东风-31弹道飞弹(代号:DF-31,北约代号:CSS-10,系列型号:东风-31A和东风-31AG),是中国人民解放军火箭军装备的一型陆基远程弹道飞弹,是中国首型固体燃料远程弹道飞弹,也是中国第二代战略飞弹。
东风-31弹道飞弹採用三级固体燃料火箭作动力,最大射程约为8000-11270千米,可携带单弹头或多枚更小的弹头、诱飞弹头以及重返大气层载具,套用了许多新技术,在体积、打击精度、生存性能和突防能力等方面均有明显突破。
东风-31弹道飞弹1986年由中国航天部一院开始研发,1999年8月2日试射成功,1999年10月1日在中国国庆50周年阅兵式上出现,2006年9月服役。2009年10月1日,东风-31飞弹A型参加了中国国庆60周年阅兵;2015年9月3日,东风-31飞弹A型在中国反法西斯战争胜利70周年阅兵上再度亮相;2017年7月30日,新型的东风-31飞弹AG型在中国庆祝中国人民解放军成立90周年的大型阅兵式上出现。
基本介绍
- 中文名称:东风-31弹道飞弹
- 英文名称:DF-31 ballistic missile
- 前型/级:东风-22弹道飞弹和巨浪-1弹道飞弹
- 次型/级:东风-41弹道飞弹
- 研製时间:1986年-1999年
- 服役时间:2006年9月
- 定型时间:1999年8月2日
- 国家:中国
- 设计单位:中国航天部一院
- 製造单位:中国航天科技集团
- 建造数量:46-48枚
- 服役情况:在役
- 隶属部队:中国人民解放军火箭军
- 飞弹类型:陆基远程弹道飞弹
发展沿革
研製背景
20世纪50年代末,中国面临着掌握核垄断地位的世界超级大国不断施加的核威慑,核潜艇上需要携带装有核弹头的战略飞弹,才能构成一个国家的二次核打击能力。1956年,时任中国副总理的聂荣臻向中国中央提出了《建立中国飞弹研究工作的初步意见》,1950年代中期,中国国防部第五研究院组织少数科技人员进行了固体推进剂和火箭发动机的探究;1958年,在中央成立了飞弹核潜艇工程领导小组,但是后来中国的经济力量无暇顾及潜地飞弹。1964年,中国第一颗核子弹爆炸,1965年,中国中央专委做出了在自行研製液体飞弹的基础上,着手制定固体飞弹的发展计画和逐步实现飞弹系列化的决定,基于当时薄弱的固体弹道飞弹基础,最初计画研製一种射程数百千米的单级固体潜射弹道飞弹,但综合实际威胁等因素,最终调整为二级固体弹道飞弹。1967年3月,中国国防科委正式下达了研製中程二级潜射固体弹道飞弹的研製任务,飞弹最初命名“巨龙一号”,后正式命名为“巨浪一号”飞弹,以此同时也开始考虑论证下一代飞弹。1970年代,随着巨浪-1飞弹研製的顺利进行,移动式液体远程弹道飞弹东风-22(DF-22)飞弹正式立项研製。
东风-31弹道飞弹

1976年,中国中央军委又批准了新一代固体弹道飞弹的计画,对其性能指标如射程是中程还是远程并未定义,因为根据当时美苏法的发展路线图,应该进一步发展射程较远的中程飞弹,一步步过渡到远程飞弹,然而当时中国没有那幺充裕的资源,也没有先进的技术来升级核潜艇,根据实际情况,最稳妥也是最省钱的方案,还是研製一种陆海通用的体积质量更大的飞弹。
1978年底,东风-22飞弹的方案论证和预研工作开始,代号“202工程”,主要着眼于实现机动、快速发射,提高生存能力、命中精度和突防能力,达到小型化、标準化、系列化和通用化。202工程有11项关键技术,包括高性能液体火箭发动机、仪器设备小型化设计、新型结构材料、机动发射模式、全数位化的控制系统等。
1982年后,中国航天部二院四部进行了新一代固体弹道飞弹的总体方案分析,配合四院完成了一、二级2米直径和三级1米直径固体发动机的模样研製,二院四部还提出了第三级并联仪器舱的设计方案,从而保证飞弹射程满足远程潜射飞弹的指标。以此为基础,中国国防科工委召开的历次相关会议确定新型固体弹道飞弹是一种远程飞弹。与此同时,二院还进行了陆基机动性远程固体弹道飞弹的总体方案分析论证。1983年,液体的东风-22飞弹发展顺利,初样的设计、生产和试验任务均已完成,而中国同期自行研製的大直径固体火箭发动机也进展顺利。由于当时中国处于“七五”计画期间,军费削减,同时提出“以常规武器为主,适当发展战略核武器”的方针,这意味着重心的倾斜及核武器研製计画的精简,而更适合机动的固体飞弹则被挑中,因此东风-22基本处于下马状态。
建造沿革
1984年1月,中国国务院和中央军委正式批准终止东风-22飞弹的研製工作。此后航天部组织对远程固体弹道飞弹的联合论证,确定了 “陆海兼顾,技术共用” 的原则,并提出了 “大直径,基本型和系列化”的方针。1986年5月航天部决定启动远程固体飞弹的研製,将陆基型命名为东风三十一号,海基型命名为巨浪二号,同年根据调整的分工,东风三十一号和巨浪二号的研製工作由航天部二院转给航天部一院,而二院则负责巨浪-1飞弹的研製定型和东风-21弹道飞弹的增程工作。与此同时,航天部还确定发展同一系列后续的洲际飞弹东风-41。
东风-31飞弹

东风-31飞弹根据最初的计画将是一种2米直径的固体弹道飞弹,射程远达8000千米,设计目标主要是接替东风-4液体远程飞弹执行打击莫斯科的任务,并对关岛等地进行威慑,计画在2000年前后完成研製交付部队使用。可以更灵活的进行部署,而不是像4000多千米射程的东风-4飞弹那样捉襟见肘,同时它也拥有更强的发展潜力,满足在基本型基础上发展出东风-41飞弹的需求,也为研製巨浪-2飞弹提供了可能。
1990年,巨浪-2弹道飞弹正式开始研製,基于陆海兼顾的设计原则,巨浪-2飞弹和东风-31飞弹有很大的相似之处,但陆基东风-31飞弹研製难度较低,对它的需求也更迫切,研製的优先权也更高。中国初次尝试开发固体战略飞弹,期间难题林立,诸如固体燃料发动机,推进剂合成,弹锥複合材料製造,大型特种拖车製造等均属严峻挑战,其中高性能推进剂合成就发生过事故。
1999年8月2日,东风-31飞弹成功进行了首次飞行试验并获得成功。1999年10月1日,中国国庆阅兵仪式上东风-31飞弹首次出现。东风-31飞弹部分性能并不能充分满足作战需求,例如射程便介于通常意义上的远程飞弹和洲际飞弹之间,打击範围相对有限,并不能真正成为核打击的主力,导致装备数量极其有限。另一方面,中国国内也在不断进行新技术的开发和套用,于是改进型的东风-31飞弹A型(内部代号:东风-31甲,北约代号:CSS-10 Mod 2)很快正式立项。东风-31飞弹A型总体而言其研製过程比较顺利,儘管由于某系统设计上的一个小缺陷导致首次飞行试验失败,但随后的飞行试验都取得了成功。
1999年10月1日东风-31飞弹

2002年11月22日,东风-31飞弹A型首次发射成功。2006年9月,东风-31飞弹A型从陕西五寨发射到塔克拉玛乾沙漠试验成功,定型装备部队,新一代固体燃料洲际弹道飞弹真正形成了可靠的战斗力。
服役历程
2007年7月,中国展出了东风-31弹道系列飞弹的模型。
2009年10月1日东风-31A飞弹方队通过长安街

2009年10月1日,中国国庆阅兵,12枚东风-31飞弹A型及发射车组成的战略飞弹车队作为压轴方阵通过天安门广场接受检阅。
2012年8月30日,东风-31飞弹A型从中国陕西某地的太空和飞弹测试中心进行了发射,射向西部某地。
2014年1月,中国解放军报首次公布了一组中国东风-31飞弹在野外进行作训部署的照片。
2015年9月3日,东风-31飞弹A型在庆祝中国人民抗战胜利暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵上再度亮相。
2015年东风-31A飞弹在反法西斯战争胜利70周年阅兵

2017年7月30日,中国在内蒙古的朱日河基地进行的庆祝中国人民解放军成立90周年的大型阅兵式上,出现了新型的东风-31AG洲际弹道飞弹。
2017年9月19日,中国人民解放军建军90周年主题展览在中国人民革命军事博物馆举行,东风-31系列飞弹再次展出。
东风-31飞弹约部署有10-12枚,东风-31A型飞弹约有3个旅36枚,中国的二次核反击能力完全依靠公路机动型的东风-31飞弹系列。
技术特点
设计特点
东风-31弹道飞弹相对于第一代远程飞弹东风-4和第一代洲际飞弹东风-5,在技术上实现了巨大的跨越。沿用了大量东风-22的技术成果,包括数位化控制系统、末速修正技术、以及弹头设计,仪器设备小型化。与东风-22飞弹的11项关键技术类似,东风-31飞弹有13项关键技术,包括全弹总体技术、新研製成功的固体燃料火箭发动机技术、小型化弹头技术、複合材料与结构技术、弹上电子设备小型化技术、高精度惯导技术、快速机动发射技术、先进突防技术、制导控制系统误差分离技术、新一代试验遥测技术等。东风-31飞弹与东风-5飞弹不同,其採用的是小型化弹头,因而整流罩非常尖锐,再入大气层之后气动加热效果明显。东风-5飞弹使用碳/石英烧蚀材料即可满足需要,但东风-31飞弹的弹头再入段防热问题在很长时间内无法得到解决,直到高纯度粘胶基碳纤维研製成功才攻克了这一难关。
中国东风-31A洲际弹道飞弹发射

东风-31飞弹A型与东风-31飞弹外形上看区别不大,只能携带一枚弹头,其主要在原型的基础上,通过对发动机,制导系统和弹头的改进,使飞弹射程和性能有了很大提高,是中国第一款真正意义上的陆基机动型三级固体燃料洲际弹道飞弹。
东风-31飞弹AG型则是对东风-31飞弹A型的升级,其发射筒高度比A型略高,发射筒上有条状线路和检修装置,底部有缓冲垫层,类似东风-26中远程弹道飞弹的“无依託发射技术”,採用了集储存、运输、起竖、发射一体的TEL(TransporterErector Launcher)全地形车上,有更好的移动性,具有更高的生存能力和更远的射程。
推进系统
东风-31弹道飞弹採用了中国第二代固体推进技术,包括玻璃纤维壳体、HTPB推进剂、三维药型、碳-碳喉衬、柔性全轴摆动喷管等;另外第三代技术新高能推进剂,石墨环氧纤维壳体,可抛式延伸喷管等在东风-31飞弹A型的研製期间均取得进展,部分已经转为实用成果,其中最典型的技术是高能推进剂。火箭固体燃料相对于液体燃料,储存性和结构简单方面,缺点则是比沖明显较低。固体燃料中,比沖大于2450牛·秒/千克(即250秒)为高能,2255牛·秒/千克(即230秒)到2450牛·秒/千克为中能,小于2255牛·秒/千克为低能,而液体燃料很多比沖均可达到2800牛·秒/千克以上,因此高能固体燃料推进剂的开发是洲际飞弹的关键技术。
东风-31飞弹射程模拟

美国三叉戟I潜射飞弹所使用的交联改性双基推进剂(Crosslinking Double BasePropellant,XLDB)理论比沖2646牛·秒/千克(270秒);三叉戟II潜射飞弹使用的高能硝酸酯增塑聚醚(NitrateEster Plasticized PolyetherPropellant,NEPE)理论比沖2685牛·秒/千克(274秒)。中国对应使用的高能固体燃料类NEPE推进剂的名称为N15,在《中国科学技术专家传略工程技术编航天卷II》中对崔国良院士的介绍中提到,NEPE类推进剂,自20世纪70年代开始摸索,80年代研製走入正轨,90年代初取得突破。1993至1998年分别完成300毫米至1400毫米直径发动机的演示验证试验,实际比沖达到约2500牛·秒/千克,比东风-31飞弹使用的HTPB推进剂提高了约100牛·秒/千克。开发N15高能推进剂解决了东风-31飞弹配方中工艺与力学性能相矛盾的技术难题,东风-31飞弹A型已经採用了N15高能推进剂,加上使用芳纶纤维/环氧树脂複合材料壳体减重等手段,在载荷不变的情况下射程可以进一步增加到约11270千米,或者保持11000千米左右的射程,增载入荷来提高突防能力。
东风-31AG飞弹

攻击能力
东风-31弹道飞弹的有效载荷为1050-1750千克,核弹头的性能反映在对载荷的需求中。与东风-31飞弹配套的第二代核武器研製工作同样始于20世纪70年代中期,发展方向是小型、机动、突防、安全、可靠。洲际飞弹所配备的热核弹头的小型化,关键是初级的小型化,然后是次级小型化以解决比威力与重量尺寸的权衡问题。初级小型化需要採用助爆原理,在裂变装置的中央加入少量的聚变材料,用低裂变威力引发聚变反应,使聚变反应放出高能中子再引起裂变,以此来提高初级的裂变材料利用效率。助爆初级包括气体助爆和固体助爆两种形式,前者是指聚变材料在武器中以氘氚气体的形式存在,套用于东风-5飞弹的核弹头,后者是指聚变材料在武器中以氘氚化锂-6的形式存在,即套用于第二代核武器。20世纪80年代,第二代核武器获得一系列突破,初级小型化原理已经突破,次级小型化的技术途径也已明确。为了满足实用的需求,适应小型化弹头的尖锥外形,把初级塞进鼻锥内,之后又研製了非球形构形的气体助爆初级,最终于1992年9月25日的核试验中取得成功,设计水平仅比美国的W88核弹头稍大。
东风-31A飞弹

东风-31飞弹的核弹头方面基本达到世界先进水準,但在重入载具(ReentryVehicle,RV)方面水平相对落后。美国W87核战斗部的重量为150千克,加上重入载具MK21之后的重量约为360千克,标準当量是30万吨TNT,可以提高到W88的47.5万吨TNT水平。东风-31飞弹核战斗部的水平设定于W87和W88之间,採用65万吨TNT当量时,则战斗部约为250-300千克左右,加上载具约为700千克左右;採用100万吨TNT当量,则核战斗部约为400-500千克左右,加上载具约为1000千克左右。儘管如此,洲际弹道飞弹还要考虑突防手段,需要携带诱饵,如“有速诱饵”和“再入诱饵”等,均指重量10千克上下的重诱饵,在再入段模拟弹头特性,与在中段模拟弹头特性的轻诱饵明显不同,还需要另外的载荷来承担诱饵的重量。东风-31飞弹携带10-15个重诱饵外加数十上百的轻诱饵时,加上核战斗部及载具,载荷总需求将分别达到800-900千克和1.1-1.2吨左右。因此东风-31飞弹採用较大载荷时会牺牲一些射程,而保证最大射程时又需要採用较低的载荷模式,需根据不同的作战需求进行侧重点的选择。东风-31飞弹A型内装配一种特殊动力装置,能在离地约80000米高空时,靠特殊的矢量喷射技术进行变轨,以躲开美国反导系统的拦截,再加上多弹头的使用可打击更多的目标。
制导方式
东风-31弹道飞弹主要採用惯性制导,1999年研製成功了三浮陀螺,该陀螺具有世界先进水平,有助于提高打击精度。东风-31飞弹的圆机率偏差约300米,随着惯导技术的提高和末修技术的改良,东风-31飞弹A型的命中精度也较原基本型有较大提高,若採用先进末制导技术,则精度有望提高一个数量级。考虑到仅仅执行最低核威慑政策,则无需苛求精度,生存能力和突防能力的提高则更加重要。
东风31A的弹头整流罩和第三级发动机

生存能力
东风-31弹道飞弹体积和重量较上一代东风-5飞弹明显缩减,13米左右的长度在所有陆基洲际飞弹中是最低的,40吨级别的重量则介于36吨的民兵III弹道飞弹和47.2吨的白杨M弹道飞弹之间。战斗部的小型化为东风-31飞弹实现机动部署提供了先决条件,提高了躲避侦察和生存的能力。
东风-31AG飞弹模型

东风-31飞弹在1999年出现时採用了牵引-发射车分离的方式,型号是8×8型的HY4330半挂牵引车,半挂牵引车的缺陷在于只能局限在公路上使用,而无法实现越野,生存能力有限。
东风-31AG飞弹採用了越野能力更强、机动性更高的8轴TEL全地形车,TEL的使用代表了真正的机动生存性能,其设计参照了代号“侏儒”的美国机动洲际弹道飞弹一体发射车,避免了俄罗斯白杨M飞弹的TEL容易翻车的毛病。东风-31AG飞弹模型上可以看到类似白杨M飞弹的环控系统管线,表明其野外活动能力比此前的东风-31A有进一步提高,能够依託公路网进行大範围机动部署。虽然生存能力高,但公路机动仍然有其缺陷,与固定地下井发射相比,公路机动发射系统的快速发射能力(快速起竖、调平、瞄準、测试、发射、撤离)较为落后,打击精度低,因此东风-31飞弹仍保留了包括地下井发射在内的多种发射方式,採用洞库和公路机动相结合的部署方式,可以进一步提高生存能力。
性能数据
弹体参数 | 东风-31A | 白杨M | 民兵IIIA |
---|---|---|---|
弹长 | 约13米 | / | / |
弹径 | 约2.25米 | / | / |
弹重 | 约40-42吨 | 47.2吨 | 35.3吨 |
战斗部 | 700千克(东风-31) 1050-1750千克 单弹头100万吨TNT当量,或3-6×MIRV(9-20万吨TNT当量) | 1200千克 | 935千克 |
飞弹射程 | 约8000-11500千米(东风-31) 约11270千米 | 10500千米 | 12900千米 |
命中精度 | CEP约300米 | CEP60米(无机动突防) 100米(机动突防) | CEP120米 |
制导方式 | 惯性制导,雷射制导,北斗导航 | / | / |
推进系统 | 三级固体燃料火箭推进 | / | / |
发射方式 | 陆基公路机动平台、固地井发射 | 固地井发射 |
总体评价
东风-31弹道飞弹总体而言已经较为先进,无论是紧凑的外形、较低的重量,还是射程与载荷比例,均与世界当前装备的先进型号大致相当,在打击精度和生存能力上,也和主流型号基本处于一个档次。但是世界上当前部署的很多同类武器都是20世纪的产物,如美国民兵III甚至是20世纪70年开始部署的,快速反应改进型也于1996年完成,东风-31A在射程和精度等方面并无优势。此外,世界同类型武器不少将执行改良延寿计画,以白杨M为代表的最新型号也先于东风-31A前进入现役,在末制导高精确度打击、机动弹头和速燃短助推段技术方面,东风-31飞弹A型犹有不及。(新浪网)
中国的二次核反击能力完全依靠公路机动型的东风-31飞弹系列,只有36枚单弹头的东风-31飞弹A型射程能攻击美国本土,36枚核弹头按照80%发射成功率来计算,核反击只能将29枚核弹头打到美国。美国陆基中段拦截弹的拦截成功率按60%来计算,44枚拦截弹可以拦截26枚东风31A的核弹头,理论上只能成功使3枚核弹头打击美国本土,这是无法对美国产生足够核威慑能力。(腾讯网)
2017-9-19解放军建军90周年主题展览东风-31

东风-31飞弹A型将是未来30年、甚至更长时间里,中国洲际飞弹库的主力军,将和更先进的东风-41飞弹组成“低-高”搭配,预计部署数量在30-50枚左右。(新浪网)