潜射弹道导弹出水面临困难多,中国早已实现技术突破
作为三位一体核打击力量的关键支柱之一,潜射弹道导弹扮演着极为重要的作用。同陆基核力量相比,弹道导弹核潜艇搭载的潜射导弹提供了更加隐秘的水下威慑力量。然而,潜射弹道导弹同陆基导弹相比,也需要克服更多的技术难题。从陆基走向海基,需要考虑诸多的因素。本文将对潜射弹道导弹面临的困难进行简要的分析。
潜射弹道导弹一般采用垂直发射,先在发射筒内由高压气体弹射出筒,然后由导弹自身的正浮力和惯性自由飞行至水面,依靠自身的动能穿越水面,并点火升空。这个步骤说起来很简单,但是要考虑很多技术因素。导弹在弹射出筒的速度通常较高,弹体头部将产生空泡,空泡会与速度较高的水流掺混,使流场变得复杂。 如果弹头是流线型的,它会产生游移形的泡状空泡,而这种空气泡会在时间和空间的位置上都有随机性。空泡则会改变弹体的压力分布,并改变其阻力、升力和力矩,并影响导弹出水姿态角度的稳定性。而且在导弹穿越水面的时候,由于介质的突变,它的力学环境急剧变化,再加上质量、浮力和阻力的迅速下降,导弹会急剧改变速度。如果出水的时候有空泡,力学环境会变得更加复杂。空泡一旦同大气接触,将会在毫秒级别的时间内溃变,造成导弹法向加速度和俯仰力矩发生突变,弹体会受到瞬态冲击载荷。这种冲击及其引发的震动会导致弹体结构遭到破坏和控制系统失灵。
其次是在水下发射时,水的密度是空气密度的800倍,力学性质同空气中相比差别很大,流体的浮力、阻力、粘滞力的特点也大相径庭。除此之外,导弹还会受到各种海洋潮流、水深引起的静压载荷、动压载荷和发射方式等因素的影响,造成水下弹道很难控制。 潜射导弹发射需要考虑的第三个因素是洋面的影响。导弹在接近水面的时候,会受到波速、波高、相位、波的传播速度的强烈干扰(这些因素都具有很强的随机性),造成弹道发生偏移。假如潜射导弹的水下弹道和出水弹道设计不好,则会造成导弹在出水后的速度、角速度或偏转角超出允许的范围,直接导致发射失败。
此外,潜射弹道导弹在发射的时候,要求潜艇维持相对均匀的速度,而且潜艇的速度越高,潜艇首部的扰流会对导弹离筒后的初始运动段影响越大,造成不希望出现的滚动或俯仰动作。假如离筒的速度过低,由于艇首扰流和平台侧壁效应的影响,会导致导弹与发射口甚至与艇首外壳发生碰撞,从而造成破坏。 我国从20世纪60年代就开始了潜射导弹的出入水研究和试验,早期主要是以缩比模型在水池或筒中进行实验。有趣的是,我国还在南京长江大桥上进行过“巨浪”导弹的入水实验。后来,我国研制了专用的潜射弹道导弹发射平台,实验条件得到很大的改善。此外,随着计算机技术的发展,为进行数值模拟试验奠定了条件。值得一提的是,数值模拟在耗费人力(物力)和工期方面也有很高的比较优势。
作为海基核力量的重要支柱,我国在20世纪80年代已经研制成功巨浪-1型弹道导弹,而最新型号的巨浪-2型导弹也已经研制成功。根据媒体的多方面报道,我国的弹道导弹核潜艇已经在执行战备值班巡逻任务。这表明,我国的潜射弹道导弹已经完全克服出水的所有困难。巨浪-2型导弹的射程远远超过巨浪-1型导弹,对出水姿态的要求也更加苛刻,这种导弹的研制成功,意味着我国在这个领域已经获得更大的突破。
虽然我国在弹道导弹出水困难方面实现了突破,但仍然有很大的攻关空间。目前,我国对导弹出水过程的研究仍然以试验为主,但是其流体力学方面的作用机理仍然还没有认识清楚。这个方面其他国家显然不会向我们提供任何帮助,需要我国科学家的艰苦奋斗。
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