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为何普通导弹速度很难超过5马赫,洲际导弹却可超过20马赫?

2024-06-29 08:26| 来源: 网络整理| 查看: 265

  普通导弹和洲际导弹两者在结构和工作环境上有着根本的区别,普通的导弹主要在大气层内工作,其飞行速度从亚音速到几倍音速不等,使用的一般是喷气式发动机,某些型号会使用火箭发动机;而洲际导弹,主要飞行阶段在大气层外,速度基本上是接近了7.9公里/秒的第一宇宙速度的(超过20马赫),使用火箭发动机和分级发射的方式。说白了就是洲际导弹的发射跟我们平时用多级火箭发射卫星时有点大同小异,需要把弹头送到大气层外,其最大速度出现在最后一级发动机关闭之前。

  当导弹的最后一级发动机关闭之后,此时基本上就已经到了弹道的最高点,在惯性的作用下弹头部分(返回舱)会保持这个速度(大于20马赫略,小于第一宇宙速度)飞行,直到弹头开始重新进入大气层,而进入大气层后,空气阻力的作用会使弹头减速,而重力的作用则是使弹头加速,不过两者的合力在整体上对弹头的作用是减速的,但即使是这样,因为弹头再入大气层时就已经有很高的初速度了,所以弹头的落地速度通常也能达到在十几马赫~二十马赫左右,所以为什么洲际导弹为什么轻松达到20马赫?总结一下主要有这几点:

  1、主要飞行阶段在大气层外;

  2、使用火箭发动机和分级发射技术;

  3、分级加速后最大飞行速度已经接近第一宇宙速度。

  

  第一宇宙速示意图

  至于为什么说洲际导弹的最大飞行速度已经是接近第一宇宙速度了?我们可以这样理解,假如一个物体在近地轨道做平抛运动,它的速度达到了7.9公里/秒的话,在理想状态下这个物体就能绕地球做圆周运动而不会重新被地球引力捕获,如上图所中的轨道C所示,而如果平抛的速度小于7.9公里/秒的话,那么其飞行轨道就会像图中的A和B一样最终重新落入地球。

  

  6公里/秒做平抛运动简图

  所以,我们就可以把洲际导弹在彻底关闭发动机的那个瞬间理解成是在做“平抛运动”,此时导弹的速度有多快,基本上就决定了导弹能飞多远,然后我们再来看上面那个动图,上图中的是一个以6公里/秒的速度在近地轨道做平抛运动的物体能飞行的距离,这个距离连地球赤道的1/4都不到,也就是还不到10000公里,而洲际导弹分分钟可以打上万公里远,因此,洲际导弹在关闭发动机前的速度肯定是大于6公里/秒的。当然,上面的这个解释是比较简单和粗暴的的,只是用来帮助大家理解,将就看一下。

  

  低空掠海的“飞鱼”反舰导弹

  接着再来说,为什么普通导弹的速度很少能达到5马赫的?跟前面提到的一样,这个主要跟导弹的结构和工作环境有关,我们平时说的那些导弹(不包括弹道导弹),比如反舰导弹、空空导弹、巡航导弹等,其射程一般从十几公里到数百公里不等,巡航导弹可以达到数千公里,主要工作环境就是在大气层内,使用的基本上是喷气式发动机(主要包括涡轮发动机、涡扇发动机、冲压发动机等),所以,普通的导弹很少达到5马赫以上的原因就出来了,主要有这几点:

  1、在大气层内飞行,可针对固定或者运动目标,本身就就需要有一定的机动能力,可以随着目标的运动而改变自己的飞行轨迹,比如防空导弹、空空导弹等;

  2、需要掠海、掠地飞行,比如某些反舰导弹和巡航导弹,而且像反舰导弹这种在低空掠海飞行时同样需要保持一定机动性,所以飞行速度不能太快,因为速度太快,机动性能越难保证;

  3、跟弹道导弹相比体积、重量更小,所以发动机的体量以及可携带燃料都有严格的限制,先天设计限制了其最大飞行速度。

  

  巡航导弹发动机

  

  火箭发动机

  因此,跟弹道导弹不同,主要在大气层内工作的普通导弹不管是从设计上,还是从需求上来看,完全用不上5马赫那么快的速度,不管是用来对付飞机、还是军舰,亦或者是打击固定目标,亚音速~几倍音速就完全够用了,速度并不是越大越好,因为速度越大,做机动时的过载就越大,这对导弹材料以及气动外形的设计会是一个很大的挑战。

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