减少到 14 艘。该结构由 12 艘作战船组成,其中两艘随时改装。

1990 年 3 月 29 日,田纳西号航空母舰 (SSBN-734) 在大西洋上航行。田纳西号航空母舰是第一艘配备三叉戟 II 导弹的舰艇。(国家档案馆)

船队分为两个地点:八艘船与位于佐治亚州金斯湾的大西洋舰队合作,而六艘船与位于华盛顿州班戈的太平洋舰队合作。这支 14 艘船的船队将服役至 2027 年,并将逐步减少至 2042 年。

根据 START I (1991) 条约,D-5 导弹的计数规则是 8 辆 RV,无论它们携带的是 Mk 4 还是 Mk 5。D-5 的生产速度从每年 50 枚导弹放缓到 12 枚导弹,目标是到 2013 年达到 568 枚。

截至 2002 年 6 月,共制造了 396 枚导弹,其中包括 1,920 枚 RV 和弹头,其中包括 1,536 枚配备 W76 弹头的 Mk 4 RV 和 384 枚配备 W88 弹头的 Mk 5 RV。Mk 5 RV 于 1989 年停产,Mk 4 RV 于 2000 年停产。

三叉戟潜艇停靠在华盛顿基萨普海军基地的三角洲码头。太平洋舰队的八艘船都以这里为母港。其他 6 艘船位于佐治亚州金斯湾,与大西洋舰队一起行动。(美国海军照片)

该导弹的测试记录包括截至 2002 年 7 月的 116 次飞行测试,其中最突出的是 1989 年 12 月至 2002 年 3 月连续 95 次成功测试。2001 年 6 月还发生了一次引人注目的三枚导弹齐射。计划扩展到 2020 年之前再进行 135 次飞行测试,其中 288 枚导弹指定用于作战船只。

英国 Trident 计划

英国最初于 1980 年 7 月 15 日决定购买美国的三叉戟 I (C-4) 武器系统,但后来于 1982 年 3 月 11 日选择了改进的三叉戟 II D-5 导弹系统。英国打算将这些导弹部署在新的四艘先锋级潜艇上,每艘潜艇都配备了 16 个导弹发射管。

这些导弹将配备美国设计的 MIRV 能力和美国 Mk 4 RV,但配备英国制造的弹头,据信类似于美国设计的 W76 弹头,时速为 100 kt。官方表示,英国导弹每枚将携带 6 枚弹头。英国建造了四艘先锋级携带三叉戟的弹道导弹核动力潜艇 (SSBN),目前驻扎在苏格兰的法斯兰。

HMS Vigilant 是英国战略核威慑部队的先锋级潜艇之一,配备三叉戟 D-5 导弹。(OGL v3.0 下的英国 MOD)

1994 年 5 月 26 日,HMS Vanguard 首次成功发射了英国 D-5 导弹,并于 1995 年初开始了第一次作战巡逻。随后的试射包括 1994 年中期的第二枚导弹、1995 年 7 月的第三枚导弹、1996 年 7 月的第四枚导弹和 2000 年 9 月的第五枚导弹。1996 年 7 月 24 日,第二艘先锋级 SSBN HMS Victorious 成功发射了一枚 D-5 导弹。

英国的三叉戟系统于 1994 年正式投入使用,据报道,总订单为 58 枚导弹,可容纳 3 艘船和另外 10 艘用于飞行测试。2012 年 10 月 23 日,HMS Vigilant 实现了英国第十次成功发射 D-5 导弹。

2005 年,在经过长时间的大修和加油后,在舰艇演示和安定行动期间,三叉戟 D-5 从 HMS Vanguard 发射。(OGL v3.0 下的英国 MOD)

2011 年的一项政府决定确定英国弹道导弹核潜艇最多携带 40 枚核弹头,具体部署数量根据当前情况而波动。

自 1969 年以来,一直至少有一艘 SSBN 随时准备发射弹道导弹。然而,在 1998 年的战略防御审查之后发生了变化,当时开火准备时间从几分钟延长到几天。

Trident II D5 延寿剂 (D5LE2)

三叉戟 II (D-5) 导弹于 1990 年由美国海军首次部署,此前于 1974 年 3 月作为三叉戟 I (C-4) 的后续行动发布要求令。在 1990 年代中期,一项计划启动,将俄亥俄级三叉戟弹道导弹核潜艇的使用寿命从 30 年延长到 45 年。最初,D-5 生产线定于 2007 年关闭,第一批导弹将于 2019 年退役。

为了维持完整的舰队,美国海军于 2002 年开始了一项计划,以创造一种名为 D5LE(寿命延长)的新变体。英国政府决定参与该计划,并在 2007 年的换文中正式确定了这一决定,此前不久在 2006 年的白皮书中宣布了这一决定。

2020 年 2 月 12 日,缅因号航空母舰 (SSBN 741) 发射一枚非武装三叉戟 II (D5LE) 导弹,展示加油大修后的准备情况。这标志着Trident II (D-5 & D5LE) 的第177次成功发射(美国海军照片)

洛克希德马丁公司于 2007 年 4 月获得美国海军的合同,将导弹的使用寿命从 30 年延长到 45 年,D5LE 于 2008 年开始生产,并于 2017 年首次部署。

从那时起,美国海军一直在升级到这个增强版本,在 2018 年和 2019 年都部署了 24 枚额外的导弹。这些升级配备了新的 Mark 6 (Mk-6) Mod 1 制导系统,预计将于 2024 年年中完成。

D5LE 将装备俄亥俄级弹道导弹核潜艇,直到 2042 年退役,还将部署在英国三叉戟潜艇上。美国三叉戟导弹计划于 2042 年最后一艘俄亥俄级潜艇退役时全面撤出,并可能在 2020 年代后期开始开发新的潜射弹道导弹以取代三叉戟。

生产和成本

最初,美国海军的目标是购买 815 枚导弹来支持 21 艘三叉戟 II (D-5) 潜艇。

然而,由于三个主要原因,这个数字减少到 533 个:分配了 14 枚具有 D5 能力的弹道导弹核潜艇,每艘导弹有 24 枚导弹在巡逻,而不是 21 枚,成功的飞行测试计划证明了可靠性,以及 START I/II 协议的影响。

最后 24 枚导弹是在 2012 年生产的。

除了海军购买的 533 枚导弹外,1980 年代和 1990 年代还生产了 28 枚导弹,用于开发、测试和评估 (RDT&E),共计 561 枚导弹。

三叉戟 II (D-5) 导弹的飞行成本约为 2450 万美元(基于 2007 财年的数据)。如果考虑到全速生产制导系统的 800 万美元成本,导弹的飞散价格约为 3250 万美元,不包括弹头。另外,单枚弹头的价格在 2-250 万美元之间。

虽然 D-5 的飞行成本约为 3200 万美元,但考虑到分配给导弹数量的研发费用,每枚导弹的项目采购单价将提高到近 6000 万美元。

1 阅读:154