分导式多弹头的关键技术与原理

战略导弹的多弹头根据制导程度可以分为集束式、分导式和全导式。集束式多弹头是在到达预定目标点时一次性释放出所有弹头，用于攻击同一个目标。分导式多弹头是在母舱增加了分离释放机构，可根据需要分别释放母舱中的弹头，攻击一个或多个目标，各弹头落点距离最大可达数百千米。全导式多弹头不仅具有分导能力，而且每个弹头可机动飞行。集束式多弹头已经在发达国家战略导弹设计中淘汰，全导式多弹头美俄都曾进行过试验，但由于当时技术局限、效果不理想而未装备。新一代全导多弹头还处于研制期，美俄的滑翔弹头基本走的是这一思路。
分导式多弹头的组成各国曾提出多种方案。如弹簧或小发动机方案，即依靠调整弹簧或小发动机，使子弹达到击中规定目标和重建再入弹道所需的速度增量。但由于弹簧强度难以控制，而未采用。还有一种是子弹头自备发动机和制导系统，以便在从母弹中投放出来后单独进行助推和制导，这类似前面提到的全导式多弹头。这在当时技术过于复杂，难以实现，因此也未应用。最后一种是采用末助推技术，这就是前面提到的“一箭多星”技术。该技术经过实践检验，是当前分导式多弹头的主要应用技术。 从美俄公布的图片来看，分导式多弹头通常由末助推控制系统(PCBS)和再入系统(RV)组成。末助推控制系统又由末助推舱和制导舱组成，再入系统包括释放舱、整流罩、突防装置和子弹头等。其中，末助推控制系统和释放舱、整流罩也被称为母舱或母弹头，子弹头则固定在母舱的释放系统上。末助推控制系统是分导式多弹头的技术核心，其主要功能是给子弹头以必要的机动能力，并在预定的姿态和弹道上逐个释放子弹头和突防装置。
末助推舱包括主发动机、姿态控制发动机、推进剂储箱及电气系统等。主发动机用于为母舱提供动力，姿态控制发动机用于提供俯仰、偏航和滚动所需要的推力。“民兵”-3导弹的MK-12弹头有1台主发动机、10台姿控发动机，“和平卫士”MX导弹的末助推系统包括l台主发动机、8台姿控发动机。美国的潜射“海神”C-3和“三叉戟”C-4采用了几乎相同的末助推系统设计，都是有16个喷管，其中4个产生轴向正推力，4 个产生轴向负推力，8个产生使母舱偏航、俯仰或滚动所需的控制力，制导舱用于控制导弹的飞行和子弹头的释放。
制导系统的任务是控制导弹的飞行、级间分离、推力终止、解除保险、释放子弹头和突防装置以及其它飞行功能。制导舱下端与推进舱连接，上端与释放舱相连。
释放舱是子弹头的分离释放机构，位于制导舱的上方，用于在导弹贮存或飞行期间支承并固定子弹头。分离释放机构的支座用爆炸螺栓将子弹头固紧，释放子弹头时炸开爆炸螺栓。突防装置(诱饵和金属箔条)也固定在释放舱内，和子弹头伴随释放。
分导式多弹头的布局子弹头在母舱中的安装布局根据子弹头的多少和导弹的总体要求不尽相同。例如，陆基导弹对总体长度要求不高，因此，子弹头的排列较为规律，子弹头释放装置与末助推发动机呈串联方式布局，这使母舱释放子弹头的过程简单化。从美国MX和“民兵”导弹的子弹头排列可以看出，它们较为均匀地排列在末助推控制系统之上，苏联的SS-24导弹的10个子弹头也是排列在一层中。而潜射导弹由于高度限制，大多短而粗，因此母舱空间较为局促，子弹头释放装置与末助推发动机呈并联方式布局。美国“三叉戟2D5导弹的末助推发动机被子弹头包围。
苏联/俄罗斯导弹的子弹头排列根据导弹类型不同而不同，较具特色。其SS-18的8个子弹头底对底两两相对地配置在制导舱的上下两面。其潜射导弹为解决母舱狭小的问题，多将子弹头反向倒悬于制导舱下，这种设计虽然使每次释放过程变得复杂，但减少了整流罩，简化了结构，例如，SS-N-18和 SS-N-20潜射导弹均采用了这种布局。其困难之处是每次子弹头释放时，末助推都要翻转一次，并调整姿态。最值得一提的是，SS-20的3个子弹头虽然正向设置，但其没有整流罩，这减少了导弹的整体长度和质量，在导弹设计中非常少见。
分导式多弹头的工作过程多弹头导弹的飞行过程比单弹头要多一个释放子弹头的过程。其最初的助推段与一般弹道导弹一样，依次启动第一级及第二级火箭发动机，使导弹持续加速，直到获得足以飞完全程所需的速度。助推段结束后头体分离，分导式多弹头导弹在第二级或第三级火箭后还设置有小型火箭的平台，即末助推控制系统，实际上构成三级或四级火箭。该系统是区别分导式多弹头导弹与其它导弹的关键，也是其技术核心。
战略导弹的主火箭发动机把弹头母舱投送到预定的弹道点后，最后一级火箭发动机燃料耗尽，弹头母舱与主火箭分离，作弹道飞行。此后，母舱由末段助推系统提供推进及制导控制。母舱上的惯性制导系统控制多个小火箭或燃气喷管工作，不断修正母舱的速度和姿态。当速度和角度达到预定弹道值时，释放机构释放第一个子弹头。此后可以有以下几种控制方式：一是母舱沿原目标方向加速，使得第二个弹头的落地射向距离增大：二是弹头落在原目标侧向扇区内，以扩大弹头打击散布面积；三是给母舱一个在原弹道平面内，且基本垂直于其运动方向的推力，使第二个弹头将从较高或较低的角度接近目标，比第一个弹头滞后数分钟，以躲避前一弹头爆炸的毁伤效应，避免“自我摧毁”。原则上所有弹头共用l套制导及推进系统控制母舱，并按一定顺序弹射弹头，每弹射一个弹头后，母舱就调整一次速度及方向，这样每个弹头就可以指向不同的目标。美国在发展“三叉戟”1C-4的多弹头系统时，除MK4分导式弹头外，还发展了一种具备机动功能的 MK500子弹头，它在与母舱分离后，子弹头自身还携带有末助推控制系统。这两种子弹头可以混合装配在“三叉戟”1C-4的母舱中，但由于当时技术局限，MK500弹头的机动能力有限，打击精度也差，因此没有实际部署。 打击效率高分导式弹头作为多弹头技术的一种，具有用1枚导弹攻击多个目标的显著特点，使导弹的投送效率大为提高，在相同核导弹数量的情况下，可大大增加核打击能力，使打击效率大为提高。
特别是，从前面的介绍可以看出，与简单的集束式多弹头相比，分导式多弹头可以根据作战意图不同，在较大区域内选择要打击的独立目标，并可调节打击次序和一定的时间间隔，满足不同的战术需要。美国“海神”潜射导弹子弹头的纵向分导距离为480～640千米，横向分导距离约为纵向分导距离的一半。 “民兵”-3导弹的子弹头落点间距离可达60～90千米，3个弹头的覆盖距离就可达到270千米。法国潜射M4A导弹的最大目标范围达150×350平方千米，这么大的布撤范围足以覆盖一个经济区内的所有目标。
突防能力强分导式多弹头是改进突防技术的重要措施，因为分导式多弹头的轨道几乎各不相同，且弹头数量较多。当子弹头增加到一定程度时，就可使敌方的防御系统处于“饱和”状态，而无法拦截或全部拦截来袭弹头。如果防御系统的拦截概率是50%，则单个弹头到达目标的概率是50%，而对于有10个子弹头的多弹头导弹来说，10个子弹头都被拦截的概率是0.001，而至少有一个子弹头到达目标的概率是99.9%。可见，对于同样的防御系统、同样的攻防模式，多弹头导弹可有效提高突防能力。而且多个弹头的投送能力还可用于轻、重诱饵的投放。例如，美国“民兵”-3导弹的弹头母舱每次释放子弹头几乎都是将子弹头或诱饵置于金属箔条云团之中，最终在弹道上分别形成围绕3个子弹头的3个由真、假弹头和金属箔条云团组成的目标群，使敌方的导弹防御系统真假难辨，无所适从。
破坏威力大落点和时间规划合理的多弹头对地面目标，特别是地下工程目标的破坏并不单纯是破坏效应累加的结果，会产生聚焦作用，成倍地增大破坏效应。冷战时期，国外科研人员就发现，将多枚钻地核弹头投送到目标区同时爆炸，利用多弹爆炸所产生的聚集效应，可在地下一定深度处形成高应力叠加区，这对深地下工程破坏十分大。美国通过大量化爆模拟试验得出：7枚500千吨钻地核弹呈六角形布置，钻深12米，相互距离400米时，爆炸的聚集地冲击效应比单弹爆炸所产生的地冲击效应，即爆炸效应提高了5～6倍。 此外，多弹头的均匀散布远比等当量威力弹头的累加破坏要均匀，这是因为单弹头的破坏效应随着距离的增大而削弱，而均匀散布的多个弹头可以在更大面积范围内均匀破坏。冷战时期，美苏均利用这种效果，计划将多弹头导弹用于“弹幕式”打击地面机动的战略导弹发射车等在一定区域内高速机动的目标，以提高杀伤概率。
核威慑能力灵活分导式多弹头技术可以使国家决策者根据战略需要在现有导弹上分别部署不同数量的子弹头，从而使战略核力量的威慑能力变得更加灵活。例如，美国为应对美俄《战略武器削减条约》的要求，曾将3个子弹头的“民兵”-3导弹改为单弹头，以后又部分恢复了3弹头部署；其“三叉戟”2D5导弹设计可装10枚子弹头，后为满足条约要求，将子弹头数削减到6枚以下，而为满足最近签署的《战略武器削减条约》要求，可能将子弹头数减少到3枚。此外，英国和法国的“三叉戟”和M4多弹头导弹有部分仅装有单弹头，以执行打击恐怖集团或应对战区冲突的“亚战略”任务。可见，灵活的子弹头组合可使战略核力量的威慑能力更加灵活。
打击精度高分导式多弹头比典型的单弹头导弹多了一个末助推控制装置，当分导式多弹头的母弹头与导弹火箭主发动机分离后不久，末助推控制系统就按制导计算机的指令开始工作，对弹头的飞行速度和方位进行调整，以修正主动段的发射误差。这实际比一般单弹头多了一级控制系统和一次精度校准，弹头的命中精度必然会得到提高。 此外，分导式多弹头导弹只需发展弹头数量，而无需投资运载工具和发射阵地，也就是说，维护几乎相同的导弹，也可成倍增加打击能力，这无疑使核力量的效费比保持在较高水平。