朝鲜导弹为何进步这么快?美国专家称是靠走私

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2017-09-23 19:34:59

原标题:朝鲜导弹为何进步这么快?美国专家说是靠走私

[今年朝鲜进行了“火星14”导弹试射,这一方面是一个地缘政治重大事件,另一方面在国际火箭技术界也引起震撼,其从中程导弹到洲际导弹的技术突破来得如此快速和突然,让人难以置信。而朝鲜“火星12”和“火星14”的大推力液体燃料发动机技术来源究竟如何,也引起诸多猜测。

以下是今年8月伦敦国际战略研究所研究员米歇尔·埃尔曼撰写的文章,提出了朝鲜导弹发动机可能来自乌克兰的推测。译者从专业角度对这一推测进行了若干点评,并提到了朝鲜洲际导弹发动机技术来源的另一种推测:使用燃气发生器循环的自行研制的发动机。究竟这两种说法哪种更接近现实,在更多消息出现前,也难以评判。我们刊发此文,不代表证实其中观点,仅供有兴趣的读者参考。]

朝鲜已经通过非法渠道从俄罗斯和乌克兰获得了高性能液体燃料发动机

作者:米歇尔·埃尔曼,导弹防御方向高级研究员

日期:2017年8月14日


朝鲜导弹为何进步这么快?美国专家称是靠走私

朝鲜“火星12”中程弹道导弹发射现场图


朝鲜导弹为何进步这么快?美国专家称是靠走私

首次以实战构型发射的“火星12”导弹

朝鲜的导弹计划在过去两年中取得了令人惊讶的进展,其一向以短程导弹和中程导弹,包括不时试射失败的“舞水端”中程导弹(即“火星-10”)为主力的军火库中,突然增加了两个新成员:“火星”-12中程导弹和“火星”-14洲际导弹。在此之前还没有国家能够在如此短的时间内实现从中程导弹到洲际导弹的技术突破。如何解释这一快速进展?答案很简单,朝鲜从境外渠道获得了高性能液体燃料发动机。

有可靠证据显示,这些液体燃料发动机的技术源于苏联RD-250系列发动机,其增推改进型号已经被应用在“火星”-12导弹和“火星-14”导弹上。朝鲜可能通过非法渠道从俄罗斯或乌克兰的黑市上得到了数量不明的该型发动机。

朝鲜一直在寻求为其并不成功的“舞水端”系列导弹寻找替代品,近期曝光的RD-250发动机和其他一些证据都表明,过去两年中有些事情确实在起变化。

导弹试验揭示的近期技术进展

2016年9月朝鲜进行了一次大型液体发动机地面点火试验,据称该发动机可以产生80吨推力。2017年5月该型发动机再次进行了地面点火试验,这次进行测试的还包括四台小型姿态控制发动机。

同年5月14日,金正恩视察导弹试验现场时,朝鲜试射了新式中程弹道导弹——“火星”-12。这枚采用单极火箭发动机的导弹沿着一条非常陡峭的高抛弹道飞行,轨道顶点高度超过2000公里。如果“火星”-12采用正常弹道,其射程或许会达到4000-4500公里,可将3400公里外的关岛置于打击范围内。


朝鲜导弹为何进步这么快?美国专家称是靠走私

朝鲜电视新闻中出现的火星-12导弹喷口画面

“火星”-12的成功试射令朝鲜导弹工程师们信心大增,于是他们开始追求更远大的目标:把射程足以覆盖美国本土的、采用两级火箭发动机的弹道导弹送上太空。7月4日,采用两级火箭发动机的“火星”-14导弹进行了试射,此时距离“火星”-12成功试射尚不足两个月。

第二次“火星”-14导弹发射试验在7月28日进行。“火星”-14采用了轨迹陡峭的高抛弹道,第一次实验中弹道顶点的高度达到2700公里,第二次试射的弹道高度可达约3800公里。

韩国、日本和美国分别证实了北朝鲜公布的导弹试验结果。这几次试验中导弹均落在了东海中,距离发射地点约900-1000公里的区域。如果这两枚导弹采用最大射程弹道而非高抛弹道,则其最大射程将分别达到7000公里和9000公里,远远超过洲际导弹的门槛射程-5500公里。

根据“火星”-12的尺寸与可见特征可以推断,其最大发射质量约在24吨至25吨之间。朝中社公布的视频显示,“火星”-12在起飞阶段的加速度约在8.5-9m/s2。

如果朝鲜没有对导弹发射视频动手脚,则可判断“火星”-12发动机提供的总推力在45吨到47吨之间,其中主发动机提供的推力在39吨到41吨之间,辅助发动机提供的推力约6吨。”火星”-14的推测发射质量在33吨至34吨之间,初始加速度约4-4.5m/s2,照此计算其发动机提供的推力在46吨到48吨之间。

对新式液体燃料发动机技术来源的辨析

新式发动机(见图1和图2)的技术来源尚不确定,但我们可以通过排除法来缩小检索范围。

没有证据表明朝鲜成功设计并研制了国产液体燃料发动机。尽管在引进了“飞毛腿”系列导弹和“芦洞”(又译“劳动”-译者注)系列导弹所需的发动机之后,朝鲜可能具备了仿制这类发动机的能力,但这并不意味着朝鲜能从零起步研发大型液体燃料发动机,尤其是采用高性能推进剂、能够产生超过40吨推力的型号。


朝鲜导弹为何进步这么快?美国专家称是靠走私

 图1:2016年9月与2017年3月进行的同型号液体燃料发动机的地面试验。不过只有第二次地面测试和”火星”-12的发射试验才展示了四台姿态控制发动机

如果朝鲜的技术专家在近些年研发并测试了一系列体积和推力稍小的发动机,则此类液体燃料发动机为朝鲜独立研发的可能性会稍微大一些,但并没有朝鲜进行此类活动的报告。

事实上,在”火星”-12和”火星”-14导弹成功试射之前,朝鲜试射的所有液体导弹,包括“飞毛腿”系列、“芦洞”系列甚至“舞水端”系列所用发动机的技术均源自俄罗斯伊萨耶夫化工机械设计局(冷战时期被称为OKB-2,曾为“飞毛腿”等导弹提供液体燃料发动机-译者注); 而“飞毛腿”系列、“芦洞”系列和R-27弹道导弹(“舞水端”导弹的原型)的技术均来自于俄罗斯马卡耶夫设计局。因此”火星”-12和”火星”-14所用的发动机也很可能也是从某种渠道引进的。

如果该型发动机是引进的,由于在我们讨论范围内的发动机的外形特点、推进剂配比和性能概况等特性都是独一无二的,发动机的大部分潜在来源都可以排除。朝鲜进行测试的这款发动机的特征与美国、法国、中国、日本、印度和伊朗生产的发动机都不一样。朝鲜应用在”火星”-12和”火星”-14导弹上的发动机也不可能是这些国家生产的采用可贮存推进剂的发动机。这让苏联成为了朝鲜导弹发动机最可能的来源。


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图2:朝鲜测试的三枚导弹采用同一型发动机组,由一台主发动机和四台辅助发动机构成

由于朝鲜所掌握的技术可能来自伊萨耶夫和马卡耶夫设计局,人们可能会怀疑这两家公司或是其中之一向朝鲜提供了相关支持。然而就”火星”-12和”火星”-14液体发动机的性能而言,这两家公司和该型发动机都没有关系。

接下来对苏联的其他发动机制造厂进行逐步排查,这些制造厂均以格鲁什科命名,现在属于俄罗斯动力机械科研生产联合体。我们发现RD-217型发动机、RD-225型发动机和RD-250型发动机均采用了与朝鲜所测试的发动机相似的可贮存液体推进剂。但RD-217型和RD-225型发动机的外观特征均与朝鲜所用的新式发动机大相径庭,只有RD-250发动机的外部特征与朝鲜的发动机相似。


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 图3:RD-250发动机由两个对称燃烧室和一个涡轮泵构成,采用偏二甲肼作为燃料,四氧化二氮作为氧化剂。每个燃烧室可以产生约394000牛顿,约合40吨的推力。RD-250发动机的喷口同样具有塑性环和冷却管,与朝鲜测试的发动机外观特征类似。不过以喷口向上作为其重要特征的朝鲜小型发动机与RD-250并没有关系

如图3所示,RD-250发动机拥有两个对称燃烧室,由一个涡轮泵提供燃料。当两个燃烧室共同工作时,可以提供总计78-80吨的推力。这一级别的推力与朝鲜在2016年9月第一次发动机地面点火试验时宣称的数据处于同一数量级上。

真相正逐步浮出水面,不过值得注意的是,”火星”-12和”火星”-14采用的是单燃烧室发动机。平壤曾声称去年九月的地面点火试验中使用了新的涡轮泵,这是有实际意义的,如果将RD-250发动机改装成单燃烧室液体发动机就必然需要一型新的涡轮泵。

没有情报显示朝鲜拥有展示过研发或改进大型液体发动机所用涡轮泵的经验,因此平壤的工程师们很难自行对涡轮泵进行改进。如果要对RD-250现有的涡轮泵进行改进,或新设计一种能为单一燃烧室提供燃料的涡轮泵,就需要对RD-250发动机非常熟悉、拥有丰富经验的技术专家。相关专业知识可能来自俄罗斯动力机械科研生产联合体和乌克兰南方设计局,因此我们可以得出结论,朝鲜所用改进型来自这二者的下属工厂。

另一种推论是,俄罗斯或乌克兰专家受雇于朝鲜的可能性极小,因为根据现有的情报,朝鲜没有生产该型发动机的相关设施。此外,一位近些年参观过乌克兰南方设计局的西方专家告诉作者,单燃烧室版RD-250发动机被陈列在附近的大学中,当地工程师声称将要生产这一型号。

单燃烧室发动机而非推力更强劲的双燃烧室发动机流出到朝鲜的原因尚不清楚。一种可能的假设是,向朝鲜提供设备的生产商出于某种原因对朝鲜有所保留。但无论如何,朝鲜第二阶段的试验都表明单燃烧室版RD-250发动机已经足够将洲际导弹投送至美国西海岸城市。

RD-250发动机由俄罗斯格鲁什科设计局设计,并应用在R-36(SS-9)洲际弹道导弹的第一级和乌克兰南方设计局的“旋风-2”型运载火箭上。“旋风-2”型运载火箭于1969年首次将人造卫星送入轨道,截至2006年最后一次发射,共执行了106次任务。当时乌克兰南方设计局负责“旋风-2”运载火箭的生产,俄罗斯人则负责以其发射人造卫星。

1991年苏联解体后,这一关系得以延续,这主要是因为两家设计局在体制层面上的长期关系,以及俄、乌两国和相关企业的商业利益。然而2006年之后俄罗斯不再购买南方设计局的火箭,从而终止了对原有体系的支持,尽管“旋风-2”火箭具有无与伦比的可靠性。

此后南方设计局反复尝试将“旋风”火箭和相关技术推向市场以吸引潜在客户,包括波音公司和巴西,但并无下文。到了2015年,乌克兰曾引以为豪的南方设计局已因财务危机濒临崩溃。

俄罗斯和乌克兰到底制造了多少RD-250发动机尚不为人知,但起码有几百台,否则南方设计局旗下的工厂和俄罗斯“旋风-2”火箭曾存放过的仓库中不会有堆积如山的发动机零备件。这些零件也可能存放在俄罗斯动力机械科研生产联合体位于俄罗斯各地的其它工厂中。

由于新的导弹和火箭不再使用RD-250发动机,存放废旧液体发动机零备件的工厂仓库可能因疏于管理而戒备松散。任何一伙心怀不满的雇员或拿不到薪水的仓库警卫或其它可以接触液体发动机的相关人员,都可能被诱使去偷出来十多台发动机。

从事这类勾当的可能是许多非法军火商、地下犯罪网络或倒卖前苏联财产的跨国走私团伙中的一个。这些高不足两米、宽不足一米的发动机可能通过空运,或更可能通过铁路被从俄罗斯运到朝鲜。

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