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弹道导弹20马赫,巡航导弹5马赫,速度为何相差如此悬殊?
送交者: 三把刀 2019年08月20日19:42:13 于 [军事天地] 发送悄悄话

       其实所谓的普通导弹就是巡航导弹,而洲际导弹则属于典型的弹道导弹,导弹能达到什么速度其实取决于其加速度的持续时间,而加速度则必须要求导弹受到的推力大于其阻力。巡航导弹主要是在大气层内做巡航贴地弹道飞行的小型导弹,受到空气阻力和地球重力的双重影响,发动机受体积限制,推力也不大,因此加速度时间短,速度不可能快的起来。而洲际导弹属于弹道导弹的究极体状态,它的原理就是自由落体运动,将导弹发射到大气层之外,然后弹头受地球重力牵引以自由落体下降,弹道越高,重力加速距离越长,速度也就越快,利用上千公里的弹道高度,加速到20马赫以上问题并不大。

       巡航导弹的第一种是类似于战斧、KH55之类的远距离巡航导弹,这类导弹要求射程远,所以必须保证油耗低,因此常采用大涵道比的小型涡扇发动机,这类发动机虽然能够保持持续低油耗运行,但是爆发能力不足。在占据大部分时间的巡航段,这类导弹都是利用大展弦比弹翼提供的浮力托举在空中,发动机仅仅提供与空气阻力相等的推力,导弹无法持续加速,只能以匀速、等高的巡航状态飞行,而这一速度也只是发射初期加速后达到的0.8马赫左右。

                      (远程巡航导弹大展弦比弹翼设计,外形其实就是一架小飞机)

       巡航导弹的另一种则是类似于空空导弹这样的短程高速导弹,空空导弹主要面临的往往是战斗机这样最高速度在3马赫左右的高速目标,因此空空导弹必须比他们快才能追的上。所以空空导弹多采用推重比大,爆发力强的火箭发动机和冲压发动机。由于空空导弹的高空作战环境空气稀薄,火箭和冲压发动机提供的推力远远大于其空气阻力,所以空空导弹往往能够加速至超音速。但是空空导弹油耗高、体积小,燃料少,发动机往往工作几十秒就停机,之后就只能依靠惯性飞行,因此这类导弹加速时间非常有限,即使像R77、AIM120、PL12这些世界最先进的空空导弹也只能达到4马赫左右的速度。

         (空空导弹多采用的是小展弦比弹翼的低阻设计,以配合强劲的火箭发动机达到高速)

       而结合了远程巡航导弹和空空导弹两种特点的则是弹道诡变、射程较远的反舰导弹,反舰导弹有两个弹道,一个是巡航段,另一个则是末端攻击段。巡航段距离长,但是危险性低,因此这时候反舰导弹通常采用涡扇发动机进行亚音速的巡航飞行,而进入敌方军舰防空系统射程范围之内后,反舰导弹则采用低空高速突防的策略进攻,这时候就会打开另一组火箭或冲压发动机进行末端加速,由于需要不停的的机动变轨,太快会极大增加弹道控制难度,因此即使号称世界最强的布拉莫斯反舰导弹,其速度最高也只能达到2.8马赫左右。

(布拉莫斯反舰导弹的飞行弹道)

       弹道导弹和巡航导弹则完全不同,弹道导弹在初始段是通过多级串联的大推力火箭发动机不断对导弹使劲,从而将导弹顶出大气层之外,为了突破地球引力,火箭发动机的推力远远大于导弹重力,推重比往往20以上,这时候的速度会接近甚至超过第一宇宙速度7.9千米/秒,约等于23马赫。而当火箭发动机燃料耗尽时,弹头通过惯性还会继续上升至弹道最高点,但这时候推力消失,因此速度会降低至5马赫左右,而这一惯性上升段就是所谓的弹道中段,因为速度最慢,也被称为拦截弹道导弹的黄金时机!

                                                (弹道导弹的初始上升段)

      当弹头到达弹道最高点时,弹头姿态调整,从向上飞变成斜向下扎进大气层,而这就是所谓的弹头再入段!由于洲际导弹的弹道最高点通常能达到1000千米以上,而大气层稠密区只有100千米左右,因此再入段有至少900千米属于空气稀薄区,在这段距离中,弹头所受到的地球引力远远大于其空气阻力,所以再入段绝大部分是在重力加速度状态,速度会越来越快。而当进入100千米以内,随着速度增加,大气也越发稠密,弹头所受到阻力也随之变大,这时候重力和阻力会逐渐对等,弹头速度不再增加,呈现出匀速下降状态。但是由于之前已经加速了至少900千米,因此即使进入稠密大气层之内,大部分洲际导弹弹头再入段的速度依旧能达到15马赫甚至20马赫以上,这么快的速度,目前没有任何国家有把握成功拦截!


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