为什么普通导弹速度很难达到5马赫以上,洲际导弹却可以轻松超过20马赫?

天下布武


不提用途,不算设计时的技术要求,谈什么速度是没有意义的。

美军的大力神2号洲际导弹,其实最早的航天火箭就是从弹道导弹发展来的

导弹这个东西无非采用两类发动机,要么是火箭发动机,要么是喷气式发动机,前者的原理同火箭一样,后者的原理和现代的喷气式飞机没什么区别,而喷气式飞机的速度大概也都能懂。

洲际弹道导弹的原理

先说说弹道导弹20马赫的高超音速是怎么来的。洲际弹道导弹的原理跟航天器差不多,都是计算好弹道之后先将弹头发射到太空,然后沿着弹道再降落下来,本身在升空的过程当中弹头就有一层一层火箭发动机的加速,初速度已经很高,在落地的过程当中再由地球重力二次加速,速度破20马赫也不是什么难事。

美军的美军AIM-120先进中程空对空导弹

但在地面就没那么简单了,采用火箭发动机的美军AIM-120先进中程空对空导弹的速度可以达到4到5倍音速,苏联的R-27空对空导弹也能达到5马赫的时速,而给米格-31用的R-37远程空对空导弹则能达到7马赫以上的时速。利用火箭发动机和可抛射原理一层一层堆速度并不是什么难事,但是问题在于大气层中,要这种武器有什么用?

米格-31用的R-33远程空空导弹

首先在大气层内使用的武器,往往都是些格斗用的或者是达成战术目的的导弹,以空空导弹威力,速度上能够达到2-3马赫就已经足够应对绝大部分战机了,即便面对具备超音速巡航能力的战斗机,5倍音速的远程空空导弹也能应对,而且速度增加之后对于移动目标的弹道飞行控制就会出现较大的偏差,不利于精度。所以说如果有精力在速度上下功夫,还不如在锁定率和命中率上多琢磨。

战斧巡航导弹

第二,相当一部分的远程巡航导弹受限于体积的问题,通常会采用普普通通的涡扇发动机,例如美军的战斧巡航导弹,推进动力来源于威廉姆斯 F107涡扇喷发动机,升力来源于弹翼。本身的要求就是以长行程打击为主,而为了控制阻力和飞行时期的燃料消耗,采用低速的亚音速巡航没什么问题。

战斧巡航导弹用的F107涡扇喷发动机就这么大点,直径还没40公分呢,还能指望他有多少速度?


铁匠工坊


导弹飞行速度5马赫以上并不是不能,一些固体火箭发动机作为动力的导弹其实都可以达到5马赫的速度的。

例如美国的AIM-120,中国的PL-15,甚至早早年间的AIM-54导弹都是可以打到5马赫的速度等级的。

然而对于更多的大气层内飞行的导弹来说,速度继续提高意义并不大了,而且还会遇到一些技术问题(稍后讲)。

通常大气层内飞行的导弹需要打击的目标速度都在3马赫以内,在这种状态下,5马赫已经有了较大的速度冗余,就没有必要继续提高速度了。

否则一味的提高速度会带来两个问题:

第一,在大气层内飞行的物体所受到在阻力是和速度的平方成正比。简单的说就是速度增加一倍阻力增加4倍。这样会导致导弹发动机需要以更大功率进行工作,因此会大大的缩短射程。

第二,从导弹的控制来说,速度加快后,气动控制面的效率会大幅度降低,因此很多改型的导弹需要以燃气舵甚至姿态火箭发动机来进行航迹控制。这样一来就又大幅度的降低了导弹的推进荷载。又会进一步降低导弹的射程,这就有点得不偿失了。

所以对于空对空导弹来说,基本上5马赫是一个现在还算用的过去的一个速度等级。也就没什么必要继续加大了。


而对于巡航导弹来说,加大巡航导弹的速度的确可以提高攻击突然性,并且可以大幅度提高突防能力。然而射程上千公里的巡航导弹,是使用喷气式发动机的。

大部分高速巡航导弹用的其实都是冲压发动机。

例如最近爆红的CX-1

这就是一个利用冲压发动机的巡航导弹。还有印度的布拉莫斯:

这些都是超音速巡航导弹。

利用冲压发动机原理进行推进。但问题就来了,冲压发动机的确有一个5马赫的坎要过,因为即便是利用冲压管路的结构对空气进行压缩,在高速的状态下,冲压发动机的燃烧室內气流速度还是有可能超过音速,造成燃料无法点燃。


在这种状态下就需要使用超燃发动机了。

当然了,这些东西目前也就不是导弹了而是高超音速乘波飞行器。

例如美国的X-51A,这个东西目前还是在实验阶段。

而X-51A是一个乘波体的技术,它的超燃发动机利用激波降压减速的方法降低了发动机内的气流压力。

但是这种方式整体上还不是一个特别完美的解决方案,气压是降低了,但同时的结果就是可用的空气质量也降低了。并不能很好的发挥燃料推进能力了。


所以啊超燃发动机目前还没有办法实用到巡航导弹上。



说题主提到的洲际导弹,洲际导弹是射程在8000公里以上的导弹。本身射高有的已经可以打到2000-3000公里,在这么高的距离上即便是地球的重力加速都可以讲导弹加速到20多马赫的速度上。所以说,弹道导弹速度快并不是人设计得这么快,而是弹道导弹的种族天赋。

相反,如果想设计出来一个再入速度只有10马赫的洲际弹道导弹而提高一下精度,这同样也是一个技术难题。


军武数据库


普通导弹不是不可以达到5马赫以上,是根据其用途需要,所以速度慢,由于普通导弹用于攻击地面运动或不固定目标,射程相对较小,还要保证导弹系统尽可能轻便,因此多数普通导弹速度很低,普通导弹与洲际导弹的速度足足相差了50倍。

洲际导弹是打击固定目标导弹,发射后是无法矫正飞行轨迹的,所以说提高洲际导弹末端进入的速度尤为重要,要知道洲际导弹发射后,突破大气层后再次进入大气层,受到气动加热影响表面温度可达到上千度,由此导弹末端速度会快。



普通导弹是在火箭发动机推力作用下按预定程序飞行,关机后按自由抛物体轨迹飞行的导弹,所以一般速度不超过5马赫,洲际就是能够跨洲攻击,作战距离较远,它的发动机一般为涡扇发动机,射程比较远,它的火箭发动机始终在工作,所以必须达到20马赫。


秦皇见汉武


首先你得明白洲际导弹和普通导弹的区别。普通导弹,一般在大气层内飞行,也一般用来打击大气层内目标,目标速度也就2-3马赫,不需要太快。但是洲际导弹不一样啊,讲穿了就是个缩小版的运载火箭,得把弹头送到外层空间后重入大气层并打击目标。所以洲际导弹的末端速度是非常快的,基本上和陨石差不多。


超赛神超赛


一个是技术,一个是成本。狙击步枪解决的问题不用花榴弹炮的成本去做。


龙盛飞


大气层內和大气层外飞行的区别


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