這是一個問答的題目,覺得發成文章還是有一定的價值的。
“東風-41造價超過10億”這是一個地攤兒文學的說法。屬於一拍腦門往大了處說的毛病。不過10億這個價錢很震撼,於是也就在軍迷圈子裡面流傳開了。
如果測算到底東風-41導彈多少錢,我們完全可以拆分這型導彈的BOM來計算出一個合理的價格。
發射一枚東風-41導彈所需要的成本,我們可以看到的是導彈本體的價錢+發射車損耗折舊+周邊維持系統費用+人員費用這幾個大的方面。
從導彈本體價錢來說,這是發射一枚導彈的最大成本。我們來看看並且算一下成本:
一枚固體洲際彈道導彈的結構如下:
主要是多級的火箭發動機構成主體,並且包含戰鬥部和導引控制機構。
首先在發射過程中最大的成本部分就是固體火箭發動機。,這個部分就又有兩塊要說了。第一個部分是燃料,第二個部分是發動機外殼。
這張圖片是央視所推出的一個節目《大國工匠》的實況場景,工人在雕刻整形的就是固體火箭燃料。
很多的人認為固體火箭發動機燃料是一種火藥,但這樣的認知就是一個入門水平了吧。咱們說下成分:目前中國所使用的固體火箭燃料主要是端羥基聚丁二烯(HTPB)為主要能量來源的材料。
端羥基聚丁二烯是一種十分粘稠的甘油狀液體,很像我們日常使用的膠水的感覺,不過比膠水還要粘稠一些。如果熟悉化學的朋友應該一看名字就知道這種東西是一種聚氨酯了。
從價格上說端羥基聚丁二烯還真不貴,軍標的產品一公斤大約60-80元人民幣,一噸的價格只不到8萬元而已。
端羥基聚丁二烯在中國產固體火箭燃料中佔比12%-18%,為了配合HTPB燃燒,還需要大量的氧化劑,我們的火箭裡還包含大約56%-68%高氯酸銨作為氧化劑。高氯酸銨這東西就更便宜啦,高純度的高氯酸胺大約一公斤只有9塊錢左右,一噸的價格不到一萬塊。但是有一點要注意的是HTPB低溫下很難燃燒,必須加熱到500度度以上的溫度才可以真正的燃燒起來,當然了在火箭發射的燃燒溫度絕對大於這個要求。難就難在點火上,為了能夠似固體火箭能夠持續燃燒,在固體火箭燃料中還加入了20%左右的鋁粉。鋁粉的價格也也不高,火箭發動機上用的鋁粉的價格大約是130-140元人民幣一公斤,也就是14萬元一噸。這樣按照配比,我們可以計算出來大致的火箭燃料費用:包含加工成本一噸的固體火箭燃料的價格實際只有5.5萬元。
東風-11重量為54噸,按照火箭的經驗資料的推算,其中裡面會包含32-35噸的固體火箭燃料,那麼總固體燃料的成本費用在200萬元以內。
同時,我們還要計算的是火箭發動機噴管的費用。
之前中國產的固體火箭發動機噴管大部分材料為錸合金,錸是一種極其昂貴的金屬元素。如果全部是錸合金的噴管,那麼一套價格會在300萬人民幣以上,但目前我們的火箭噴管是碳的。確切說是碳-碳複合材料噴管。
說起來比較高大上的感覺,實際上這種噴管是石墨加環氧素質纏繞而成。
切開後看可以看出明顯的纏繞分層結構。當然了具體的can rao
一套噴管的價格在30萬人民幣左右,而在東風-41三級火箭的推進系統中,噴管的數量多達9個,因此價格在270萬左右。
很多的讀者可能看到這裡就會疑問,一個導彈上用的發動機噴管為什麼做到這麼便宜?理由很簡單,現在常用的火箭發動機有兩種,液體火箭發動機和固體火箭發動機,液體火箭發動機承擔了燃料泵的工作,因此結構相當複雜。
液體火箭發動機是整個液體火箭中最複雜造價最高的部件。而固體火箭發動機僅僅是燃氣的一個通路,結構簡單僅僅需要承受整個推進過程中的高溫燒蝕即可,自然價格就降低了很多很多。
繼續說就是東風41的彈體了。固體燃料火箭由於整個燃燒的過程是在彈體內部逐漸進行的,因此整個彈體在推進過程中會承受高溫。一般的來說,遠端大功率火箭發動機採用的是三明治結構:
目前先進的固體火箭發動機的絕熱層採用的是揮發性材料,在高溫下不融化而是直接揮發為氣體帶走大量熱量,在使用這種絕熱層的時候,火箭殼體可以選用鋁合金等更輕量化的材料以增加射程。
而這種“揮發性絕熱材料”目前用的最多的其實很常見——就是PVC(聚氯乙烯)!和家裡裝修的水管、電線導管是一樣的東西。
PVC本身不燃燒,在高溫下會分解成鹽酸、笨、一氯笨和二氯笨等物質,又因為這種高分子化合物本身的密度很低,因此並不會儲存大量熱量,因此熱傳導效應也極低,在固體火箭發動機工作的幾十秒時間內可以阻止大量的熱量傳遞到外殼上。
根據不同的級數工作時間不同,在東風-41上的每個級固體火箭發動機內還會額外的有幾百公斤至2噸的PVC隔熱層。但由於這是一種廣泛使用的材料,因此PVC的價格也只有7000多一噸。以東風-41的用量來說,整體所有需要的PVC大約是3-5萬人民幣。
過了PVC絕熱層之後就到殼體了。目前據資料表明東風-41的殼體大部分組成部分就是鋁合金。一則是鋁合金的強度已經夠維持東風-41的整體結構支撐,其次就是鋁合金重量僅僅為鋼的一半左右,因此有助於提高東風-41的效率和射程。
高強度的航空用鋁合金價格大約為4萬人民幣/噸左右。整體上東風-41結構上的鋁合金用量大約為70萬人民幣。
當然了,這裡僅僅是指導彈上鋁合金的用量原料成本,鋁合金的加工很貴,按照行業標準來計算大約為加工原料價格的1.5倍至2倍,對於航空大件來說大約會是10倍左右的加工價格。因此咱們可以粗略的計算東風-41的殼體價格約為700萬人民幣。
上面基本上大件的東西說完了,咱們再說昂貴的小零件。
彈道導彈為了保證其精度,需要在彈道導彈中安裝陀螺儀,這是一種可靠的內導航系統,通過陀螺在三維框架內的高速旋轉獲得一個穩定的角動量引數。再根據角動量守恆原理可以測量出導彈在飛行時候所處的姿態和速度向量資訊。
高精度的陀螺儀費用極高,在東風-41上的陀螺儀組價格約為2000萬人民幣左右,這是這枚導彈上最貴的部件了。
其次飛行控制系統,導彈的飛行控制系統主要除了大家所意識到的計算機之外更多的是積分處理電路,利用電子元件的特性不經過計算就可以直接輸出導彈控制引數資料。
雖然可靠迅速,但這套系統的價格並不昂貴,總體的費用在70幾萬人民幣以內。
最後就是核彈頭了。東風-41可以攜帶最多10枚核彈頭。很多人認為核彈頭的費用極高,理由則是——核彈的威力大。這就有點沒有邏輯了。
一個國家在跨越過核門檻後,核彈的生產成本並不像很多人認為的那麼高,只有有足夠的核材料核彈就是工業製品。
在美蘇冷戰期間,蘇聯最多擁有67000枚核彈,如果按照網傳的一枚核彈一億美元的計算方法來說這就是6.7萬億美元,遠遠超過了當年蘇聯幾年GPD總合。從這個角度來講,蘇聯有2-3年的時間全國光製造核彈沒有幹別的任何事情——不合理吧?
而實際上現在的一枚核彈的造價僅僅為400多萬人民幣而已。這主要得益於現在核電站的大規模建設,產出的鈽-239可以不斷的供應軍事用途的需求並且綽綽有餘。對於另外的更重要的聚變材料氘化鋰來說在擁核國家中也是極其豐富的。
以10枚核彈的全裝東風-41來說,戰鬥部的部分大約為5000萬人民幣左右。
基本上的大筆費用都在這裡了,加上其他細碎的費用總共一枚東風-41的整體報價可以算作8800萬人民幣左右。這基本上就是我們發射一枚東風-41的成本了。
是不是感覺低得出乎意料?
那麼再說兩個資料:
第一個是我們的長征3乙火箭,進行商業發射的報價——6000萬美金。但要注意的一點是長3乙是一款發射重量高達241噸的大型火箭,目的是發射衛星,比起東風-41的56噸重了可是要大得多了。並且這裡使用了昂貴的液體火箭發動機。
第二個是我們的東風-15B短程彈道導彈,它的報價為45萬美元摺合人民幣實際上只有320萬人民幣一枚。
反推下成本也可以大致的估算出東風-41的成本範疇。
最後,雖然東風-41是我們的國之重器,但是客觀的不迷信的看待事物才好,千萬別拍腦門說這個東西10個億。