亮灬點
潛射導彈和陸基導彈都很厲害,但潛艇在水下發射比發射車在陸上發射困難多了。
就好像人在地球上跑跑跳跳很容易,但宇航員在月球上就要慎之又慎,弄錯一步就有性命之憂。
海洋和陸地環境截然不同,海水密度是空氣的800倍,潛射導彈卻要從這兩種介質中穿行。就好像你從擁擠的公交車下來,也會猛然輕鬆,腳步加快許多。可導彈不能隨意改變啊,其出水姿態、速度、點火時間都是嚴格要求的,直接影響到發射成敗與精度。
潛射導彈有彈道導彈、巡航導彈、反艦導彈。
按發射筒是否注水分:乾式發射、溼式發射;按點火方式分:水下點火、水面點火;按發射方向分:垂直髮射、水平發射。在實際使用中是混合的,非常複雜。以潛射彈道導彈為例:
1、導彈發射需要穩定可靠的平臺。
可潛艇不是陸地,它自己還在海洋中搖搖晃晃,在六個自由度上運動呢。橫傾角、縱傾角、深度偏離都對發射成敗都至關重要。
導彈發射時,潛艇要以潛望鏡深度低速(2~5節)航行,儘可能平緩,姿態變化控制在規定範圍內,否則就失去發射條件了。
2、重量變化影響大。
彈道導彈體型大,長十幾米,直徑2米左右,重幾十噸,對潛艇浮力變化影響很大。當它從發射筒裡彈射出去後,潛艇將面臨艇身變輕,正浮力增大,海水倒灌發射筒等一系列影響。
潛艇操縱員要迅速調節瞬時補重水艙、浮力調整水艙、縱傾平衡水艙,才能保持艇身平衡深淺,發射下一枚導彈。
3、海水湧入發射筒的速度變化多端。
海水湧入發射筒的速度並不均勻,第一階段快速湧入,佔總量的85%。後15%湧入速度快速下降,同時在高壓燃氣的影響下,還有一部分空間無法注入。
經此過程中,潛艇的浮力不斷變化,累積作用到艇身上。連續多次發射後,若不能準確調節,潛艇就有可能在慣性作用下,不可控制的浮出水面,那就麻煩大了。
4、氣泡規律難尋,對導彈姿態影響大。
燃氣發生器產生高壓燃氣,混合水蒸汽將導彈彈射出筒,在過程中伴隨大量空泡產生。每一個空泡都經歷生成、發育、回射、潰滅,給導彈施加一個衝擊載荷。
成千上萬的空泡不斷產生,又不斷潰滅,隨機性很大,也沒有規律可循,連數學模型都難以建立。而每一個微小的空泡變化,都有可能導致發射失敗。
5、發射過程中要拋掉的附件多,砸艇風險大。
導彈在兩種介質中穿行,阻力變化大,在水中水滴外形阻力小,在空氣中卻是尖頭阻力小。為了降低阻力,有些導彈採用頭部雙整流罩+主動空泡技術,有些用減阻杆,還有尾整流罩等等。這些附件在出水之後要及時拋掉,否則影響導彈點火飛行。
潛艇在水下並不深,離的也不遠,這些掉落的零件威脅很大。它們很有可能砸到艇身上,造成“砸艇”事故,在各國研製歷史上曾經發生過。
若導彈本身出水之後點火失敗,也有可能砸艇。在陸地上,點火失敗只是砸毀發射車,可在海上,毀掉的就是價值幾十億美金的核潛艇啊,這不是一般國家能承受的。
所以能造導彈的國家很多,但能玩好潛射導彈的國家少之又少。連五常之中的英國,也從美國進口“三叉戟D5”潛射導彈,再裝上自己生產的核彈頭。
6、發射時間緊迫,窗口期短。
彈道導彈核潛艇遊弋在茫茫大海中,接到命令後,要在很短的時間裡調整陣位,在射程之內的任何一個點上鎖定目標,將導彈快速發射出去。這期間基地支援很少,發射後還要撤離,難上加難。
每一次潛射導彈都是高難度操作,相對而言,用有動力/無動力運載器發射的巡航導彈、反艦導彈還容易些。但這種方式佔用魚雷發射管,發射速度慢,且魚雷發射管直徑小,不適合彈道導彈。
綜上,潛射導彈發射很難。也難怪世界上陸基導彈型號眾多,而潛射導彈少之又少,每一款都是秘不示人的鎮國之寶。
和風漫談
潛艇水下發射導彈難度很大。
導彈在陸地上發射比較容易,一點火,就出去了。而潛艇在水下發射導彈,有水這個介質存在,過程就複雜多了。導彈首先要經過水中出筒彈道、水中航行彈道,以及出水彈道三個重要階段,才能進入大氣環境中飛行。
而水的密度是空氣的800倍,因此導彈在水中的三個彈道航行時,需要考慮到許多因素的影響,譬如:附加質量力和浮力的影響;導彈水下點火產生的高溫、高速燃氣噴射,在不可壓縮的水介質中,將引起流態和壓力場的變化;導彈穿越水面的一剎那,將受到高海情下波浪的衝擊;當導彈衝入空中時,由於飛行介質的突變,將引起整個動力環境的急劇變化,特點是在水/氣交界處時間短、變化快、變化因素多,動力環境複雜。
上面這些因素,都會對導彈運動產生很大影響,往往引起劇烈的衝擊和振動,甚至導致導彈彈體結構的破壞和控制系統的失靈。而導彈在水中遇到的水流運動影響,又具有高度的不確定性,所以,目前導彈水下發射技術,都沒有形成很成熟的理論,許多問題都需要通過開展相應的試驗來解決,譬如,比較重要的幾項試驗,包括小比例模型彈水池靜態發射試驗,全尺寸模型彈水下動態發射試驗,全尺寸導彈水下靜態發射試驗等。單是建成這一套試驗體系,就是一項非常龐大的系統工程,耗資巨大,幾百個億都不止,不是所有國家都能承擔得起的,因此迄今為止,能獨立發展並掌握潛艇水下發射導彈技術的國家並不多。
兵工科技
現在潛艇發射彈道導彈,有兩種形式。蘇聯偏愛水下直接點火發射,分發射筒內點火發射,和彈出發射筒後在水下點火兩種。美國偏愛水面點火,導彈彈出發射筒後,出了水面再進行點火。
除了發射戰略導彈,潛艇通過魚雷發射管發射導彈出水的方法也還是分成兩種的,一種是乾式無動力發射,另一種是乾式有動力發射。兩種發射方式附加的出水運載動力不同。乾式發射導彈出魚雷發射管後,利用發射時的推動力和導彈本身所具有的浮力在水中航行並上浮到水面,自動拋掉水下組塊,導彈助推器內部點火將導彈推出水面,導彈即進入空中飛行模式。乾式有動力發射導彈要在水下運載器尾部加裝火箭發動機。也是通過魚雷發射管發射導彈,在初始被推出潛艇10米後,水下運載器的火箭點火,將導彈加速到20米1秒,10-15秒後,導彈與海面呈45度角出水騰空,出水高度達20米時。由活塞將導彈本體和水下運載器分離,導彈點火進入空中飛行狀態。兩種發射方式各有缺點及優勢。乾式無動力發射時,為保證導彈出水速度要求,只能用潛望鏡深度發射隱蔽性不好。採用乾式有動力發射方式則可在全作戰深度內進行導彈發射。
水下發射彈道導彈時,潛艇會在30米水深,2節的速度航行,導彈發射筒垂直裝置於潛艇內,美國的在耐壓殼體內部,蘇聯的位於耐壓與非耐壓殼體之間。發射導彈時上蓋打開,發射管內經過充氣和填注海水,與外界水壓力相等。發射時電爆管起爆,點燃導彈燃氣產生高溫高壓氣體使之飛出發射筒。相對於蘇聯的水下點火,出水後點火更有優勢。
現代海戰中,潛艇具有隱蔽性好、機動範圍大和生存力強的特點,自1955年,美蘇兩國幾乎在同時,產生了利用潛艇的這一優勢發展一種潛射中程彈道導彈,作為洲際導彈導彈的補充的構想。
從潛射導彈最早的誕生,無論美蘇,自然是選擇從陸上戰術彈道導彈的成熟設計開始,因此雙方對潛射彈道導彈的嘗試都是以陸上彈道導彈上艦的方法,使用水面上發射的方式。蘇聯開始的試驗的SS-N-4型潛射導彈就是從蘇聯首型658型(H級)核潛艇裝備,發射時潛艇需要上浮到水面,再把完成加註工序後的導彈升起後點火發射。整個發射中潛艇是暴露在水面外。
而美方試驗了陸基木星 PGM-16A型液體彈道導彈後,發現短時間內難以解決液體彈道導彈的貯運安全問題,因此在1959年海軍決心從頭設計一款尺寸更小的固體潛射專用彈道導彈型號。在1960年在率先建成的第一款彈道導彈核潛艇,喬治·華盛頓級彈道核潛艇上試驗並部署裝備了UGM-27A 北極星 A-1型固體潛射彈道導彈。從發射方式來看,是開闢了潛射彈道導彈從水下發射的歷史。
相較與潛水水面發射的方式,水下發射自然使得潛艇這種兵器更加強了其發射的隱蔽性。但這一步卻具有更大的技術難度。
眾所周知的是,水的密度是空氣的800倍,導彈在水中航行時,面臨的環境十分複雜,譬如附加質量力和浮力的影響,以及高速航行時引起流態和壓力場的變化等等。在導彈穿越水面的一剎那,將受到高海情下波浪的衝擊;當導彈衝入空中時,由於飛行介質的突變,將引起整個動力環境的急劇變化,直接反映就施加在導彈上的應力會劇變,會對導彈運動產生很大影響,往往引起劇烈的衝擊和振動,甚至導致導彈彈體結構的破壞和控制系統的失靈。而導彈在水中遇到的水流運動影響,又具有高度的不確定性。在導彈發射的瞬間,潛艇的速度、海浪海流的干擾,都會對導彈出水的姿態造成複雜而重大的影響。
而水下發射潛射導彈後,發射後的反作用力會使得在水下沒有依託的潛艇上移一段距離,很容易超出潛射彈道導彈的額定發射深度,因此每發射一枚導彈後基本都需要重新進行定深。這個過程自然會加大間隔發射時間。那麼根據簡單的物理原理,減小出筒速度會改善這一現象,但過小出筒速度又會使得入水動作難以控制。這也是一個技術上可以不斷優化的難點。
美國從北極星 A-1 型開始,就採用了西屋電氣設計的燃氣-蒸汽彈射發射,水面點火的方式。具體來講,是以發射筒外燃氣發生器產生的燃氣和水形成的燃氣蒸汽混合氣高壓作為初始發射動力,慢航速潛望深度發射,導彈自發射筒彈出出水立即點火,隨後空發射筒灌入海水以平衡導彈質量。在其之後多代潛射導彈導彈都使用了這種發射方式,經過長期的經驗積累,也進行了諸如改用鈍頭水動導彈外形、加設減阻杆、繼續降低出筒速度減少衝擊載荷等改進,到目前形成了三叉戟II D-5系列目前發射成功率較高的彈型。
減阻杆這個還是有點意思:潛射彈道導彈水面點火的話,水下是無動力不可控的,水下考慮出筒速度和空泡產生以及載荷影響,鈍頭是最優的形狀,但是出水了在空氣高速前進,自然尖頭有助於產生激波減阻。這個怎麼兼顧呢,美國人就設計了減阻杆。在水下時減阻杆是收在彈頭裡的,在出水後升起減阻杆。非常巧妙,即兼顧了,還利用起來了鈍頭的多彈頭高容積率的優點。
而蘇聯方面的早期潛射彈道導彈以繼續以陸上液體導彈導彈技術來移植的思路為主,早期潛射彈道導彈以液體導彈的特性選擇了熱發射(溼發射)的方式。發射前首先要從專用的貯水容器中在發射筒中灌注淡水,筒內與外界壓強相近時打開發射筒蓋,然後導彈液體發動機筒內點火,利用導彈的自身推力出筒,在筒尾部會形成一個高壓氣腔來緩衝發射時產生的氣體衝擊力。使用這樣的“溼”發射有助於解決液體火箭發動機固有的啟動中需要進行一定時間預冷作業的問題,有助於緩解減少液體火箭發動機的點火時間相較固體火箭發動機較長的缺點。這也是蘇聯人考慮發射方式時的思路。
但這種設計也是帶來了一些發射方式上的缺點:使用液體導彈加上用這種熱發射,需要比固體導彈+水面發射的方式需要更多的懸掛和減震設備。還要防備液體導彈液體燃料洩露的可能,因此還需要加裝自動淋噴系統。這些裝置使得發射筒比固體導彈發射筒結構要複雜。當然,對應於導彈本身的密封設計自然也少不了。
當然,蘇聯人內部也不是沒有要搞固體燃料潛射彈道導彈的呼聲。實際上在1958年蘇聯就開始了固體燃料潛射導彈的研製,但受限於相較美國仍為較差的工藝技術,難以解決固體燃料導彈中的一些技術和燃燒穩定性問題。因此也可看到,蘇聯的第一款固體潛射彈道導彈SS-N-17(PCM-45)的研製從71年開始,一直做了整個70年代,80年才研製成功進行部署。SS-N-17型導彈的試驗部署在677AM型(Y-2級)彈道導彈核潛艇上。該艇是在Y-1級的K-140艇進行改裝。
1986年的Y-1級K-219艇的事故是給蘇聯潛射彈道導彈固液之爭產生重大影響的事故。在1986年10月3日,北方艦隊的K-219艇在值班中6號發射筒內發生了導彈液體燃料洩露的事故。艇員隨即試圖將洩露的液體燃料抽出艇外,但此時燃料和氧化劑發生了混合後爆炸。從炸開的發射筒底湧入,大約4.5噸的海水灌入了第四艙室,並造成了通訊和反應堆電路短路,隨後的又因為沒有準確判斷損害情況,封閉了相鄰第三(通訊艙)、第五艙室。最終受洩露的有毒易燃氣體(液體燃料與水蒸氣的混合氣體)的擴散影響,惡化了艇內損害程度,K-219艇員撤出艇後,K-219慢慢失去浮力最終在拖曳途中沉沒。
在中間蘇聯依次發展了SS-N-4,SS-N-5,SS-N-6,SS-N-8,SS-N-13,SS-N-18,SS-N-23,這幾款液體潛射彈道導彈。
颱風級就是蘇聯內部固體潛射彈道導彈派搞出來的設計。裝備SS-N-20型三級潛射彈道導彈。但不是三級都是固體火箭發動機——第三級是液體,前兩級是固體。這是也是液體派的依薩耶夫設計局和固體派的馬克耶夫設計局兩家組合起來的一個設計。
SS-N-20的發射方式是燃氣彈射+通氣氣穴,水面點火的方式,因此前兩個特徵使得蘇聯的這種發射方式被稱為幹發射或氣穴發射法。
幹發射就不講了,這個氣穴發射法指的是發射中導彈的頭部通過在表面設置氣孔、開縫等方式向水中主動通入氣體,形成氣泡、氣層、氣腔等多相流結構。因為潛射導彈在穿越水/氣界面時會受到空泡潰滅的衝擊載荷,而主動對空泡進行通氣可以有效的達到減阻、降載、提高流動穩定性等目的。這種技術也被稱為主動通氣技術。
法國的潛射彈道導彈的歷程與美國是類似的,一開始就走的是固體導彈技術路線。不過開始的M-1,M-2,M-20都使用的是壓縮空氣彈射發射,水面點火的方式。要主要介紹的是從M-4開始的燃氣彈射發射,水中點火的這一設計。
M-4潛射固體彈道導彈是有趣的是採用了水下近筒口點火的方式。具體來講,火藥燃氣將導彈彈射出通後,一級發動機就立即點火了,這樣來一導彈一出筒的,在水下的彈道都是可控的,起碼不會發生朝鮮北極星-1型彈出去沒出水就砸了艇的事故。其次在水下點火也有溼發射的一個優點:點火形成的發射氣體形成的高壓充尾氣泡有利於緩解對導彈的衝擊和振動。並且從發射筒出來的發射氣體與助推器排出的火藥氣體連成一體並隨航行體的運動而拉長。那麼至導彈出水前尾空泡不會斷裂,這有利於減小點火過程對導彈產生的衝擊和振動。也是巧妙地解決了尾空泡的衝擊載荷問題。
但這種設計的缺點在於導彈的尾罩分離困難,因為尾罩分離時間太短了,很可能發生尾罩砸艇砸下發彈的事故。
因此總結國外的發展路線,那就是
美國:固體+燃氣-蒸汽彈射+水面點火
蘇俄:液體+水下點火
固體+燃氣彈射+主動通氣+水面點火
固體+燃氣彈射+水面點火
法國:固體+壓縮空氣彈射+水面點火
固體+燃氣彈射+水下點火
我國的潛射彈道到從20世紀60年代開始研究,對潛射導彈的出入水研究和試驗,在巨浪一的研製之初,就確定了使用燃氣彈射,水面點火的方式。巨浪-1有些試驗沒有做,一些研究是不明不白的狀態。在巨浪-2上是主要進行了出水試驗,也延續了巨浪-1的一些設計,也有一些事故。當然,彈的整體技術水平比起美國最新三叉戟D-5系列還略有落後。這部分因為敏感的問題有點難講,就不講了。
潛射導彈自然還有潛射巡航導彈,本文目前只講了潛射彈道導彈,下次有機會繼續來講潛射巡航導彈。
現代潛艇具有隱蔽性強、攻擊突然的特點,在現代海上軍事行動中具有巨大的威懾作用。潛射導彈作為現代潛艇的重要武器之一,具有精確制導、快速飛行的特點,堪稱“海上殺手”。但是,潛艇水下發射導彈涉及到學科廣泛、技術複雜,目前完全具備和掌握潛艇水下發射導彈技術的國家並不多。
目前,潛艇水下發射導彈的方式主要有以下幾種:
有動力運載器水平發射,導彈裝在有動力運載器內,從標準口徑(533毫米)的魚雷發射管中水平發射入水,運載器依靠自身動力航行,水下彈道可控。俄羅斯的SS-N-21和法國“飛魚”導彈都屬於此種類型。
無動力運載器水平發射,導彈裝在無動力的運載器內,從標準口徑的魚雷發射管中水平發射入水,運載器可以在一定程度內控制水中彈道,當運載器以預定角度出水後,導彈的助推器點火,導彈升空,美國的“魚叉”導彈就屬於此類。
裸彈水平發射,導彈直接裝在標準口徑的魚雷發射管中水平發射入水,靠彈上助推器推進和進行水下彈道控制,美國的“戰斧”導彈就屬於此類。
裸彈垂直或者傾斜發射,水下垂直髮射的巡航導彈,大多采用專門的水下垂直髮射管,導彈依靠自身動力出管、水下航行、水下彈道控制和出水等,或者依靠發射管內的燃氣裝置彈射出管,然後依靠導彈助推器將導彈推出水面。美國海軍的垂直潛射型“戰斧”導彈就是採取此種發射方式,而俄羅斯海軍的SS-N-19導彈採用的是傾斜發射方式。
潛射導彈的技術難關主要體現在:
導彈離開發射管速度,導彈安全離管和離艇都必須有足夠的離管速度,但是速度又不能過高,因為瞬間所受載荷過大,會導致導彈尾部結構或者敏感元件受損或者失效。
水下耐壓和密封技術,水下發射導彈,必須具備良好的耐水壓能力和防止海水侵入內部,美國海軍的”戰斧“導彈就曾經因為水密性問題導致三次發射失敗;
水中彈道控制技術,為了保證導彈安全出水,必須考慮水下複雜的流體環境;
出水轉換和彈器分離技術,特別是導彈離開運載器後必須立即展開彈翼,改用氣動力操縱飛行,既要考慮到導彈的水下航行,也要考慮到導彈在空中的氣動控制等。
潛艇水下發射導彈難度很大。
導彈在陸地上發射比較容易,一點火,就出去了。而潛艇在水下發射導彈,有水這個介質存在,過程就複雜多了。導彈首先要經過水中出筒彈道、水中航行彈道,以及出水彈道三個重要階段,才能進入大氣環境中飛行。
而水的密度是空氣的800倍,因此導彈在水中的三個彈道航行時,需要考慮到許多因素的影響,譬如:附加質量力和浮力的影響;導彈水下點火產生的高溫、高速燃氣噴射,在不可壓縮的水介質中,將引起流態和壓力場的變化;導彈穿越水面的一剎那,將受到高海情下波浪的衝擊;當導彈衝入空中時,由於飛行介質的突變,將引起整個動力環境的急劇變化,特點是在水/氣交界處時間短、變化快、變化因素多,動力環境複雜。
上面這些因素,都會對導彈運動產生很大影響,往往引起劇烈的衝擊和振動,甚至導致導彈彈體結構的破壞和控制系統的失靈。而導彈在水中遇到的水流運動影響,又具有高度的不確定性,所以,目前導彈水下發射技術,都沒有形成很成熟的理論,許多問題都需要通過開展相應的試驗來解決,譬如,比較重要的幾項試驗,包括小比例模型彈水池靜態發射試驗,全尺寸模型彈水下動態發射試驗,全尺寸導彈水下靜態發射試驗等。單是建成這一套試驗體系,就是一項非常龐大的系統工程,耗資巨大,幾百個億都不止,不是所有國家都能承擔得起的,因此迄今為止,能獨立發展並掌握潛艇水下發射導彈技術的國家並不多。
潛艇水下發射導彈,首先要解決導彈安全出艇妁技術難題。一般使用高能量的壓縮空氣,採用冷發射的方式,將導彈從密閉的發射筒裡彈射出去。其壓縮空氣產生妁推力必須嚴格計算,推力過大會損壞發射筒和導彈本身,危及潛艇安全。推力過小,導彈不能被髮射出水面,上升到安全高度,同時還會影響導彈的運動軌跡,導致發射失敗。導彈從發射筒彈射出來,進入水中(液體),再出水進入空中(氣體),環境變化,如何控制導彈妁速度、方向、角度,以及導彈的發動機點火,都是極其複雜的技術難題,要通過大量妁理論分析和計算,以及大量系統工程妁試驗和探索。針對要打擊的目標,如何測定潛艇自身的方位、深度、航向、速度,搞清楚導彈的發射諸元。其操控、通汎、指揮妁協調,精準也是不容忽視技術難點。
潛艇在水下發射導彈必須根據水裡的情況,而不能像陸地那樣發射。必須分兩個階段,一個是水下階段,一個是水面階段。導彈在水裡直接用燃料發射困難巨大。首先高溫燃料的釋放問題,克服水的壓力和溶度非常困難。同時潛艇能不能承受導彈發射的高溫和高壓。所以很難運用這種方法發射。那麼水下導彈發射應該運用氣壓把導彈彈出去,利用浮力使導彈離開水面,這是到達水面的傳感器點燃發射燃料,利用水面背景的反作用力,使導彈升空,在空氣中飛行。如果是洲際導彈,還要進入太空由水下或地面操作飛向目標。
潛艇水下發射導彈最主要的要經歷三關。第一關,初始定位關。第二關,潛彈出筒壓力關。第三關,潛彈出水點火關。這裡的第二關,潛射導彈出筒不僅導彈本身要承受巨大的壓力,而且還要在巨大的壓力下保持彈道。同時,在發射時潛艇也會承受巨大的壓力。
精彩視頻片斷餘小波
現在潛艇發射彈道導彈,有兩種形式。蘇聯偏愛水下直接點火發射,分發射筒內點火發射,和彈出發射筒後在水下點火兩種。美國偏愛水面點火,導彈彈出發射筒後,出了水面再進行點火。
除了發射戰略導彈,潛艇通過魚雷發射管發射導彈出水的方法也還是分成兩種的,一種是乾式無動力發射,另一種是乾式有動力發射。兩種發射方式附加的出水運載動力不同。乾式發射導彈出魚雷發射管後,利用發射時的推動力和導彈本身所具有的浮力在水中航行並上浮到水面,自動拋掉水下組塊,導彈助推器內部點火將導彈推出水面,導彈即進入空中飛行模式。乾式有動力發射導彈要在水下運載器尾部加裝火箭發動機。也是通過魚雷發射管發射導彈,在初始被推出潛艇10米後,水下運載器的火箭點火,將導彈加速到20米1秒,10-15秒後,導彈與海面呈45度角出水騰空,出水高度達20米時。由活塞將導彈本體和水下運載器分離,導彈點火進入空中飛行狀態。兩種發射方式各有缺點及優勢。乾式無動力發射時,為保證導彈出水速度要求,只能用潛望鏡深度發射隱蔽性不好。採用乾式有動力發射方式則可在全作戰深度內進行導彈發射。
水下發射彈道導彈時,潛艇會在30米水深,2節的速度航行,導彈發射筒垂直裝置於潛艇內,美國的在耐壓殼體內部,蘇聯的位於耐壓與非耐壓殼體之間。發射導彈時上蓋打開,發射管內經過充氣和填注海水,與外界水壓力相等。發射時電爆管起爆,點燃導彈燃氣產生高溫高壓氣體使之飛出發射筒。相對於蘇聯的水下點火,出水後點火更有優勢。
利刃號
我是軍武小咖,為您來回答!
潛艇在水下發射導彈,一般在水下30米的深度,以2節左右的速度航行。目前來說主要有兩種發射方式,一是水下垂直髮射,二是採用魚雷發射管進行發射。
水下垂直髮射
水下垂直髮射彈道導彈時,利用壓縮空氣增壓,開啟筒蓋。可能有的小夥伴會問那海水不會進入發射筒嗎?答案是:不會 原因是會在發射筒安裝一層水密隔膜,以阻止海水進入。點燃燃氣發生器,高壓氣體從底部噴入筒內,推動導彈穿過水密隔膜,在一級火箭的助力下衝出水面飛行20~30千米,二級火箭加力進入大氣層,後對目標進行攻擊。
魚雷發射管進行發射
由於水下垂直髮射對潛艇要求比較高,而且技術複雜。所以巡航導彈一般還都採用魚雷發射管的方式進行發射。將導彈放入一個特製的魚雷形容器內,容器裝有固體火箭發動機和一個燃氣發生器,發射時,將容器發射出潛艇外,固體發動機啟動推動容器潛航,150~200後容器以45°角越出水面並升到20米的高度,容器底部的燃氣發生器產生氣體將導彈射出,導彈自身助推器點火,將其推向32米高度,然後主發動機點火🔥,導彈降到15米左右的高度飛行,直達命中目標。
各位看官老爺看都看到這了,動動小手點個關注唄🙏🙏🙏
軍武小咖
潛艇水下發射導彈主要分為兩種,一種是專用的垂直髮射筒發射,另一種則是魚雷管發射,相比較而言,魚雷管發射因為使用專用水下導彈載具,原理類似於魚雷發射,因此不用考慮導彈在水下的運動,所以難度稍低。而潛射垂髮導彈分為乾式和溼式,不論哪一種都得導彈在水中運動,在空中或水中點火,因此不可控因素太多,難度自然也大的多。
(垂髮潛射導彈)(魚雷管發射反艦巡航導彈)
魚雷管受制於自身口徑和深度,只用能於發射小尺寸的潛射戰術巡航導彈,一般流程就是發射管注水,然後專用導彈運載器離管,然後出水實施彈器分離,最後導彈發射,運載器則自沉。
(魚雷管)
它的主要技術難點主要有這麼幾點:
第一、控制注水壓力和注水速度,太高的壓力會讓殼體承受不了,太快的速度又容易沖壞一些電子元器件。
第二、控制離管速度,速度太低容易使運載器與艦體發生碰撞,速度太高由於過載太大,又容易使諸如尾翼和傳感器之類的部件受損,主流出管速度在20米/秒左右。
第三、運載器出水角度,由於水體和空氣密度相差800倍,因此出水瞬間會發生壓力極降的現象,而保證運載器一定角度出水又是確保導彈發射的必要條件,因此這裡就涉及一個運載器姿態調整,可以遠程操控,也可以自主完成,但是要成功也是需要廢些周折的。
(巡航導彈運載器)
垂髮潛射導彈相對來說就屬於黑科技了,因為使用裸彈出筒,控制難度和風險也比運載器要大的多。
(核潛艇垂髮)
它的技術難點主要有這麼幾個:
第一、燃氣彈射發射必須給與導彈足夠的出水速度,不然無法穿透幾十米的水體,而要在這麼狹小的發射筒內將幾十噸的彈體從幾十米的水體用燃氣彈射出水面,本身就是一件難度極大的事。
第二、如果是採用水下直接點火方式,發動機和燃料如何保證在水下的正常工作,如何確保在密閉的發射筒內發動機尾焰不對潛艇的安全構成威脅,發動機如果點火失敗回落發射筒,該如何處置?這些都是需要考慮的事情。
第三、彈體出筒後,在水下有幾十米的行進距離,面對著洋流擾動和各種水文變化,導彈姿態必然會受影響,而這個時候導彈又都是無動力狀態(燃氣彈射),如何在這些無法預知的條件下成功出水呢?這又是一個難題。
第四、在導彈出水後,由於空氣密度突變,彈體會發生嚴重抖動和彈道漂移,如何使用姿態發動機準確調整彈體姿態,如何確保主發動機在合適高度點火?如何避免海面波浪和大風的影響?這都是要經過多次試驗和反覆研究才能解決的事,沒有強大的工業基礎根本做不到這些。
總體而言,魚雷管發射巡航導彈與發射魚雷的流程類似,技術難度相差不大,最難把控的點就是運載器出水的姿態調整,技術難度並不是很大。而潛射導彈尤其是垂髮潛射彈道導彈的難度太高,所以目前這項天頂星科技只有五常擁有,印度使用自己的殲敵者核潛艇正在艱難的探索之中,不過他們的布朗運動彈已經多次發射失敗,不知猴年馬月才能真正取得突破。
(反向攻擊的潛射導彈見過沒,三哥專屬)
軍武吐槽君
潛艇水下發射導彈分這麼幾種,一種是通過魚雷發射管發射反艦導彈和巡航導彈,另一種是垂直髮射洲際彈道導彈,現在還有專門的垂直髮射巡航導彈的潛艇,無論哪樣都得先經過水這個介質再到空氣中,這比在陸地、戰艦或戰機上發射導彈要複雜困難。所以潛艇剛開始使用導彈時,在解決這個問題之前,是得浮出水面發射導彈的。
導彈艙傾斜設置在潛艇圍殼旁邊,發射時浮出水面點火發射。
潛艇最大的優勢是隱蔽性,所以再難也必須解決水下發射的問題。
體積較小的反艦導彈或巡航導彈,採用通過魚雷管發射的方法,解決通過水介質問題,是使用運載具將導彈先包裹起來,出水以後,導彈再點火發射,我國鷹擊82、美國“魚叉”AGM-84和法國“飛魚”SM-39都是如此,不同的是,法國“飛魚”使用的是有動力載具,
飛魚的載具能衝出水面20米高,然後導彈點火與載具分離,而“魚叉”使用無動力載具,
浮出水面呈一定角度導彈自己點火升空。潛射導彈要解決彈翼摺疊、出水姿態等很多問題,這些都是難點。
而彈道導彈肯定是無法通過魚雷管發射的,所以它有專門的垂直髮射艙。水下發射導彈,彈道和出水姿態研究非常重要,發射時,一般發射深度控制在30-50米左右,分為冷發射和熱發射。冷發射就是用高壓蒸汽將導彈彈出水面點火升空,中、美、英、法都採用這一方式,這一方式的難點在於要研製可靠且推力巨大的蒸汽彈射裝置,導彈彈體強度要經得起彈射的過載,這種方式潛艇航速必須在2節左右,對海況要求也比較高,要避免彈射階段姿態被強風浪破壞。
蘇聯/俄羅斯採用熱發射方式,在水下先向發射筒裡注水,然後導彈直接點火發射衝出水面,這種方式比較暴力,對海況要求就不那麼高了,而且可以連續發射。但這種方式準備時間長,動靜比較大,容易被敵方偵測,對射程也有一定影響,蘇聯時代都是液體潛射導彈,隨著俄羅斯新研製的固體潛射導彈的問世,發射方式應該也會改變。N
聯合防務
潛射導彈,因為需要克服水與空氣兩種完全不同的介質的干擾,並正常點火進入飛行階段,需要解決很大的技術挑戰。
潛射導彈由於有著類似於潛艇的隱蔽性、機動性、生存能力等特點,能夠在敵人防範不足的海區發射,產生突然的打擊效果,並具有制導武器打擊精度高、破壞性強的優點,非常值得克服技術困難,進行投入研製裝備。
潛射導彈的研製工作始於1950年代中,世界所有軍事強國都投入了大量的人力物力進行對潛射導彈的研製。但因這一導彈水下發射技術挑戰很大,只有美國、法國、俄羅斯、中國等少數幾個國家擁有可靠的潛射導彈發射技術。
水下發射潛射導彈,必須克服水下段、出水段和空中段3個不同時間段的干擾。水下段和出水段是潛射導彈發射所獨有的發射必經過程,同時也是這一導彈能否發射成功的要點所在。
中國巨浪潛射導彈試驗失敗,發生爆炸
因為要在水下發射,但最終要在空中飛行,所以導彈必須克服由於水與空氣兩種密度與特性迥異的介質的複雜干擾。前者密度是後者800倍,力學性質非常不同,特別是在出水段,因為兩者都起到干擾作用,在流體阻力、浮力、粘滯力都有著獨有的難點。
同時在水下發射導彈,還要遭遇海洋潮流、水深引起的壓力、動態水流動力、潛艇航行、具體發射推進方式的干擾。要在水下控制導彈運行的彈道並不容易,結構上需要承受很大載荷,甚至存在導彈自身結構受到破壞的危險。
導彈在出水階段受到最多的干擾,因為在兩種介質之間,產生了自由液麵的干擾,此外海洋波浪在水面也有強烈的影響作用。甚至令導彈彈道發生移動,偏轉角根據海水相位、波向、波速、波高等因素影響,幾乎無法預知其具體運動態勢。在涉及水與氣的兩相交界,導彈結構上承受的力量作用,以及力矩,會在極短的時間內出現明顯變化。
這意味著導彈需要穿越非常複雜的環境,作用力呈現出強的非定常、非線性效應。
如果各階段的彈道設計不合理,潛射導彈在出水後有可能具有超出自身能夠控制的偏差範圍,在速度、角速度、偏轉角等方面愉悅上限,導致導彈發射失敗,甚至危及潛艇安全。
所以,出水階段雖然是最短的一個階段,卻是最難的一段。它決定了導彈進入空中飛行的初始條件,干擾著導彈飛行的穩定性,以及最終命中目標的精度。
為此,研製潛射導彈的各個各國對導彈對水下彈道、出水段彈道等方面都進行了非常詳細的動力流場和結構受力科研,進行了大量的試驗。
綜上所述,潛射導彈的發射確實有著極大的難度,而中國的相關導彈的不斷突破,證明中國軍工已經在這一領域達到了世界頂尖的水平。
轉管炮
我是雪松,我來回答你的問題:眾所周知水的密度是空氣的數百倍,潛艇在水下發射導彈與發射魚雷有異曲同工之妙,也是從發射魚雷技術的再創新。但是潛艇發射導彈要考慮水下深度位置,潛艇在過深水域發射導彈會有危險。掌握水下發射導彈是很複雜理論與技術實踐。
雪松127947852
現代潛艇具有隱蔽性強、攻擊突然的特點,在現代海上軍事行動中具有巨大的威懾作用。潛射導彈作為現代潛艇的重要武器之一,具有精確制導、快速飛行的特點,堪稱“海上殺手”。但是,潛艇水下發射導彈涉及到學科廣泛、技術複雜,目前完全具備和掌握潛艇水下發射導彈技術的國家並不多。
目前,潛艇水下發射導彈的方式主要有以下幾種:
有動力運載器水平發射,導彈裝在有動力運載器內,從標準口徑(533毫米)的魚雷發射管中水平發射入水,運載器依靠自身動力航行,水下彈道可控。俄羅斯的SS-N-21和法國“飛魚”導彈都屬於此種類型。
無動力運載器水平發射,導彈裝在無動力的運載器內,從標準口徑的魚雷發射管中水平發射入水,運載器可以在一定程度內控制水中彈道,當運載器以預定角度出水後,導彈的助推器點火,導彈升空,美國的“魚叉”導彈就屬於此類。
裸彈水平發射,導彈直接裝在標準口徑的魚雷發射管中水平發射入水,靠彈上助推器推進和進行水下彈道控制,美國的“戰斧”導彈就屬於此類。
裸彈垂直或者傾斜發射,水下垂直髮射的巡航導彈,大多采用專門的水下垂直髮射管,導彈依靠自身動力出管、水下航行、水下彈道控制和出水等,或者依靠發射管內的燃氣裝置彈射出管,然後依靠導彈助推器將導彈推出水面。美國海軍的垂直潛射型“戰斧”導彈就是採取此種發射方式,而俄羅斯海軍的SS-N-19導彈採用的是傾斜發射方式。
潛射導彈的技術難關主要體現在:
導彈離開發射管速度,導彈安全離管和離艇都必須有足夠的離管速度,但是速度又不能過高,因為瞬間所受載荷過大,會導致導彈尾部結構或者敏感元件受損或者失效。
水下耐壓和密封技術,水下發射導彈,必須具備良好的耐水壓能力和防止海水侵入內部,美國海軍的”戰斧“導彈就曾經因為水密性問題導致三次發射失敗;
水中彈道控制技術,為了保證導彈安全出水,必須考慮水下複雜的流體環境;
出水轉換和彈器分離技術,特別是導彈離開運載器後必須立即展開彈翼,改用氣動力操縱飛行,既要考慮到導彈的水下航行,也要考慮到導彈在空中的氣動控制等。