1.導彈的基本知識
在現代戰場上,導彈的影子可以說是無處不在。它們有射程達幾萬千米,可從西半球打到東半球;有的精度奇高,能在相對速度幾千米/秒的情況下直接命中直徑不超過1米的目標;也有重量很輕,一個士兵就能背走的。那麼,到底什麼是導彈呢?
導彈是20世紀40年代才開始出現的一種武器。第二次世界大戰後期,德國首先在實戰中使用V-1和V-2導彈,並從歐洲西岸隔海對英國實施了轟炸。那麼,它們的性能究竟怎樣呢?
其實,V-1導彈是一種亞音速的無人駕駛武器,射程達300多千米,很容易用殲擊機和其它防空措施來對付。此外,V-2導彈是最大射程約320千米的液體導彈,由於可靠性差,且彈著點的散布度也很大,因而對英國,隻是相當於騷擾而已,作戰效果並不佳。不過,V-2導彈卻對以後導彈技術的發展起了很重要的先驅作用。
據記載,導彈的起源與火藥以及火箭的發明是分不開的。眾所周知,火藥和火箭均由我國發明。
南宋時期,火箭技術便已開始用於軍事,並出現了最早的軍用火箭。約到13世紀,中國火箭技術傳入阿拉伯地區以及歐洲國家。在18、19世紀,火箭武器的進展並不大,直到1926年,美國才發射了第一枚無控液體火箭。20世紀30年代,電子、高溫材料以及火箭推進劑技術的發展,為火箭武器的改進注入了新的活力。
所謂火箭,就是指利用火箭發動機來推動的一種飛行器。火箭也可以分為很多種,有的可以操縱,而有些則是不能操縱的。通常來說,火箭的發動機,實際上是一種噴氣發動機。那麼,它的工作原理又是什麼呢?它把所攜帶的推進劑燃燒後以極快的速度向後排出,利用反作用力(即推力)來推動火箭升入宇宙。
此外,導彈主要是一種依靠本身的動力,通過內部或外部係統的控製,把裝有戰鬥部(核武器)的彈頭送到預定目標,並將目標摧毀的飛行器。因此,帶有戰鬥部且可操縱的火箭便是導彈的一種。另外,導彈不僅可以裝置火箭發動機,還可以采用其它的發動機。那麼,導彈對現代的戰爭會有什麼影響呢?
導彈,特別是核導彈,是一種殺傷力非常強的破壞性武器,具有射程遠、速度快、精度高、威力大等特點。
從第二次世界大戰期間出現導彈開始,特別是50年代出現了核導彈之後,導彈在軍事上的應用非常廣泛。世界各國都紛紛采用各種類型的導彈來裝備他們的軍隊。由此我們可以得出結論:導彈對現代軍隊武器裝備、軍事戰略戰術、科學技術進步和人類社會生活都有著很大的影響。
一般來說,導彈影響主要體現在以下幾個方麵:
首先,導彈使軍隊的武器裝備發生了非常深刻的變化。其中,軍隊裝備導彈是國防現代化的一個重要標誌;導彈的作戰範圍極廣,可以攻擊近距離目標以及1萬多千米之外的目標,陸地、水麵和水下目標,不論它是活動的目標還是固定目標都難逃出它的“掌心”;導彈的作戰空域極廣,不管在哪個高度它都可以進行戰鬥;此外,戰略核導彈還可以在極短的時間內攻擊敵方的軍事、政治、經濟等重要戰略目標,迅速改變敵我力量對比。因此,導彈必然對軍事戰略戰術、作戰方式、指揮通信、戰爭規模以及軍隊的組織編製,乃至作戰心理都產生巨大影響。
其次,導彈是一種非常複雜的武器係統。它綜合利用了當代的科學技術成果,它的研製和技術的發展在以後的發展中當然還會遇到許多科學技術的新問題。當然,這些問題的解決會在一定程度上促使科學技術的進步。例如,對製導係統的高精度、小型化要求就可以促使電子元器件小型化、微型化和精密儀表技術的進步;另外,它惡劣的工作環境對材料的要求又推動了一批新材料新工藝的出現。
再次,導彈工業和導彈技術為發展航天事業創造了有利條件。可以說,航天工業來源於導彈工業。早期航天所需的運載工具幾乎全部借用了當時的大型導彈。發射場也借用了導彈發射場,基本的運載火箭技術也是從導彈技術中借鑒和發展起來的。
2.導彈的基本構造
一般來說,無論是什麼導彈,它都具有推進係統、飛行控製係統、彈體和戰鬥部等係統。
根據物體運動規律——慣性定律,我們得知,要使靜止的物體由靜止狀態進入運動狀態,必須有外力的推動;要使運動物體由運動狀態變為靜止,也必須有外力來阻止。同樣,導彈也是如此。
眾所周知,導彈之所以能飛行,就是因為導彈上有發動機,發動機產生推力,從而推動導彈飛行。那麼,是不是隻要有發動機,導彈就可以工作了呢?
其實不然,單有發動機是不足以工作和產生推力的,還需要有推進劑(氧化劑和燃燒劑)、貯箱與推進劑輸送供應係統和它配合。其中,發動機、推進劑、貯箱和輸送供應係統可稱為動力裝置,又稱推進係統。
通常來講,導彈上的發動機主要有兩大類:一類為火箭發動機,完全依靠導彈自身攜帶的推進劑的燃燒來產生推力。此外,火箭發動機還可以根據推進劑狀態的不同,分為液體火箭發動機和固體火箭發動機兩種;另一類為空氣噴氣發動機,這種發動機主要借助於空氣中的氧氣燃燒導彈攜帶的燃料(燃燒劑)而產生推力。這類發動機可分為渦輪噴氣發動機和衝壓噴氣發動機兩種。
導彈的飛行控製係統由穩定係統和製導係統兩部分構成。其中穩定係統的任務是確保導彈以一定姿態沿預定的彈道飛向目標。要使飛行器(包括飛機、導彈、衛星、飛船等)保持一定姿態飛行,對於有人駕駛的飛行器來說,可以由駕駛員來操縱,而無人駕駛的飛行器則是由姿態穩定係統來實現。因此,姿態穩定係統的作用主要就是保證導彈飛行中姿態(導彈在空中的角位置,即常說的滾動角、偏航角、俯仰角)的穩定,不讓導彈亂滾亂翻。那麼,製導係統又是用來幹什麼的呢?它主要用來控製導彈的重心運動,使導彈按預定的導引規律飛行,並引導導彈飛向目標。
我們都知道,導彈是先進的現代化武器。一般來說,常見的槍彈和炮彈主要靠彈頭來摧毀目標,導彈則利用類似於槍彈炮彈作用的部分去摧毀目標。通常,這部分裝在導彈頭部的稱為彈頭,裝在其它部位的,如中部,則通常稱為戰鬥部,意思是最終或直接實現戰鬥的部分。
由於導彈的作戰目的和攻擊的目標多種多樣,因此,為了有效地完成戰鬥任務,戰鬥部的種類、構造和外形也多種多樣。例如,有核裝藥的稱為核戰鬥部,裝普通炸藥的則稱為普通戰鬥部。
導彈要摧毀目標,必須有戰鬥部;要使導彈飛行,則要有推進係統;要使導彈沿著預定航線(彈道)飛行,還要有飛行控製係統。因而,這三部分對於導彈來說都是必不可少的,缺少其中的任何一部分,都不能稱為導彈,也不能完成最終摧毀目標的任務。
比方說,就像我們人類,身體把頭、手、腳、心、肝、肺等器官組成為一個整體。導彈也一樣,必須用彈體將戰鬥部、推進係統、飛行控製係統等部件、係統連接起來,才能使各部件、係統協調地工作,發揮各自的作用,最終摧毀目標。這樣,我們知道了彈體對其餘幾個組成部分有著“集大成”的作用,是導彈必不可少的組成部分。其實,彈體不僅是把幾個部分組織起來,同時,這種連接也使整個導彈的外形更有利於飛行。
此外,導彈的用途不同,彈體的結構、外形也不盡相同。例如,彈道式導彈一般沒有彈翼而隻有彈身,有些僅有很小的尾翼,而有翼導彈則既有彈身又有彈翼。
導彈的分類可根據不同的標準來分。
按導彈的發射點與目標的地理位置大致可分為從地麵發射攻擊地麵目標的地地導彈、從地麵發射攻擊空中目標的地空導彈、從岸上發射攻擊水麵艦艇的岸艦導彈、從空中發射攻擊地麵目標的空地導彈、從空中發射攻擊水麵目標的空艦導彈、從空中發射攻擊空中目標的空空導彈、從水下潛艇發射攻擊地麵目標的潛地導彈、從水麵艦艇發射攻擊空中目標的艦空導彈、從水麵艦艇發射攻擊水麵艦艇的艦艦導彈、從空中發射攻擊水下潛艇的空潛導彈等。
按攻擊目標的類型來可分為反坦克導彈、反艦導彈、反潛導彈、反飛機導彈、反彈道導彈導彈、反衛星導彈等。
3.導彈的飛行軌道
上麵章節中,我們多次提到導彈的飛行軌道,那麼,你知道它到底是怎樣飛行的嗎,它飛行的軌道又有哪些呢?下麵,我們主要是通過兩種常用導彈的飛行彈道來學習導彈的飛行軌道,它們是彈道式導彈的飛行彈道和有翼式導彈的飛行彈道。
(1)彈道式導彈的飛行彈道
彈道式導彈與炮彈類似。導彈開始飛行時由火箭發動機的推力提供動力,在這種推理的作用下不斷加速,到一定時候(預定條件)發動機熄火,彈頭與彈體分離,然後,彈頭在地心引力的作用下飛向目標,因此,彈道導彈的飛行段可以分為主動段和被動段兩節。
通常,導彈由發動機點火並在控製係統作用下飛行,一直到發動機和控製係統都不再工作,這段彈道稱為主動段。其中,發動機熄火時所對應的彈道上的點,稱為彈道主動段終點。
此外,當導彈的發動機和控製係統都不工作,它像出膛的炮彈一樣,隻是由於慣性,沿自由彈道飛向目標,這段彈道稱為被動段。一般來講,在導彈飛行的被動段,大部分在大氣層以外,這個時期它隻受到地心引力的作用,所以,自由彈道為橢圓形。在接近目標時,雖然空氣密度越來越大,但這些幾乎不會改變彈道的橢圓形狀。通常被動段的飛行距離占整個導彈射程的90%左右。
導彈上通常會裝有某些程序機構和其他儀器。在飛行中,由程序機構按選定的彈道程序來發出發動機熄火、彈頭與彈體分離等指令。另外,儀器中的敏感元件(如加速度表、陀螺儀等)主要負責對外界的幹擾以及導彈的運動進行不斷地測量並形成控製信號。然後,這些信號再通過中間裝置變換、放大,傳遞給操縱機構(擺動發動機或燃氣舵等),使之產生相應的控製力,來操縱導彈沿預定彈道飛行。
一般彈道式導彈的主動段飛行程序可分為幾個特征段,如垂直起飛段、轉彎飛行段和常值程序段等。另外,被動段彈道也可分為自由飛行段和再入段。
①垂直上升段
在彈道式導彈起飛的頭幾秒鍾內,飛行彈道通常會設計一段垂直的直線。導彈豎立於發射架上,發動機點火以後,推力會不斷增加,當超過整個導彈的重量時,導彈就離開發射架緩慢垂直上升。然後,發動機推力繼續增大,並很快達到額定值,隨著推進劑不斷大量消耗,導彈重量也會不斷減小。盡管導彈在稠密的大氣層垂直向上飛,但導彈的速度仍然會增加得較快。等導彈垂直飛行幾秒鍾,速度增加到一定數值後,飛行比較穩定了,就在控製係統的控製下開始轉彎,進入轉彎飛行段。
②轉彎飛行段
導彈在垂直上升飛行幾秒鍾後,就在控製係統的作用下偏離垂直飛行狀態,向目標緩慢傾斜轉彎,過渡到預定的橢圓彈道,因此,轉彎飛行段的彈道為一段弧線。然而,導彈的傾轉必須是緩慢進行的,如果轉得過快,就會產生較大的橫向載荷,不僅彈道不易保證平穩,還會給控製係統帶來不必要的麻煩,彈體也有可能被折壞。
③常值程序段
這是主動段彈道的最後一段。這段的飛行程序,必須始終保持前一段得到的規定值。在控製係統的控製下,導彈保持傾角值不變且沿著一段傾斜的直線彈道飛行。發動機產生的推力使導彈不斷加速,飛行速度達到主動段終點的速度值時,控製係統就會發出發動機熄火的指令,主動段結束。之後,控製係統又發出彈頭與彈體分離的指令,彈頭與彈體分開,開始進入被動段飛行。
④自由飛行段
進入自由飛行段後,彈頭的飛行既無推力,也無氣動力(實際上還有很小的氣動力作用,空氣稀薄,還不是完全真空),僅受地心引力的作用,因此,隻要有一點微小的幹擾,導彈就會無拘束地翻轉,“完全”地自由了。在這一段中,導彈飛行是沒有一定方向的。
⑤再入段
當導彈飛近目標時(彈道末段),開始進入大氣層(距海平麵80千米左右)。空氣的阻滯作用逐漸增大,這樣,帶有穩定裙的彈頭便不能再任意翻轉,之後,帶穩定裙的彈頭朝下衝向目標。
另外,洲際彈道式導彈的飛行彈道,與單級彈道非常相似,隻是多級導彈飛行彈道的主動段由各級發動機連續工作形成,每一級中發動機工作完畢後就被拋掉。
(2)有翼式導彈的飛行彈道
有翼式導彈攻擊目標是活動的,它的飛行路線可以根據導彈與目標的相對運動關係進行控製,所以,目標的運動總是直接或間接地決定著導彈的運動,也就決定了彈道。
通常來說,這類導彈的導引方法很多,作戰情況也相對較為複雜,所以有翼式導彈的飛行彈道也各式各樣,不能預先給定。下麵,我們就按幾種導引方法來分別舉例說明。
為了敘述起來更方便,我們先假設某一瞬間攻擊平麵內導彈與目標的相對位置圖。其中導彈與目標的連線稱為目標線,導彈速度向量V,彈與目標線之間夾角η稱為導彈前置角。
①追蹤導引彈道
追蹤導引的實質就是隨時隨地使導彈朝著目標飛去,也就是導彈的速度向量要始終指向目標,與目標線重合(即導彈前置角η=0)。這樣,當導彈垂直發射時,追蹤導引的彈道就呈00′、11′、22′等是不同時間的目標線,而導彈在0、1、2等各點上的速度V彈總是指向目標,於是到了最後的點4(或4′)時,導彈就已將目標擊中。產生01234曲線就是該情況下的追蹤導引彈道。
②平行接近的飛行彈道
平行接近主要是在導引過程中,目標線在空間的方向要始終保持不變。在這種情況下,當目標作等速直線運動、導彈作等速運動時,其飛行彈道就是一條方向不變的直線,且一直延伸到命中點。如果目標作機動飛行,那麼導彈速度也會有所變化,因此,導彈的前置角是變化的,而導彈的飛行彈道則是一條曲線。
③三點重合的飛行彈道
三點重合導引法主要是使導彈在整個飛行過程中隨時都處於指揮站與目標的聯線上。從指揮站往目標看,導彈和目標的影像是重合的,即指揮站、導彈、目標三者在同一直線上,這條直線隨目標的運動在空間轉動,因此導彈的飛行彈道是一條曲線。
④飛航式導彈的飛行彈道
飛航式導彈的彈道大部分為直線,而且它的主要部分幾乎都處於水平狀態。通常,導彈的飛行是按照預先規定好的飛行程序進行的,隻有在接近目標時,有的加上係統尋找目標的自動瞄準。飛航式導彈的彈道一般可以分為初始段、水平段和俯衝段等。
初始段(0~1)。對於地空導彈或地地導彈來說,該階段為爬升段,而空地導彈則是從母機投放後繼續爬高或降低段。
水平段(1~2)。這一階段占據著整個彈道的大部分。在這一階段,發動機推力與迎麵空氣的阻力相平衡,導彈的升力與重力相平衡,因此,導彈幾乎是在水平線上作等高度的飛行,這種飛行也叫巡航。
俯衝段(2~3)。這是整個彈道的最後一階段。地地導彈或空地導彈,在接近目標時,從水平飛行轉入俯衝。為了提高命中的精度,在這一段采用尋的(尋找目標)係統進行自動瞄準,地空導彈所攻擊的是空中的活動目標,在水平飛行結束後,一般都會轉入自動瞄準,從而命中目標。
4.導彈大家族博覽
眾所周知,導彈種類繁多,在這個大家族中,每一個成員都發揮著其獨特而不可替代的作用。那麼,就讓我們一一來認識它們吧。
(1)毀滅之王——地地導彈
地地導彈是指從陸地發射攻擊陸地目標的導彈,包括地地彈道導彈和地地巡航導彈。實際上,“地地導彈”這個名稱既可指導彈本身,也泛指由導彈或各輔助係統與設備組成的導彈武器係統。
地地彈道導彈是第二次世界大戰後發展最迅速的導彈之一。它種類較多,且裝備數量極大。據統計,目前已經裝備的地地彈道導彈主要有美國“民兵”Ⅲ,前蘇聯SS-17、SS-18、SS-19等洲際導彈;美國“潘興”Ⅱ、法國S-3、前蘇聯SS-20等中程導彈;美國“長矛”、法國“冥王星”、前蘇聯SS-21和SS-22等近程導彈。
地地導彈由彈頭或戰鬥部、彈體、動力裝置和製導係統組成。其中戰略地地導彈通常攜帶單個或多個核彈頭,有射程遠、精度高和威力大等特點,是戰略核武器庫的主要組成部分;戰術地地導彈通常攜帶核彈頭或常規彈頭,主要用於打擊敵方戰役戰術縱深內的目標。