论文部分内容阅读
潜艇在发射导弹时,一般处在离海面几十米的水深中,导弹出筒时,海水会像猛兽般涌进发射筒内。
潜艇具有隐蔽性好、突击力强的特点,在战争中取得了骄人的战绩,一直被誉为“水下杀手”。而作为杀手“利刃”的潜射巡航导弹、弹道导弹以及新近发展的潜射防空导弹等备受青睐,由于发射技术的复杂和特殊性,一直是世界各国致力攻关的关键。
光有潜艇还差得远
1945年的一个星期天早晨,雾气弥漫。纳粹德国海军上尉弗里茨·施泰因霍夫指挥着“U-511”潜艇秘密潜入卡萨布兰卡港。进港不久,他通过潜望镜看到:码头上大批的坦克、装甲车和火炮正在上下装卸着,无数的汽油桶等物资、装备堆积在码头上……施泰因霍夫真想摧毁这些战略物资,可潜艇上只有鱼雷,对岸上目标却无能为力。而且一旦发射鱼雷,潜艇立刻就会被盟军发现和追歼。他想,如果此时潜艇上装备有能进行远距离攻击的武器该多好啊!回到母港,施泰因霍夫找到了火箭权威冯·布劳恩,经过一段时间的日夜奋战,终于在一艘旧潜艇的甲板上安装了6个呈45度仰角的钢制火箭发射架,每个发射架上装有一枚固体推进剂火箭弹。为了防止进水,喷管都用液蜡封死,并从中引出一根连接推进剂起爆点火器的电线,另一头穿过潜艇指挥台围壳,直通到控制中心。发射试验当天,指挥员的命令刚发出,立即听到水下50米处发出沉闷的巨响。接着,一枚火箭跃出水面,长啸着直插空中。其后,6枚火箭全都射向目标。这成为潜射导弹的雏形,不过因为二战的结束而未得到实战运用。战后,为了争取军事制高点,美苏开始致力于潜射导弹的研究。当苏联潜射弹道导弹率先成功发射后,焦虑万分的美国也在1959年利用其核动力弹道导弹潜艇成功发射潜射型“北极星”导弹。
潜射导弹的发射装置主要为标准鱼雷管水平发射装置和专用垂直发射装置发射。按照导弹的封装形式可分为“干”发射和“湿”发射。“干”发射是将导弹装在运载器内,运载器从潜艇中射出并在水中航行,一直将导弹送至水面助推器点火。如美国“鱼叉”和“海长矛”、法国的“飞鱼”和俄罗斯的SS-N-21反舰导弹采用标准鱼雷管水平发射,靠运载器的火箭发动机推出水面。
“湿”发射不采用密封的运载器,导弹以裸弹的形式在水中航行,只进行局部防水处理和装设必要的约束卡(套)。目前,大多数国外水下垂直发射的战术导弹均采用“湿”发射方式。美国“战斧”、俄罗斯的SS-N-19导弹采用专用垂直发射管,依靠发射管内的弹射动力装置将导弹弹射出发射管,而后弹上助推器把导弹推出水面。裸露的导弹在水中弹道的控制、导弹的承压和水密设计、弹翼的折叠和展开等技术是需要解决的关键技术。“战斧”导弹发射出水后的过程是:导弹出水后,抛掉发动机进气口盖、折叠弹翼及导弹与助推器之间的整流罩。先使4个控制尾翼展开,转入水平飞行。助推器熄火后,进气道打开,主发动机点火,弹翼随之像折刀一样展开,转变成由制导系统控制弹翼操纵导弹飞行。
技术上难点太多
到目前为止,世界上只有安理会五大常任理事国装备有战略核潜艇、掌握了弹道导弹水下发射技术,此外还有很多国家也一直在积极谋求获得这种技术能力,但罕有成功者,由此可见水下发射弹道导弹技术的难度。
导弹出筒时,因蒙在筒口的薄膜被顶破,筒内的高压环境消失,海水便像猛兽般涌进发射筒内。高压空气将导弹推出发射筒时,会产生与导弹前进方向相反的后坐力。涌入发射简内的海水往往要略重于发射的导弹重量。总之,弹道导弹从水下发射出去后,对潜艇本身至少产生3种作用力:一是后坐力;二是海水涌入时的冲击力;三是多出的海水重量。
潜艇在发射导弹时,一般处在离海面几十米的水深中,发射瞬间还存在一定的海情,如风、浪、涌,使潜艇产生纵向与横向摇摆,导弹在水下承受了相当于3个大气压的外压和较恶劣的力学环境,导弹结构外壳因此要增强,这些都是潜射的技术难点。此外,发射和发射控制设备,要考虑因发射瞬时动态对导弹的影响。当然,潜艇发射弹道导弹所要解决的技术难题还不止这些。例如要保证导弹发动机在恰到好处的时机启动点火。启动过早,发动机喷出的高温、高压烈焰会威胁潜艇安全,而启动过晚,飞出水面的导弹有可能重新落入水中。再有,要保证出水后的弹道导弹能按预定的弹道飞行,必须要有精密的制导系统。
要实现导弹的水下发射,还需要考虑导弹的出管(鱼雷管或专用发射管)速度、导弹在发射管内的弹道、水中弹道和出水弹道等重要问题。目前,战术导弹水下发射技术尚未形成很成熟的理论,许多问题需要通过试验来解决。另外,导弹水下运动过程中产生的动态环境,如振动、冲击与噪声等都应考虑发射瞬间因艇在运动状态而产生误差的修正等,也都是水下发射带来的技术难点。
潜射导弹要经过发射管发射、水下航行和出水3个重要阶段。由于水的密度是空气的800倍,因此导弹在水下航行时,需要考虑到许多重要因素,如附加质量力和浮力的影响;导弹水下点火产生的高温、高速燃气喷射在不可压缩的水介质中,将引起流态和压力场的变化;导弹穿越水面的一刹那,将受到高海情下波浪的冲击;当导弹冲入空中时,由于飞行介质的突变,将引起整个动力环境的急剧变化,其特点是在水/气交界处时间短、变化快、变化因素多,动力环境复杂。因而增大了导弹在水下航行时所承受的压力,而且随着发射深度的增加,导弹承受的压力也随之增加。因此,水下发射的导弹要具有耐水压能力和防止海水浸入其内部。对于有运载器的方案,耐压和密封容易解决。对于裸弹潜航的导弹,在结构设计时就需认真考虑耐压和密封问题。“战斧”导弹采用的堵盖和整流罩,除了能约束进气口、弹翼和尾翼外,还起密封作用。据报道,“战斧”曾有3次潜艇发射试验均因水密性问题导致失败。
要使潜射导弹具有摧毁目标的实战能力,还必须配备与导弹射程相适应的目标探测手段。对于水下发射的近程导弹,主要靠潜艇上的声呐设备进行目标探测。但是对于远程导弹,仅靠潜艇本身现有的声呐探测设备不能满足要求,例如潜射“战斧”导弹,当目标离发射潜艇的距离超过100千米时就采用区域搜索雷达、预警机和海洋监视卫星组成的综合探测系统探测目标。探测的自标数据传送给地面数据处理中心进行分析处理,然后再经过卫星传送至潜艇。俄罗斯SS-N-19远程反舰导弹的射程可达550千米,采用的目标探测方式与潜射“战斧”导弹相似。它采用网络传感器技术获取目标信息,并对导弹飞行实施自主控制。潜艇将侦察机、直升机、陆基与海基探测器联合组网,甚至将卫星获取的目标信息进行融合,解算目标数据,进行多路径的任务计划,控制导弹进行攻击。
潜艇具有隐蔽性好、突击力强的特点,在战争中取得了骄人的战绩,一直被誉为“水下杀手”。而作为杀手“利刃”的潜射巡航导弹、弹道导弹以及新近发展的潜射防空导弹等备受青睐,由于发射技术的复杂和特殊性,一直是世界各国致力攻关的关键。
光有潜艇还差得远
1945年的一个星期天早晨,雾气弥漫。纳粹德国海军上尉弗里茨·施泰因霍夫指挥着“U-511”潜艇秘密潜入卡萨布兰卡港。进港不久,他通过潜望镜看到:码头上大批的坦克、装甲车和火炮正在上下装卸着,无数的汽油桶等物资、装备堆积在码头上……施泰因霍夫真想摧毁这些战略物资,可潜艇上只有鱼雷,对岸上目标却无能为力。而且一旦发射鱼雷,潜艇立刻就会被盟军发现和追歼。他想,如果此时潜艇上装备有能进行远距离攻击的武器该多好啊!回到母港,施泰因霍夫找到了火箭权威冯·布劳恩,经过一段时间的日夜奋战,终于在一艘旧潜艇的甲板上安装了6个呈45度仰角的钢制火箭发射架,每个发射架上装有一枚固体推进剂火箭弹。为了防止进水,喷管都用液蜡封死,并从中引出一根连接推进剂起爆点火器的电线,另一头穿过潜艇指挥台围壳,直通到控制中心。发射试验当天,指挥员的命令刚发出,立即听到水下50米处发出沉闷的巨响。接着,一枚火箭跃出水面,长啸着直插空中。其后,6枚火箭全都射向目标。这成为潜射导弹的雏形,不过因为二战的结束而未得到实战运用。战后,为了争取军事制高点,美苏开始致力于潜射导弹的研究。当苏联潜射弹道导弹率先成功发射后,焦虑万分的美国也在1959年利用其核动力弹道导弹潜艇成功发射潜射型“北极星”导弹。
潜射导弹的发射装置主要为标准鱼雷管水平发射装置和专用垂直发射装置发射。按照导弹的封装形式可分为“干”发射和“湿”发射。“干”发射是将导弹装在运载器内,运载器从潜艇中射出并在水中航行,一直将导弹送至水面助推器点火。如美国“鱼叉”和“海长矛”、法国的“飞鱼”和俄罗斯的SS-N-21反舰导弹采用标准鱼雷管水平发射,靠运载器的火箭发动机推出水面。
“湿”发射不采用密封的运载器,导弹以裸弹的形式在水中航行,只进行局部防水处理和装设必要的约束卡(套)。目前,大多数国外水下垂直发射的战术导弹均采用“湿”发射方式。美国“战斧”、俄罗斯的SS-N-19导弹采用专用垂直发射管,依靠发射管内的弹射动力装置将导弹弹射出发射管,而后弹上助推器把导弹推出水面。裸露的导弹在水中弹道的控制、导弹的承压和水密设计、弹翼的折叠和展开等技术是需要解决的关键技术。“战斧”导弹发射出水后的过程是:导弹出水后,抛掉发动机进气口盖、折叠弹翼及导弹与助推器之间的整流罩。先使4个控制尾翼展开,转入水平飞行。助推器熄火后,进气道打开,主发动机点火,弹翼随之像折刀一样展开,转变成由制导系统控制弹翼操纵导弹飞行。
技术上难点太多
到目前为止,世界上只有安理会五大常任理事国装备有战略核潜艇、掌握了弹道导弹水下发射技术,此外还有很多国家也一直在积极谋求获得这种技术能力,但罕有成功者,由此可见水下发射弹道导弹技术的难度。
导弹出筒时,因蒙在筒口的薄膜被顶破,筒内的高压环境消失,海水便像猛兽般涌进发射筒内。高压空气将导弹推出发射筒时,会产生与导弹前进方向相反的后坐力。涌入发射简内的海水往往要略重于发射的导弹重量。总之,弹道导弹从水下发射出去后,对潜艇本身至少产生3种作用力:一是后坐力;二是海水涌入时的冲击力;三是多出的海水重量。
潜艇在发射导弹时,一般处在离海面几十米的水深中,发射瞬间还存在一定的海情,如风、浪、涌,使潜艇产生纵向与横向摇摆,导弹在水下承受了相当于3个大气压的外压和较恶劣的力学环境,导弹结构外壳因此要增强,这些都是潜射的技术难点。此外,发射和发射控制设备,要考虑因发射瞬时动态对导弹的影响。当然,潜艇发射弹道导弹所要解决的技术难题还不止这些。例如要保证导弹发动机在恰到好处的时机启动点火。启动过早,发动机喷出的高温、高压烈焰会威胁潜艇安全,而启动过晚,飞出水面的导弹有可能重新落入水中。再有,要保证出水后的弹道导弹能按预定的弹道飞行,必须要有精密的制导系统。
要实现导弹的水下发射,还需要考虑导弹的出管(鱼雷管或专用发射管)速度、导弹在发射管内的弹道、水中弹道和出水弹道等重要问题。目前,战术导弹水下发射技术尚未形成很成熟的理论,许多问题需要通过试验来解决。另外,导弹水下运动过程中产生的动态环境,如振动、冲击与噪声等都应考虑发射瞬间因艇在运动状态而产生误差的修正等,也都是水下发射带来的技术难点。
潜射导弹要经过发射管发射、水下航行和出水3个重要阶段。由于水的密度是空气的800倍,因此导弹在水下航行时,需要考虑到许多重要因素,如附加质量力和浮力的影响;导弹水下点火产生的高温、高速燃气喷射在不可压缩的水介质中,将引起流态和压力场的变化;导弹穿越水面的一刹那,将受到高海情下波浪的冲击;当导弹冲入空中时,由于飞行介质的突变,将引起整个动力环境的急剧变化,其特点是在水/气交界处时间短、变化快、变化因素多,动力环境复杂。因而增大了导弹在水下航行时所承受的压力,而且随着发射深度的增加,导弹承受的压力也随之增加。因此,水下发射的导弹要具有耐水压能力和防止海水浸入其内部。对于有运载器的方案,耐压和密封容易解决。对于裸弹潜航的导弹,在结构设计时就需认真考虑耐压和密封问题。“战斧”导弹采用的堵盖和整流罩,除了能约束进气口、弹翼和尾翼外,还起密封作用。据报道,“战斧”曾有3次潜艇发射试验均因水密性问题导致失败。
要使潜射导弹具有摧毁目标的实战能力,还必须配备与导弹射程相适应的目标探测手段。对于水下发射的近程导弹,主要靠潜艇上的声呐设备进行目标探测。但是对于远程导弹,仅靠潜艇本身现有的声呐探测设备不能满足要求,例如潜射“战斧”导弹,当目标离发射潜艇的距离超过100千米时就采用区域搜索雷达、预警机和海洋监视卫星组成的综合探测系统探测目标。探测的自标数据传送给地面数据处理中心进行分析处理,然后再经过卫星传送至潜艇。俄罗斯SS-N-19远程反舰导弹的射程可达550千米,采用的目标探测方式与潜射“战斧”导弹相似。它采用网络传感器技术获取目标信息,并对导弹飞行实施自主控制。潜艇将侦察机、直升机、陆基与海基探测器联合组网,甚至将卫星获取的目标信息进行融合,解算目标数据,进行多路径的任务计划,控制导弹进行攻击。