軍武視界
導彈當然有發動機機,主要包括火箭發動機與噴氣式發動機兩大類。火箭發動機又包括液體火箭發動機與固體火箭發動機;噴氣式發動機包括:衝壓發動機、渦噴發動機與渦扇發動機。為了提高導彈的突防能力,兩大類發動機往往結合使用,使得導彈的推力系統變得特別複雜。
彈道導彈的發動機就是火箭發動機,老一代彈道導彈使用液體燃料火箭,比較先進的使用固體燃料。相比液體燃料火箭發動機,固體燃料發動機反應時間更快,操作更安全。火箭發動機把彈頭推送到大氣層以往,然後分離脫離,完成發射任務。目前,我國大部分彈道導彈使用的是固體燃料火箭,如東風-31、東風-26等等,我國的東風-5B井下發射洲際彈道導彈,使用的是液體火箭發動機。
空空導彈、地空導彈使用也是固體火箭發動機。空空導彈裝藥量較少,能短時間獲得較大動能,但保持推力時間很短,發動機工作的飛行區域又稱為不可逃逸區,導彈處於大推力,大過載狀態(達到幾十G),對方的戰機無處可逃,不可逃逸區一般不會超過50公里。
國產小型渦扇發動機剖面圖
巡航導彈使用的是固體助推火箭發動機+渦噴(渦扇)發動機,發射時使用助推火箭提高初速,燃料耗盡後拋掉,由小型渦噴(渦扇)發動機提供動力。小型渦噴(渦扇)構造與航空發動機一樣,功效比高,導彈射程遠。
衝壓發動機工作原理
反艦導彈比較複雜,拿我軍三型主戰導彈舉個例子。鷹擊83固體助推火箭發動機+渦扇發動機,鷹擊12固體助推火箭發動機+衝壓發動機,鷹擊18固體助推火箭發動機+渦噴發動機+固體助推火箭發動機。三種發動機的混合使用賦予了三型導彈不一樣的作戰性能,鷹擊18是亞音速反艦導彈,鷹擊12是全程超音速反艦導彈,鷹擊18是更為先進的亞超結合反艦導彈。
鷹擊12
鷹擊12衝壓發動機採用壓縮空氣作為氧化劑,減輕了重量又有類似於火箭發動機的強大推力,缺點是航程仍然受限,所以鷹擊12一般採用空射高彈道發射方式。鷹擊18巡航階段使用的是渦噴發動機亞音速飛行,末端拋掉渦噴發動機採用火箭助推,攻擊速度超過3馬赫,三級發動機構造讓鷹擊18具備航程遠、突防能力強的雙重優勢。
鷹擊-18
總結一下,所有導彈都有火箭發動機,沒有火箭助推只有渦輪發動機的飛行器稱之為無人機,什麼動力都沒有的精確制導武器稱之為靈巧炸彈。
紅龍軍團長
導彈飛的遠,全靠發動機,導彈飛的快,全靠動力帶。導彈又不是炮彈,他發射出去不靠火藥爆炸的高膛壓,而是在發射的軌道上朝著預定的方向自己助飛起飛的,導彈沒有發動機的話就無法起飛了。
導彈不但有發動機,而且不同的導彈發動機也不同。彈道導彈的發動機和火箭一樣,都採用的是火箭發動機,而且分為液體燃料發動機和固體燃料火箭發動機兩種,因此這樣的導彈都長得和火箭似的,有些還需要起豎後才能發射,原因就是這樣的彈道導彈原理和火箭其實是一模一樣的,只是把衛星換成了彈頭,更有甚者,可以直接用火箭改造出導彈來。
而巡航導彈則和彈道導彈不同,作為導彈家族和彈道導彈齊名的一種導彈類型,巡航導彈大都採用渦扇或者渦噴發動機,也就是和飛機發動機類似,也有人把巡航導彈歸類為小型無人飛行器,看作是無人機,因此巡航導彈就和一個小飛機一樣,可以自己起飛,自己飛行,而且航路航線多變,可規劃,近年來發展出的巡飛彈作為巡航導彈的一個分支,基本和無人機別無二致了,可以自己在跑道上起飛,也可以最終返回跑道回收。
除了這些導彈,一般的對空導彈和反艦導彈還可以使用衝壓發動機或者超燃衝壓發動機,以實現高效率的燃燒燃料,提高發動機的功率,以助飛導彈迅速進入超音速飛行模式,這樣的導彈機動係數大,射程一般較遠,重量也較大,常見於重型超音速反艦導彈,比如我國海軍的YJ12導彈和俄羅斯海軍的日炙導彈等。
導彈都有發動機,沒有發動機的倒成了炮彈的,打的準的叫精確制導炮彈,扔出去的叫炸彈,只有那些有發動機,自己飛行,有制導方式的彈藥才叫做是導彈。
海事先鋒
導彈裡究竟有沒有發動機?這個問題看似簡單,但實際上很容易將我們帶進一個誤區。因為許多不瞭解軍事的人都會覺得,導彈幾乎和我們過年過節燃放的煙花爆竹是一個道理,之所以能夠實現遠距離打擊目標,是由於火藥裝的足夠多,然後有強大的助力,這個時候到一定射程,就會對目標造成極大的打擊。
然而,事實上導彈的構造並沒有我們想的那麼簡單。不然,也不會分門別類出現各式各樣的導彈。以及許多小國,更不會向發達國家購買大量的導彈。言外之意很明確,那就是導彈中,極有可能含有我們所瞭解不到的高科技技術,而在這其中動機也是必然存在的。
就如同防務老哥說的一樣,沒有發動機硬邦邦只會垂直下落對地面造成傷害的叫炸彈,並不能稱之為導彈。而導彈和炸彈最明顯的區分就是,在發射出去之後,導彈中的發動機會立刻被激活,從而對設定目的進行精確打擊。反觀炸彈,只能說是通過戰機對某一區域進行投放。相對來說,精確度顯然會有一定偏差。
那麼,所謂的發動機又是什麼樣的呢?目前,軍工領域在導彈方面用到的發動機主要有兩種類型,一種是由特殊的燃料造成的,在點燃這種燃料之後,導彈就會出現助推力,從而實現“發動機”的原理。不過,有個比較大的缺陷,那就是想要打擊遠距離目標的話,這種導彈顯然不能使用。
其次就是正兒八經安裝有發動機的導彈,這類型的導彈的特性,就是快準狠。由於其內部都裝有發動機,所以其體積一般來說都會比較大。
軍武視界
導彈當然有發動機,否則怎麼能飛那麼遠。當年報考西安火箭軍工程大學(原二炮工程學院),就有戰略導彈部隊液體火箭發動機和固體火箭發動機專業。導彈和汽車一樣,都有發動機,但所有發動機都不會自動運轉,都須燃料推動。就如汽油之於汽車一樣,導彈也需要燃料,但不是汽油。顧名思義,液體火箭發動機用的是液體燃料,氧化劑是硝酸,燃燒劑叫偏二甲肼,二者結合就會猛烈燃燒,從而為導彈飛行提供強大動力。但液體燃料平時不能加註到導彈裡,不但會變質而且時間長會腐蝕導彈,而是貯存在有一定溫,溼度條件限制的坑道里,只有在導彈發射前才將燃料加註到導彈裡,但一般需要幾個小時,會影響對敵快速反擊的時機。所以,無須加註,反應迅速,平時就裝在導彈裡,拉出即打的固體燃料裝藥應運而生。現我火箭軍已形成“固液並存,核常兼備,射程銜接”的完整導彈體系,在導彈生產,運輸,維護,保養,發射的任何階段,我們都擁有完全的技術能力和自主知識產權,無須依靠任何外國力量。火箭軍已成我國大國地位的象徵,保衛祖國安全,維護世界和平的鐵拳。
大軍橫渡
導彈不同於炸彈,炸彈不需要牽引和推力,而導彈由於射程在幾百公里到上萬公里不等,沒有發動機帶動肯定是不能以最快的速度射向目標,故而導彈是要安裝發動機的。
導彈包括彈道導彈和巡航導彈,實際上,從誕生那天起,就裝有發動機。
上世紀四十年代初,德國率先發明瞭導彈,酒精燃料是其重要動力源泉。可別小看這酒精燃料,照樣能將導彈打到370km遠的目標。其後,導彈研究不斷向前推進,化學燃料因其質量較輕和能量釋放巨大等優點而成為替代物。
通常情況下,敵人軍事目標被飛機抑或雷達發現或鎖定以後,基於數據飛行的精確計算,往往能夠讓導彈一箭中的。在導彈發射過程中,發動機給予了強大動力,只要燃料尚存,就能對目標一直跟蹤。
飛行在大氣層內的導彈,因射程遙遠,出於飛行平穩的考量,必須裝上彈翼。就整個導彈而言,燃料與發動機佔有相當大比例,剩下的就是與目標碰撞起火爆炸的彈頭部分。
用火箭做發動機的彈道導彈,一般都帶有一定量的氧化劑,用不著安裝彈翼,在自身發動機助力下強勢上升,一經點火,便猛然上竄,而後自動變更軌道,以預設的彈道作為飛行軌跡,在穿行到大氣層外面以後,由於空氣阻力減小,不會導致燃料浪費,且飛行速度在加快,高達7km/m,在慣性作用下,一舉中的。
由上可見,導彈因發動機不同而有別,常規的導彈與飛機差不多,是基於推力作用強勢上升,對於洲際彈道導彈而言,燃料動力是其強大推力的核心。
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人類設計生產製造的任何飛行器都離不開動力既發動機,飛機✈火箭🚀導彈都有發動機提供飛行動力。
飛機發動機有窩輪螺旋槳和渦噴/渦扇噴氣式發動機。
同樣的大型運載火箭🚀近、中、遠程各類型導彈武器更離不開發動機,只是發動機的形式、燃料、工作原理有差別。
導彈武器的發動機大多數採用小型渦噴式發動機,高超音速導彈有的型號採用衝壓式加渦噴發動機發動機,其實,導彈武器就是一架無人駕駛的飛行器。
導彈的飛行打擊距離決定著發動機大小、推力,工作的持續時間。
小型、微型噴氣式發動機就是為導彈武器配套研發的。
孔乙己亂彈
導彈能夠飛的那麼遠,主要就是靠著發動機帶動,沒有發動機的導彈,就成了“炮彈”,根本打不了多遠。導彈裡面不僅有發動機,而且根據導彈的類型不同,用途不同,發動機的型號和動力也各不相同,使用的發動機燃料也不同。世界上最早的導彈是V2火箭,V2火箭是德國在二戰後期研製出的新型武器,德國人的創新能力的確出眾,假如德國在二戰時期先於美國研製出來原子彈,在配合V2火箭,那麼英國和蘇聯恐怕都要吃大虧了。
V2火箭的攻擊原理是通過發動機產生的動力將導彈推進到拋物線的頂點,然後導彈就會以一種拋物線的形式下落,直到擊中目標。在V2火箭研製成功前,人們對於彈道導彈的認識依然是一片空白。早期的V2火箭給英國帶來了很大的殺傷,由於精準度的限制,V2火箭只屬於彈道導彈,卻算不上戰略導彈。在德國投降之後,導彈技術的發展迎來了第一個春天。德國的V2導彈設計師布勞恩主動向美國投降,蘇聯在攻克柏林後也獲取了大量導彈技術的材料。
於是在二戰後,美蘇取代了德國,成為了導彈技術進步的新領頭羊。在冷戰的背景下,世界上第一批戰略導彈在美國和蘇聯研製成功。當時的戰略導彈採用的是液體燃料作為發動機的燃料,這種液體燃料的燃燒效率低,需要佔用的空間大,在燃燒後還會產生大量的汙染。
而現在技術較為先進的導彈,都使用固體燃料作為發動機的推動燃料。
拿美國的戰斧式巡航導彈來說,美國的戰斧式巡航導彈主發動機使用的F-107-WR-450渦扇發動機,助推器採用的固體火箭助推器,通過發動機的帶動,戰斧式巡航導彈的最大射程可以達到2500公里。2500公里的射程在現代戰爭中已經綽綽有餘,不過相比於洲際導彈,戰斧式巡航導彈的發動機動能還真不算什麼。
洲際導彈的動力結構更加複雜,俄羅斯的白楊洲際導彈,採用了三級火箭的結構,導彈在升空後,分別由三個發動機先後推動。這種設計能夠增加導彈的生存能力,讓敵人摸不透導彈的彈道,還能加大導彈的打擊範圍。
導彈讓現代戰爭的距離逐漸的拉大,不過導彈的高造價也讓很多國家叫苦不迭。由於導彈發動機屬於一次性使用,每一次發射出去後,發動機就不可能再回收了,而發動機的研發價格高,生產成本也高,這就無意間增加了導彈的總成本。在伊拉克戰爭期間,美軍經常因為小的困難就召喚導彈打擊,而每一次導彈打擊的價格都高達數百萬美元,這數百萬美元的成本中,除去研發成本,大部分都是發動機成本,而不是戰鬥部的成本
軍武小咖
導彈的發動機分為兩種,一種是火箭發動機,另一種是渦輪衝壓發動機。採用火箭發動機做為動力的導彈飛行速度快,但是射程較短,比如反坦克導彈、空對空導彈等等,凡是發射時尾部噴射出火焰的導彈都是火箭發動機;採用渦輪衝壓發動機做動力的導彈飛行距離遠,但飛行速度慢,比如巡航導彈。
火箭發動機的燃料分為液體和固體。早期的導彈都是採用液體燃料,像彈道導彈的鼻祖——二戰時期德國的V-2導彈,在發射前需要嚮導彈內加註燃料,液體燃料在過去廣泛運用於各型導彈,各個國家的各型彈道導彈和防空導彈都使用液體燃料。然而液體燃料的缺點也越來越明顯,甚至顯得不可接受,那就是影響導彈打擊精度和燃料加註費事。
導彈在飛行過程中往往會根據制導進行機動,液體燃料在導彈機動時會在燃料箱裡晃來晃去從而影響導彈精度;而且液體燃料揮發性很強,無法在導彈內長期儲存,燃料只能在發射前加註,費時費力不說,長達半個小時的加註時間也容易造成貽誤戰機。所以現在各型導彈都使用固體燃料,液體燃料只使用在民用火箭上。
採用火箭發動機的導彈通常射程都非常短,因為導彈搭載的燃料只夠燃燒數秒時間,燃料燃燒殆盡以後導彈就只能靠慣性飛行了。比如中距空對空導彈,在飛機上發射時由於本身已經得到飛機飛行時的速度,發射以後是從當前速度直接加速到最高速度,所以射程最遠達400公里;然而將空空導彈該做地面發射時射程就只有二三十公里了,因為從地面發射的導彈速度是從零開始加速的,由於火箭發動機的燃料只夠工作5~7秒,待將導彈加速到最高速度時燃料也耗盡了,所以射程也就大大縮短了。
渦輪衝壓發動機本質上和飛機的噴氣式發動機沒有區別,只是它做為導彈的動力裝置,屬於一次性使用的產品,不需考慮使用壽命,可以把衝壓比做得很大。渦輪衝壓發動機主要使用在巡航導彈上,巡航導彈射程非常遠,像我國的長劍-10巡航導彈在使用常規戰鬥部時射程為1500公里,如果使用核戰鬥部射程可達2500公里!
巡航導彈射程遠的原因就是使用了渦輪衝壓發動機,雖然只能做亞音速飛行,但是數千公里的射程是同級別的火箭發動機難以做到的。
渦輪衝壓發動機為什麼能讓導彈能飛這麼遠呢?事實上巡航導彈就是一架搭載炸藥的噴氣式無人機。這麼說不知道讀者朋友們能否明白。
兵器知識譜
導彈裡當然有發動機,至於飛行距離的遠近是根據該導彈的作戰需求、使用環境和設計指標,系統的研究選擇其內部結構、氣動外形、尺寸重量、發動機種類和性能、燃料等具體指標,綜合作用於導彈射程。話不多說,先舉一個例子來說明導彈“有發動機”這事兒(當然不同的導彈,裝有不同的發動機)。
▲法國海軍巡航導彈MdCN(設計代號:SCALP Naval)
如上圖所示,法國海軍近些年來最新裝備的MdCN海基巡航導彈,即可以從FREEM(阿基坦級、歐洲多任務護衛艦)等水面艦艇上的“席爾瓦”垂直髮射系統發射,也能從“梭魚”級攻擊核潛艇上的魚雷管潛射。從上圖可以很清楚看出,在紅色主彈體尾部有一段金屬色推進部分,這是該巡航導彈的“助推固體燃料火箭發動機”。
▲法國MdCN巡航導彈發射過程示意動圖
MdCN巡航導彈採用了“固體燃料火箭發動機”+“微型渦噴發動機”式的兩級動力系統,發射時固體火箭發動機點火,將導彈推出發射裝置,當導彈到達指定巡航高度和800Km/h的速度後,微型渦輪噴氣發動機點火併將用於助推的固體火箭發動機拋卻,展開彈翼、伸出進氣道,開始巡航階段的飛行。
▲MdCN巡航導彈空基版本“英法合研SCALP”空射巡航導彈(英國稱為“暴風陰影”)的TR 60-30渦噴發動機
事實上,法國MdCN海軍巡航導彈,是在SCALP空基巡航導彈的基礎上改進研製而來,要求兼容海軍“席爾瓦”垂直髮射系統和潛艇魚雷管發射。雖然算是“一母同胞”的兄弟,但是MdCN巡航導彈與空基SCALP的射程完全不是一個量級的,空基SCALP區區500公里的射程在海基MdCN最大1500公里的射程面前完全不夠看。射程變化主要原因是:1、巡航速度的下降,海基MdCN導彈的巡航速度從空基SCALP的1000Km/h下調至800Km/h;2、彈體尺寸和結構優化,攜帶的燃料更多;3、MdCN採用了更新的法國透博梅卡TR 50微型渦噴發動機作為巡航發動機,油耗率相較於SCALP導彈上使用的TR 60-30微型渦輪噴氣發動機大為降低(微型渦噴發發動機的具體結構看見上圖)。
▲MdCN巡航導彈從潛射升空
基本上,上文的內容已經能夠回答問題了。接下來,我們再來具體說說空空導彈所使用的火箭發動機。
空空導彈“固體火箭發動機”的哪些事兒
一般而言,空空導彈的作戰使用環境是所有導彈中最“惡劣”的,這是由於其無可比擬的高速、高機動特性決定的。在整個空空導彈的貯存、運輸、拆裝和使用過程中,他們需要承受震動、點載荷、衝擊、加速度、高空極端氣候和溫度等多種因素的影響,所以其導彈發動機的設計條件也相當苛刻。
▲固體火箭發動機測試
固體火箭發動機一般都是由殼體、噴管、點火裝置和推進劑組成,空空導彈所使用的此類發動機一般要求能夠在-60℃~+76.7℃的環境溫度條件下可靠工作。實際上固體火箭發動機的研製重點在於推擠劑,早期的空空導彈上的固體火箭發動機使用“硝化甘油+硝化纖維”組成的雙基推進劑,使用延壓工藝將雙基推進劑成型製作成藥柱,然後裝入圓筒中最後組裝入發動機燃燒室,這種早期的推進劑性能低劣、脆性很大,於上世紀六十年代被複合推進劑所取代。
▲某種固體火箭發動機的結構
固體火箭發動機所用的複合推進劑由固體粒子、液體複合黏合劑、添加劑組成,目前使用的複合推進劑主要主要成分大多是高氯酸氨固體氧化劑,一般佔到推進劑配方總重的65-85%,配方中還可以添加金屬鋁粉末以增加推進劑能量。這種複合推進劑不僅自身能量較大,在生產中還可以直接將其澆注入發動機燃燒室(貼壁澆注),保障有限的空間內可用能量最大化。
▲燃燒噴射測試
以美國上世紀90年代服役的AIM-120“先進中距空空導彈”為例,採用了較為先進的“少煙固體火箭發動機”,在AIM-120C-4導彈之前的型號均使用“WPU-6/B”少煙固體火箭發動機,從AIM-120C-5之後的導彈開始使用“WPU-16/B”改進型固體火箭發動機。這兩種發動機都採用了“助推/續航單室雙推力”設計方案.
▲注意AIM-120空空導彈尾部的固體火箭發動機“動力段”
這兩種導彈使用的固體火箭發動機均由“HT-PB少煙推進劑、旋壓高強鋼殼體、高性能尾噴管、機電解除保險點火裝置和出口錐”組成。只不過WPU-6/B採用“圓筒+八幅車輪”藥型,八幅開口長度佔藥柱總長的四分之一。
▲AIM-120空空導彈使用的WPU-6/B固體火箭發動機
WPU-6/B發動機總長約1.89米,直徑178mm,總重70公斤(其中推進劑47公斤),總衝104KN·s。而改進型的WPU-16/B發動機使用“圓筒+五角星”藥型,發動機總長度沒有變化,但是用過縮短長尾噴管的長度,加長殼體127mm,使得導彈可以攜帶更多的燃料,射程提高了約10%。
關於這個話題,今天我們就說到這裡,未盡之處我們以後有機會再談。
裝備空間
導彈都有發動機,所以導彈才能飛行,沒有發動機的只能叫炸彈,只能往下掉,裝上彈翼也只能滑翔一段距離。
導彈的發動機大體上分為兩種,一種是火箭發動機,另一種是噴氣發動機,有的導彈只裝一種發動機,有的這兩種都裝。
這兩大類區分方式比較簡單,看彈體上有沒有進氣道,沒有進氣道的就是隻裝有火箭發動機的導彈,它靠固體或液體燃料推進,一般近距格鬥空空導彈、中距空空導彈、小型的對地打擊導彈、肩扛式防空導彈、反坦克導彈、還有地對地彈道導彈、很多反艦導彈等都是火箭發動機推進的導彈。
比如我國的C-801反艦導彈就是採用兩級固體火箭發動機的導彈,射程40公里,80年代出現時,被稱為“中國飛魚”,因為法國飛魚導彈82年在馬島戰爭中擊沉英國驅逐艦名聲大噪,C-801跟飛魚導彈外形近似,所以得了“中國飛魚”的外號。
C-802反艦導彈射程大幅增加,比C-801遠3倍多,但外形並大不了多少,C-801長度5.8m,彈徑0.36m,C-802彈長6.4,彈徑同樣是0.36m,為什麼兩者差不多的體型,射程會遠那麼多呢?原因就是C-802除了火箭發動機,還裝了一臺小型的渦輪噴氣發動機,所以,C-802彈體中間下部有一個進氣道。
導彈用的小渦輪噴氣或渦輪風扇發動機跟飛機用的原理一樣,就是非常小,有的萌,它可以使導彈像飛機一樣巡航非常遠的距離,比如美國的戰斧巡航導彈,就可以打2500公里,俄羅斯的“口徑”,我國的“長劍”也是一樣。
還有一種帶進氣道的是衝壓噴氣發動機,比如“現代”級驅逐艦上的“日炙”超音速反艦導彈,以及我國“鷹擊-12”反艦導彈,這種發動機構造簡單,推力很大,適用於高空高速飛行,它又分為亞音速衝壓發動機,超音速衝壓發動機和高超音速衝壓發動機,現在的高超音速導彈就是使用這種發動機。L