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空战利器:机载导弹的应用

时间:2023-12-05 百科知识 版权反馈
【摘要】:30年代末,德国开始火箭、导弹技术的研究,并建立了较大规模的生产基地,在1939年发射了A-1、A-2、A-3导弹,并很快将研制这种小型导弹的经验应用到V-1导弹和V-2导弹上。由于用火药取代了早期火箭使用的易燃物,迅速扩展了火箭的应用领域。与此同时,点燃筒口向前的药筒,产生反作用力,将火箭送回。火箭已成为明朝军队中的重要武器。

空战利器:机载导弹的应用

第一章 机载导弹的应用

Ji Zai Dao Dan De Ying Yong

第一节 导弹的发展历程

回顾人类战争的演变史,我们会发现战场有这样一种逻辑轨迹:在车阵、刀剑拼杀的兵器时代,是元帅的战场;在大炮、飞机、坦克对峙的热兵器时代,是将军的战场;而在智能兵器时代,是校尉级军官的战场,车长、机长、艇长即可决定战场上的胜负,因为他们操纵着精确制导武器——导弹。

一、古代中国火箭的发展

导弹的起源与火药和火箭的发明密切相关。火药与火箭是由中国最先发明的。南宋时期,火箭技术开始应用于军事,出现了最早的军用火箭。约在13世纪,中国的火箭技术传入阿拉伯地区及欧洲国家。但19世纪火箭武器的进展不大,直到1926年,美国才第一次发射了一枚无控液体火箭。20世纪30年代,由于电子、高温材料及火箭推进剂技术的发展,为火箭武器注入了新的活力。30年代末,德国开始火箭、导弹技术的研究,并建立了较大规模的生产基地,在1939年发射了A-1、A-2、A-3导弹,并很快将研制这种小型导弹的经验应用到V-1导弹和V-2导弹上。

我们都知道,火箭是人类冲出地球进入太空的工具,可谓是人类登空的“天梯”,而火箭是中国古代劳动人民最早发明的。火箭这个名称出现在三国时期即公元220年。三国时期的魏国第一次在射出的箭上装上火把。公元229年,诸葛亮出兵攻打陈仓,魏将在普通的箭上包上引火之物,点着后射出去,以射烧蜀军云梯。就这样,火箭以此得名。据古籍《魏略辑本》记载:“诸葛亮进兵攻郝昭,起云梯衔车以临城。昭以火箭逆射其云梯。梯燃,梯上人皆烧死。”这是“火箭”一词最早的文字记载。

●近代的火箭

我国是火药的发源地。公元682年,我国药学家和炼丹孙思邈在《丹经》一书中,第一个提出了配制火药的方法。原始火药的出现,对火箭的发展起到了划时代的作用。由于用火药取代了早期火箭使用的易燃物,迅速扩展了火箭的应用领域。它不仅被广泛应用于军事目的,而且制成火箭玩具深入到人民的娱乐活动中,隋炀帝(公元581年)时,人们就用火药制做刺花,这是世界上最早的火箭玩具,一直流传至今。唐代(公元900年)时,人们利用火药能燃烧的特性制造了火药箭、火树银花等各种火箭玩具。

总之,自火药问世后,各类火箭纷纷出现。

1.“弓火药箭”——第一枚火药火箭

唐末宋初(10世纪)已经有火药用于火箭的文字记载。北宋的军官唐福等人曾向朝廷献过火箭和火箭制作的方法。他们献上的这种火箭是世界上最早的火药火箭。它是用纸糊成筒,把火药装在筒里压实,绑在箭杆上,用弓发射出去。这是最原始的火药火箭。后来,又在原始火箭基础上做了改进,将火药直接装入杆中间,爆炸时响声很大,借以恐吓敌人。曾公亮等在《武经总要》中,对“弓火药箭”作了简要说明,并绘制出火药箭图。

2.吓破敌胆的“震天雷”

●古代的火药及其发射装置模型

从宋代开始,火箭就被当作兵器 使用,当时主要用火箭烧燎敌兵,袭击敌方军营,攻打敌方城堡。宋、金、元之间的战火连年不断。军事的需要推动了火药性能的改进和火药武器的发展。

公元1121年,金兵在战争中首次使用铁火炮,又称“震天雷炮”的火箭武器。这种火箭外形呈球状,用篾编造,直径13.5厘米。公元1232年,金、元汴京(今开封)之战,金兵再次使用震天雷来抵御元兵的进攻。由于这种武器的强大威力,元兵望而生畏,一看见府内射出的“震天雷”,就闻风丧胆,狼狈逃窜,从而解了汴京之危。13世纪,“震天雷”在战场上广为应用,如公元1274年和公元1281年元世祖进兵日本时,也曾多次使用过“震天雷”。

3.“一窝蜂”多箭齐射火箭

到了元、明两代,火箭作为兵器又有了新的发展。一方面,火箭的式样增多,箭头有刀形、枪形、燕尾形等,制成的火箭称飞刀箭、飞枪箭、飞剑箭和燕尾箭。另一方面发展了多箭齐射(少者2~3支,多者上百支齐射)的火箭。“一窝蜂”就是多箭齐射式火箭中的一种。其结构是以木桶为壳体,内装32支神机箭,使用时点燃总线,32支火箭同时引爆,箭像一窝蜂般飞出地面。由于32支火箭齐射来势凶猛,有很大的杀伤力,因此,在战争中起到了恐吓敌军和杀伤敌方人马的作用。

4.“神火飞鸦”原始的并联式火箭

●古代的多箭齐射式火箭

公元1377年,在中国出现了最早的原始并联式火箭——“神 火飞鸦”。所谓并联式火箭,其原理与电工学中并联或串联电路相近,即并联式指火箭产生推力的起火并排安装,同时起爆,而串联式指起火按序排列依次起爆。“神火飞鸦”火箭外形如乌鸦,是用细竹篾或芦苇编成的。使用时点燃引线,利用起火的推力使神火飞鸦升空,能飞行30多米远的距离。当“神火飞鸦”将落地时,鸦身内的火药点燃爆炸,火光四起,借以烧毁敌营或水面船只。

5.“飞空砂筒”原始可返回式火箭

“飞空砂筒”火箭箭身为薄竹片制成,其前端两侧各置一个药筒,一个筒口向前,一个筒口向后。在筒口向后的药筒前面安放长23厘米,直径2.3厘米的爆竹。使用时点燃引线,利用筒口向后药筒内产生的推力将火箭射出,射到敌方的营垒。当药筒内的火药燃尽后就引燃爆竹,顿时,其中的细砂四处飞溅迷人双目,同时燎伤敌人。与此同时,点燃筒口向前的药筒,产生反作用力,将火箭送回。

6.“火龙出水”原始串联式火箭

明朝(公元1368~1621年)是中国科学技术飞速发展的时代。火箭技术也得到了迅猛的发展。火箭已成为明朝军队中的重要武器。当时发明了一种主要用于水战的火箭武器“火龙出水”,它是最早的串联式原始二级火箭。发射时,先点燃“龙”身下部那4支大药筒,产生推力,使“火龙”射向天空。用于水战时如同水面腾起火龙。当起火的药筒燃尽时,点燃“龙”体内的数枚火箭,使“火龙”再次加速,同时火箭从“龙”体内飞出射向敌人。通过多枚火箭联用和“两级”火箭推力,火箭威力增大,它不仅可在水面上飞行数里,而且击中目标后,会使人船俱焚。我国古代“多级”火箭的设计思想和“火龙出水”的发明,进一步证实了中国古代火箭技术已发展到较高水平。

●古代的飞空砂筒

二、古代西方火箭的发展情况

中国古代火药的发明,火箭技术的发展,在世界上遥遥领先,比其他国家至少早3个世纪。约13世纪,我国高超的火箭技术通过丝绸之路,开始传到印度和阿拉伯国家。随着国际交往的增加,商船的往来和元军的西征,火药和火箭技术逐渐传入欧洲。火箭技术的传播引起世界的轰动,许多国家纷纷效仿中国,开始制造自己的火箭,形成席卷五洲四洋的“火箭热”。

1.阿拉伯的“燃烧弹

13世纪,阿拉伯人设计了一种叫“燃烧弹”的火箭武器。“燃烧弹”外形呈椭圆状,用竹篾编成。前端固定一楔形杆,后端两侧连接引线,内部用层纸卷成药筒,装入火药。这种火箭武器使用时,点燃引线,利用火药燃烧产生的气体向后喷射的反作用力推动,使其沿地面滑行前进。由于与地面间的摩擦阻力,“燃烧弹”滑行的速度不快,只能用来恐吓敌人的战马。

2.意大利的火箭车

15世纪时,意大利人设计出一种专门攻打敌人工事的火箭车。车前端装有尖楔,车身内装大量火药,车尾固定火药筒。当点燃药筒内火药时,火药车直冲敌方阵地,撞到敌方工事上,立刻起火爆炸。当时,在欧洲这算比较先进的武器,意大利人用它攻破敌工事、烧伤敌人,打了不少胜仗。

3.艺术大师达·芬奇的“火轮”

达·芬奇作为艺术大师人们是很熟悉的,同时他还是一个著名的学者,航空科学的先驱者。他观察分析鸟类翅膀的运动,应用解剖学数学物理方面的渊博知识撰写了《论鸟的飞行》一文,并绘制出扑翼飞行机构草图。他还亲手设计了一种火箭武器——“火轮”。它由一组径向排列的火箭组成。每一支火箭以不同角度依序安装,形成向外辐射状。由于各火箭安装角度不同,当点燃火药时,整个“火轮”一边喷射燃烧,一边滚动前进使敌人望而生畏,闻风败退。这种武器主要用于扫荡敌人,焚烧军营。

4.印度的军用火箭

中国火箭技术在13世纪传到印度后,开始他们沿用中国原始火箭工艺用层纸卷成药筒,内装火药,并靠点燃药筒的引线发射,直到18世纪后期,火箭技术才取得了较大的进步。印度人将军用火箭的药筒改用铁皮制造,这大大提高了药筒承受燃烧压力的能力,也促进了火药性能的改善,从而使火箭本身的性能有了明显的提高,火箭的射程已可超过1千米。这时,火箭作为真正的武器开始用于战争中。1799年开始,印度军队在抗击英国和法国军队侵略的多次战争中,曾大量使用了这种火箭武器,取得了良好的战果。

5.英国的木尾火箭

1800年前后,英国人康格里夫在实践中为改进火箭的性能,在火箭上安装了木制的尾巴,这大大增加了火箭飞行的平稳性,提高了火箭的工作性能,这种火箭质量19千克,能飞行3千米。这在当时是个不小的改进。

1807年,英国进攻丹麦的哥本哈根时,据说发射了4万枚火箭,历史上称之为“火箭焚烧哥本哈根”。

6.秘鲁的液体推进剂火箭

1895年,秘鲁人鲍莱设计了第一个液体推进剂火箭,直径100毫米,质量90千克,采用氧化氮和汽油做摧进剂,但其成果多年后才被世人公认。

三、导弹的发展

导弹是20世纪40年代开始出现的武器。第二次世界大战后期,德国首先在实战中使用了V-1和V-2导弹,从欧洲西岸隔海轰炸英国。V-1导弹是一种亚音速无人驾驶武器,射程为300多千米,很容易用歼击机及其他防空措施来对付。V-2导弹是最大射程约320千米的液体导弹,由于可靠性差及弹着点的散布度太大,对英国只起到骚扰的作用,作战效果不大。但V-2导弹对以后导弹技术的发展起到了重要的先驱作用。

二战德军运输v-2导弹模型

弹道式地地导弹是发展最迅速的一类导弹,20世纪40年代后期,美国和前苏联分别用德国的器材装配了一批V-2导弹做试验,并着手提高它的射程和制导精度。50年代出现了一批中程和远程液体导弹,这批导弹的特点是采用了大推力发动机,多级火箭,使射程增加到几千千米,核战斗部的威力达到几百万甚至上 千万吨梯恩梯(TNT)当量,已成为一种极具威慑力的武器。但其氧化剂仍是液氧,制导系统的精度还不很高,导弹还是在地面发射的,地面设备复杂,发射准备时间长,生存能力不高。所以,这批导弹只解决了有无问题,还不是有效的作战武器。60年代改用了可贮存的自燃液体推进剂或固体推进剂,制导系统使用了较高精度的惯性器件,发射方式改为地下井发射或潜艇发射。这些变动简化了武器系统,缩短了反应时间,提高了生存能力,使导弹成为可用于实战的武器。此后,导弹技术集中到多弹头导弹的发展,一个导弹运载几个甚至十几个子弹头,每个子弹头可以瞄准各自的目标。这样,不增加导弹的数量,就能大幅度增加弹头的数量,提高了突破反导弹防御体系的概率,增加了受到一次打击以后生存下来的弹头数,也给打击更多的目标提供了可能。多弹头分导的技术基础是高精度制导系统和小型核装置的研制成功。美国首先于1970年在“民兵”Ⅲ导弹上实现了带3个子弹头,随后美国、前苏联在新研制的远程导弹上都采用了这项技术。随着进攻性导弹精度的提高和侦察能力的完善,从固定基地发射的导弹越来越难以保证自身的安全,采用加固的办法可以在一定程度上解决其生存能力低的问题。一些较小的导弹多采用机动发射。大型多弹头导弹比较笨重,陆地机动发射会遇到许多困难,一些国家转而研制便于机动发射的小型单弹头洲际导弹。

●单弹头洲际导弹

20世纪60年代初到70年代中期,由于科学技术的进步和现代战争的需要,导弹进入了改进性能、提高质量的全面发展时期。战略弹道导弹采用了较高精度的惯性器件,使用了可贮存的自燃液体推进剂和固体推进剂,采用地下井发射和潜艇发射,发展了集束式多弹头和分导式多弹头,大大提高了导弹的性能。巡航导弹采用了惯性制导、惯性-地形匹配制导和电视制导及红外制导等末制导技术,采用效率高的涡轮风扇喷气发动机和小型核弹头,大大提高了巡航导弹的作战能力。战术导弹采用了无线电制导、红外制导、激光制导和惯性制导,发射方式也发展为车载、机载、舰载等多种,提高了导弹的命中精度、生存能力、机动能力、低空作战性能和抗干扰能力。

●反舰导弹

20世纪70年代中期以来,导弹进入了全面更新阶段。为提高战略导弹的生 存能力,一些国家着手研究小型单弹头陆基机动战略导弹和大型多弹头铁路机动战略导弹,增大潜地导弹的射程,加强战略巡航导弹的研制;发展应用“高级惯性参考球”制导系统,进一步提高导弹的命中精度,研制机动式多弹头。以陆基洲际弹道导弹为例,从1957年8月21日前苏联发射世界第一枚SS-6洲际弹道导弹以来,世界上一些大国研制了许多种型号的陆基洲际弹道导弹。在此期间,战术导弹的发展出现了大范围更新换代的新局面。其中几种以攻击活动目标为主的导弹,如反舰导弹、反坦克导弹和反飞机导弹,发展更为迅速,约占70年代以来装备和研制的各类战术导弹的80%以上。

面对竞争激烈的国际环境,为了维护国家的独立与领土完整,我国自20世纪50年代末开始研制导弹。经过近20年的努力,1976年1月27日我国进行了首次导弹核武器试验,1980年5月成功地发射了洲际弹道导弹,1982年10月成功地发射了潜地导弹,1999年8月2日发射了新型车载远程地地战略弹道导弹。我国已经研制并装备了不同类型的中远程、洲际战略弹道导弹,以及其他多种类型的战术导弹。

四、导弹的分类

导弹有大有小,大的有十几层楼高,比如洲际弹道导弹;小的不足一米,比如单兵防空导弹。导弹在军事上应用广泛,它的种类繁多,形式各异,分类方法也不尽相同。根据使用目的不同,可按导弹的用途、射程、飞行方式、战斗部类型、弹道形式和气动外形等特征进行分类,那样就可以分成几百种。为便于研究和使用,将主要分类方法介绍如下。

按军事用途分:

●飞机上装载的空地导弹

人们通常把能运载核战斗部、射程在几千千米以上,在 战争的全局能起一定作用的导弹叫战略导弹,其他统称为战术导弹。

按导弹与目标的相对位置分:

从地面或舰面上发射,攻击地面或海上目标的导弹,叫地地导弹;从地面或舰面上发射,攻击空中目标(飞机或导弹)的导弹,叫面空导弹;从飞机上发射,攻击地面或海上目标的导弹叫叫空地导弹;从飞机上发射,攻击空中目标(飞机)的导弹叫空空导弹。

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

●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8 000千米)、远程导弹(射程大于4 000千米)、中程导弹(射程在1 000千米以上)。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1 000千米。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

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”-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。(www.xing528.com)

●“不死鸟”远程空空导弹

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。

●“短号”反坦克导弹

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

●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。

●火箭发动机舱

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。

核火箭发动机用核燃料作能源,用液氢、液氦、液氨等作工质。核火箭发动机由装在推力室中的核反应堆、冷却喷管、工质输送系统和控制系统等组成。在核反应堆中,核能转变成热能以加热工质,被加热的工质经喷管膨胀加速后,以6500~11000米/秒的速度从喷口排出而产生推力。核火箭发动机的比冲高,寿命长,但技术较为复杂,只适用于长期工作的航天器。

●火箭发动机内部构造

2.制导系统

制导武器就是以微电子、电子计算机和光电转换技术为核心的,以自动化技术为基础发展起来的高新技术武器,它是按一定规律控制武器的飞行方向、姿态、高度和速度,引导战斗部准确攻击目标的各类武器的统称。精确制导武器通常包括精确制导的导弹、航空炸弹、炮弹、鱼雷、地雷等武器。武器的精确制导系统通常由测量装置和计算机、敏感装置、执行机构等部分组成,主要是依靠控制指令信息修正武器的飞行姿态,保证武器的稳定飞行,直到命中目标。由于精确制导武器优异的特性,所以,被各国军界广泛采用。

3.导弹弹头

导弹弹头是导弹毁伤目标的专用装置,亦称导弹战斗部。它一般安装在导弹前部,是导弹的重要组成部分。组成导弹弹头主要由壳体、战斗装药、引爆装置和保险装置组成。

4.导弹单体

导弹弹体结构系统是用于构成导弹外形、连接和安装弹上各分系统且能承受各种载荷的整体结构。

六、导弹的未来

自二战以来,导弹日益受到重视,并以很快的速度获得极大发展。导弹应用于战争,使战争的突然性和破坏性进一步增强,从而一改过去常规战争的时空观念,给现代战争的战略战术带来巨大而深远的影响。

导弹是现代科学技术的高度集成,它的发展与科学和工业技术的进步息息相关,同时又推动科学技术的发展,导弹技术水平通常成为衡量一个国家军事实力的重要标志之一。

除此之外,导弹技术还是发展航天技术非常关键的一步。从1957年10月4日,前苏联发射第一颗人造地球卫星以来,世界各国已陆陆续续研制成功150多种运载火箭,共进行了4000多次航天发射活动。以导弹为基础发展起来的航天技术,必将继续引起许多新学科革命性的变化,推动社会生产力的高速发展,造福于人类。

20世纪80年代末,世界形势发生了十分明显的变化。新的国际形势、新的军事科学理论(包括新的战争理论)、新的军事技术与工业技术成就,必将为导弹武器的发展开辟出新的途径。未来的战场将具有高度立体化(空间化)、信息化、电子化及智能化的特点,新武器也将在战场上得以大规模的应用。为了与这种形势相适应,导弹正向精确制导化、机动化、隐形化、智能化、微电子化的更高层次发展。

纵观世界局势,我们不难发现战术导弹的发展总趋势是:采用精确制导技术,提高命中精度并减少附带伤害;携带多种弹头,包括核弹头、多种常规弹头(如子母弹头等)和特种弹头(如石墨战斗部),提高作战灵活性和杀伤效果,既能攻击固定目标,也能攻击活动目标;提高机动能力与快速反应能力;采用微电子技术,电路功能集成化,小型化,提高可靠性;采用新型发动机以提高导弹的机动性和打击的突然性;实现导弹武器系统的系列化、模块化、标准化;简化发射设备,从而实现侦察、指挥、通信、发射控制、数据处理一体化。

●美军新型导弹

第二节 战术导弹的应用

战术导弹是指直接用于支援战场作战、攻击战役对方战术纵深目标的导弹。战术导弹与战略导弹的区分主要根据射程,大概4~600千米以内的算战术性导弹,600千米以上的算战略性导弹。不过具体的区分各个国家不一样,根据国情决定,无统一标准。

一、战术导弹的种类

最初问世的导弹武器就是德国在第二次世界大战中首先研制成功并用于战争的V-1、V-2两种战术导弹。自那时以来的几十年中,战术导弹已发展到约300种,战术技术性能得到不断改进和提高。20世纪50年代开始,携带常规弹头的战术导弹已多次在局部战争中使用,成为现代战争中的重要武器之一。

以色列的“杰里科”-2可以打遍中东任何国家,虽然其基本型的射程不过8~900千米,阿拉伯国家还是坚持把他视为战略导弹。同理,日本把朝鲜的“劳动”-1,以战略导弹对待,而在美国眼里只算战术导弹。战术导弹主要用于攻击战役战术纵深内的核袭击武器、集结的部队、飞机、舰船、坦克、雷达、指挥所、机场、港口、交通枢纽和桥梁等目标。

●美军导弹系统

战术导弹种类繁多,有打击地面目标的地地导弹、空地导弹、舰地导弹、反雷达导弹和反坦克导弹;打击水域目标的岸舰导弹、空舰导弹、舰舰导弹、潜舰导弹和反潜导弹;打击空中目标的地空导弹、舰空导弹和空空导弹等。这些导弹采用的动力装置有固体火箭发动机、液体火箭发动机和各种喷气发动机。战术导弹的弹头(战斗部)有普通装药弹头、核弹头和化学、生物战剂弹头等。

二、战术导弹的构成

战役战术导弹通常由战斗部、推进系统、制导系统、弹体和弹上电源等组成。战斗部由壳体、装药、引信系统和传爆系统等组成。战斗部装药有常规装药(炸药)、核装药、特种装药。常规战斗部效能有爆破、侵彻爆破、杀伤、破甲和穿甲之分。爆破战斗部主要用于破坏坚硬的军事装备和设施。侵彻爆破战斗部主要用于破坏半地面、半地下与地下的军事设施和装备。杀伤战斗部主要用于毁伤易损目标。破甲和穿甲战斗部用于毁伤装甲目标。战斗部又有单弹头和子母战斗部(又称多弹头)之分。子母战斗部是一枚导弹携带多枚子弹头,当导弹飞临目标上空时,按照预定程序施放子弹头,造成对大面积目标的杀伤和破坏。子母战斗部又有集束式和分导式之分。集束式战斗部主要用于毁伤固定目标,分导式战斗部的母舱带有制导装置,子弹作惯性飞行,可以攻击活动装甲目标。

1.推进系统

推进系统由发动机和保证发动机正常工作的部件组成。它利用反作用原理产生推力,使导弹获得所需的速度。有的地地战役战术导弹采用两级发动机,有的采用一台双推力发动机。发动机有火箭发动机和空气喷气发动机两大类。火箭发动机又有液体火箭发动机和固体火箭发动机两种。液体火箭发动机能量较高,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。但其比冲低,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。20世纪70年代中期至80年代装备的地地战役战术导弹大多采用固体火箭发动机。采用空气喷气发动机的导弹只带燃烧剂,不带氧化剂,比冲高,飞行高度一般在2.5万~3万米以下。70年代发展的巡航导弹,采用尺寸小的涡轮风扇发动机,飞行速度马赫数为0.7~0.8,耗油率低,能实现低空和远距离飞行。

●战术导弹系统

2.制导系统

制导系统包括导引和控制两个分系统。导引系统可全部或部分装在弹上,控制系统则全部装在弹上。地地战役战术导弹采用的制导方式有惯性制导、雷达区域相关制导、雷达指令制导、寻的制导、复合制导等。采用惯性制导的导弹的制导系统由导弹自载,不受外界干扰,制导精度可达最大射程的万分之几,广泛用于地地战役战术导弹的主动段制导或全程制导。雷达区域相关制导不受天候影响,主要用于弹道末段制导,当导弹飞到目标区上空时,弹上雷达扫描目标区,从而将导弹导向目标,精度较高。雷达指令制导主要用于弹道中段制导,它的作用距离远,不受天候影响,但制导误差随距离增加而增大,且易受无线电干扰。寻的制导用于弹道末段制导,多采用被动式制导,这种制导系统结构简单、尺寸小、成本低、分辨率高,受云雾等气候影响较大。复合制导综合两种或两种以上制导方式的优点,制导精度高。有的弹道导弹主动段采用惯性制导,中段采用雷达指令制导,末段采用寻的制导,既能攻击固定目标,也能攻击运动目标。

3.弹体结构

弹体由各舱段及空气动力面连接而成,具有良好的气动力外形,用来安装战斗部、制导系统、推进系统等,通常用轻合金或复合材料制成。空气动力面包括弹翼、舵面和尾翼。弹道导弹一般不带弹翼。固体火箭发动机的壳体通常是弹体的一部分。

4.电力系统

弹上电力系统由电池、配电器、电缆等组成,用以保证制导系统、推进系统、战斗部用电。

三、战役战术导弹的发展

第二次世界大战后,一些国家开始研制与地地战役战术导弹性能相近的地地导弹。20世纪50年代末至60年代的导弹大都采用液体火箭发动机或涡轮喷气发动机,惯性制导或无线电制导,弹体体积大,地面设备多,机动性差,发射准备时间长,命中精度低。20世纪70年代,战役战术导弹已形成系列,射程从数十千米到数百千米,采用惯性制导或简易惯性制导,命中精度为数十至数百米。采用固体或预包装可贮液体火箭发动机的导弹,发射准备时间短,“潘兴”IA和“长矛”导弹,从占领阵地至发射仅需15分钟,5~10分钟即可撤离阵地。20世纪80年代的地地战役战术导弹特点是:采用先进的制导技术,命中精度显著提高,达最大射程的万分之几,圆概率误差只有25~40米;发动机采用高能推进剂和轻型壳体材料,提高了比冲和质量比;战斗部有核战斗部和常规战斗部,还有各种功能的常规子母战斗部、化学战斗部,有的还装配分导战斗部攻击活动装甲目标;缩短了发射准备时间,有的导弹可在10分钟内完成发射准备。

●“长矛”导弹

美国的陆军战术导弹系统(ATACMS)是20世纪末和21世纪初的重要陆军武器系统,它具有多种终点效应、较高的命中精度、灵活的战场机动性和良好的生存能力,因而也是21世纪北约多国部队以及其他国家和地区陆军武器的重要装备。ATACMS是一种超音速远程战术导弹系统,可从陆军多管火箭系统中发射,也可以从空军的B-52轰炸机上投掷,还可以从海军的潜艇和舰艇上发射,目前已研制出多种型号的产品。

ATACMS导弹系统在海湾战争中首次应用,1991年1月 18日凌晨,美国陆军第7炮兵团所属的M270多管火箭炮首次射出了对敌军实施精准外科手术式攻击的地对地战术导弹。它有效地取代了“长矛”战术导弹的非核型号。驻海湾的美国陆军拥有189个MLRS发射架,只需对其中18个火控软件进行改进就可发射ATACMS。美军在海湾战争“沙漠风暴”行动中,发射了32枚ATACMS,用以攻击伊拉克的地空导弹阵地、勤务中心以及其他高价值目标。ATACMS是美国实施纵深打击战术、攻击敌区深处集群目标的远程炮兵武器。后来,美国海军为了弥补其舰艇对地攻击火力的不足,计划将其用于舰艇发射,并在139千米防区外进行了成功发射。

目前战役战术导弹重点发展近程和远程的,其核战斗部将向小型、低当量、突出某种破坏效应的方向发展;采用复合制导技术,以提高命中精度,使圆概率误差仅有几十米;其多发联装的箱式发射装置,可缩短战斗准备时间,提高反应能力。

现代战争中,导弹集陆、海、空、天和电子技术五维于一体。在战争进程中,能有效攻击战役-战术纵深目标,破坏机场、铁路枢纽、港口、桥梁、水坝、指挥通信中心、导弹基地、核武器发射场、装甲车辆集结地和后勤补给线等战略目标的武器有战略轰炸机和远程战术导弹(战术弹道导弹和巡航导弹)。战术弹道导弹和巡航导弹的突防能力极强,适合攻击设防的目标,在战役开始时,先于飞机实施首次打击,能达到突然袭击的目的。前苏联尤其重视战术弹道导弹的作用,认为它是“现代战争决定性的手段”。

四、机载导弹的广泛应用

机载导弹是指在飞行器上携带的用来攻击地面、空中、水面舰船、水下潜舰等目标的导弹,如战略轰炸机、歼击轰炸机、强击机、歼击机、武装直升机及反潜巡逻机等航空器上携带的导弹,是主要作战武器之一。

空空、空地导弹总称为机载导弹。它们主要包括:空空导弹、空地导弹、空舰导弹以及空射巡航导弹和空潜导弹等,具体内容将在下一章中做详细的介绍,这也是本书的主要内容。

在美苏军备竞赛的年代,人们的注意力经常集中在坦克对坦克、战斗机对战斗机、洲际导弹对洲际导弹、核潜艇对核潜艇的对比,并根据各自的观察作出各种各样的结论。但不大为人所注意的是主战平台之外的弹药。在非制导弹药的年代,美苏的弹药技术差别并不是很大。但在制导弹药的年代,美国的电子技术和精密制造方面的领先使美国很快拉开差距,尤其在进攻性精确制导空地武器方面,美国一直领世界之先。“小牛”空地导弹、“哈姆”反辐射导弹、“宝石路”激光制导炸弹、JDAM、JASSM乃至“战斧”巡航导弹已经为人们耳熟能详,但新的一代空地武器正在不断涌现。如果说各种先进作战飞机是美国空军的骑士的话,这些新一代空地武器就是这些骑士手中的长剑。理解这些远方的长剑对理解未来的战场至关重要。

●“长矛”导弹

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