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導彈又細又長像根標槍,為什么能高速機動,甚至比飛機還強?

來源:和風漫談編輯:健翁發布時間:2020-01-22 09:34:19

  導彈的外形又細又長像根標槍,比飛機簡潔得多。既沒有又寬又長的機翼,也沒有復雜的控制舵面,只有一些小型翼面(彈翼、舵面、尾翼),有些導彈甚至沒有彈翼。但導彈機動性卻比飛機好很多,速度快、過載大,能達數十G,一旦被其鎖定就很難擺脫。

  導彈按飛行彈道不同,可分成兩大類:一是彈道導彈,二是飛航式導彈。

  飛航式導彈的包含范圍很廣,空空導彈、地空導彈、反艦導彈、反坦克導彈等都在其中。它們對機動性要求都很高,需要裝備彈翼、舵面和尾翼提供升力并控制飛行姿態。

  尤其是空空、地空導彈,它的作戰目標是飛機、導彈等高機動目標,對自身機動性要求更高,需要非常高效的翼面設計和布局。

▲彈體翼面

  導彈速度很快,動輒3、4馬赫,甚至十幾、二十幾馬赫,所以彈體翼面雖小,但在高速加持下氣動效率很高,極小的偏轉改變就能迅速改變姿態,并提供很大升力。導彈高攻角飛行時,彈體本身也會產生較大升力。

  導彈翼面布局是各環節中的重中之重,對飛行性能影響極大。

  各翼面布局按彈身橫向位置不同,可分成:一字形、十字形、X形、H字型、背馱型、環型等等。前后間翼面組合有++、××、+×、×+等多種形式。

  按彈體縱軸位置不同,可分為:正常式、鴨式、無尾式、旋轉彈翼式、無翼式、復合式等等。

  1、正常式布局彈翼在彈體中間,空氣舵在彈翼后方,早期防空導彈多采用此布局,如蘇聯薩姆-2地空導彈等。

  它的優點是簡單可靠、飛行穩定、末段靈活性好。缺點是舵面操縱力矩與彈翼操縱力矩方向相反,導彈操縱性和反應速度較差。且舵面在后受火箭發動機氣流影響大,舵機位置也不好安排。

  2、鴨式布局與飛機鴨式布局道理類似,將導彈空氣舵調整到彈翼前方,遠離導彈質心操縱力矩大,且舵面操縱力矩與彈翼操縱力矩方向相同,所以響應速度很快、舵面效率高。

  舵面在前方空間大,也有利于舵機和操縱機構布置。如AIM-9響尾蛇部分型號、毒刺、怪蛇-5、薩姆-7等都是鴨式布局。

▲AIM-9L

  3、無尾式布局是正常式布局的變形版本,它的舵面不在彈體而在彈翼后緣上,如美國“霍克”地空導彈等。

  這樣布局的好處是升力大,導彈飛行穩定。缺點是不容易布置,彈翼太靠后影響靜穩定性,不利于操縱;太靠前又降低舵面效率。

  4、旋轉彈翼布局,又稱全動彈翼氣動布局。它沒有專用舵面,而是通過主彈翼偏轉產生力矩,控制飛行姿態。

  因為主彈翼在導彈質心附近,稍稍變動就有巨大影響,所以響應速度很快,機動能力非常好。常常用在近程小型導彈和沖壓發動機導彈上,如薩姆-6、AIM-7麻雀等。

▲AIM-7

  5、無翼式布局也是全動彈翼布局的一種,其尾翼全動既當翼面,也當舵面,優點是結構簡單、效率高、過載大、易加工維護。缺點是使用過程中氣動力變化非常復雜,需要精確高效的計算機和軟件系統控制才行。現在這種布局在各種先進地空導彈上廣泛使用,如S-300 系列、愛國者導彈等等。

▲愛國者-2型導彈

  6、復合式布局。如歐洲導彈集團的“紫菀”防空導彈,一級彈體用火箭發動機和無尾式布局,低空機動好、過載大;二級彈體用正常式布局,穩定性好,末段靈活性高。

  “紫菀”導彈上還有側向推力控制技術,利用質心附近的4個小噴嘴噴射氣流產生橫向加速度,使導彈末端飛行階段機動性更強。

▲復合布局

  7、巡航導彈比較特殊。它使用小型噴氣發動機,全程在大氣層內飛行,彈翼又細又長,等同一架無人機。它的彈翼升力大、效率高,所以射程很遠,能結合地形、數字影像匹配等做各種蛇形機動。

  8、除了翼面,很多導彈的火箭發動機噴口里還有燃氣舵。它位置隱蔽不容易看到,通過改變發動機燃氣流方向,改變導彈飛行姿態。

  燃氣舵不需要空氣作介質,結構簡單、響應速度快,也不受飛行高度影響。最初在彈道導彈上使用,后來很多防空導彈和空空導彈也使用燃氣舵技術。

▲燃氣舵

  一是防空導彈等剛出筒時速度慢,空氣舵效率太低,此時用燃氣舵可以快速調整姿態,改變方向。二是空空導彈“越肩發射”需要在短時間內大角度轉彎,使用燃氣舵可以輔助其快速完成,提高戰斗力。

  9、彈道導彈對彈翼需求不高,很多大型導彈只有保持穩定的尾翼,洲際導彈甚至沒有彈翼。

  因為遠程和洲際彈道導彈很大部分一時間在空氣稀薄的外層空間飛行,彈翼和空氣舵不起作用,只能靠燃氣舵、發動機噴管擺動和小動量空間火箭等技術實現機動變軌,躲避對方攔截。和風漫談原創,禁止抄襲。

  這其中,小動量空間火箭技術是對付導彈防御系統的殺手锏。當洲際導彈中段飛行時,小動量發動機噴射氣體產生很小的側向推力,就能使導彈改變軌道實現變軌。俄羅斯的白楊-M導彈就具備此技術,我們的更先進。

  現在高超音速滑翔導彈又將導彈機動提到新高度。它使用全新氣動外形,沿錢學森-桑格爾彈道以滑翔方式乘波飛行,就像在大氣層邊緣“打水漂”那樣多次變軌,機動能力超級強悍,敵人根本無從攔截。

  綜上,導彈要面對很多不同目標,所以各種氣動外形和布局種類繁多。通過不同形式的組合調整突出優勢,就能快速機動擊中目標。

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