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第3章 机载导弹的应用(2)

按飞行轨迹和方式分:

导弹垂直发射后,按预定程序改变飞行方向:当它飞到特定位置时,弹上发动机停止工作。此后导弹就像出膛的炮弹那样,沿着一定的弹道靠惯性飞行,落到指定的目标。这种飞行方式的导弹叫弹道式导弹。由气动升力、火箭发动机推力和重力决定飞行轨迹,外形像飞机的叫巡航导弹(又称飞航式导弹)。

按攻击目标分:

攻击敌坦克的叫反坦克导弹,攻击水面目标的叫反舰导弹,攻击潜艇的称反潜导弹等。

在导弹发展过程中,不仅种类不断增多,而且有些导弹型号在基本型号的基础上不断发展改进,形成某一导弹家族的庞大分支,例如“潘兴”系列、“萨姆”系列等。

目前,世界上大多数国家采用以导弹对目标的相对位置及所攻击的目标进行分类。为使读者了解各类导弹特点、发展过程,现将导弹分成弹道导弹、巡航导弹、地空导弹、空空导弹、空地导弹、反舰导弹及反坦克导弹等7大类。

1.弹道导弹

顾名思义,这种导弹的特点是,发射后开始一小段在有动力下制导飞行,其余均为自由落体弹道。弹道导弹按作战使命分为战略弹道导弹和战术弹道导弹两种。战略弹道导弹又分战略地地与战略潜地弹道导弹两类。

(1)战略弹道导弹

携带核弹头、用于攻击敌方的各种重要战略目标的导弹称为战略核导弹。按射程又可分为洲际导弹(射程超过8000千米)、远程导弹(射程大于4000千米)、中程导弹(射程在1000千米以上)。这类导弹在每一发展阶段中,性能都有突破性改进,形成导弹的代。

(2)战术弹道导弹

这种导弹一般装备常规弹头,也可装核弹头,用于攻击敌方战役战术纵深内的重要目标,射程通常小于1000千米。战术弹道导弹经历了与战略弹道导弹相似的发展过程。

现代的战术弹道导弹除了能有效地执行战场和地区支援任务外,还能完成攻击部分战略目标的任务。

2.巡航导弹

巡航导弹又称飞航式导弹。从广义上讲,它指的是大部分航迹处于“巡航”状态,也就是处于用气动升力支撑它的重力,靠发动机推动克服前进阻力,以近乎恒速等高度状态飞行的导弹。按这一定义,远程巡航导弹、现有的反舰导弹和大部分战术空对地导弹都属于巡航导弹。通常把带核弹头打击战略目标的远程巡航导弹称为战略巡航导弹,反舰导弹和战术空对地导弹则属于战术巡航导弹。

巡航导弹的最大缺点是飞行时间长,突防能力低,不适于飞越敌方防空火力较强的地区去攻击机动性较大的活动目标。为改进缺点,目前提出了隐身巡航导弹和高级超音速巡航导弹的研制任务。

3.地空导弹

地空导弹是从地面发射,用以攻击空中飞行目标的导弹。它是国土防空和发达国家军队防空的主要武器。

(1)战术地空导弹

用于对付飞机和其他空袭兵器。就世界范围而言,从40年代初开始研究,经历了3个发展时期,研制了三代面空导弹,并依其作战性能形成了高空远程(射高30千米,射程100千米)、中空中程(射高20千米以上,射程20~100千米)、低空超低空近程(射高2千米以下,射程20千米以下)3个空域4种导弹系列,迄今已研制了75种型号。其中,地对空45种,舰对空30种,现役装备约60种。目前美国、俄罗斯、英国3国都已完成了空域上比较完整的防空导弹配置。

(2)战略地空导弹

这是一种专用于拦击战略弹道式导弹的防空武器,又称反弹道导弹。

迄今为止,世界上只有美国、前苏联两国研制出4种反弹道导弹型号。前苏联目前已研制成高低空结合的ABM-X-3反导分层防御系统。美国也研制出“奈基”一X分层防御系统。随着高技术的发展和应用,美国总统里根于1983年3月提出了战略防御倡议(SDI),俗称“星球大战”计划,其中包括对弹道导弹实施四层防御的新设想,从那时起反导技术开始步人新的发展阶段。

4.空空导弹

这种导弹是由飞机发射,用来攻击并摧毁空中目标的制导武器。二次世界大战后,空空导弹获得了迅速的发展,成了当前世界各国的主要空战武器。到目前为止,全世界已经研制的型号有60种以上。空空导弹按其射程分为近距、中距、远距三类。射程在20千米以下的为近距、20~50千米的为中距、50千米以上的为远距空空导弹。

美国早在1946年就开始研制空空导弹,现在已形成几个较大的导弹系列,如“响尾蛇”、“麻雀”、“猎鹰”及“不死鸟”等。前苏联、法国和英国开始研制空空导弹的时间比美国晚,种类也较少。意大利、以色列和日本等国也都有自己的空空导弹。

70年代末80年代初,为了对付80年代初可能出现的空中威胁。美、英、联邦德国、法等国签订了共同发展下一代空对空导弹的“谅解备忘录”,对发展新型空空导弹做了明确分工。这样,美国和欧洲的一些主要国家在下一代空空导弹的研制上形成了较大规模的国际合作。

5.空地导弹

空地导弹是指装备各种飞机,用以攻击地面目标的导弹。其使命,可以分为战略空地导弹和战术空地导弹两类。

(1)战略空地导弹

携带核战斗部,装备战略轰炸机和战斗轰炸机,用以执行二次核打击任务。

(2)战术空地导弹

是指装备战斗轰炸机或直升机,攻击各种地面目标、完成各种战术使命的导弹。它包括反辐射导弹、空地反坦克导弹和一般空对地导弹等。

一般执行战场压制、遮断以及攻击纵深高价值目标任务的空地导弹,从50年代初开始研制,至今装备使用的有几十种,已成为很多国家空军对地攻击的重要突击武器。

6.反舰导弹

反舰导弹已成为打击水面舰艇的主要武器。它可以从空中、岸上、舰上和水下不同位置发射,同一导弹也可用于不同的场合。第二次世界大战后,反舰导弹发展十分迅速,世界主要工业国家都已形成了自己的反舰导弹系列。装备各种不同反舰导弹的国家已有100多个。40年来,随着科学技术的发展和战场环境的变化,反舰导弹也一代代向更先进的水平发展,目前已发展到第四代。

7.反坦克导弹

反坦克导弹是攻击坦克的有效武器。第二次世界大战后,坦克迅速发展,不仅在数量上急剧增长,而且在装甲防护、火力与机动性能上也有很大改进。在未来的战争中,它可能成为现代地面作战的主要突击武器。为了对付坦克,很多国家先后发展了各种类型的反坦克导弹。这类导弹价值仅为坦克的1%左右,命中率又相当高,具有很高的效率比。它是目前各类导弹中生产数量最大的一类,也是导弹贸易市场上的主要商品。

五、导弹的构成

导弹主要由动力装置推进系统、制导系统、战斗部(弹头)和弹体结构系统4部分组成。在导弹的发展历程中,也曾出现过不带战斗部的导弹。

1.动力装置推进系统

通常情况下,导弹发动机有火箭发动机和空气喷气发动机两大类。弹道导弹采用火箭发动机,结构比较简单,大部分弹道处于稀薄大气层中:导弹沿一条近似半椭圆弹道飞向目标,多在弹道主动段进行制导,在被动段作惯性飞行。各国现装备的主要是弹道导弹。

(1)巡航导弹推进系统

巡航导弹推进系统包括助推器和主发动机。助推器大多数情况下采用固体或液体火箭发动机。主发动机通常采用涡轮喷气发动机、小型涡轮风扇发动机,除此之外,也有采用冲压喷气发动机的。战略巡航导弹多采用推重比和比冲高的小型涡轮风扇发动机;战术巡航导弹多采用涡轮喷气发动机和冲压喷气发动机。火箭发动机又分为液体火箭发动机和固体火箭发动机两种。液体火箭发动机的特点为:能量较高,推力可调节,能多次启动和关机,工作时间较长,能在较宽的温度范围内贮存和使用。固体火箭发动机的特点主要为:结构简单,工作可靠,反应迅速,在短时间内能产生很大的推力,使用维护简便安全,便于运输和长期贮存。不过缺点也较为明显:比冲低,推力和工作时间受环境初温的影响较大,推力大小不易调节,不能多次启动和重复使用。

(2)火箭发动机

火箭起源于中国。早在唐代初年(约公元7世纪)就有关于火药的记载,南宋时代,火药是制造焰火的主要材料,后来经过加以改进制成火箭。我国古代制造的火箭和起花所用的是黑色火药,它们的工作原理和现代的固体燃料火箭几乎没有不同。与空气喷气发动机相比,火箭发动机的最大好处是:它自身既带燃料,又带氧化剂,靠氧化剂来助燃,不需要从周围的大气层中汲取氧气。如此一来,它不但能在大气层内,也可在大气层之外的宇宙真空中工作。这是任何空气喷气发动机都不具备的。

现代火箭发动机主要分固体推进剂和液体推进剂发动机。“推进剂”,其实就是燃料(燃烧剂)加氧化剂的合称。

固体火箭发动机

固体火箭发动机为使用固体推进剂的化学火箭发动机。固体推进剂通常有聚氨酯、聚丁二烯、端羟基聚丁二烯、硝酸酯增塑聚醚等。

一般情况下,固体火箭发动机由药柱、燃烧室、喷管组件和点火装置等组成。药柱是由推进剂与少量添加剂制成的中空圆柱体(中空部分为燃烧面,其横截面形状有圆形、星形等)。药柱置于燃烧室中。点火装置用于点燃药柱,通常由电发火管和火药盒(装黑火药或烟火剂)组成。通电后由电热丝点燃黑火药,再由黑火药点燃药柱。喷管可使燃气膨胀,加速产生推力,为了控制推力方向,常使其与推力向量控制系统组成喷管组件。该系统能改变燃气喷射角度,从而实现推力方向的改变。药柱一旦燃烧完毕,发动机就立即停止工作。

固体火箭发动机主要用作火箭弹、导弹和探空火箭的发动机,以及航天器发射和飞机起飞的助推发动机。

液体火箭发动机

液体火箭发动机是指使用液体推进剂的化学火箭发动机。常用的液体氧化剂有液态氧、四氧化二氮等,燃烧剂有液氢、偏二甲肼、煤油等。氧化剂和燃烧剂必须贮存在不同的贮箱中。液体火箭发动机一般由推力室、推进剂供应系统、发动机控制系统组成。

推力室是将液体推进剂的化学能转变成推进力的重要组件。它由推进剂喷嘴、燃烧室、喷管组件等组成。推进剂通过喷注器注入燃烧室,经雾化、蒸发、混合和燃烧等过程生成燃烧产物,以高速(2500~5000米/秒)从喷管中冲出而产生推力。燃烧室内压力可达200个大气压、温度3000~4000摄氏度,因此很多情况下,常常需要冷却。

推进剂供应系统的功用是按要求的流量和压力向燃烧室输送推进剂。按输送方式的不同,有挤压式(气压式)和泵压式两类供应系统。挤压式供应系统只用于小推力发动机;大推力发动机则用泵压式供应系统,这种系统是用液压泵输送推进剂的。

发动机控制系统的功用是对发动机的工作程序和工作参数进行调节和控制。工作程序包括发动机启动、工作、关机三个阶段,这一过程是按预定程序自动进行的。工作参数主要指推力大小、推进剂的混合比。

液体火箭发动机的优点是比冲高(250~500秒),推力范围大,能反复启动,能控制推力大小,工作时间较长等。液体火箭发动机主要用于航天器发射、姿态修正与控制、轨道转移等。

液体导弹火箭发动机比冲较高,推力大,推进剂流量可调节,能准确控制关机时间。液体导弹有推进剂贮箱和增压、输送系统,发动机还有喷注器和冷却系统等,因此,结构复杂,体积较大。推进剂需有专用的运输、贮存、化验和加注设备,增加了地面设备,影响了导弹的机动性。

其他能源的火箭发动机包括电火箭发动机和核火箭发动机。

电火箭发动机是利用电能加速工质,形成高速射流而产生推力的火箭发动机。与化学火箭发动机的不同之处在于,这种发动机的能源和工质是分开的。电能由飞行器提供,一般由太阳能、核能、化学能经转换装置得到。工质有氢、氨、氩、氨等气体。电火箭发动机由电源、电源交换器、电源调节器、工质供应系统和电推力器组成。

按加速工质的方式不同,电火箭发动机有电热火箭发动机、静电火箭发动机和电磁火箭发动机三种类型。电热火箭发动机利用电能加热工质,使其气化;经喷管膨胀加速后,由喷口排出而产生推力。静电火箭发动机的工质从贮箱输入电离室被电离成离子,.然后在电极的静电场作用下加速成高速离子流而产生推力。电磁火箭发动机是利用电磁场加速被电离工质而产生射流,形成推力。电火箭发动机具有极高的比冲、极长的寿命等优点,但缺点是产生的推力较小。

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