大力神1号:美国最早的二级洲际弹道导弹

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小火箭出品

本文作者：邢强博士

本文是小火箭经。本季第1篇介绍的时候，。在本季第2篇介绍苏联R-7洲际弹道的文章中，1863次发射，将第一颗卫星、第一位宇航员送上太空，开启了人类的航天时代。在第3篇文章中，宇宙神为案例，。。，并成为世界上第三个独立发射卫星的国家的事情。

在本篇中，。

，是因为她有着一些独到之处：

首先，。；

其次，。，。

由于项目管理、弹道计算、总体优化、姿控发动机、助推器等方面的理念和设计细节在之前已经进行了详细分析，因此，、地下贮存和发射以及制导控制方面的事情。

，就绕不过希腊/罗马神话。上图为泰坦巨神之一，掌管河流的俄刻阿诺斯，我们能够在欧洲的很多喷泉旁边看到他的雕像。

之前，，提到了宇宙神（阿特拉斯）的名称来源：

阿特拉斯（希腊语：Άτλας）是希腊神话里的擎天巨神，属于泰坦神族。他因反抗宙斯失败，被宙斯降罪来用在世界最西处用头和手支撑苍天。

，其通用的中文译名为“宇宙神”（不要和后来的大力神Titan弄混）。

阿特拉斯在西方文化中，有力量巨大、掌控范围辽阔之意。因此，自古以来，西方人就喜欢在地图集上装饰阿特拉斯的画像，以至于Atlas一词如今成为了地图集的英文正式名称。而广袤又暴躁的大西洋（Atlantic Ocean），也是得名于阿特拉斯，本意为阿特拉斯之洋。

在希腊/罗马神话中，泰坦是在原始神之后出现的古老神族。第一代泰坦均由天神乌拉诺斯和地神盖亚所生，共有6男6女。

，。，美国空军还有个第二选择。

不过，泰坦这个名字实际上盖过了宇宙神这个名字。因为从神话谱系的辈分上来说，泰坦实际上是宇宙神阿特拉斯的父辈，而且指代的是整个巨人家族。这个名字实际上在后来一语成谶，，。

另外，，我们需要对这个名称进行进一步地澄清，以免被其名称的不同翻译而扰乱。上图为C-130运输机，其绰号为赫拉克勒斯，意译为“大力神”。

要注意，。C-130的这个大力神是宙斯的后代，半神赫拉克勒斯。。

实际上，（Titan Missile）译作更好一些，一是因为发音相似，二是可以避免和C-130的那个大力神混淆。

另外，泰坦这个译法在中文中已非常常见。比如，泰坦尼克号（Titanic）的名字就来自于泰坦。飞行器中常用的材料钛（Titanium），也得名于泰坦。

不过，因为目前这个名称已经广为应用，小火箭在本文不得已也就继续沿用这个叫法了。

1959年2月6日，，之后，。70枚。

，全长31米，最大直径3.05米，发射重量105.14吨。

，第一级（上图最右一段）长16米，直径3.05米，第二级（上图中间一段）长9.8米，直径2.04米。

2台LR-87-AJ3液氧煤油火箭发动机。

每台发动机长3.05米（嗯，恰好等于一级弹体直径），重1.7吨。

喷管中间的两个管子是燃气发生器废气排出管（盖子在发动机工作后会被冲飞）。美国在这个时候依然坚持用燃气发生器循环，这个传统将会延续到将人类送上月球的那个土星5号运载火箭上。

燃气发生器排出管的根部稍粗，里面藏着热交换器。排气管子根部有细管通出，那里面是加压加温后的液氧，用于给液氧贮箱提供持续压力。

涡轮泵、煤油管路和液氧管路的细节，，由于前文以详述，在这里就不再赘述了。

另外注意靠上的那个喷管上面有一根翘着的小管子。那是燃料管路系统的超压泄放管。

。

小火箭在此提醒，。

钎焊和再生冷却技术在这个时候被Aerojet公司攻克。

提到Aerojet，小火箭就不得不说一说这家公司了。Aerojet公司于1942年由西奥多·冯·卡门博士创建，总部设在加利福尼亚州的萨克拉门托市。

而冯·卡门的学生。Aerojet公司在美国的火箭发动机技术的设计和生产工艺方面的技术突破对美国的整个航天工业起到了不可磨灭的重要贡献。

，我们能够发现喷管是由密密麻麻焊接在一起的小管子组成的。

不用数了，每个喷管用了250根小管子。这些小管子是中空的，方便对管子进行冷却并预热燃料，这个在之前的文章中也详细说过了。不过，这个钎焊技术实在是了得。这些小管子的壁厚只有0.5毫米！喷管可是要承受666.4千牛的推力的！

。

想知道喷管具体是用什么材料制成的？小火箭满足你。

这些管子的材料是347不锈钢。347是美国ASTM标准确立的标号，对应到咱们中国的国家标准，应该叫做0Cr18Ni11Nb不锈钢。

0Cr18Ni11Nb不锈钢，顾名思义，就是含铬18%，含镍11%的不锈钢。这些壁厚只有0.5毫米的不锈钢小管子先被制成需要的形状，然后并排放到一起，由技术工人将他们在1035℃的温度中钎焊形成喷管型面。

不过，小火箭觉得，，一点都不秀气。按照不够美的设计，其性能往往就不够好的理念，小火箭觉得有必要详细计算一下这个喷管的性能。

通过计算，小火箭发现，这个憨憨的大喷管的性能还算可以，。但是，比起苏联RD-170发动机的喷管来说，，不，简直是太暴力美学了。苏联的RD-170发动机作为世界上推力最大的多燃烧室液体火箭发动机，其设计处处体现了精巧和细致，尤其是其修长的喷管。

RD-170火箭发动机的喷管设计简直就像是苏联芭蕾舞演员乌兰诺娃的身材一般，美丽修长。

详细计算之后，小火箭发现，RD-170的喷管内流场简直是太美了。

。或者严格说来，粗暴不粗暴是个主观印象，但是，这喷管实在是太粗了。嗯，不吐槽了。8比1。

。巨大的25比1。

小火箭千方百计找朋友提供的这样照片拥有一个绝佳的角度，4台游动发动机（左上那台被巨大的二级主发动机喷管挡住了）。在第2季第3篇文章中，。

，有个有趣的地方就是：她们不是独立的小发动机，而是借用了二级主发动机的燃气发生器的废气来产生推力。从上图可以清晰地看到从二级主发动机的燃气发生器向4台游动发动机供气的管路。，同时还省掉了4套燃烧室和8条输送管路。、偏航和滚转姿态。另外，，。

。中间就是喷注盘。F-1:史上最强的单燃烧室液体火箭发动机》和《RD-170：世界上推力最大的液体火箭发动机》，本文也不再赘述。

。注意，其顶部采用金属蜂窝陶瓷和酚醛树脂浸渍二氧化硅制成的防热结构。

这枚展示弹做得很细致，连W38核弹头的样子也做出来了。，利用裙段来增强再入稳定性。

里面的W38核弹头长2米，直径81厘米,重1397.06千克，爆炸当量为375万吨TNT。后续的改进型有更大威力的弹头，那个小火箭准备放到下一篇里讲。

，是不是能感觉到，？

你的直觉是正确的。，。（嗯，就一层，简单吧。）

不过，。，心情或许是崩溃的。

还好，幸好设计师遇到了好年代。那个时候，人们醉心于各种新颖的加工工艺。其中，金属棒材的精确挤压拉伸工艺和化学铣削工艺。

具体怎么做的？小火箭详细说：

。每块壁板宽955.89毫米，厚度仅仅只有1.297毫米。这些壁板是由铝合金棒料拉伸而成，里面的减重和凸起等结构都是用化学铣的方式制成的。

具体是什么铝合金？如果小火箭没记错的话，应该是2014-T6高强度铝合金。

这种铝合金的主要成分是铝，其他成分是：3.9%-5.0%的铜、0.5%-1.2%的硅、0.7%的铁、0.4-1.2%的锰、0.2%-0.8%的镁、0.25%的锌、0.15%的钛和0.1%的铬。

二级的用材料一样，只不过是用6块板子，而不是12块了。

，。于是，。。

离咱们最近的是3组发射单元。要注意的是，，因此，这3组发射单元虽然在井里，但是这些井只能够叫做地下贮存井，而不能被称作地下发射井。，那是小火箭将在下一篇中要详细介绍的。

往远处一些的两个成对出现的像飞碟一样的地下建筑，左边那个是动力中心，右边那个是控制中心。

再往远处看，那一对地下圆柱体是互为备份的制导天线井。

。。。

这就是正在建设中的控制中心和动力中心。有关控制中心的内容，。此时，咱们主要关注离咱们很近的这个动力中心。

。具体来说，是个跨度为37米的拱顶结构。

上图的这两个拱顶结构建好之后，会在外面填满土。拱顶的高度距离地面5.18米。

设备间、休息室等地下设施由这样的钢筋混凝土预制管连接起来。

管子相互连通，形成错综复杂的地下通道。

从动力中心的俯视图和侧视图上可以看到，。动力中心的核心部分是4台柴油发电机。

：动力中心的4台柴油发电机。这些发电机是大名鼎鼎的沃辛顿公司生产的。

每台柴油发电机的发电功率均为1000千瓦，这些电通过地下电缆供给指挥中心、。

2400伏特、60赫兹的三相电。在上世纪60年代，这样的4台发电机组足够一个5000人的小镇使用了。

贴一张沃辛顿公司在1922年的一张海报。这家成立于1845年的公司对蒸汽机和发电机都有较深刻的研究，而且他们的产品在美国的矿井中得到了大量应用。上世纪60年代，，看中的就是他们对大功率机械在地下长时间工作的长期研究和百年实践。

。

制导天线井建好后，有一部分是露在地面上的。

，会由制导井内部抬升到井的顶端。，从而为修正上升段弹道提供角度参考。

一名工程师正站在雷达旁边，这样我们能够对雷达的大小有个直观印象。

，用来计算弹道和解算弹道修正指令的计算机。这台计算机有个美丽的名字：“雅典娜”。

雅典娜是希腊/罗马神话中的智慧女神，司艺术、发明和武艺。给这台电脑起这个名字的人，还是蛮文艺的。该电脑的核心计算单元由2100个晶体管二极管、7000个晶体三极管、24000个电阻和3000组跳线构成。

该电脑由雷明顿兰德公司研制。公司的名字有点耳熟？

嗯，没错，就是那个过去那个以生产打字机闻名于世的雷明顿公司。

当然，雷明顿的另外一个产品或许是大家更为熟悉的。那就是M1911A1手枪。二战期间，雷明顿公司为了陆军，开始生产M1911A1。战后，人们统计了一下，发现这家原本造打字机的公司居然成为世界上生产M1911A1手枪最多的公司。

二战后，雷明顿兰德公司没有闲着。他们开始琢磨电脑这个新兴事物，并在1949年推出了Remington Rand 409商业电脑。后来，该公司收购了造出ENIAC电脑（嗯，就是那个传说中的第一台通用计算机）的埃克特-莫奇莱电脑公司，开始大举生产电脑。上图为雷明顿兰德公司的UNIVAC I电脑，这是那个年代最成功的商业电脑。包括美国人口调查局、美国军方在内的很多单位都是该电脑的忠实用户。

不过，时过境迁，雷明顿兰德公司在今天已经少有人知了。在此，小火箭不禁想知道，几十年之后，苹果、英特尔、微软这些公司会不会也会像雷明顿兰德公司那样消失在历史的尘埃中呢？

从动力室走过一段180米长的走廊，。

。

这口井由钢筋混凝土建成，井内直径12.2米，井深48.3米。向上看，能够看到两扇盖子盖住了贮存井。

当年修这样一口井是很不容易的，需要动用3180立方米的混凝土和700多吨的钢筋。

。仔细看的话，我们会发现，，而是被一个结构复杂的钢架竖直托举着。

这是一种预防核打击的措施。，一旦有核弹头在发射基地附近爆炸的话，虽然贮存井深埋于地下，可以躲过辐射和大部分冲击波，但是，，甚至会在井内倾倒。

于是，482吨的钢架子在井内托举起来。为防止钢架倾倒，工程师用8根巨大的弹簧将钢架和井壁连接起来。弹簧被浇筑在井壁的混凝土里面，可以拉伸和压缩60厘米。

这样，即使是有核弹头在贮存井周围爆炸，，在井内以多次晃动的形式消耗掉由土壤传递而来的冲击能量。

。

这两扇门由高强度钢焊接而成，重106.1吨。每扇门大致为长方体构造，长7.2米，宽4.94米，厚1.058米。

1-3：发射准备指令下达后，两扇各自重106.1吨的钢制大门在液压系统和缆索的共同作用下缓缓打开。

4：，逐渐露出地面。

5和6、7和8之间的时间间隔相同，，上升速度开始变慢。。

。注意，。，有弧形导流板，，减轻地下贮存井的吞烟压力。

1961年3月22日，。

，自1959年2月6日第一次发射到1965年3月5日最后一次发射期间，共发射70次，其中成功53次，发射成功率为75.71%。

10200千米，。。

。她让人们充分认识到了多级火箭在提升运载能力方面的巨大优势，从而为今后的大力神系列商业运载火箭的发展奠定了基础。

不过，在70次发射过程中，工程师们逐渐发现了一些问题。比如，、从贮存井升到地面的过程要执行100多个动作，过程繁杂且耗时、地面的制导雷达在战时容易受到干扰等。。，将放弃液氧低温燃料，改为虽然有毒，但却能够在常温下贮存的偏二甲肼/四氧化二氮燃料体系。

另外，由于技术的持续进步，。这些，就都是后话了，。，小火箭感谢大家的鼓励和支持！

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