洲際導彈可以飛一萬多公里,飛機為什麼不用這種發動機?

頭頂燕飛過

洲際導彈為了可以隨時發射,方便存放,使用的都是固體燃料發動機。

如果飛機使用這種發動機是不可以的,因為固體火箭發動機一旦啟動,基本上都是直接運行到燃料耗盡,很難精確調控推力,無法重新啟動。


而飛機不能像竄天猴一樣飛出去不回來降落,這就導致了飛機不適合使用固體火箭發動機。


那麼,使用液體火箭發動機可以嗎?當然可以。二戰時候的德國就有Me163參戰,它使用的一款液體燃料火箭動力發動機。

液體燃料相對於固體燃料,可控性好的多,可以調節推力,但是這玩意不穩定並且有毒。所以駕駛這些飛機的飛行員都得穿著防護服。

Me163可以在分分鐘飛上高空攔截轟炸機,這種飛機在當時是一種無敵的存在。然而畢竟是火箭發動機,所以損失中的80%發生在起降階段。



那為什麼現代技術發達了,燃料也可以沒毒,並且可控了,飛機還不使用火箭發動機呢?

其中的原因有很多,首先就是燃料比衝的問題。就是你用多重的燃料,可以給飛行器帶來多少衝量。說簡單一些,就是使用常見的飛機發動機,比使用火箭發動機,帶給飛機的能量可以高出三到六倍。這還不算上操控或者性價比之類的問題。

雖然火箭發動機可以瞬間提供很大的推力,但是實在不適合在飛機上用。除非飛機和Me163的任務一樣,迅速升空攔截轟炸機,然後“落地成盒”。這完全不如來一發地對空導彈有效。



如果飛機想要進入大氣層外執行任務,那按照現在的技術來看,鞋帶彈藥並且可以達到這個目標的戰鬥機,體積要比航天飛機大的多。所以目前看來,火箭發動機在飛機上的應用還有些困難。


但是飛機也有一種技術可以實現比導彈飛的還快,那就是正在研製的超燃衝壓發動機。


蛋科夫斯基

洲際導彈動力系統與飛機發動機有很大區別。洲際導彈動力系統大多采取液態推進裝置或固體燃料火箭推進機,一般可以飛一萬多公里。而航空發動機是一種高度複雜和精密的熱力機械,為飛機提供飛行所需動力,作為飛機的心臟,它直接影響飛機性能及可靠性。

火箭動力系統主要是應用動量守恆,系統內能發射前後完全不同,新增內能源於對火箭所附帶燃料進行燃燒從而增加系統推進能力。同時,物質被噴射出後,單位時間內質量低,速度快,從而保證火箭能加速飛行。

就目前應用比較多的固體推進器而言,準確名稱叫固體火箭助推器。火箭在受到技術條件限制達不到所需要推力值情況下經常會選擇捆綁若干個固體燃料助推器,這是遠程火箭動力系統重要組成部分,火箭起飛時,助推器和一級主機同時點火,燃燒完畢後與一級分離被拋掉。

此外,火箭動力系統中還有專門大推力火箭發動機,這與飛機發動機設計原理也完全不同,他們是利用衝量原理,自帶推進劑、不依賴外界空氣的噴氣發動機。火箭發動機不像噴氣式發動機那樣需要進風口,所以不需要從總推力中扣除衝壓阻力。

而正因此,其主要作用也與飛機發動機不同,更多是需要在火箭起飛初期為升空和之後飛行提供巨大推動力,而航空發動機還需要考慮功率比重、燃油消耗量、迎風面積、工作壽命等諸多問題,兩種動力推進裝置設計風格與實際任務完全不同,所以自然無法互相替換。【張屹】


大國策

首先要明白洲際導彈之所以能飛那麼遠和發動機本身關係不大,雖然導彈的發動機一般都具有很大推力但是讓導彈飛那麼遠的秘訣在於導彈的氣動外形。對比一下就知道洲際導彈大多都是圓筒彈身加上圓錐彈頭,飛行阻力是非常少的,這就大大給發動機降低了工作負荷,即便是攜帶少量的燃料也可以飛行相當長的距離;而一般的戰鬥機都不具備這種優秀的氣動外形。關於氣動外形的選擇還要說一說洲際導彈和飛機的原理差別。

洲際巡航導彈在發動機推動之下升到一定高度,藉助地球引力做巡航飛行時發動機僅僅提供一種平衡推力。這種推力平衡了導彈受到的阻力導彈處於受力平衡狀態,就像衛星一樣做著勻速圓周運動,也因此飛行距離對發動機的要求並不很高。而洲際導彈中的另一種“彈道導彈”原理又不一樣,彈道導彈是藉助發動機推力提升到一定高度,在下落過程中藉助空氣動力學原理遠距離滑翔到目標上空,這樣做對發動機的要求就更低了,代價是制導精度大幅下降航程也嚴重萎縮。印度的烈火5導彈就是以這種形式發射的,保守估計其射程在5000公里上下.

最後是戰鬥機的的飛行需要,飛機需要具備長時間巡航飛行、多種超機動動作的能力,這就是他不能採用導彈氣動外形的原因,氣動外形上的阻力消耗了發動機功率和油箱的燃料,航程上的大幅縮水由此而來;此外就是飛機的飛行原理問題,飛機藉助機翼形成的上升力達到上下表面的受力平衡,而機翼上的受力也是發動機推力提供的空氣動力,這本身就是嚴重消耗燃料的,再加上飛機各種機動動作需要發動機隨時變更推力的大小,這也是飛機耗油嚴重的原因。

而飛機之所以不採用導彈發動機,原因在於這種發動機並不適用於飛機,導彈發動機是自己攜帶氧化劑的,這就是為什麼他沒有飛機上的進氣道,攜帶燃料之外的氧化劑需要佔用大量的空間和重量,這對於戰鬥機而言是絕對無法接受的。上文已經提到飛機的載重能力是需要發動機消耗燃料來換取的,設法減重是提高飛機航程的最基本原理。此外火箭發動機提供的推力是不可以調節的,這種發動機之所以推力巨大離不開瞬間的加速性,而戰鬥機各種動作需要發動機推力處於可變的狀態,因此戰機和導彈的發動機是絕對不可能替換使用的。


利刃軍事

用類似導彈的飛行方式執行客運,用飛機幾十倍的速度進行人員貨物運輸,正是現在設想的熱點。

用彈道飛行的火箭(而不是靠空氣升力飛行的飛機)進行運輸的想法古已有之,嚴格來說導彈本身就是一種運輸工具,只是它運輸的是炸藥和毀滅,而不是人員和貨物。早期的幾次亞軌道載人飛行也可以算是運輸,像美國的第一次載人亞軌道飛行,謝潑德在水星-紅石3號上飛行了15分鐘半,降落在486公里之外,時速接近2000公里,超過了絕大多數的飛機。在一些科幻小說的設想中,像是《fatherland》裡面,就描述了納粹德國贏得二戰之後,將火箭技術發展為跨大西洋的越洋快速交通工具的設想,這是有事實作為支撐的。

但是現今為止,有幸用亞軌道彈道飛行的只有少許經過訓練的航天員,這主要是處於兩個原因。首先是發射時的過載,出於充分發揮火箭能力的原因,發射火箭的過載都要遠大於水平爬升的飛機,早期載人火箭的G值可達7~8,現在隨著技術進步一般火箭G值降到了5左右,航天飛機能降到3,這意味著發射的短時間內人體承受的重力會增加3~5倍,沒受過訓練體質不好的普通人一般是難以承受的。其次就是飛行成本,如果火箭發射後不能順暢降落重複利用,相當於坐一次航班飛機就摔掉報廢,這在經濟上是無法承受持續運營的。

所以要想讓火箭運輸成為現實,首先需要足夠高性能的火箭降低起飛降落過載,其次需要穩定可靠的火箭發射回收技術。現在這兩方面做的最好的就是SpaceX,他們最近剛剛提出了這方面的設想,希望通過低價,海上發射的可重複使用火箭,在主要城市之間實現30分鐘數千英里的往返速度,例如從曼谷去迪拜,或是從夏威夷去東京,最高時速可能達到約1.67萬英里(約合2.69萬公里)。如果這一設想順暢實現,不遠的未來我們就有可能乘坐火箭像導彈一樣高速抵達目的地。


海邊椰子

洲際導彈一般使用大型液體火箭發動機或固體火箭發動機,目前在役的飛機均沒有采用火箭發動機的,歷史上只有航天飛機採用火箭發動機。

這是因為如果只是追求一萬多公里的航程的話,飛機並不需要使用洲際導彈的發動機,因為現有大型飛機使用的發動機,只有油料充足,基本上都支持一萬多公里的飛行。民用飛機比如採用渦輪風扇發動機的波音747,就擁有高達15000公里的最遠航程,軍用飛機如採用渦輪噴氣發動機的B-52,航程更是高達16000公里,甚至採用是渦輪螺旋槳發動機的圖-95轟炸機,也擁有超過12000公里的航程。

飛機之所以不採用火箭發動機,首先因為絕大部分飛機都是要長期重複使用的,而火箭發動機基本上是一次性的,雖然大家都知道現在美國已經成功實現了火箭的重複發射,但目前重複使用火箭發動機的技術並未成熟,而且目前火箭發動機要實現重複使用的話,需要花費大量檢查修復的時間和費用,遠不能滿足飛機這種可能不到一個小時就要重新復飛的需要。

此外,火箭發動機動力對於飛機來說,過於充沛,啟動時對周邊環境的影響過大,又無法進行靈活的空中機動,而且成員的舒適性太差,航天員都要經過長時間的專業訓練才能適應。

除了技術因素外,更多是基於經濟性的考慮,飛機的發動機可以長期重複使用,消耗的只是相對便宜的航空燃料,要達到同樣的航程,一次性的火箭發動機的費用要比飛機高近百倍,比如長征11號一次的發射費用約為8000萬,私人包一架飛機洲際飛行的費用尚不到100萬。


諸葛小徹

二者氣動外形有天壤之別,火箭就那麼簡單的一個錐體結構,但是飛機就沒那麼簡單了。
從速度上講,導彈的速度與飛機的速度根本不是一個級別,如果硬要將飛機提到這個速度,飛機和飛行員都受不了。
洲際導彈用的火箭發動機,是一次性使用,略顯簡單粗暴,飛機用的渦扇發動機,可以循環利用,後者更為精密複雜。

復興軍事

我們都知道洲際導彈是指超過8000公里射程的彈道導彈,我國2017年服役的東風-41彈道導彈最大射程14000公里,如此遠的飛行距離,不禁令人想問,為何不見此發動機應用到戰鬥機上?

首先我們要明白一點,彈道導彈使用的發動機為火箭發動機,而我們的戰鬥機使用的則是渦輪發動機,兩者有本質上的區別。此外,導彈是一次性設計的,而戰鬥機則是重複性使用的,兩者幾乎沒有可比擬性!

洲際導彈的飛行速度最高可達20馬赫,落地時的速度甚至可以

達到25馬赫以上,戰機不同於彈道導彈,如果戰機以這個速度飛行,估計沒飛多遠飛機全散架了,甚至是與大氣層的摩擦過程中被燒燬。

一般情況下,飛機飛行速度超過音速時,就會產生音爆現象,這時候開始遇到一股強大的阻力。先前有網友指出,戰鬥機最快可超過10倍音速飛行,其實這是不可能的,如今最快的戰機也不超過5倍音速

,扯到10音速去,這傢伙簡直就是一個危險的“炸彈”!

此外,洲際導彈都是在大氣層以外飛行,上面的阻力比較小,加上強有力的火箭發動機推進。要讓戰鬥機飛到大氣層以外,即使是戰機受得了,飛行員也堅持不了多久!網友調侃說:用可燃冰呀!100升50000公里!50000公里呀!對此你怎麼看呢?


諸葛小軍

首先·,我們應該明確洲際導彈和飛機的工作環境,工作目的,以及工作原理都是不同的!

圖為白楊洲際彈道彈道


工作原理:

先說洲際導彈,洲際導彈是指射程在8000公里以上的彈道導彈,主要搭載核彈頭,執行戰略核威懾任務。洲際彈道導彈又分陸基,海基,空基三種發射平臺,空基平臺誕生與冷戰時期,只有美蘇兩國掌握,目前已經退出現役。陸基的代表主要有中國東風5,東風31,以及馬上服役的東風41,俄羅斯的撒旦,白楊,亞爾斯等,美國有民兵系列。海基有大名鼎鼎的三叉戟,俄羅斯的布拉瓦,輕舟。我國的巨浪2。它們都有一個特點就是一次性使用,無法回收重複使用,這一點和大部分運載火箭(如長征系列)是一樣的。所以,洲際彈道導彈採用的都是火箭發動機,需要自行攜帶氧化劑和還原劑。大家耳熟能詳的液氫液氧發動機就是這樣,其中液氧是氧化劑,液氫是還原劑,這因為要攜帶兩種,所以體積都比較大。當然,液體火箭發動機還會有聯氨-偏二甲肼的燃料組合,在此不一一列舉。此外,洲際彈道彈道還有更先進的固體燃料發動機,其反應時間更快,能量比更高(如美國的三叉戟系列,我國的巨浪2)。其升力完全來自發動機的推力。

火箭發動機工作原理示意圖

而飛機呢?它是一種在大氣層內飛行的飛行器,飛行所需的升力來自機翼,發動機只是提供水平推力(當然部分推力矢量發動機可以直接提供升力)。而且飛機是一種要重複使用的東西,所用的發動機無論是噴氣式的還是螺旋槳的,都是隻攜帶還原劑(即燃油),而氧化劑則在空中直接吸氣,利用空氣中的氧氣作為還原劑。所以相對體積要小得多。

噴氣式發動機工作原理示意圖


工作環境:

導彈的工作環境要經歷大氣層內-大氣層外-大氣層內三個階段,由於大氣層外沒有空氣,所以它只能自己攜帶氧化劑,以保證發動機正常工作。

彈道導彈工作彈道示意圖

飛機則不同,它只能在大氣層內飛行,所以可以利用空氣中的氧氣做氧化劑,保持發動機正常工作。

飛機主要在對對流層和平流層飛行


工作目的:

洲際導彈的唯一作戰目標就是把核彈頭投送到目標上空,任務是一次性的。

飛機則是一種要重複使用的東西,而且大氣層內的空氣阻力很大,超過3馬赫就會有“熱障”,所以很難太快。

綜上所述,飛機和彈道導彈完全是兩種完全不同的東西,所以導彈的發動機原則上來講不能拿到飛機上來用。(也有例外,例如美國當年為了突破音障的試驗機就用了火箭發動機,不過那只是實驗用,不具有普遍)


寇澤酉

彈道導彈是火箭發動機,與巡航導彈和飛機的渦輪發動機的概念不同,而巡航導彈的一次性和飛機的重複性使用的差別又使二者的設計思維不同,所以三者差別都較大。

氫氣是化學燃料,火箭之類的就用這種化化學燃料做動力。但是化學燃料有個致命的缺點,那就是化學燃料的能量轉換非常低,但是它的質量卻比天然氣和石油之類的低很多倍,因為火箭很大,所以它能裝很多的氫氣,以數量上的優勢彌補能量轉換上的不足。。。但是飛機的體形可沒火箭那麼大,如果飛機也裝上了氫氣,用不了多久就會因為氫氣轉換的能量不夠而大量燃燒氫氣,一下子就沒了。。。。。。所以石油在當代還是最重要的燃料。

飛機可以飛到15馬赫純屬無稽之談!因為飛機是在大氣層內飛行的,如果飛機以那種速度飛行的話,首先就是燃料不夠,可能最多也就是飛幾分鐘就沒油了。。。之所以彈道導彈能飛十幾馬赫是因為這導彈是在外層空間飛行的,空氣摩擦力小,而氫氣燃燒溫度比石油高了。

因為固態氫氧存放條件的限制,將會使飛機體積加大很多,即影響機動性,也容易被擊中,所以在飛機上不會使用;而導彈可以不在乎機動性和體積,在乎速度和航程,所以導彈可以用。

導彈飛得遠是因為它是在大氣層以外飛行,相對阻力很小,氫氧燃燒溫度比汽油高十幾倍,所以火箭、導彈都是一次性的,飛機的長期飛行啊;且現在的飛機飛行高度達不到,飛行速度過快機身和人體都無法承受。導彈飛得遠因為零件少,飛機的配件太多,過高過快都不行。

因為兩者沒有任何可比性。洲際導彈的難度遠沒有你想的那麼高,倒是追求絕對安全可靠並且經濟環保的大型民航客機到今天也就是波音和空客兩家能搞定,遠遠不止發動機一個難關。彈道導彈技術倒是早就爛大街了,擁有是很簡單的事情,至於精度等性能指標都是次要的,反正大部分國家擁有彈道導彈的目的就是威懾,尤其有了核彈頭之後。我們也就是10多年前剛剛裝備了固體火箭發動機的洲際導彈,要說尖端,我們在洲際導彈上比美國和俄羅斯還是有明顯差距的。


王小二君臨天下

你好,軍事問答達人哨兵ZH為你解答。回答這個問題之間我先給洲際導彈飛機的飛行方式,方便大家理解。

洲際導彈,顧名思義,是一種執行大洲之間打擊任務的超遠程武器

,屬於彈道導彈“彈道”的意思是什麼?直白一點就是彈丸的飛行軌跡(拋物線軌跡),彈道導彈的意思就是以這種軌跡飛行的一種導彈,使用火箭發動機給導彈加速,燃料用完後彈體就由慣性繼續按照原先的彈道飛行。所以,洲際導彈的飛行時發動機不是全程都工作的,飛行彈道由主動段(火箭助推階段)和被動段(自由飛行階段和再入段)組成。而且導彈使用的是火箭發動機,沒錯,就是屁股後面噴火的那種,自帶推進能源,在外太空也一樣能噴火,能源在發動機內被轉化為工作介質動能,從而噴射出高速射流,產生強大的推力,利用了衝量原理。因為自帶推進能源包括助燃劑的原因,
火箭發動機的燃料消耗是很大的,飛機的發動機沒有可比性。

現在來說說飛機的情況。飛機發動機也叫航空發動機,主要有三種類型:活塞式發動機,燃氣渦輪發動機,衝壓發動機。目前飛機都使用燃氣渦輪發動機中的渦輪噴氣發動機(分為離心式軸流式

,當今的渦噴發動機大多為軸流式),而活塞式發動機是早期飛機使用的,用於帶動螺旋槳;衝壓發動機因為研發難度的原因目前多用於小型導彈技術上。問題上說的,肯定就是渦輪噴氣發動機了,渦噴發動機需要吸收空氣作為燃料的助燃劑,燃料燃燒時噴射出高速氣體從而產生動力,且不用自帶助燃劑,比較節約資源,但是只能在大氣層內飛行。還有一點很重要,航空發動機有一個不能忽略的指標平均故障間隔時間,這個指標越高,就說明這個發動機的故障率越低。畢竟不像火箭發動機是一次性的,飛機飛出去還是要飛回來的(雖然戰時飛機的戰損率會很高,但是在
和平時期這個指標就重要了)。

我再補充一點,大家從速度這個方面上去考慮一下,戰鬥機目前達到音速就已經很了不起了,而且還不能一直保持這個速度,超音速巡航那是五代戰鬥機的標準。但是導彈的速度呢?幾倍甚至幾十倍音速

(洲際導彈再入段時的速度)都可以,特別是洲際導彈,可是要在大氣層外飛行的,速度大概15馬赫左右,這時就需要火箭發動機給與極大的推力才能把導彈送出大氣層。這種推力遠遠不是飛機發動機相比的,這種速度也不是飛機能承受的,以飛機的機構,如果達到了這種速度,早就解體燃燒了。而且我上面也說了,導彈的火箭發動機是一次性的,不向飛機的還要循環利用,不然以我們國家在導彈和運載火箭發動機能力,兩者可以通用的話,還用得著為戰鬥機的發動機擔心?所以嘛,洲際導彈的發動機用在飛機上這種異想天開的想法是不實際的,如果說有什麼導彈的發動機跟飛機是差不多的,那麼就是巡航導彈,也有使用噴氣發動機。

最後提一提衝壓發動機,等到這種發動機的研究有了大的進展,那麼人類在高速飛行器的研發上又將更進一步。

我是軍事問答達人哨兵ZH,領域解析,獨特見解,歡迎大家關注謝謝。



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