最早的導彈沒有衛星,靠什麼定位?

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導彈,顧名思義,是能夠被引導按照一定方向飛行的一種擁有動力的引導炸彈,但是早期的導彈並不是任何時候都能夠被人操縱,甚至早期的導彈並沒有衛星制導!由此可見,中國的兩彈一星計劃在彈道導彈上的努力實在是令人佩服!

早期的導彈並沒有衛星制導的原因很簡單,那便是因為導彈發明之時還沒有衛星。要知道人類在14世紀便研發出了火箭,在之後將炸藥綁上火箭也是中古軍隊常用的戰法。在近代之後火藥火箭變為了液體火箭,而彈頭處的黑火藥變為TNT裝藥,並沒有太大的難度。

真正讓導彈成為導彈的,主要的不在於其性能和威力,而是在於導彈在如今老生常談的“信息化水平”。信息化水平同樣也不是什麼高深的東西,通過無線電控制導彈的姿態變化,點火時間與軌跡,乃至於在導彈上的計算機預先輸入指令都是信息化程度的體現。

當然,比起衛星定位制導,早期彈道導彈的信息化水平依舊保持著極為原始的水平,想要達到隨著彈道制導的方式,便要從導彈的火箭推力,燃料搭載量,燃料箱體積,乃至如亞軌道入射角度,大氣層再入射角度,火箭發動機關閉時間時時刻刻開始程序的預設,其中不乏在如今依靠超級計算機才能完成的計算。

就算是能夠被螺旋槳戰機擊落的德國V型導彈如此簡單的構型,也需要幾百人對一顆導彈進行同時計算來確認發動機關閉時間。在導彈俯衝之時若是發動機關閉時間早了或晚了毫秒之差,便可能讓它與目標失之千里。

最簡單的V型便是如此,更何況在之後射程更遠,速度更高,所需要計算的誤差值更小。在這樣的苦難目標下,我國的兩彈元勳使用手搖式計算器在大西北進行了艱苦卓絕的革命,終於讓我國的彈道導彈達到了可堪使用的水平,打破了兩強對我國的核訛詐與封鎖,宣告了中華民族乃至黃種人也是能夠製造出彈道導彈核武器的,不由得讓人心中湧出一等一的佩服!


霹靂火軍事


二戰期間德國為了跨越英吉利海峽轟炸英國本土城市,集中力量開發了V1飛航式導彈和V2式彈道導彈,這兩種導彈也是日後各類型導彈的鼻祖。

在這種導彈的全程飛行中,德國人並不是通過無線電方式進行全程地面指揮引導,而實際上都是導彈自身自主飛行的,只不過發射前提前設定了目標參數,之後就不再管了。導彈這種自我引導能力其實就是當時的導航技術——慣性導航,俗稱慣導。

慣導導航的基礎就是各類型的陀螺儀(機械式、激光式、光纖式),二戰時期的陀螺儀一般都是機械式的,在飛行過程中可以實時測量彈體的飛行方向角度、各個分量上的速度值、加速度值、角速度值等,從而完整的測量彈體空中飛行的運動參數,在此基礎上,從發射點開始依靠計時器的作用,就可以進行機械式的積分運算,從而構建出彈體飛行軌跡了,依靠這種軌跡的繪製,就可以實時的控制導彈飛向指定目標。

從這種慣導原理來看就能發現這種導航方式固有的缺點:

1、需要精確測量發射點的座標位置——這是慣導實時導航的基礎,計算的原點位置,所以V1/2兩種導彈一般採用發射場定點發射方式,無法裝載軍艦上或者飛機上進行機動式發射,那樣就會影響導航精度。

2、飛行過程中需要不斷的進行誤差修正——機械式積分運算,隨著時間的推移,誤差一直在被累積放大,一旦射程過遠,就會影響射擊精度。

在二戰時期,由於沒有遠程雷達,彈載雷達或者星光制導、衛星制導等技術的介入,德國人的這兩款導彈射擊到300km之外的目標,一般準頭都比較差,實戰中打的都是概率,而不是精度。

當然,這款導彈如果配置核彈頭,那麼精度差點也就無所謂了,可是二戰德國並未完全掌握核技術。

這個問題呢就回答到這裡吧。

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最早的導彈無非是德國的V-1和V2,以及後來蘇聯的R-1和美國的紅石,除了V-1外,其餘的都是彈道導彈,那個年代也沒有衛星,它們根本就沒有“定位”這個概念,只有“制導”概念。

其中彈道導彈們依靠的是慣性制導的方式,其實這個做法在今天依然被彈道導彈和大型運載火箭採用,衛星定位在其中只是起到輔助。這是一種從馮布勞恩的V-2飛彈上發展過來的技術。

當然了,今天的“慣性制導”與過去的慣性制導也有差別,過去的慣性制導需要大量的彈道測算,真正影響導彈制導的恰恰是這些計算能力。但直到第一臺真正的電子管計算機“艾尼阿克”出現之前,人們只能用機械計算機和人工的方式測算彈道。

今天的慣性制導直接採用了電子測量裝置、自動駕駛儀、導彈計算機和地面大型計算機控制,衛星定位系統一般只是給出參考數據,比如目標點的空間位置、加速度、大氣層外二次點火後坐標參數、軌道再入後的定位信息等等,這些東西被反饋回來,交由大型機快速測算,再通過導彈計算機進行控制修正,最後進入末端攻擊階段。

說直白點,彈道導彈不需要衛星定位也能放,它就是個按照拋物線彈道,用火箭打出去的大炮彈,在發射前準備好參數的複雜計算就夠了。衛星定位能增強它的效率和性能,卻無法決定它的制導模式。

V-2火箭的末端控制靠的是無線電指令機械掐斷燃料供應,使火箭在要求的速度下按要求的高度和實際進行拋物線下落攻擊,當年V-2導彈發射一次需要幾十人乃至上百人的計算團隊忙碌好幾天。

不過這個活計德國人並不陌生,二戰時古斯塔夫巨炮的發射彈道與V-2火箭的沒多大差別,主要區別在於V-2的制導有一套嚴格的機械操作,需要按照提前量測算,比如發動機停機的時機,失之毫厘謬以千里。對現代的彈道導彈來說都是個決定性的問題,發動機停車的0.1秒誤差可能就讓導彈跑幾百上千米外去了。

現代彈道導彈剝掉高新科技的外皮,內在核心仍然是慣性制導的這一套。所以彈道導彈想要好的命中目標,需要平時很多的積累。比如導彈的點火試車試驗和訓練、型號平均數據的統計和規整,甚至還涉及到國家氣象、地理、天文方面的積累。例如我們通常理解的地球是圓形,但天文繪製的地球形狀是個“梨子形”,且因為地面固體潮因素,構成了整體上的不斷變化。引力、重力加速度等很多真實條件是高於完美物理模型的,這些調查蒐集並計算好,便無法增加彈道導彈的命中率,單純靠衛星定位可不行。

像二戰時V-2飛彈之所以命中率那麼低,一方面是當時的機械和設計能力不達標,一方面是計算能力太差。但還有一方面則是受科學條件所限,第三帝國根本無法調查並整合測算太過細膩的相關物理信息。

所以,童鞋們可以看到,世界各個擁有彈道導彈的大國,都會讓一堆測算船拖著各種測量儀器滿世界的跑,為的就是蒐集各種數據。而這些活動小國根本玩不起,他們頂多像兩伊戰爭那樣拿500公里的飛毛腿改型亂炸,你就是送枚“民兵3”給他們,他們也沒能耐打準,有衛星定位也不行。

V-1這種巡航導彈鼻祖其實走的也是“慣性制導”的方向,同樣也是陀螺儀穩定,磁羅盤測定方位。不過它的控制器是個時鐘,也就是說,地面人員先測算好它的飛行距離,然後通過氣壓表讓它在路程走完的時候飛到定高,然後關閉發動機做彈道下墜。設計人員專門給V-1的尾翼做了個失速舵,這東西一開,像個小飛機的V-1飛彈就會進入失速尾旋,以最小的角度栽向地面。

不必驚訝,早期飛彈就是如此不靠譜,要不為什麼V-1會被V-2替代了呢?直到70年代,巡航導彈使用的仍然是慣性制導技術,不過這時候加入了“地形匹配”進行輔助制導,使得巡航導彈真正產生了革命。

所謂“地形匹配”其實很簡單,就是為導彈的制導系統添加一個“地圖”,這樣巡航導彈便能通過人為編制的座標點進行飛行和航跡修正,極大的提升了導彈的精度。但這種制導方式有個問題,它的數據量很大,所以距離越遠,越挑戰導彈的存儲能力和計算能力,必須與慣性制導結合。

我們所謂的巡航導彈衛星定位,便產生在這個數字地圖和飛行路線的偵察、定位、測算中。但巡航導彈一般只是錄入這些衛星信息再進行攻擊,不像後世那樣可以保持數據連接和不間斷全球衛星定位修正。它們採用的也只不過是一段衛星偵察數據罷了,算不得真正的衛星定位。所以這東西有個不認路的大毛病,它只能通過衛星偵察數據來尋找參照物,要是圖像變成茫茫大海或者一馬平川,這些地形匹配能力立馬抓瞎。

所以童鞋麼明白了嗎?


王司徒老百科


最早的導彈是納粹德國發明的,被大量用於攻擊英國東南部的目標,英國人稱它為“有翼飛彈”,1944年首枚V1導彈由德軍第115高炮團在法國北部向英國本土發射。這枚導彈長達8米,總重量有2噸多,其中炸藥就有將近1噸,是個實實在在的大個頭,所採用的制導方式是慣性制導,簡單理解就是對著目標扔出去,形成一個拋物線的軌跡。


現在的導彈制導系統有很多,有自主式制導、尋的制導、遙控制導、複合制導等,具體方式有激光、紅外、雷達、無線電等。這些都是針對不同裝備、不同戰場情況下研發的制導手段,比如空戰中飛機上的導彈,大多采用尋的制導,簡單來說就是用激光、無線電波束、紅外線等對目標發射信號,導彈導彈沿著信號路徑追蹤,這種制導距離較近。

另外在反坦克導彈、防空導彈等大多使用遙控制導,而複合制導就是在導彈初始階段、中間段、末段採用不同的制導方式或者全程由幾種方式共同制導,主要是為了提高精度和制導距離,比如常用的反彈道導彈、防空導彈等。



但是,不管制導當時怎麼變化,以納粹德國V1導彈為雛形的慣性制導依然是大國殺器的主要制導方式。所謂慣性制導,現在也稱為自主制導,那麼它的前提就是要知道發射點和目標點的座標位置,早期主要依靠陀螺儀和時間程序機構來控制導彈的飛行姿態,導彈發射後不需要外界提供任何信息,他它會根據飛行時間、引力場變化、導彈初始狀態,通過慣性裝置進行姿態的瞬時確定。


直到現在,大多數地地導彈,包括戰略威懾的洲際導彈主要還是採取這種慣性制導方式,比如美國的“民兵”、美國的“戰斧”、俄羅斯白楊洲際導彈、我國東風系列導彈等。主要原因是因為這種制導方式距離遠,抗干擾性強,後來人們在彈頭末段增加了各種規避方法,比如重心偏移裝置等,使其也能夠有效避開來襲的攔截導彈。

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別說最早就算是現在的導彈,也不是都要靠衛星定位的,簡單來說就是“導彈的制導方式”,在通俗點說就是導彈的“導航問題”。就拿洲際彈道導彈來說,從其出現到現在為止最為依靠的就是慣性制導,什麼衛星、什麼中繼制導,很不需要也不能要的,即使到了現在也是靠(慣性制導+星光制導),無非是導航軟件和硬件的提升,根本方式並無太多變化。當然,衛星制導(比如GPS/格洛納斯啥的)可以提高精度,但是洲際彈道導彈被研製出來的時候,衛星導航還在圖紙上呢,況且無論過去還是現在,一旦用出洲際彈道導彈,那麼也就意味著這場戰爭已經到了一國或多國生死存亡的關口,不是世界大戰就是核戰級別的戰爭了,到時候別說什麼導航衛星被打下來了,就是戰場通信也已經被幹擾到無以復加的地步,一切以電磁波為信號傳遞方式的制導都不靠譜,那麼你賴以生存的最後底線(洲際導彈),還能依賴這麼不靠譜的東西麼?

用幾個例子來說明一下:

“SS-6”洲際彈道導彈,前蘇聯研製的第一代洲際導彈,也是世界上第一款洲際導彈,最大射程8000公里,核彈頭當量500萬噸,1957年8月首次試射成功。

“宇宙神A”型洲際彈道導彈,美國研製的第一代洲際導彈,射程超過10000公里,核彈頭當量500萬噸,195712月取得首次試射成功。

“SS-7”洲際導彈,蘇聯第二代洲際導彈,1962年首次部署。

“民兵-1A”型洲際導彈,美國第二代洲際彈道,1962年正式服役。

“東風-5A”型洲際導彈,1971年首次試驗,1981年正式服役。

好吧,說了這麼多的早期導彈,那麼GPS衛星導航系統,美國人1970年才開始研製,1994年才全面建成,那麼這些導彈的導航與衛星定位一毛錢關係都沒有。就算是美國1964年搞出的子午儀衛星定位系統,也沒法用在導彈導航上,這東西只有五顆衛星組網,精度極差,連高度信息都提供不了,頂多就是為了做一個技術驗證,根本沒法子用的。

下面我們來說說,目前真正的洲際彈道導彈賴以生存的定位方式吧(宗旨就是,你可以想方設法攔截我,我也可以想方設法突防,但是絕對不能夠被幹擾,這是洲際導彈生存的底線),現代來說想要加入洲際導彈俱樂部的有效憑證之一,就是能夠研製出高精度慣性導航系統,說起來慣性導航就是依靠初始位置座標、三維加速度計、運動時間,通過對時間測算獲得速度,通過三維位置的位移速度與初始位置座標結算獲得位移的距離,達到導航目的。這東西說起來簡單,但是要知道到目前為止,能夠做出高精度慣導系統的也就只有五大常任理事國,擁有靜電陀螺儀技術的還是隻有五大常任理事國,擁有激光陀螺儀技術的還是五大常任理事國,所以就算印度現在搞出來了射程汗顏的洲際導彈,但是裡面的陀螺儀還是進口的,其仍然不能算是洲際導彈大國。

另外一種制導方式就是星光制導,你可以把他看做是一種太空星體的(地形匹配技術),簡單說就是依據測量太空中星體位置與星圖匹配,測算出目標方位信息的技術。總的來說,慣性制導和星光制導都是不依賴導彈本體以外裝備提供信息的導航技術,所以不容易被幹擾到,管你什麼電磁壓制還是擊落衛星,我自己帶的設備該怎麼走就怎麼走,只要星星和太陽沒有動,我就能飛到目標上空去。

上圖左是蘇聯的SS-20,右是美國的潘興,兩個都是一代著名中程彈道導彈,可惜受限於中導條約,都被銷燬了。到目前為止,無論是大名鼎鼎的“白楊”,還是威名赫赫的“民兵-3”,亦或者海底潛伏的“三叉戟”,慣性制導都是必不可少的定位方式,而且根據現有技術來說,慣性導航的精度,已經足以滿足洲際彈道導彈的攻擊要求,還整那麼多複雜又不可靠的制導模式幹什麼。


衛青點兵


最早的導彈是德國研製的V1巡航導彈,後來德國又研製出V2彈道導彈。那個時候沒有GPS更沒有北斗,那導彈是如何知道自己到哪了?什麼往下衝呢?

當時的美國人也有同樣的疑問,隨後的研究中給我們解密了V1是如何定位自己的位置的,並且知道什麼時候該往下衝的。

V1在發射之前會有專門的人員通過一系列的運算來大體測量距離距離目標多少公里,然後把V1導彈中的里程錶設置成這個數字。
V1導彈頂端有一個螺旋槳,在飛行時會轉動,



而剛剛也說了V1導彈尾部有一個里程錶,會根據螺旋槳的轉數判斷大體走了多少公里,當然這裡面的影響就非常多也非常大了,以至於很多德國的V1導彈成了布朗運動彈,精度並不高。

一旦到達設置的里程數V1裡面的切斷機會自動切斷連接方向舵的氣壓管,從而固定住方向舵,此時兩臺起爆器會彈出一組擾流板,干擾升降舵下方的氣流,從而使V1向下進行大角度俯衝。從而實現自動到達目的地,自動下落的目的。


軍武小咖


導彈是在第二次世界大戰的時候發明的,而首先發明這款武器的是納粹德國。當時納粹德國發明瞭V1和V2兩種導彈,V1是類似於現在的巡航導彈,而V2就是彈道導彈。英國是遭受納粹德國V1和V2導彈打擊最多的國家。



在第二次世界大戰的時候還沒有衛星這個高科技的產物,當時的火箭技術並沒有現在這麼發達。不要導彈制導模式,是一種非常可靠的模式,包括現在的彈道導彈也在使用這種技術,只是相對先進的一點。


慣性導航在第二次世界大戰的時候就已經被髮明出來。慣性導航就是在微積分的基礎上發展出來的,而其中一個比較重要的部件就是陀螺儀。陀螺儀在導彈發射前會被啟動,由於陀螺特有的特性會保持穩定性,導彈運動包括軌道就可以通過陀螺的變化來進行設定。

受限於當時的科技水平陀螺儀穩定性還是比較差,所以導航精度也相對來說不像現在的導彈那麼精準。


航空視界


這個問題是飛行器的控制與導航。

導航一般採用陀螺儀慣性系統,控制採用自動駕駛儀。

陀螺儀提供飛機姿態信號,經過自動駕駛儀產生操作信號,控制導彈舵面偏轉,修正導彈飛行姿態。保證導彈沿著預定航線飛行。

這是主動制導系統,應用於彈道導彈,打擊固定目標。


天明遙遙山海關


頭條軍事什麼時候來了這種笨蛋,v1 v2都用的是慣性導航,當時由於慣性導航不夠準,美國研發過鴿子導航,通過三隻鴿子,卓屏幕上的艦船圖案,通過三隻鴿子的著的目標的感應平均瞄準艦船和攻擊


很老很老的奶奶


慣性導航是一種現在還在使用的導航技術,利用高速圍繞軸線轉動的剛體指北效應,從而達到定航向的效果,而計程儀、加速度計等設備卻能夠計算航程,如此就能夠基本上實現定位效果!當然,美國以前還用過鴿子進行導航。


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