M-51弹道导弹(英文:M-51 ballistic missile)是法国的一型海基远程弹道导弹,是法国第五/六代潜射远程弹道导弹。
发展沿革
研制背景
1960年,法国首次原子弹试验成功,之后法国逐步开始进行潜射弹道导弹的研制,到2010年已经服役了五代,分别是M-1,M-2,M-20,M-4和M-45弹道导弹,其中20世纪70年代中期开始研制的第四代M-4弹道导弹使法国拥有了分导式再入多弹头技术,其有M4A和M4B两种型号,并在此基础上,法国又研制了其及改进型M-45弹道导弹,能携带TN70、TN71和TN75分导弹头,这些弹头的尺寸越来越小,突防能力越来越强。其中TN75是法国国防部向原子能委员会提出为M-45设计的一种小型化
核弹头,该弹头于1992年开始生产,其再入体具有一定的隐身能力,安装了较为成熟的突防装置。
M-45导弹作为法国潜射弹道导弹力量的主力,自身存在一定缺陷,无法满足未来的军事需求,比如该弹对抗导弹防御系统的能力有待提高,射程仅6000千米,无法实现全球打击,并且在2010年将到达服役年限,需要后续型号填补空缺。同时法国的整个核武器系统研究计划每年的运行成本高达30亿欧元,受到其国内相关政治集团的抨击和质疑。因此,法国需要其核力量的发展做到减少数量与型号,提高质量,以保证未来数十年法国战略威慑力量的稳定性和有效性,实现更新换代的需要。20世纪80年代,法国针对苏联和美国的反导系统的发展,对自己的核武器系统进行了重点改进。
1991年7月,法国为与其核力量发展战略要求相适应,提出M-5弹道导弹的发展计划并开始全面研制,重点提高突防能力、射程和抗打击能力等方面。之后时任法国国防部长皮埃·若斯宣布将研究潜艇潜射和地下井通用的弹道导弹,并命名为“混合型MS5”。该计划要求M-5导弹射程达到6000-10000千米,采用新研制的TN76轻型小型分导式弹头,原计划一枚导弹携载12枚分弹头,但考虑到冷战已结束,法国决定仍采用6枚分弹头。1992年,法国又启动了改进核潜艇装备计划,主要目的任然是用M-5导弹取代M-45导弹装备在新一代战略核潜艇上。
1996年,法国战略核力量作出调整,原有的“三位一体”核力量转变为由海空力量构成的“两位一体”结构,即取消了地下井发射的战略核导弹,因此“混合型MS5”计划随之终止。与此同时,由于冷战后法国宣布暂停核武器试验,为M-5导弹配属的新型核弹头TN76的研制计划不得不冻结,最终法国修改了原来费用太高的M-5计划,简化了设计,仍使用原来装备在M-45导弹上的TN75弹头,这就是M-51弹道导弹计划,因此第5代的M-51导弹实际是由M-45弹道导弹演变而来。
建造沿革
1997年,M-51导弹计划在因经费问题推迟8个月后,正式开始实施。进入21世纪后,美国的“
单边主义”政策对法国发挥国际作用构成了巨大压力,美俄反导防御系统也使法国核威慑能力大打折扣,同时法国认为其面临所谓“无赖国家”和大规模杀伤性武器扩散的威胁,因此法国进一步增强了具有独立的核威慑能力。种种问题促使法国要求其研制的M-51导弹在射程、突防能力和生存性能上必须能满足新形势要求。
M-51弹道导弹由法、英等国合资的欧洲航空防务与航天公司(EADS)制造,在研制阶段,法国投巨资建设了一系列的试验设施且大部分是欧洲仅有的,这包括在位于法国南部土伦海军基地附近建设了一个被命名为“鲸”的水下平台,用来对全比例静态导弹模型进行水破坏性能试验,以及进行发射管、喷气系统、隔板、控制指挥系统等单元原型的测试。在诺曼底瑞宜谷特别建造了一个试验池,用来进行导弹喷射及水下弹道试验。还有一部分试验则在波尔多附近的圣梅达进行,以验证导弹的固体发动机,特别是第一级发动机,这里的设备还被用于模拟欧空局“自动货运飞船”(ATV)的机动对接,以补偿M-51项目的投资。最大的项目开支划拨给了位于波尔多南部比斯卡罗斯的导弹试验区,那里集中了大部分新型试验设备,M-51导弹的第一次陆上发射试验在这里的发射台完成,后续的水下发射试验将在试验区另一边的50米深试验池中进行。
M-51导弹项目资金压力巨大,整个项目耗资约80亿欧元,其中50亿用于研发,这还不包括弹头成本保密、12亿欧元的“兆焦”模拟器、试验设施、用于支持试验发射的“蒙日”号跟踪船以及其他相关单元的费用。法国曾计划改装即将退役的M-45导弹作为运载火箭发射小型军事卫星,以获得M-51导弹需要的部分资金,但因技术难度过大而放弃。加上M-51项目大部分工作都正在进行或已下发到工业部门,甚至已经完成,因此项目削减余地十分有限。但幸运的是项目开支正趋向顶峰并将开始缩减,根据当时的测算,到2008年,开支有望缩减到国防硬件总开支的18%。
2001年10月,M-51导弹的第一级固体火箭发动机D511演示模型成功通过耐压测试,这是整个导弹开发过程中的关键一步。
2002年,M-51导弹从水下沉箱中发射模拟弹试验。
2004年11月,法国开始正式采购M-51导弹。2005年,从水下沉箱中发射,进行首次飞行试验。
2006年11月,M-51导弹正式进行了第一次测试;2007年6月,M-51导弹进行了第二次测试,从法国西南部朗德地区的比斯加奥斯发射地点发射,落入“远离美国海岸的”北大西洋海域。
服役历程
2008年,M51.1型导弹开始服役。
2006年11月9日至2010年1月27日之前,法国先后3次成功进行了M-51导弹的试射,但都是由地面装置完成。
2010年1月27日当天,法国国防部宣布首次从凯旋级最后一艘“可惧”号战略核潜艇上成功试射了一枚M-51导弹,这次是第四次也是首次从核潜艇上试射成功。法国全方位推进核力量的现代化建设,一方面新型ASMP-A空射核巡航导弹于2009年服役,处于形成作战能力阶段;一方面通过加快列装M-51导弹和改装凯旋级核潜艇,以提高其海基核力量的威慑与实战能力。
2010年9月20日,凯旋级“可惧”号开始在法国海军服役,M-51导弹也随之装备并逐步取代M-45导弹,凯旋级其他三艘艇将在2011年至2018年间完成改装,以装备M-51导弹。
2013年5月5日,法国国防部宣布一枚M-51导弹在法国西海岸试射失败后自毁,法国军方正在搜寻弹体残骸,并已成立调查委员会调查此次事故的原因。
技术特点
设计特点
M-51弹道导弹安装有电力喷嘴调节器,展开式减阻帽,能够降低发射后的空气阻力,整流罩由复合碳基材料制造。M-51导弹的研制过程大量采用模拟方法取代了真实的硬件试验,这在一定程度上减少了M-51需要进行的试验发射次数,估计在1至10次之内,将远少于M-45导弹的约30次。每一级发动机的点火试验次数也大为减少,至多需5至6次。而诸如级间分离以及水下沉浸点火的试验,已经被完全放弃不用。随着工程上的革新,模拟方法同时也在限制M-51尺寸和削减成本方面起到了一定作用。由于前三艘凯旋级潜艇是为了装备M-45而建造,在M-51的设计中,通过模拟方法使其尽可能适应艇体,从而使潜艇的改装工作最简化,核弹头的可靠性和安全性也通过模拟方法来验证,新型核弹头也将使用大型模拟设备“兆焦”超大功率激光模拟器来进行研发。
动力系统
M-51弹道导弹采用三级固体火箭发动机,发动机的推力矢量控制采用潜入式柔性单喷管,发动机壳体结构采用碳-环氧纤维缠绕,结构简单、寿命长。
导弹射程
法国一直采取有限的核力量发展战略,其战略核潜艇一直将前苏联/俄罗斯的反潜力量视为最大的威胁,其为数不多的核武器主要以敌方大城市为战略打击目标,增大射程一直是潜射弹道导弹不懈追求的目标。法国最初的M-1导弹的射程只有2000多千米,为了将莫斯科时刻覆盖在导弹射程范围内,而且躲开俄罗斯海军在巴伦支海的重点反潜设防区,其核潜艇就必须在本国的反潜和海上警卫区以外的北海和挪威海巡逻,这使得巡逻成本和面临的威胁都非常大。装备3000多千米的M-2导弹后,潜艇就能在地中海、甚至东北大西洋,在以布列塔尼为基地的反潜战力量保护下进行巡逻。之后射程近6000千米的M-4导弹服役后,法国潜射弹道导弹具备了更大的灵活性,能从格陵兰-冰岛-英国的通道外打击莫斯科。
M-51导弹最大射程可达11000-13000千米,不仅使法国核潜艇可以在更大的区域内巡逻,保持对传统目标的覆盖,而且还可以打到以往无能为力的新的目标区,从而可从容地应对新的国际环境下出现的突如其来的威胁。因此可以说,M-51导弹的战术、技术指标是针对法国地缘政治固有的条件而提出的,也成为法国实现其新战略需求的海基打击力量的基础。
攻击能力
法国从M-4导弹开始,潜射导弹都采用了多弹头共体设计,这在增强法国核力量规模的同时,也增强了法国导弹对反导系统的饱和攻击能力。法国的多弹头设计与美苏有明显不同,其没有经过集束式多弹头阶段,就跨越到了分导式多弹头阶段。所谓集束式多弹头就是多个分弹头抛撒后,不再调整飞行轨迹,按照抛撒时的弹道飞向目标区。而分导式多弹头则是在抛撒后,独立制导,各自飞向不同的单个目标。这一跨越可以说既是法国长期导弹载荷技术积累的成果,也使法国导弹技术很快地赶上了美苏,成为当时世界上第三个掌握了多弹头分导技术的国家。
法国拥有的核武器小型化技术,为M-51导弹的多弹头设计和远程化奠定了基础。M-51导弹初期沿用TN75小型弹头,这种弹头曾在1995年进行过爆炸试验,与同样装备6枚TN75核弹头的M-45导弹相比,M-51导弹具备携载12枚分弹头的能力。TN75弹头即将接近服役年限,因此M-51导弹最终将配备12枚全新的TNO分弹头(海射核弹头),换装TNO的新型M-51导弹按惯例将被称为M51.2,计划在2015年服役。TNO分弹头将更加小型化,其重量从TN75的弹头(包括再入载具和核装置)的约150千克削减到100千克左右。
M-51导弹上的6个当量为15万吨的分弹头安装在被称为CPE母舱中,在第三级火箭分离后,6个分弹头沿着母舱弹道在不同的轨道点释放。为确保弹头的打击精度,母舱的机动受制导计算机的控制。在到达预定点和调整到恰当姿态后,计算机发出指令,引爆爆炸螺栓将母舱开锁,弹出第一个分弹头,6个弹头间隔一定时间释放。这样,既能使弹头打击更大范围内的目标,还能使各分弹头的弹道更加分散,这对躲避以区域杀伤为特点的核爆拦截尤为有效。6个分弹头的最大分布范围为长350千米、宽150千米的长方形区域。也就是说,一枚弹道导弹可以完成对该区域内的多个城市和军事基地的打击。
突防能力
法国从M-4导弹开始,就将突破弹道导弹防御系统的能力作为战略导弹设计的重要指标,采用了技术更先进的诱饵技术。法国从1980年部署的二代中程弹道导弹S-3开始使用诱饵假弹头,该导弹设计有一个以诱饵为主的突防系统。M-20和M-4导弹也带有诱饵,M-5导弹的诱饵突防系统设计则更加成熟,在1987-1991年的五年国防计划中,为M-5导弹设计了12个弹头,而且在导弹能力上完全可以实现这一指标,但核导弹在实际设计中只有6枚弹头。
M-51导弹采用的TN75弹头虽然比原计划使用的TN76弹头要重、体积要大,但母舱仍有较大富余载荷,这些载荷可用于安装更复杂的突防诱饵和干扰装置。同时,M-51导弹的新型弹头采用降低雷达反射面积的外形设计,外表涂敷新型吸波涂料,这使其雷达反射面积大幅度减小。此外,M-51导弹上的6个分弹头还可以在分离后的飞行走廊上引爆其中的1枚或多枚经过专门设计的电磁脉冲核爆弹头,从而破坏敌方在攻击通道上的地面电子战系统,使敌方的反导预警、指挥、控制、通信等系统瘫痪。而己方弹头由于经过专门的抗核电磁脉冲加固,可以利用该通道突破反导防线。
生存能力
法国虽然拒绝对不首先使用核武器作出承诺,但仍然奉行“逐步反应”的核作战原则。由于其将潜射核导弹等战略核武器作为战争的最后手段,因此其设定的潜射核导弹的使用条件是恶劣的核战争环境,这迫使其在导弹系统设计中充分考虑了潜射系统的抗核打击能力。M-51导弹延用了M-45导弹的深水发射技术,发射深度达40米。发射系统使用快速双数据处理系统,能以极高的速度完成潜射导弹点火测试、监视和点火控制。这种发射方式一方面尽可能地减少了潜艇的浅水暴露时间,另一方面缩短了最脆弱的导弹水下发射过程,无疑使整个系统的生存能力得以提高,而且利用海洋卫星技术和远洋通信技术加强了法国本土核作战指挥部对深海核武器系统的控制,使其在提高生存能力的同时,具备较高的指挥可靠性。
M-51导弹针对未来可能出现的飞行主动段激光拦截技术,对太空天基激光武器进行了加固。激光武器对导弹的攻击有两种情况可击落导弹:一是由于燃料箱被击穿或燃料被加热,而发生爆炸:二是激光熔穿部分对导弹造成结构性破坏,例如玻璃纤维类材料外壳的固体燃料导弹的外壳承担了部分结构应力,因此在结构部分损坏的情况下,导弹的纵向加速度可使火箭一折两段。M-51导弹为了抗击激光照射,在飞行中采用自旋稳定飞行和附加涂层的方式。一方面,旋转的弹体使照射的激光能量可以分散到弹体表面更大的面积上从而削弱其作用。另一方面,外表的涂层具有较强的反射激光特性。这使其具有一定的抗激光打击能力,不但可以抵御来自太空天基激光器的打击,而且可以抗击美国在弹道导弹防御计划中发展的机载激光武器(ABL)。此外,导弹内部系统还采用了先进的抗核加固技术:一是对重要系统进行了封闭和屏蔽,二是对重要电器元部件进行了应力筛选。这使其可以在核爆炸产生的射线和电磁脉冲环境下正常工作。
性能数据
总体评价
法国核力量的更新换代将进一步加强法国在欧洲防务中的地位与作用。截至2010年,法国仅有潜射弹道导弹和空射巡航导弹两种核武器。其中,M-45导弹只适于进行战略打击;空射巡航导弹携载的TNA弹头当量在30万吨以上,比潜射弹道导弹的分弹头当量还大,因此,法国缺乏战术使用的核武器类型,不利于核武器的灵活使用,无法应对未来复杂多样的威胁形势。M-51导弹的发展使法国得以实现“逐步反应”核打击方式,而这种方式更加符合现实军事需求。
法国将继续保持海基和空基“两位一体”的核力量结构,其中海基核力量占90%以上的比重。新一代三级固体战略导弹M-51将是法国2010年以后主要的潜射弹道导弹,是法国未来实施战略核威慑的主要工具。并且至少到2030年,以M-51导弹为主体的海基核力量将成为法国核力量的主体,将在拓展法国军事能力、维护法国国家安全、实现法国国家利益等方面发挥不可替代的作用。
M-51导弹巩固了法国在欧洲防务独立中的领导地位,核武器一直是法国国防政策独立自主的象征。虽然冷战时期美国对北约曾承诺,一旦华约对欧洲开战,美国将提供核保护。但法国认为,美国不会牺牲自身安全来保卫法国,因此,在新的战略环境里,核威慑力量仍然是维护法国主权,独立行使防务的有力保证,核威慑对维护法国的“至关重要利益”具有不可替代的重要作用。法国还认为,其核威慑力量应在欧洲防务安全中扮演一个潜在的角色,未来核武器仍将是法国保持在欧洲防务独立中领导地位的重要手段。(国际在线,现代军事)