五千年(敝帚自珍)

主题:【原创】美国的核武库——从零到九十 -- 北京阿新

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    • 家园 【原创】3. MK-5核炸弹与W-5核弹头

      MK-5型核炸弹与W-5型核弹头拥有同样的核武器核心设计,其项目开始于20世纪50年代初期,并服役于1952年到1963年间。

      MK-5型的设计值得引人注目的,因为它是自1945年的“胖子”以来,美国第一个直径小于60英寸的生产型内爆式核武器,它的直径只有39英寸。MK-5使用了92点爆破式的内爆设计,并使用了混合铀/钚的裂变核心。

      MK-5的核心与W-5核弹头都是直径39英寸,长76英寸,而完整的MK-5核炸弹则直径44英寸,长129~132英寸。不同型号的MK-5重量3025磅到3175磅,W-5核弹头则是2405磅到2650磅之间。

      MK-5与W-5都是纯裂变武器,它们至少有4种基本型号的核心设计,武器当量分别为6000、16000、55000、60000、100000与120000吨TNT当量。

      与其它的早期美国核武器设计相同,其裂变物质是与炸弹采用分离设计的,在飞行前再组装到一起,这项技术被称为“飞行中插入”(IFI)。MK-5有一个自动的IFI装置,可以自动将裂变物质核心从储存位置经炸弹头锥放入炸弹中。

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      图表 22 头锥打开状态的MK-5

      W-5是作为巡航导弹的战斗部而设计的,其用于MGM-1“斗牛士”和SSM-N-8“天狮星Ⅰ”型巡航导弹,曾计划用于GAM-63“无赖”式空对地导弹,但是该计划被取消了。这是第一种导弹战斗部核武器。

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      图表 23 MGM-1“斗牛士”导弹

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      图表 24 SSM-N-8 “天狮星Ⅰ”巡航导弹

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      图表 25 计划被取消的GAM-63“无赖”空对地导弹

      MK-5的各种型号共制造了140枚,其服役期是1952年到1963年,而W-5则为“斗牛士”导弹制造了35枚,为“天狮星Ⅰ”导弹制造了65枚,服役于1954到1963年间。在项目E计划中,有72枚MK-5由英国皇家空军的轰炸机携带,但是是由美国控制的。

    • 家园 【原创】2. MK-4与W-4

      MK-4是美国基于MK-Ⅲ Mod 0的基础上进行改进设计后的一种内爆法原子弹。很明显,进过对比,在早期,是内爆法获得了成功。

      MK-Ⅲ是一种战时的权宜之计,采用手工打造与设计,一切都是为了战争的紧急需求。而MK-4则是采用了MK-Ⅲ的基本设计,包括材料、尺寸与核心组件,但是重新进行了整体设计,从而更安全,更便于生产。

      MK-4直径60英寸,长128英寸,与MK-Ⅲ类似。它由于型号不同,重10800~10900磅。除了便于制造,MK-4还采用了飞行中插入的概念,一种在之后使用多年的核武器安全概念。一个关键组件放置在核弹外,直到投放前才由人工或机械插入其中。

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      图表 20 MK-4型核航弹

      MK-4不同型号使用浓缩铀或者钚作为核燃料,不同型号的MK-4有不同的当量,1、3.5、8、14、21、22与31千吨级。

      MK-4总共生产了550枚。

      MK-4的成功又催生出MK-6型核航弹,它们两者大体相似,但是MK-6做了很多改进。

      W-4则是MK-4的派生型,长90英寸,直径60英寸,重6500磅,计划用于SM-62 “蛇鲨”巡航导弹的,但是从来没有被制造过,而且该计划与1951年被取消了。

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      图表 21 飞行中的“蛇鲨”

    • 家园 强帖留名!
    • 家园 有的是耐心

      兄弟就在坑里蹲守拉,哈哈

    • 家园 【原创】1.第一枚核武器

      第一枚核武器

      “三位一体”试验毕竟只是试验,它只是验证了理论是可行的,而不是一个真正可以作为武器的玩意。但是它离武器已经很近了。就在“三位一体”试验进行准备工作的时候,为了尽早结束对日战争,在太平洋上的提尼安岛(现在这个岛另外一个名字更出名:天堂岛)上关于使用核武器的准备工作也同步进行着。

      在岛上准备了两种截然不同的设计产品,一种是枪法原子弹,但是它使用的是高浓缩铀-235作为核燃料,它的绰号是“小男孩”,设计代号是MK-Ⅰ,另一种则是内爆法的钚弹,与“三位一体”试验原理相同,使用钚-239作为核燃料,设计代号是MK-Ⅲ,绰号是“胖子”。

      很有意思的是,美国人在第一代核武器的设计上采用了截然不同的两种方案:枪法铀弹、内爆法钚弹。或许也有进行对比的意思在其中吧。

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      图表 13 美国核能博物馆中展出的“小男孩”与“胖子”的模型

      在图片中能很轻松的区分两者。这个博物馆在新墨西哥州的阿尔伯克基。

      这是真正投入作战的核武器,也是唯一在战争中使用过的核武器。

      在第一次的钚弹核试验——“三位一体”试验之后,下一个完成的核武器是“小男孩”,正是它被投放到了日本的广岛,成为第一枚用于实战的核武器。下一枚“小男孩”还需要数月才能准备好,因此当时只有一枚“小男孩”可以被用于实战。相比之下,“胖子”已经装配了数枚了,只是没有安装钚核心而已,而且投入实战的“胖子”也是在执行任务之前才装备了钚核心的。

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      图表 14 投放前的“小男孩”

      MK-Ⅰ 小男孩 长120英寸,直径28英寸,重8900磅,威力15000~16000吨。

      Mk-III 胖子 长128英寸,直接60.25英寸,重10300磅,威力21000吨。

      在第一枚铀核心“小男孩”运抵后数天,第二个送到提尼安岛的是钚核心,供第一枚“胖子”使用,首选目标是军工城市小仓,由于天气原因,小仓被放弃了,改为攻击日本的长崎(可怜的替死鬼)。

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      图表 15 "胖子”的线条图

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      图表 16在美国海军加州Saltwells兵工厂进行测试的“胖子” (后来的中国湖武器测试中心)

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      图表 17精炼的钚核心,就是投放在长崎的那个

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      图表 18 在提尼安岛组织中的“胖子”

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      图表 19准备装入B-29弹仓的“胖子”

      在广岛与长崎之后,“小男孩”与“胖子”还分别制造了几枚,其中“小男孩”制造了5枚,但是没有正式进入储备中,并与1950年11月退役。而“胖子”则在1947年4月到1949年4月间进行了批量制造,生产了120枚,包括Mod 0,1,2等多种型号,所有的“胖子”在1950年也都退役了。

      BTW,还有一个被遗忘了的MK-Ⅱ,这是一种低当量的枪法原子弹,但是仅仅进行了理论设计,从来没有被制造出来过~

      • 家园 钚核也太小了吧?

        钚弹的临界质量是多少?钚的密度是多少?

        请牛人们答疑。

        • 家园 那个不是该是真的核

          钚的临界质量10~15Kg,我记得胖子使用了大概50Kg的钚.钚的密度20000Kg/m^3.图示的两块显然有点少.另外,胖子里钚核应该是很好的机械加工过的非常光滑对称的形状,图示显然不是.我猜图示的只是原料工厂加工出来的原料块而已,然后要进一步融合成大块然后机加工.

          • 家园 可能是精加工之前的钚核。

              临界质量与密度有关,钚核肯定要低于临界质量,否则不引爆也自己毁了,这也是原子弹无法做大的原因。低于临界质量的钚核在引爆时被高度压缩,临界质量降低到钚核的实际质量,轰!

              后面一半是对的,据我所知钚核得加工在非常精确的圆形,否则内爆时压缩不均匀,有相当多的钚装料被炸散,参与不了链式反应。同时外面引爆用的炸药加工精度要求也相当高,而且要周围多雷管高精度同时引爆。

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