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1960年,東風一號首飛成功。
1980年,東風五號洲際導彈首次全程飛行試驗取得圓滿成功。東風五號洲際導彈擁有3.35米的直徑,箱體採用高強度鋁銅合金,制導系統採用慣導平台,裝備電液伺服機構改變飛行方向。
東風五號飛行實驗1
1982年、1988年,航天系統各單位合力研製的潛地導彈發射試驗圓滿成功。
「巨浪」系列潛地導彈發射
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空天地海的快遞業務範圍
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對於本文討論的業務區域範圍問題,需要聲明一下:
航空是指人類利用飛行器從事的大氣層內的飛行及有關活動。包含輕於空氣的飛行器如飛艇,和重於空氣的飛行器,如飛機、直升機等,不會飛離地球。(本文涉及很少)
航天又稱「星際航行」,其飛行器稱為外層空間飛行器,如運載火箭、導彈武器、穿梭機等。(本文主要涉及內容)
至於快遞怎麼送的問題,有以下各種快遞車、快遞潛艇、快遞火箭、快遞艦艇等可供客戶選擇,請仔細閱讀,結合個人實際情況選擇
快遞運送工具導彈的主要分類有:
按飛行原理分
彈道導彈/飛航導彈/空間導彈/組合導彈
著名的東風-41就是典型的陸基機動固體彈道式洲際核導彈,是戰略打擊模塊重要組成部分。
東風41核導彈方隊
飛航導彈不僅採用發動機推力作為飛行動力,還要依靠導彈翼面所產生的動力支撐自身質量,大部分時間在大氣層內沿着固定彈道保持平飛狀態飛行。
鷹擊系列岸艦導彈作為沿海防禦體系的堅實盾牌,就是一種飛航導彈,可打擊大中型水面艦艇,對海攻擊威力大,反應迅速,射程遠。
鷹擊12B岸艦導彈方隊
按打擊對象分
反飛機導彈/反輻射導彈/反艦導彈/反潛導彈/
反坦克導彈/反導導彈/反衛星導彈
按打擊對象的導彈分類
按發射點和目標位置分
對艦艇:艦艦導彈/岸艦導彈/空艦導彈/潛艦導彈;
對地面:地地導彈/艦地導彈/潛地導彈/空地導彈/天地導彈;
對空域:地空導彈/艦空導彈/潛空導彈/空空導彈/天空導彈;
對太空:地天導彈/空天導彈/空間導彈。
巨浪-2就是一種潛射彈道核導彈,主要搭載於新型戰略核潛艇裏面,是我國陸基、海基、空基「三位一體」戰略核力量的重要一環。
巨浪-2潛射彈道核導彈
著名的「紅旗-7號」就是一種地空導彈,可以快速反應、抗干擾、對付多目標。最近出現的伴隨式野戰防空導彈系統HQ-17AE是一種地空導彈,不但能有效攔截各類固定翼飛機、無人機反輻射空地導彈、亞音速巡航導彈,而且還能攔截隱身飛機、超音速巡航導彈及火箭彈。
HQ-17AE防空系統
現在隨着航天和兵工融合發展,出現了新型武器系統,比如:
彩虹-4無人機既可以執行戰場偵察任務,搜集敵方作戰信息,也可以對敵方目標進行導彈攻擊。機頭下方配備有偵察系統,兩側機翼下各有兩個武器掛載裝置,可掛載導彈武器。隨後彩虹-5也已試飛成功。
彩虹-4無人機掛載航彈試驗任務
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高端硬核的快遞運送工具
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(涵蓋高端的物理、化學、材料、計算等學科)
導彈基本組成系統
動力裝置
對於動力系統,目前大多導彈系統採用固體火箭發動機,主要特點為:
結構簡單且可靠性高。與液體火箭發動機相比不需要專門的儲箱、複雜的輸送系統、調節系統和噴注系統。
維護簡單且快速反應能力強。固體推進劑裝葯成型後能長期儲存在發動機中,因而採用固體火箭發動機的遠程精確打擊導彈總是處於待髮狀態,只需進行簡單操作就可發射,而液體火箭發動機發射前需對氣路、液路、電路系統進行全面檢查。
推進劑密度高。由於推進劑密度高,因而可以縮小固體火箭的體積,減少火箭發動機的結構質量,從而提高飛行速度。
自行體會一下液體火箭發動機載荷情況的複雜
:
大推力泵後擺液體發動機典型結構及力學特點,該種液體火箭發動機是由薄壁夾層、空間走向的管路、高速轉子、空間桁架等力學性能各異的部件組成的複雜結構系統
相比上面的液體火箭發動機較為複雜的機械結構,固體火箭發動機可以簡化為由殼體、襯層、推進劑葯柱三部分組成,可以明顯看出固體火箭發動機具有結構簡單、易於維護、可靠性高等優點。
固體火箭發動機結構示意圖,內部結構簡單,由一定幾何形狀的推進劑葯柱、人工脫黏、襯層和發動機殼體組成
固體組合動力火箭發動機是在固體火箭發動機基礎上,與其他如吸氣式動力相結合而衍生髮展的一類組動力形式。目前主要包括固體衝壓發動機和固體超燃衝壓發動機等技術。
固體衝壓發動機原理示意圖
另外為了增加飛行器的突防能力,固液混合火箭發動機可使滑翔類飛行器長時間在大氣層內有動力飛行,根據飛行器不同飛行狀態的升力需求,可以隨時提供不同推力,也可以適應跳躍機動等複雜的飛行動作,彈道形式豐富。
典型的擠壓式輸送固液火箭發動機示意圖11
現階段對導彈的命中精度提出了更高的要求,性能先進的制導體制如毫米波制導、激光制導、紅外成像制導、景像區域相關制導及GPS/慣導組合導航技術等進一步發展,並廣泛應用於先進的導彈武器上。
對海作戰場景示意圖,說明現代信息化戰場條件下導彈武器系統面臨愈加複雜的戰場電磁環境
制導系統
以紅外製導為例,目前,主流紅外導引頭的探測器工作於中遠紅外波段,多種紅外成像制導武器採用了多光譜成像技術,某些波段圖像丟失不影響對目標的繼續跟蹤和識別,提高了武器的抗干擾能力和戰場適應能力。
空空導彈紅外製導的導引頭
導彈控制系統包括導引系統和控制系統兩部分:
導引系統用來測定或探測導彈相對目標和發射點位置,按照要求的彈道形式形成導引指令,並把導引指令送給控制系統。遠程精確打擊導彈導引系統通常由運動敏感器及導引指令形成裝置等組成。
控制系統響應導引系統來的指令信號,迫使導彈改變航向,使導彈沿着要求的彈道飛行。遠程精確打擊導彈控制系統另一個重要任務是保證導彈在每一階段穩定地飛行。遠程精確打擊導彈控制系統通常由導彈姿態敏感原件、操縱面位置敏感元件、作動裝置和操縱面等組成。
比如激光陀螺可以利用環形激光器在慣性空間轉動時正反兩束光隨轉動而產生頻率差的效應,來測量物體相對於慣性空間的角速度或轉角。
高精度激光陀螺
戰鬥部
戰鬥部是導彈完成基本戰鬥任務的部分,按照裝葯類型可以分為常規戰鬥部、特種戰鬥部(生物、化學)和核戰鬥部(原子彈頭、氫彈頭、中子彈頭)。
其中引戰系統也是重要分系統,其任務是選擇最有利的時機摧毀、破壞目標。在實際設計中,應儘可能將遠程精確打擊導彈各分系統的體積及質量降到最低,而把更大的空間留給作為導彈有效載荷的戰鬥部,使戰鬥部質量儘可能大,以便被攻擊的目標受到儘可能大的毀傷和破壞。
東風26導彈既能裝常規彈頭,也能裝核彈頭,這裡也就是變換的戰鬥部。
東風26核常兼備導彈方隊
彈體
彈體構型設計最終要為遠程精確打擊導彈提供完美的氣動外形、合理的部位安排和輕質高強的結構布局,其本身還要選用適宜的結構材料。
基本的外形設計要儘可能考慮:
充分利用最佳翼身干擾、翼面間干擾以及外掛物和翼身的干擾,設計出最大升阻比的外形布局;
滿足遠程精確打擊導彈機動性、穩定性和操縱性的要求;
滿足隱身要求,使雷達散射面積最小。;
…………
實際設計中,選定氣動布局形式和部位安排要參考原准導彈的氣動特性進行彈道估算,然後根據彈道估算結果出速度特性、可用過載值、最大平衡攻角和靜穩定度指標等主要參數,把它們與要求的設計值相比較,修改外形設計。然後根據外形設計結果重新進行氣動特性計算,導彈質量、質心、轉動慣量計算,彈道計算等。如此反覆,直到獲得滿意結果。
有時為了驗證導彈彈體的氣動性能,還要進行風洞實驗。
風洞試驗模型
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永遠進步的快遞公司
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隨着各項技術的進步,導彈的各個系統也在同時發展,像最近的新型的金屬材料鋯基非晶合金(金屬玻璃),其在壓縮載荷下可以表現出剪切斷裂的特徵,即「自銳」效應。
鋯基非晶合金在壓縮條件下的「自銳」效應
經過材料微觀結構設計就可以作為一種新型的反坦克導彈戰鬥部材料——鎢絲/鋯基非晶複合材料
晶態和非晶態原子結構的對比示意圖,左邊是無序的非晶態原子排布結構(可以表示鋯基非晶合金基體原子排布結構),右邊是有序的晶態原子排布結構(可以表示鎢絲增強體原子排布結構)
80%體積分數的鎢絲/鋯基非晶複合材料材料橫截面
鎢絲/鋯基非晶複合材料製成的穿甲彈彈頭
大長徑比鎢絲/鋯基非晶複合材料侵徹30CrMnMo合金鋼靶彈坑
連超強合金鋼板都不在話下,鎢絲/鋯基非晶複合材料正在逐步驗證為新一代穿甲材料。
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參考資料
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封面來源:中國航天科工微博
編輯:謹理