为啥战斧,长剑这样的巡航导弹只有6-7米长,却有2500千米左右的射程,用的什么发动机?

玉山道院


巡航导弹是一种以巡航状态为主要飞行模式,在稠密大气层内飞行的导弹。巡航状态即导弹经火箭助推器加速达到近恒速状态后,导弹的升阻比及发动机的推重比均为1,即达到升力与重力平衡、推力与阻力平衡的状态。以近于恒速、较低弹道、弹道较为平直的状态飞行。在这种状态下,单位航程的耗油量最少。由喷气发动机产生推力,大展弦翼比弹翼提供气动升力。其飞行弹道通常由起飞爬升段、巡航(水平飞行)段和俯冲攻击段组成。

一般来讲,构成导弹自身长度主要有三大部件:战斗部(弹头)、制导系统、推进系统。其中推进系统主要由发动机和推进剂供应系统两大部分组成,其核心是发动机。导弹发动机主要有两种:即火箭发动机和涡扇发动机。前者自身携有氧化剂和燃料,因此不仅可用于导弹在大气层内飞行的,还适于在氧气稀薄的大气层外飞行,但由此推进剂供应系统需加大加长,导弹长度较高;后者只携带燃料,依靠吸收大气层内的氧气来燃烧推进剂产生推力,所以只能适用于在大气层内飞行的导弹 ,但也因此无需携带氧化剂,推进剂系统占据导弹体积比例较小,弹体长度较低。

巡航导弹因为主要飞行范围在氧气充足的大气层以内,所以主要采用涡扇发动机,或采用火箭发动机作为飞行末段突防攻击的助推器,所需推进剂相对单一,长度较低。战斧巡航导弹是目前美空军、海军远距离精确打模式当中的重要成员,主要有空基、陆基和海基共三种发射模式和型号导弹。战斧巡航导弹主发动机采用F-107-WR-450涡扇发动机,推力达267千克,助推器为固体火箭发动机,推力达3110千克。弹长6.17米,弹径52.7公分,水平翼长2.62米,最大射程可达2500千米。

巡航导弹由于飞行速度较慢,普遍速度在0.7~0.95马赫左右的亚音速飞行,面对敌方的反导体系时无法做到超音速突防。因此在隐形巡航导弹还未大规模投入实战之前,巡航导弹基本都是采用低空突防的模式对目标进行攻击。

图为美国战斧巡航导弹进行低空突防:

巡航导弹在发射升空进入巡航状态后,会根据不同环境逐步降低到一定的高度,利用对方雷达盲区突防:在海面飞行时会保持在7~15米、在平坦陆地上是50米以下、在山区及丘陵则是100米以下,而后其大展弦翼比的主弹翼产生的升力和发动机推力达到一个平衡的状态,使导弹能以近于恒速、较低弹道、弹道较为平直的状态飞行。接近目标后,火箭助推器便快速会将导弹推到一个合适的攻击高度,而后导弹会进行俯冲,对目标进行毁灭性打击。

图为新一代采用隐身突防模式的隐形巡航导弹:

图为美国战斧巡航导弹及具体构造:

巡航导弹所采用的涡扇发动机尽管在瞬间加力推力方面不如火箭发动机强,但燃油经济性相对较高 。巡航导弹一般除了初段和末段需以0.95马赫左右的高亚音速速度飞行,在巡航段都以0.7马赫左右的亚音速速度飞行,并且在巡航状态下 ,巡航导弹的大展弦翼比弹翼可提供给导弹80%的升力,发挥类似于滑翔机的作用,导弹无需过高的推力便可保持巡航状态。在这种飞行状态下,导弹单位航程的耗油量最少,间接有效地增加了航程。因此各国当中具有代表性的导弹如美国BGM-109战斧、中国长剑-10、俄罗斯Kh-55巡航导弹最大射程均可达2500千米以上。

中国长剑-10巡航导弹6.5米,弹径0.52米,发射重量约1.8吨,射程2500公里:

长剑-10在弹体外型设计上参考集成了俄罗斯Kh-55和美国"战斧"巡航导弹的特点,中段采用了类似Kh-55的大弦翼比可折叠主弹翼设计。当导弹发射升空进入巡航状态时,主弹翼便会展开,为导弹提供气动升力,发动机推力开始适当减弱,以求达到近恒速状态。后部则参考"战斧",发动机进气口位于弹体后部下方,喷口附近装有十字型折叠尾翼,有利稳定导弹的空中飞行状态,便于导弹调整改变飞行路线。

为了能使涡扇发动机拥有更多的运转时间以此获得更远的射程,长剑-10巡航导弹在起飞爬升段使用火箭助推器达到巡航速度,而后涡扇发动机才开始工作。导弹升空后在稠密大气层中靠翼面产生的气动升力和发动机推力,做等速巡航飞行。全程进行卫星和地面惯性复合制导,实施中远程精确打击。采用低空突防模式,平均飞行高度在20米以下,有效射程在1500至2500公里之间。有效射程在1500至2500公里之间,其打击威力要强于美国的战斧式巡航导弹,只需一枚命中即可将一艘7000到10000吨级的导弹巡洋舰送入海底。

长剑-10巡航导弹主要有岸基和空基两种发射模式。岸基模式主要是依靠陆基导弹发射车发射,主要用于第一岛链之内的近海防御任务。而空基模式则是由轰-6K挂载长剑-10进行远距离精确打击,拥有3500公里作战半径的轰6K再搭配射程达1500~2500公里的长剑-10巡航导弹足以对美军驻日冲绳基地、嘉手纳空军基地等及美军关岛基地等第二岛链内的军事目标进行远程精确打击,形成战力威慑。


无语胜似有语


首先需要了解一下巡航导弹的动力组成,简单的说就是巡航导弹使用的是什么发动机!它不像一般的导弹那样,使用的是火箭发动机,巡航导弹使用的发动机是和普通飞机一样,是喷气发动机!

就比如美国的最有名的战斧巡航导弹,使用的就是涡扇发动机,这样的发动机虽然速度慢,但是燃料消耗低,工作时间长,不像使用火箭发动机那样可能连续工作几十秒或者几分钟!

所以由于采用的是喷气发动机,导致了巡航导弹的射程比普通的导弹射程要远!当然只是发动机的差别,也并不能让巡航导弹有着几千公里的射程,这还和巡航导弹的气动布局有关系!

了解巡航导弹外形的都知道,巡航导弹和普通的飞机一样,也是有类似机翼的弹翼,而且还是非常的大,这个类似机翼的弹翼,起到了补充升力的作用,提高了巡航导弹的升力,不需要过多的依靠巡航导弹的发动机来提高升力。就算巡航导弹没有了动力,依靠弹翼,也是可以滑翔数十公里的,这就是有大型弹翼的好处。

所以喷气发动机,再加上巡航导弹的巨大的弹翼,使得巡航导弹就如同普通的飞机一样,即使只有6到7米长,但是照样可以拥有数千公里的航程,可以说,巡航导弹的超远的射程,就是巡航导弹的弹翼和发动机共同决定的。

不过巡航导弹也有一个弊端,那就是巡航导弹的速度太慢了,相比较其它的导弹,比如说空空导弹和反舰导弹,动不动就是几倍音速的飞行速度,巡航导弹却只有不到一倍音速的飞行速度,太慢了,所以大多数的巡航导弹都是在亚音速的情况下飞行的。

速度慢,也就导致了巡航导弹非常容易被拦截,甚至普通的高射炮都能拦截巡航导弹,所以我们经常就可以从新闻报道当中听到正在进行内战的叙利亚,又拦截了多少枚巡航导弹,并且还有相关的拦截视频!

虽然巡航导弹的射程是很远的,精度也很高,但是速度是巡航导弹的软肋,所以针对这样的问题,目前世界主要的军事强国也就开始着手解决这个问题,主要解决方案有两点,第一就是提高速度,所以也就有了超音速巡航导弹。

第二就是提高巡航导弹的雷达隐身性能,也就是隐身巡航导弹,目前美国研制的最为完善,已经有多款隐身的巡航导弹服役了!

所以综合来看,巡航导弹数千公里的射程,是由巡航导弹的发动机和巨大的弹翼共同决定的!


资讯所长


▼这张照片中支架上有一台航空发动机,很多人可能会嘀咕:这航空发动机怎么这么小?在油管上经常观看视频的航模爱好者则肯定会说,这肯定是国外有钱土豪自己给航模制作的小型涡轮风扇发动机。其实,图中的这台迷你涡轮风扇发动机是一台彻头彻尾的军用发动机,是美国ALCM空射巡航导弹的F-107涡轮风扇发动机。巡航导弹之所以能够拥有数千公里的射程,其核心奥秘就在于这台油耗较低,能够持续输出动力的航空发动机!



目前导弹的类型虽然非常多,但总体而言用的发动机就两个类型。一种是上图这种涡轮风扇/涡轮喷气式航空发动机,另外一种则是和运载火箭一样的火箭发动机。喷气式航空发动机和和火箭发动机有什么区别呢?通俗点说,喷气式航空发动机的推力更小,但是油耗低,动力输出源远流长,可以保证长时间工作,提高导弹射程。而火箭发动机则不一样,火箭发动机动力澎湃,但是油耗巨大,三秒真男人,一下子油箱就空了。安装在导弹上一般猛推几秒钟,后面就是滑翔了。

所以火箭发动机一般用在弹道导弹,反舰导弹,空空导弹等只需要前期加速的导弹上,涡扇发动机则用在巡航导弹这种需要超远距离飞行的导弹上。不过近年来随着涡扇发动机性能提升,很多追求突防速度的反舰导弹也开始使用油耗小的涡扇发动机,实现了一定程度上的射程与速度兼得。巡航导弹和反舰导弹又不一样,巡航导弹不需要冲击敌方目标密集的防空系统,所以设计时并不强求末端超音速飞行,于是就采用了“温柔”的涡轮风扇发动机。
这是战斧巡航导弹的
结构示意图,和常规导弹的布局类似,最前方是引导头,装着制导设备。引导头后面是弹头,战斧有两种模式,可以核常兼备,日常执行任务时使用常规弹头。弹头后面就是导弹的动力系统了,即燃料箱和发动机。这张图的图注写的是火箭推进器有点小瑕疵,其实战斧巡航导弹用的是图一的那款F-107涡轮风扇发动机。为了保证2500公里的射程,其燃料箱占据了弹体的绝大部分空间,装满了航空煤油,供F-107使劲造。


除了和常规导弹类似之处,战斧巡航导弹也有和常规导弹的不同之处,即类似于飞机的气动外形。▲这是战斧巡航导弹在巡航飞行时的照片,从外观我们就可以发现其气动设计和导弹差异较大,反而类似于一架无人机。首先为了保证尾部的涡轮风扇发动机正常工作,战斧巡航导弹在尾部设置了一个突兀的进气道。这一点正好从侧面印证了前一张图片的错误之处。如果是使用火箭发动机的话,是不需要进气道的。火箭发动机的燃烧自带只需要供氧,不需要吸气。
除此之外,战斧巡航导弹还有一对明显的机翼,一对大展弦比机翼。全长5.56米的导弹配备一对2.65米的机翼,这种设计只有巡航导弹身上才能看到。其实这对机翼似于第二次世界大战期间螺旋桨的平直机翼,特点是在机翼面积较小,但是可以提供较大升力。在发射井中的时候,战斧巡航导弹的这对机翼是收起来的,发射出去后弹出,辅助导弹巡航飞行,扩大射程。总得来说,巨大的燃料箱,油耗较小的涡轮风扇发动机再配合一对机翼,成就了巡航导弹数千公里的射程!


赤焰哒哒哒


美国的战斧式巡航导弹和我国的长剑10巡航导弹都是世界上非常有名和典型的巡航导弹,他们都是核常兼备的战役级中程导弹,射程都在2500公里-3000公里。他们使用的发动机都是比较省油的涡扇发动机,但是这两款导弹之所以能够飞得远,原因也不仅仅在于发动机。

图为战斧式巡航导弹的涡扇发动机。

巡航导弹不同于其他导弹,其实可以把巡航导弹和无人机看作是一种武器,巡航导弹和现代长航时无人机一样,都装备有涡扇发动机和平直机翼。涡扇发动机的最大特点就是省油,他在传统的涡喷发动机外加了一层外涵道,因此在飞行中,外涵道也可以产生一些推力,增加发动机的空气流量,在消耗同样多的燃料情况下,涡扇发动机导弹比涡喷发动机的导弹要打的远很多。

图为美国试射巡航导弹,巡航导弹飞行中打开平直的机翼,非常有利于长时间滑翔。

其次,巡航导弹大都是平直机翼设计,这种设计本来就是适合于产生巨大升力,帮助导弹/飞机进行长时间滑翔的设计。我们都知道滑翔机就是这种巨大的平直机翼,包括美国著名的U2高空侦查机也是这种机翼,这种机翼最大特点就是升力系数高,当然他也有缺点,那就是阻力大,但是导弹升力系数高,就意味着可以节省燃料,毕竟如果没有足够的升力系数,那就好需要导弹的发动机多出力去克服重力影响。

图为空射长剑10和陆基长剑10导弹,可见其在发射前弹翼是收回来的,飞行中才会展开。

巡航导弹也因此速度较慢,毕竟涡扇发动机出力不够直接,平直机翼也限制了导弹飞行的速度,因此一般大射程的巡航导弹大都飞行速度较慢,比如美国的战斧式巡航导弹只有0.7马赫的最大速度,所以说,巡航导弹更像是用速度换取了航程的无人机。当然,世界上也有一些超音速的巡航导弹,他们使用后掠翼,涡喷发动机,取得了超音速的突防速度,但是也因此降低了航程,一般射程都不到1000公里。

图为美国的JASM巡航导弹和印度的布拉姆斯巡航导弹,一种是亚音速,一种是超音速,弹翼的后掠角差距很大。

巡航导弹飞的慢,带来了一些好处,也带来了坏处。好处除了射程够远之外,还有精准度大大提升,导弹可以精确的命中目标,圆概率误差一般在10米以内,有些先进的可以在5米以内,我国最新的技术可以让巡航导弹命中精度达到1米以内,这就已经不光是可以从窗户里打进去攻击目标了,甚至可以从树梢之间穿过打击目标,这样的能力都是飞得慢带来的好处,可以利用卫星制导进行轨迹修正。

图为工作人员在装配巡航导弹的涡扇发动机。

当然,飞的慢最大的坏处就是突防能力较差,且先不说大国对战了,就算是美国向叙利亚发射战斧式巡航导弹,都会被叙利亚老旧的防空系统拦截多枚导弹,毕竟拦截这些低空的巡航导弹,就像是拦截低空飞行的亚音速飞机一样便利。但是巡航导弹的大射程是必须的,因为只有这样才能确保发射平台在足够安全的距离打击目标,这是大国发动非接触式作战必须要有的能力,毕竟损失导弹不可怕,不损失飞机和军舰就好。


海事先锋


淘金客说:题主的问题很好!巡航导弹用的发动机和普通飞机的发动机还真有很大不同;此外,射程远不仅仅是发动机的功劳;如果还想进一步延长射程的话,首先考虑一下是否有必要了

巡航导弹的发动机

其它答主都说得不错了,战斧导弹用的F107小涡扇发动机会比涡喷省油一些,不过忽视了很重要的一点:战斧的这台小发动机是一次性的!设计寿命按50小时来计算的!因此,1967年研发成功的F107发动机,到1976年定型,它只有31公斤重,却能发出最大210公斤的推力,推重比达到了7!

同期飞机发动机的典型代表如普惠给F-15战斗机研发的F100发动机,如下图,虽然推重比达到了8,但却是按加力推力算的!按军推也就是中间推力算的话,只有5不到

,而战斧F107发动机没有加力推力只有军推,但推重比仍然高达7以上,秘密就在于极短的寿命、稳定的工况(无需导弹做较大过载的机动,不用考虑各种高度、速度下的推力),因此可以大幅度减重结构重量、结构件的厚度,热端部件(燃料室、涡轮)也能大幅减化。所以,导弹用的发动机可以做到非常简单而高效,还大大减轻了导弹的重量,对于延长射程贡献良多。

而较新(其实也有20年了)一些的F107-WR-105/401发动机,通过使用金属陶瓷涡轮、燃烧室、静子、喷管和薄壁构件,使最大推力超过600公斤,推重比将超过10,但这个推力和重量太大,已经不适合在“战斧”这个级别的导弹上用了。

不仅仅是发动机

对于战斧导弹来说,长射程还不仅仅是发动机的功劳,气动布局也很重要。它完全就是围绕着0.7马赫的亚音速巡航来设计的。大展弦比、但长度不大的平直翼升阻比相当高进气口是简单的可折叠的皮托管式,也是非常适合亚音速飞行,而且长度特别短,进气效率远高于飞机上的进气道。这些特点让战斧在巡航时非常省油,自然射程就远。

另外结构上一次性的导弹也比飞机简单得多,尤其是战斧IV型“战术战斧”,取消抗核打击的要求(战斧的前几型被设计成在核战争环境中有一定生存机率,因此结构上为抗核爆冲击付出一定的代价)后结构重量大大减轻,也降低了成本,甚至到了“不适合从鱼雷发射管发射”的地步。这对于延长射程也很大。

最后结论

一次性高效率发动机、专门优化的气动外形和结构的综合作用,使得“战斧”“长剑”这样的亚音速巡航导弹射程可以达到2500公里。如果想继续增加射程,自然还是要在这几方面下功夫。不过,2500公里的射程目前看是够用了,以美国“战斧”导弹为例,从海上发射为主,由于要打击的目标基本全在离海岸线2500公里的范围以内,再化太大代价去增加射程似乎并无必要。


史海淘金客


要回答这个的问题,得先从巡航导弹的设计开始说起。巡航导弹也叫飞航式导弹,它主要依靠喷气发动机所产生的推力和弹翼所提供的气动升力,以巡航状态的速度在大气层内飞行。从本质上讲,巡航导弹就是一个带炸弹的小型无人机,这就让巡航导弹与其他导弹相比有很大的不同。

(美军战斧式巡航导弹)

巡航导弹的设计原理就是一架小飞机,它采用喷气式发动机,可以保证它能够以高亚音速飞行。巡航导弹的飞行速度通常在每小时700-800公里左右,这个速度根本算不上快,当然它也不会像超音速导弹那样消耗大量燃料。速度较慢,燃料消耗较低,这就让巡航导弹可以飞行很长时间,航程也变得更远。如美国战斧式巡航导弹,它采用的是F-107-WR-450涡扇发动机,以0.7马赫的速度飞行时,油耗很低,这可以支持导弹飞行很长时间,其最大航程可达2500公里。

(巡航导弹本质上是一架带炸弹的无人机)

(巡航导弹生产线)

巡航导弹的气动设计也可以有效提升导弹航程。巡航导弹与一些超音速导弹的不同点在于多了一副弹翼,而弹翼的主要作用就是为导弹提供飞行所需的升力。简单来说,弹翼就像飞机的机翼一样,通过弹翼为弹体本身提供一定升力,保证导弹以一定的速度在一定高度稳定的巡航飞行。同时,由于弹翼的存在还可以使弹体具备空气动力学特性,这有助于导弹进行机动飞行,在保证射程的同时还可以提升导弹的机动能力。

(弹翼)

正因如此,尽管巡航导弹体积不大,却可以达到几千公里的射程。同时,由于巡航导弹具有体积小、重量轻、精度高、可低空机动突防的特点,现在越来越受到人们的关注。类似飞机原理的设计,让它拥有了中短程导弹一样的射程,它也成为了很多国家的重要作战手段,在现代战争中占据着一席之地。


战情解码


说巡航导弹之前,咱们先看一个玩具——滑翔机。

这个东西其实和巡航导弹的关联性很强。

关联在哪里?关联在高展开舷比机翼上。

一架滑翔机在垂直高度上降低1米高度,则基本上可以在水平方向上飞行50米甚至100米。这样的性能就归功于滑翔机的机翼设计。这种平直的机翼提供了极高的升力。

2009年两名新西兰飞行员,驾驶没有动力的滑翔机,在8500米高空创造了单次飞行2501公里的世界纪录。


说回巡航导弹

战斧也好长剑也好,也都和滑翔机意义配备了高展舷比的升力机翼。并且配有一台小推力的发动机。

战斧上的这台WR19涡轮喷气发动机看着挺大的,实际上很小,只有30公斤重量,可以提供1.7千牛的推力。这个推力看起来并不大,但足以配合战斧的升力机翼为导弹提供足够大的升力。

并且即便是在最大推力状态下这台发动机每个小时仅仅消耗不到100公斤的燃料。

而战斧导弹中段主要就是jp-9航空燃油的燃料箱,里面大约有400公斤的燃料,足够战斧导弹飞行3个小时之久。


这也就是为什么战斧导弹可以飞那么远的原因了。

而我们的长剑-10导弹其实设计原理和战斧导弹大同小异。也是基于高升力机翼外加小型发动机的设计。这样也同样是在飞行过程中用极小的燃料消耗获得足够大的升力,从而就获得了超远的射程。


军武数据库


导弹主要依靠发动机向后喷射工质对空气做功前进,根据力的作用是相互的物理学常识,在火箭向后喷射的同时,空气也给予导弹一个同样大小向前的力,从而推动导弹持续前进。导弹发动机一般分为火箭发动机和空气喷气发动机两种,火箭发动机一般自带氧化剂,通常应用在需要在大气层外飞行的弹道导弹上。
(世界最强的土星五号火箭发动机)

而空气喷气发动机(涡喷、涡扇、冲压)依靠空气和燃料混合燃烧产生动力源,所以适合大气层内低弹道飞行的巡航导弹使用。


(小型巡航导弹涡扇发动机)

长剑10和战斧都是属于典型的巡航导弹,射程最远都能够达到2000千米以上,那么它们有什么独门绝技可以飞这么远呢?

第一、这两者都采用了耗能低、持续性强的涡扇发动机作为动力,在携带相同燃料的情况下,涡扇发动机工作时间可以达到涡喷发动机的两倍以上,能够提供给导弹充裕持续的推进力。

第二、战斧和长剑10都采用了弹出式大展弦比弹翼设计,这种弹翼在飞行时就相当于飞机的两个翅膀,能够为导弹提供足够的升力,在很大程度上能够减少发动机的负担,进一步降低功耗,提高了发动机的续航能力。


(战斧导弹的超大弹翼设计)

第三、战斧和长剑10都属于巡航导弹中的大个子,战斧导弹全长5.56米,弹径0.527米,总重量超过1吨,对比弹长3.8米,弹径0.2米,重量只有140千克的AIM-7麻雀导弹来说,战斧简直就是巨无霸,也因为巨大的体格,战斧和长剑10才可以在能耗低的情况下又能携带更多的燃料,最终将射程提高到了两千千米以上。
(战斧导弹的体积)

不过凡事都有两面性,虽然采用涡扇发动机保证了足够的射程,但是另一方面的缺点也暴露无遗,那就是涡扇发动机的推力平缓,不够暴力,只能维持导弹在亚音速状态缓慢飞行,降低了导弹的突防能力。美国战斧巡航导弹采用推力只有267千克的F107-WR-402型涡轮风扇发动机作为动力,最大巡航速度只能维持在0.7马赫左右,在现代化防空系统重重拦截之下,突防几率非常低,去年美军在叙利亚发射了66枚战斧,结果有一半都被俄罗斯和叙利亚所拦截,这也让美国军方面子上很是过不去。
(俄罗斯公布被S400防空系统击落的战斧导弹残骸)

这个世界上本就没有十全十美的事,在巡航导弹的世界里,续航和速度二者本不可兼得,目前世界上最先进的AIM-120空空导弹,采用的是瞬间爆发力最强的冲压火箭发动机,速度能够达到4马赫以上,但是最后射程不到100千米,可谓是真正的三秒真男人!而我国最先进的霹雳15空空导弹,同样采用火箭发动机,射程和速度与AIM-120几乎相同,也从一个侧面说明我们在导弹火箭发动机领域已经基本追赶上了美国最先进水平!
(AIM120空空导弹)


军武吐槽君


偌大的巡航导弹之所以有较远的射程,源于速度慢。喷气式发动机是巡航导弹的动力来源,普遍是涡轮/涡扇发动机,和普通客机一样,巡航导弹的速度大多都是亚音速/高亚音速级别。在运载有限的燃料的情况下,低速低消耗能够让发动机工作更长的时间,射程也就自然而然的上来。

巡航导弹和飞机类似,有着相同或相似的飞行的空气动力学原理,经济效率高的动力装置和面积较大的弹翼。动力装置产生推力,弹翼产生升力。0.7倍马赫的经济巡航速度,“战斧”飞完1600公里需要110分钟。这也就是“战斧”这样的巡航导弹,只有6-7米长,半米左右的直径,却有一两千公里的射程。

要说导弹的射程,巡航导弹和中远程弹道导弹是没法比的,后者的个头要比前者大得多,中远程弹道导弹的长有十几米甚至几十米,直径大都在一米以上。但是和一些中短程弹道导弹相比,巡航导弹拥有比它们更远的射程。因此,要延长巡航导弹的射程,只能将弹体放大。

不过这就与一些中短程弹道导弹相冲突,而且后者在速度上要比巡航导弹要有优势,这就难以适应现代化战争的需要,密集火炮、防空导弹以及激光武器都是巡航导弹的大克;巡航导弹只适合打击固定目标,对于机动性目标则是无能为力。未来在现有射程的基础上,巡航导弹的速度和隐身性如果得到相当程度的提高,才能撼动其在各国中的地位。


军见


“战斧”这样的巡航导弹使用的一般是涡扇发动机。因为它的工作空间在大气层内,射程远但是飞行速度相对较低(亚音速巡航),同时对长时间飞行的稳定性要求又很高,所以在低速条件下有着更好的燃油经济性和稳定性的涡轮风扇发动机就是最适合巡航导弹的,比如“战斧式”巡航导弹,上面使用的就是威廉姆斯国际公司生产的F107涡轮风扇发动机,如下图所示,就是圣地亚哥航空博物馆内的F107涡扇发动机:

▲F107涡扇发动机

其实巡航导弹就跟那些大型亚音速飞机差不多,比如运输机、民航客机等,同样都是追求远程、亚音速和长时间飞行的,所以这些飞机使用的同样也是涡扇发动机,至于为什么不使用涡喷发动机?涡喷发动机的适航范围明显更广啊,这个确实没错,涡喷发动机不管是在亚音速,还是在超音速都能使用,但是如果从燃油经济上去对比的话,涡轮喷气发动机更加适合用于高速飞行,在低速条件下的话则会更加的费油所以,对于巡航导弹这种体积就只有这么点大,却要飞行上千公里的武器来说,“省油”对于发动机来说就是一个非常重要的指标,因此,低速飞行时有着更好的燃油经济性的涡扇发动机就比涡喷发动机更加适合,那么为什么在低速条件下涡扇发动机会比涡喷发动机有着更好的燃油经济性呢?先来看下面两种发动机的结构简图:

▲涡喷发动机简图

▲涡扇发动机简图

图中上面的是涡轮风扇发动机,下面的则是涡轮喷气发动机,从两者的结构上去对比,我们可以发现涡扇发动机比涡喷发动机多了“风扇”这个结构,而多了风扇这个结构后,就使得涡扇发动机的推力来源不同于涡喷发动机

涡喷发动机我们应该都知道,它的推力是由燃烧室产生的高温高压从喷口高速喷出产生的,同时这个高温高压燃气还需要通过带动涡轮机来带动前端同轴的压气机对空气进行压缩,这种情况下对燃气能量的利用率相对较低,不说涡轮机、压气机会带走一部分能量,就是直接从喷口喷出的燃气所蕴含的能量也没有大部分被转化为动能

▲涡扇发动机工作原理示意图

涡扇发动机不同,高温高压燃气从燃烧室出来后,除了一小部分会从喷口喷射而出之外,大部分都是通过涡轮来带动前端同轴的风扇和压气机的,而风扇的转动又会产生空气经由外涵道后与燃气混合喷射而出,混合气体的温度更低,即喷射速度也就更慢,那么喷气速度对发动机的推进效率又有什么关系呢?我们来看下面的公式,从公式中我们可以发现,当喷气口的燃气速度“V出”和进气口的空气速度“V进”相等时,理论上发动机的推进效率就可以达到100%,也就是说,只要喷气口的燃气速度越接近进气口空气速度,发动机的推进效率就越高,而对于涡喷来讲,它的“V出”是要远大于“V进”的,所以推进效率低,而加了个风扇的涡扇发动机,它的喷气口的燃气因为会混合风扇产生的冷空气而温度降低,同时速度也就会降低,即“V出”更加接近“V进”,因此,涡扇发动机的推进效率“η”就越大。


▲发动机推进效率公式

所以啊,简单来说就是,涡扇发动机通过降低喷口的燃气温度(直接喷射出去后能量的浪费很大),从而把这部分能量转移到风扇上来产生推力,即涡扇发动机的推力来自风扇推力+喷口燃气推力。比如上图所示,就是涡扇发动机的工作原理动图,蓝色箭头就是空气流向,红色箭头则是燃烧室产生的燃气流向

。当然,也因为前端有了个大风扇的缘故,所以也使得涡扇发动机的高速性能没有涡喷好,毕竟“头”太大了,就会导致风阻更加明显,尤其是在高速飞行的情况下,所以飞高速的话还是选涡喷好一点,而巡航导弹是低速条件下飞行的(亚音速),飞行距离又远,所以推进效率高、省油的涡扇发动机就是最合适的。

▲“战斧式”巡航导弹的弹翼

还有一点,题目中问到了怎么提高导弹的射程,大家先看上图中的战斧巡航导弹,注意到它的弹翼没有,这个弹翼的作用其实就相当于让导弹起到滑翔的作用,滑翔大家应该都好理解吧,只要稍微给一点动力,滑翔机就能滑翔飞行很长一段距离,巡航导弹上这个弹翼的作用也差不多,就是起到滑翔的作用,让巡航导弹可以飞得更远,至于弹翼需要弄多长、多宽,则是跟它的展弦比有关,这里不作详细讨论,我们只要知道弹翼的作用是提高巡航导弹的航程就行了。


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