俄罗斯“产品30”发动机装机试飞从历史看前景
姓名:李昕洲 学号:16030120026
转载至:http://www.guancha.cn/XiYaZhou/2017_12_10_438527.shtml
【嵌牛导读】:本周，俄罗斯宣布“产品30”发动机首次在苏-57战斗机的原型机T-50-2号上进行了试飞。这是俄罗斯航空工业值得庆祝的一个里程碑。目前关于“产品30”的信息非常少，而且互相矛盾，究竟这种发动机的真面目是什么？俄罗斯为何能这么快让它飞上蓝天？中国的下一代战斗机发动机会和它有关吗？我们做一点粗浅的分析。
此外，俄罗斯本周宣布，曾被媒体大肆吹嘘的“新一代铁路机动洲际导弹”系统取消开发。那么铁路机动洲际导弹究竟有何意义，传说中的东风-41铁路机动发射方案前景如何？本文第二部分稍加探讨。
【嵌牛鼻子】:"产品30"发动机、俄国航空发动机历史、铁路机动洲际导弹、东风-41铁路发射方案、前景。
【嵌牛提问】:产品"30"的真面目？中国下一代战斗机发动机会和它有关吗？铁路机动洲际导弹究竟有和意义？传说中东风-41铁路发射方案前景如何？
【嵌牛正文】:
从苏俄发动机发展史看“产品30”
航空发动机，尤其是战斗机发动机可以说是中国军事媒体从未冷却过的话题。这可以说是中国迄今为止依然落后于美、俄的一块重大短板。
本周，俄罗斯宣布“产品30”发动机首次装在T-50-2号原型机上进行了试飞，这是该型发动机的一个重大里程碑。
俄罗斯“产品30”发动机装机试飞从历史看前景
试飞原型机由苏霍伊公司首席试飞员谢尔盖·博格丹驾驶。飞行历时17分钟
那么“产品30”究竟是怎么回事，其性能如何呢？我们追溯俄罗斯几款航空发动机的历史，来说一下。
俄罗斯五代航空发动机研究，最早始于上世纪70年代末的五代机新型发动机研制，也就是米格1.42计划。最终进入竞争阶段的是“土星-留里卡”设计局的AL-41F方案和莫斯科“联盟”局的R-179-300方案。
相比之下，R-179-300方案是在雅克-141垂直起降战斗机的R-79发动机基础上研制。按计划，其推力高达20吨，且采用了二元矢量喷口。
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1993年R-179发动机完成了3500小时的地面测试，但最终还是下马
而AL-41F发动机方案相比R-179要稳妥一些，其最初计划推力也是20吨，但因为计划中风扇、高压压气机级数多一些（3级风扇，少于8级高压压气机），因此推比比R-179-300方案低一些。但胜在难度低一些，较为稳妥，最终米格1.42计划选中了AL-41F发动机方案。
AL-41F在研制阶段代号“产品20”。其研制工作从1981年开始，到1987年开始在图-16和米格-25上进行飞行试验，至1999年，在图-16上完成亚声速试验，在米格-25上达到了2.5马赫的速度。2000年，开始在1.42上进行试验。2001年，AL41F1-A在莫斯科航展上首次展出。
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不过，据一些说法，AL-41F的性能其实不如预期，而且其尺寸也过大，无法装备在苏-27系列战斗机上使用。
R-179-300计划虽然落选，但其发展并未终止。1995年，代号R-79M-300的新发动机出现，据称这种发动机是在“国外投资”下发展起来的，当时俄媒报道称它将装上苏-37战斗机，其特色是采用二元矢量喷口，推力矢量幅度可达±20°，最大推力18.5吨，采用FADEC系统，采用新的燃烧室。
后来有媒体所说的“中国从俄罗斯购买R-179发动机图纸”，乃至传说涡扇-15就是在R-179-300方案基础上发展的说法，大多实际上就是关于R-79M-300的这个“离奇”身世的。
关于美国通过投资获得雅克-141技术的说法，也是来自于关于R-79M-300的“外国投资”传说。不过关于这种说法，没有任何证实。
老AL-41F发动机在2000年后停止发展，因为俄罗斯新的第五代战斗机尺寸重量比米格1.42确立的标准有较大幅度缩水，其发动机自然也就要相应的减小尺寸才行。
俄罗斯在21世纪初确定的LFS计划，提出了发展“多功能单发轻型前线战斗机”的要求，相应的要求新发动机在AL-31F基础上推力要提高到14-16吨，但尺寸不能变，重量还要有所降低。于是“留里卡-土星”设计局就提出了第一个代号“产品117”的方案，重量拟减轻150千克，推力增大15-20%，达到14-15吨，并安装FADEC系统。但90年代期间因为资金问题，这个计划一直处于计划状态。
2000年，俄罗斯又改变了研制轻型战斗机的思路，要求新的五代机重量尺寸类似F-18E/F水平，代号SFI，确定用“产品117”为发动机。
2002年，俄空军确定了如今大家熟悉的从“117工程”到“30号机”的两阶段发动机研制计划。
不过与现在普遍的传闻不同，代号117A的发动机并非俄军自用型发动机的代号，而是“零寿命”——即对发动机寿命不做要求的原型验证机的代号。而真正担负“过渡发动机”任务的，实际上就是117S发动机。
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117S在2008年进入试飞阶段，该机代号也被改为AL-41F1，继承了AL-41F的型号名称，但却和“老AL-41F”根本是两种发动机。该发动机与AL-31F一样，采用4级低压风扇、9级高压压气机，但涡轮则和老AL-41F一样，只是按比例缩小。涡轮前温度达到了1755K，燃烧室采用了新材料。
117S的推力为14.5吨，采用该型发动机的苏-35战斗机能够在不开加力状态下达到音速。
正是因为117S虽然采用了不少新技术，但风扇和压气机依然是老构型，再加上乌法工厂一直为印度提供发动机，名声多少受点影响……国外客户开始没有相中。
在该型发动机基础上，“土星”厂开始研制正经的第五代发动机，代号早期是“129工程”，后来又改为“30号工程”。
但30号工程并非“土星”一家独占。
中国读者非常熟悉的“礼炮”厂从这里出现了。
“礼炮”厂早期只承担部分AL-31F发动机生产任务——在苏联时代，“礼炮”负责生产AL-31F发动机的热端部分，而“乌法”生产AL-31F的冷端部件。后来“乌法”被“留里卡——土星”合并，而“礼炮”具备生产完整AL-31F发动机，其实还要感谢中国。
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因为中国空军下达的AL-31FN（歼-10的发动机）生产任务，“土星”设计局将相关图纸转让给“礼炮”。以此为契机，“礼炮”获得了生产完整AL-31F发动机的机身，稍后又大大加强了自己的设计部门，成为可以与“土星”分庭抗礼的完整发动机设计生产企业，甚至一度是唯一独立于联合航空发动机公司外的俄罗斯航发企业。
该厂用中国的资金完成了99M系列发动机的研究（AL-31FM系列），关于99M1和99M2的研制，以及99M2研制成功后俄罗斯拒绝将其出售给中国，乃至后来“暗度陈仓”的故事，我们就不必细说了。不过从技术角度而言，99M1和M2和117S一样，没有对AL-31F经典的构型进行大幅度调整，只是大大改善了制造技术，采用了大量新技术、新材料、新工艺，都是对AL-31F发动机的“魔改”。
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2012年莫斯科航展上“礼炮”厂送展的99FM2发动机
这里要说的是99M3发动机。
99M3的最大亮点是采用了新设计的高压和低压压气机，为3级低压、6级高压的全新构型，为大幅度减轻重量，提高可靠性创造了条件。在2007年试验中，推力达到150千牛。
这台发动机，险些击败“土星”的方案，成为苏-57“第二阶段”发动机基础方案。
尽管“礼炮”工厂的99M3方案最后落选，也被俄罗斯禁止向中国出口，但它的相关技术已经发展到了相当阶段。
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“礼炮”工厂展示的99M3模型，在于117S的竞争中由于技术跨度太大落选
2013年后，俄罗斯陆续启动新一轮发动机工业整合，“礼炮”厂独立性受到严重削弱。尤其是2015年，普京亲自到该工厂参观视察， 要求加强“礼炮”和“土星”在“30工程”中的合作程度，在这次视察后，“30工程”研制工作得到了突飞猛进式的发展。如今第一台进行试验的“30工程”发动机，就是“礼炮”生产的。
（换言之，中国花钱壮大了“礼炮”厂，最后变成为人做嫁衣。不过我们不必埋怨普京“坑”中国，上世纪90年代俄罗斯那种情况，本来就不是一种常态）
从上述这些描述中我们可以看出“30工程”绝非是俄罗斯人拍脑袋就干出来的。
我们回头看看AL-31F的研制进度，从1974年立项到1984年开始国家试验这十年中，该发动机三次大幅度调整设计方案，解决了685个技术难题，使用51台发动机……甚至还撤换了5位领导。研制期间，为了降低发动机重量，甚至提出了每减重1公斤，奖励5个月工资的措施。即使如此，到1984年，该发动机通过国家试验时，其寿命也不过100小时，而苏-27的原型机T-10-1到T-10-10也是用的老式的AL-21F-3进行的试飞。
真正达到成熟阶段，使用寿命超过1500小时的AL-31F发动机，是要到21世纪以后才真正出现。
而“产品30”，其发展历程得从1981年AL-41F开始研制算起，到2017年12月首飞，已经经历了36年时光。可见，第五代发动机的发展，绝不是轻轻松松一蹴而就的。
关于“产品30”的具体技术细节目前尚不清楚。但是从“土星”、“礼炮”两家企业的长项来看，笔者提出一个大胆的猜测——只是一个符合逻辑的猜想，未必准确，仅供参考。
考察117S和99M3这两款AL-31F魔改型，我们可以发现，117S的热端是用老AL-41F的设计研制的全新产品，但冷端还是4+9的老设计。而99M3，冷端用了3+6的新设计，但核心机没有大改——理解了这一点，“产品30”的基本概念就呼之欲出了……。
它的核心机，可能是在老AL-41F基础上重新开发，类似117S的核心机，该核心机的涡轮前温度可达1864K，非常先进，结合21世纪的最新材料技术，性能应该可以有较大的提高，同时重量继续减轻。
而其冷端，可能采用“礼炮”在99M3上的设计，因为99M3的3级低压、6级高压的设计，比当初老AL-41F的3级低压、8级高压还要先进不少。当初99M3研制的时候，礼炮厂就曾表示该发动机的冷端可以作为第五代发动机的发展原型——当初也就是因为这才吸引到投资的……
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生产线上的产品30发动机组件
换言之“产品30”可能是大量采用AL-41F和99M3的技术和部件，同时结合两家为第五代发动机所设计的新结构的产品——所以其研制进度还是颇为快速的。
从技术路线上来讲，它可能沿用了许多AL-31F各种改进型的部件。但因为架构是新的，已经不能再叫做“魔改”AL-31F了。
至于其性能，据称是在AL-31F基础上提高推力、降低成本、降低油耗、提高可靠性和寿命、并采用最新的数字化控制技术等等……当然具体数据现在并没有公布，基本都是媒体根据官方所表示的“增加推力30%”这样的含糊数字，自己推测出来的。
但可以确信，该发动机的性能将在AL-41F1基础上有较大的提高，应该能够实现苏-57的1.5倍声速巡航的要求。如果一切顺利，参考AL-31F的国家试验和定型过程，可能在2年内通过国家试验，随后进入量产阶段，在5年内达到较大的产量——考虑到俄罗斯目前的经济情况，或许会打个折扣，但再怎么着，2025年前，这款发动机应该能达到较为理想的状态。
不过，对于苏-57来说，一款新发动机可能并不能带来转折性的变化。其RCS值已经决定了，它是一款只能算“准隐身”的战斗机，就算能实现超音速巡航，其价值依然有限。注定只能用来欺负“阵风”“台风”这类不隐身的四代半战斗机，却无法和真正的五代机过招。
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而如果用来作为“第六代”战斗机的发动机呢？——似乎又显得不够，美国已经提出第六代战斗机发动机指标，在F135基础上增推30%，降低油耗20%，降低成本20%，计划2025年研制出原型机——当然，实际上要多久能开发出来，还不敢说。
看过从AL-31F到“产品30”的坎坷发展史后，相信我们可以更客观地看待国产发动机问题。
在歼-20已经入役的今天，关于其隐身、雷达、导弹、信息化方面已经找不到什么“黑点”的情况下，以“唱衰”中国为乐的人们就只好“黑”发动机了。
包括西方媒体，动不动就说因为发动机赶不上F-22水平，歼-20还是不能算和F-22并驾齐驱之类的话。
其实两年前网络著名媒体人扬基就曾说过，在第五代战斗机性能各方面里面，发动机只是决定战斗机“下限”的东西，即使性能差强人意，只要在隐身、信息、武器等方面达到相当水平，先进发动机带来的超音速巡航和高机动性也不过是锦上添花。尤其是隐身战斗机之间空战，究竟会以什么方式进行的问题，即使是唯一装备第五代战斗机的两个国家自己都没研究明白，“发动机制胜论”是不是有理，就更成了“玄学”问题。
不过具体到飞机方面，其实发动机本身的水平并不一定决定一种战斗机机动性能的高低。必须结合飞机总体设计水平来说。
事实上，现有状态的苏-57和歼-20，都是使用四代机改进水平的发动机，但却能在不开加力情况下实现跨音速飞行（跨音速状态下飞行不利于稳定飞行，实际上不能算“巡航”），在超音速条件下有较强的机动性，这都是第四代战斗机所无法实现的。原因也很简单，武器内置，加上气动外形上的新设计，让这些飞机的飞行阻力大幅度减小，从而大大提高飞行性能。
光说推重比的话，歼-6的推重比还能达到三代机水平（0.9）呢，有人会认为它的机动性能达到三代机水平吗？所以，歼-20即使使用现有的发动机，一样具有完全超越所有四代机的机动性能，这一点也不“神奇”。
而今，专门为歼-20和歼-10B\C研制的涡扇-10C已经装机试验——该发动机和歼-16用的涡扇-10B水平相当，是我国第一种性能进入稳定状态，且跟上美俄主流水平的发动机。已经可以和AL-31FM-1相提并论，这是非常不容易的。至于进一步赶上AL-31FM-2，其实目前已经有新的太行IPE正在研制，从正常科研角度来看，几年内成熟应该是完全有可能的。
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这已经相当于俄罗斯2010年前后（或者美国上世纪90年代)的水平——如果中国研制涡扇-15的进度和俄罗斯研制“产品30”相当，那么或许，5-7年后，涡扇-15就能真正成为歼-20的动力，这其实依然是乐观的。比较而言，这意味着中国已经达到了苏联解体前，追赶美国的进度，很了不起了。尤其是考虑到总体设计和部分子系统技术水平方面，现在的中国已经可以和美国并驾齐驱的情况下。
在此之前，我们可能看到使用涡扇-10C和99M2发动机的歼-20并驾齐驱的画面。其实——这不是什么坏事，这个消息意味着歼-20的产量会相当令人期待。
当然，并不是说超巡就不重要。由于涡扇-15还要有些时日才能完成发展，近期有人提出，“鹘鹰”战斗机如果配备了新研制的中推发动机，可以比歼-20更早实现超音速巡航。但这种新中推，其实目前也是处在研制的早期阶段，即使能比涡扇-15更早完成——那也有点远水难解近渴的问题了。
自从去年“红剑”演习上展示隐身性能之后，部队对于歼-20不说望眼欲穿，至少也是眼巴巴的了——可以说歼-20的大批量生产已是箭在弦上，不得不发。在这种条件下，不管是涡扇-15还是产品30或者117S，现在都是上不了量产歼-20的。就问一句话：你能满足在最近几年内每年数十架，甚至更多的产量，而且可靠性还不能掉链子的需求不？
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所以，说到底，一句话，管他是国发还是俄发，能在规定时间里满足战斗力需求，那就是好发。
“末日列车”的末日
本周，俄罗斯媒体报道称，“巴尔古津”铁路机动式洲际导弹系统的开发工作可能将被取消。
其实，自2013年立项以来，“巴尔古津”系统不是第一次传出被取消的消息。在2016年早些时候，就已经有消息说这一项目没有得到足够的支持，可能要被取消。但在2016年底前，却出现了“巴尔古津”系统在普列谢茨克发射场首次进行导弹弹射试验的消息，说明这个工程似乎并未完全结束。
经常爆出一些内幕消息，而且还颇为准确的博客“俄罗斯战略核力量”的博主帕威尔·普多维克抖了一些“料”或许有助于我们理解这一情况。
首先，“巴尔古津”并非一些网站上经常说的那样，简单的就是把RS-24“亚尔斯”导弹装进列车里就完事儿了，它的核心还是一种新型导弹，代号RT-27。该导弹的起飞重量有不同的说法， 但可以肯定，要比RS-24亚尔斯导弹的46吨重，在50吨以上，但肯定比前一代铁路机动洲际导弹RT-23轻得多（104吨）。这种导弹将结合RS-24“亚尔斯”、潜射洲际导弹“布拉瓦”上所用的技术，其主要特点是能够携带多个20-30万吨当量的分导式弹头，可能多达10个。
据普多维克表示，工业界消息源给他的消息是，其实莫斯科热工所对这个项目并不热心，事实上他们对于这种导弹的前途持批评态度。但俄罗斯军方对此依然积极，所以这个项目才会在“取消”和“恢复”之间反复。
事实上，军方已经提出了要求，在2019年进行“巴尔古津”导弹的首次发射试验，但莫斯科热工所方面表示这可能不会成为现实。
虽然消息很短，但这却反映出了铁路机动式洲际导弹的现实。
目前为止，世界上唯一一种正式列装的铁路机动洲际导弹就是苏联的RT-23，西方称为SS-24“手术刀”，该型导弹重量104吨，投掷重量4.6吨，可携带10个分导式核弹头，当量35-55万吨，射程11000公里，圆概率误差150-250米。这种导弹同时本身也有发射井版本，1989年开始部署。
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SS-24导弹列车
每列导弹列车包括3个M-62动力车头、电源车、指挥车、支援车、以及3节导弹发射车厢，每列列车携带3枚导弹。导弹列车外形上看和铁路客车一致。
苏联共部署了56枚铁路机动型RT-23导弹和36枚井射型。
根据美俄多个阶段的削减进攻性战略武器条约，所有导弹列车在2005年退役，2008年4月销毁。
RT-23导弹与美国“和平保卫者”属于同类，发射重量、投掷弹头数量基本相当。
事实上美国也研制了铁路发射型的“和平保卫者”导弹，但是没有进行部署。
根据美国的研究认为，铁路机动导弹的问题在于，首先，任何一个国家的铁路线都是有限的，只要有计划的攻击铁路枢纽，就可以导致铁路线的完全瘫痪。而一旦铁路机动导弹停止机动，那么它就等于暴露在对方的攻击面前无从遁形，反而比发射井中的导弹更容易摧毁。
对于苏联来说，还有一个问题，就是冬季的积雪会导致铁路难以运行，为了保障铁路机动式导弹的机动能力，只能将它部署在相对温暖的地区，这就进一步限制了导弹的部署范围。
所以，美国计划中的铁路机动式部署方案是所谓的“末日地铁”。实际上类似于中国的“长城工程”，是将导弹部署在深入地下山体的大型隧道之中，每条隧道长几千米，隧道本身是坚不可摧的，每个隧道有多个导弹发射出口，敌人无法知道导弹会从哪里发射出来，如果要想彻底摧毁导弹，就只能用核弹头挨个摧毁出口，这就等于浪费了大量的弹头，在“削减进攻性战略武器条约”保障下，敌人的核弹头不可能无限制增长，那么为了摧毁你一枚导弹需要发射十几个弹头，就会显得不划算，这就保障了隧道的生存性。
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长城工程的地下洞库，美国媒体推测已经可以部署东风31
“末日地铁”方案其实更能说明现代条件下核武器部署方式的首要问题——即尽量让对方浪费核弹头。
目前美俄两国处于战备状态——或者说打出去能响（不管是哪个国家的核弹头，包括我国的，如果放着不管，一般7-10年内就会失效，区别仅仅是先进的核武器的有效期长一点。所以维持核武库是一件非常昂贵的事情，等于不停的重造自己手头所有核弹头）的弹头，按照双方的约定，维持在1000枚以内——当然事实上美国现在有1500个以上，但相比冷战时期的数万个弹头（虽然同一时期双方手中有效的弹头也就数千），已经是禁不起浪费的了。
所以，通过巧妙的部署方式，让对方无法用有限的弹头摧毁自己的核力量，是最好的——至不济，核武器阵地吸引敌人一个弹头，就等于自己的大城市少吃一个弹头，战后复兴就多一分希望。
但是美国认为隧道式部署的价格太高，对于奉行首先使用核武器战略的美国来说反而不划算。
同样，采用公路部署的“侏儒”导弹最终也没有进入部署状态。
所以至今美国所有路基核导弹全部采用发射井部署，发射反应时间最快，但生存能力相对差一些。
但是，对于俄罗斯军方来说，发展铁路机动导弹还有一些额外的好处。
上世纪90年代，俄罗斯军队一边出现了边防部队成建制饿死这样的可怕事件，另一方面，却不敢松懈，将仅有的一点资金用于制造了200枚左右“白杨”和“白杨M”公路机动式弹道导弹，这是俄罗斯“保命”的资本。但早年的“白杨”导弹发射车越野性能差强人意，在整个90年代据说发生了近百次翻车事故。
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铁路机动导弹当然就不会发生这种事情了。
而更重要的是，铁路机动导弹的性价比较高。
按照俄军的要求，新一代RT-27导弹要部署36枚，共有6列导弹列车，每列车可以带6枚导弹。
按照每枚导弹10个分弹头算，这6列导弹列车可以携带360枚弹头，占俄军计划1500枚弹头的五分之一，算是一种非常重要的导弹了。
而其发射车，是相对廉价的铁路车厢和通用的重型机车，这可比每枚导弹都要配上一辆昂贵的8轴重型越野卡车省钱太多了。
而与发射井导弹相比，发射井的建设费用可也不低，尤其是如果要在老式发射井里部署新导弹，为了保证发射井的构造强度，就需要对其进行加固，光是特种水泥就是一大笔钱，每个发射井耗资几亿美元不是什么稀奇的事。
所以相比之下，导弹列车其实是一种相对廉价的部署方式，而其生存力在大部分情况下，和公路机动导弹相似。
但在俄罗斯军工部门眼里，这就是另一回事了。
目前，俄罗斯正在研制的洲际导弹包括，公路机动的RS-26小型洲际导弹、和新一代液体燃料洲际导弹RS-28“萨尔玛特”，这其中，RS-28“萨尔玛特”是一种能够携带10个以上重型战略弹头的重型洲际导弹。
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萨尔玛特洲际导弹
如果RT-27导弹发展成熟，完全可以部署到发射井中，那就意味着直接与“萨尔玛特”竞争，这在冷战时期，或许意味着中央的资金会被用来养活两家庞大的研究机构，但在今天……相信有点脑子的决策者都会选择更稳妥、更便宜的“萨尔玛特”。
这样一来，原本以“成本低”而获军方青睐的RT-27价值何在呢？
这样看来“末日列车”走到“末日”，其实也不是什么奇怪的事儿了。
有外媒报道，中国去年也进行了DF-41洲际导弹铁路机动发射车弹射试验，但在中国的环境下，尤其是中国的铁路现状下， 要在正常运行的铁路里面插进有着大量特殊要求的导弹列车……说实在的这大概会成为铁总的噩梦。
而且，东风-41导弹作为一种公路机动式导弹，其部署方式，可能从现有的“长城工程”扩展一下，即公路机动部署和洞库相结合，这样可以增强部署的灵活性，进一步提高生存能力。
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在央视报道中出现的东风41公路发射车
最主要的是，我国战略火箭军还没到要掰着手指算每枚导弹配一辆发射车的钱够不够的问题……
而且东风-41也不必部署到发射井中，事实上我国可能的新一代液体燃料洲际导弹应该依然保持了东风-5导弹的主要尺度，即可以直接使用旧发射井，这就不会构成抢发射井的问题了。
至于把“长城工程”按照美国人的设想改成“末日地铁”呢？这搞不好到是一个可能的方案，或许这次发射试验就是为此做的技术储备吧。
所以，我国的所谓铁路机动发射车弹射试验，或许只是一种技术储备性的试验，并不意味着中国会学俄罗斯，去制造这种冷战中诞生的“恐龙”——更何况，俄罗斯自己都已经为“末日列车”的去留问题纠结异常了……
