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[转载] 导弹又细又长像根标枪,为什么能高速机动

2020-01-22  春山茶馆

导弹又细又长像根标枪,为什么能高速机动

2020年01月22日 07:59:48
来源:和风漫谈



导弹的外形又细又长像根标枪,比飞机简洁得多。既没有又宽又长的机翼,也没有复杂的控制舵面,只有一些小型翼面(弹翼、舵面、尾翼),有些导弹甚至没有弹翼。但导弹机动性却比飞机好很多,速度快、过载大,能达数十G,一旦被其锁定就很难摆脱。

导弹按飞行弹道不同,可分成两大类:一是弹道导弹,二是飞航式导弹。

飞航式导弹的包含范围很广,空空导弹、地空导弹、反舰导弹、反坦克导弹等都在其中。它们对机动性要求都很高,需要装备弹翼、舵面和尾翼提供升力并控制飞行姿态。

尤其是空空、地空导弹,它的作战目标是飞机、导弹等高机动目标,对自身机动性要求更高,需要非常高效的翼面设计和布局。

▲弹体翼面

导弹速度很快,动辄3、4马赫,甚至十几、二十几马赫,所以弹体翼面虽小,但在高速加持下气动效率很高,极小的偏转改变就能迅速改变姿态,并提供很大升力。导弹高攻角飞行时,弹体本身也会产生较大升力。

导弹翼面布局是各环节中的重中之重,对飞行性能影响极大。

各翼面布局按弹身横向位置不同,可分成:一字形、十字形、X形、H字型、背驮型、环型等等。前后间翼面组合有++、××、+×、×+等多种形式。

按弹体纵轴位置不同,可分为:正常式、鸭式、无尾式、旋转弹翼式、无翼式、复合式等等。

1、正常式布局弹翼在弹体中间,空气舵在弹翼后方,早期防空导弹多采用此布局,如苏联萨姆-2地空导弹等。

它的优点是简单可靠、飞行稳定、末段灵活性好。缺点是舵面操纵力矩与弹翼操纵力矩方向相反,导弹操纵性和反应速度较差。且舵面在后受火箭发动机气流影响大,舵机位置也不好安排。

2、鸭式布局与飞机鸭式布局道理类似,将导弹空气舵调整到弹翼前方,远离导弹质心操纵力矩大,且舵面操纵力矩与弹翼操纵力矩方向相同,所以响应速度很快、舵面效率高。

舵面在前方空间大,也有利于舵机和操纵机构布置。如AIM-9响尾蛇部分型号、毒刺、怪蛇-5、萨姆-7等都是鸭式布局。

▲AIM-9L

3、无尾式布局是正常式布局的变形版本,它的舵面不在弹体而在弹翼后缘上,如美国“霍克”地空导弹等。

这样布局的好处是升力大,导弹飞行稳定。缺点是不容易布置,弹翼太靠后影响静稳定性,不利于操纵;太靠前又降低舵面效率。

4、旋转弹翼布局,又称全动弹翼气动布局。它没有专用舵面,而是通过主弹翼偏转产生力矩,控制飞行姿态。

因为主弹翼在导弹质心附近,稍稍变动就有巨大影响,所以响应速度很快,机动能力非常好。常常用在近程小型导弹和冲压发动机导弹上,如萨姆-6、AIM-7麻雀等。

▲AIM-7

5、无翼式布局也是全动弹翼布局的一种,其尾翼全动既当翼面,也当舵面,优点是结构简单、效率高、过载大、易加工维护。缺点是使用过程中气动力变化非常复杂,需要精确高效的计算机和软件系统控制才行。现在这种布局在各种先进地空导弹上广泛使用,如S-300 系列、爱国者导弹等等。

▲爱国者-2型导弹

6、复合式布局。如欧洲导弹集团的“紫菀”防空导弹,一级弹体用火箭发动机和无尾式布局,低空机动好、过载大;二级弹体用正常式布局,稳定性好,末段灵活性高。

“紫菀”导弹上还有侧向推力控制技术,利用质心附近的4个小喷嘴喷射气流产生横向加速度,使导弹末端飞行阶段机动性更强。

▲复合布局

7、巡航导弹比较特殊。它使用小型喷气发动机,全程在大气层内飞行,弹翼又细又长,等同一架无人机。它的弹翼升力大、效率高,所以射程很远,能结合地形、数字影像匹配等做各种蛇形机动。

8、除了翼面,很多导弹的火箭发动机喷口里还有燃气舵。它位置隐蔽不容易看到,通过改变发动机燃气流方向,改变导弹飞行姿态。

燃气舵不需要空气作介质,结构简单、响应速度快,也不受飞行高度影响。最初在弹道导弹上使用,后来很多防空导弹和空空导弹也使用燃气舵技术。

▲燃气舵

一是防空导弹等刚出筒时速度慢,空气舵效率太低,此时用燃气舵可以快速调整姿态,改变方向。二是空空导弹“越肩发射”需要在短时间内大角度转弯,使用燃气舵可以辅助其快速完成,提高战斗力。

9、弹道导弹对弹翼需求不高,很多大型导弹只有保持稳定的尾翼,洲际导弹甚至没有弹翼。

因为远程和洲际弹道导弹很大部分一时间在空气稀薄的外层空间飞行,弹翼和空气舵不起作用,只能靠燃气舵、发动机喷管摆动和小动量空间火箭等技术实现机动变轨,躲避对方拦截。

这其中,小动量空间火箭技术是对付导弹防御系统的杀手锏。当洲际导弹中段飞行时,小动量发动机喷射气体产生很小的侧向推力,就能使导弹改变轨道实现变轨。俄罗斯的白杨-M导弹就具备此技术,我们的更先进。

现在高超音速滑翔导弹又将导弹机动提到新高度。它使用全新气动外形,沿钱学森-桑格尔弹道以滑翔方式乘波飞行,就像在大气层边缘“打水漂”那样多次变轨,机动能力超级强悍,敌人根本无从拦截。

综上,导弹要面对很多不同目标,所以各种气动外形和布局种类繁多。通过不同形式的组合调整突出优势,就能快速机动击中目标。

[责任编辑:张岩松 PN020]

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