1941年7月14日,德軍中央集團(tuán)軍群的一支先頭部隊(duì)在奧爾沙火車站等候補(bǔ)充給養(yǎng),突然一排排的炮彈在犀利的呼嘯聲中向他們飛去,頃刻間奧爾沙火車站成為了一片火海,等到德軍組織反擊時襲擊的蘇軍炮兵部隊(duì)早就消失的無影無蹤。這種恐怖的武器就是蘇聯(lián)大名鼎鼎的“喀秋莎”火箭炮,在此后的作戰(zhàn)中,“喀秋莎”火箭炮屢建奇功,幾乎和t-34中型坦克一起成為了蘇聯(lián)衛(wèi)國戰(zhàn)爭的標(biāo)志。其實(shí)火箭彈的歷史最早可以追溯到969年,當(dāng)時北宋軍官岳義方、馮繼升造出了世界上第一種以火藥為動力的飛行兵器,進(jìn)入19世紀(jì)以后英國人康格里夫率先發(fā)明了真正意義上的火箭彈。如今火箭彈已經(jīng)深入海陸軍三軍的各個領(lǐng)域,各國研制的不同類型的火箭炮也是多種多樣,下面我們就來了解一下火箭彈的秘密。 ▲火箭彈是一種依靠數(shù)量在短時間內(nèi)進(jìn)行面覆蓋的武器,所以相比于射擊精度,火箭彈更看重的是射擊密集度 火箭彈的特點(diǎn)火箭彈,顧名思義就是依靠火箭發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)夥醋饔昧ν苿忧斑M(jìn)的彈藥,它不同于常規(guī)炮彈也不同于導(dǎo)彈,火箭彈是一種依靠飽和攻擊,以數(shù)量來打擊敵軍的武器,這種武器的密集度較差,因?yàn)槌杀竞徒Y(jié)構(gòu)復(fù)雜的原因,一般的火箭彈并沒有精確的制導(dǎo)裝置,這種火箭彈被稱之為無控火箭彈。一些比較特殊的火箭彈因?yàn)樾枨笠矔惭b制導(dǎo)裝置,這種火箭彈被稱之為有控火箭彈(也就是導(dǎo)彈),導(dǎo)彈和火箭彈完全相反,它追求的是精確打擊甚至是全球精確打擊?;鸺龔椬畲蟮奶攸c(diǎn)就是它的火力密度,因?yàn)榛鸺龔椩诎l(fā)射的時候產(chǎn)生的后坐力完全可以忽略不計(jì),能并列數(shù)管甚至是數(shù)十管制成多管火箭炮,并以很快的速度發(fā)射出去,突襲時間極短,能在較短的時間內(nèi)完成彈藥的投放,壓制能力極強(qiáng)的同時生存性也比傳統(tǒng)火炮優(yōu)秀。一般來說一門火箭炮的投彈數(shù)量能夠媲美一兩個傳統(tǒng)炮兵營在同等時間內(nèi)的投彈量。 ▲105毫米榴彈炮和107毫米火箭炮的對比圖,參考人員就能看出火箭炮在靈活機(jī)動方面優(yōu)于傳統(tǒng)火炮,而且火箭炮發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)簡單,工藝性較低,只不過火箭彈本身卻要比常規(guī)炮彈復(fù)雜、昂貴 傳統(tǒng)火炮受到機(jī)動性和壽命的因素,炮彈的飛行速度很難提升,如果一味的提高發(fā)射藥的劑量,炮身的壽命就會大幅下降(以現(xiàn)代火炮為例,速度上升一倍,身管壽命則會下降128倍),火炮也會變得無比巨大從而影響機(jī)動性。如今大口徑火炮都會采用底排減阻技術(shù)(有興趣的可以了解此文:從十公里到五十公里,淺談能“飛起來”的遠(yuǎn)程榴彈),就算是使用最先進(jìn)的底排-火箭復(fù)合增程技術(shù),傳統(tǒng)火炮的射程基本在50公里,炮口初速也僅僅維持在1000米每秒。但是火箭彈不同,它的射程和速度完全依賴于推進(jìn)劑,只要推進(jìn)劑足夠,射程和飛行速度隨便碾壓傳統(tǒng)火炮。而且傳統(tǒng)彈藥只要飛出炮口,速度就會逐漸減小,但是火箭彈不同,因?yàn)橥七M(jìn)劑能持續(xù)不斷地提供飛行所需的能量。而且火箭彈的過載系數(shù)小,也不會產(chǎn)生后坐力,對材料和結(jié)構(gòu)性能的要求就沒有那么高,炮架結(jié)構(gòu)簡單,工藝性較低,而且機(jī)動靈活,可以部署在車輛,艦艇甚至是飛機(jī)上,軍迷最樂于調(diào)侃的某型火箭彈甚至不用支架也能發(fā)射,機(jī)動靈活的能力更是讓傳統(tǒng)火炮汗顏。此外火箭彈也不會受到身管的限制,尺寸和質(zhì)量可以做的很大,改造潛力也比傳統(tǒng)的炮彈大。 ▲上圖為哈馬斯發(fā)射的火箭彈,從上圖中就能看出火箭彈的外彈道性極差,而導(dǎo)彈可以在飛行過程中進(jìn)行調(diào)整,這種無控的火箭彈只能打到哪算哪 但是任何事物都不是完美的,火箭彈的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)同樣很明顯。首先就是成本問題,傳統(tǒng)炮彈只需要一個藥筒和一定數(shù)量的發(fā)射藥就能發(fā)射,但是火箭彈不同,火箭彈發(fā)射過程中需要消耗一具火箭發(fā)動機(jī)和比火炮發(fā)射藥更加昂貴的固體發(fā)射藥,再加上火箭發(fā)動機(jī)對能量的利用了遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于常規(guī)炮彈,所以等口徑的火箭彈成本要高出常規(guī)炮彈將近10倍。常規(guī)炮彈在飛出炮管后只受到重力和阻力,再加上炮管的引導(dǎo)以及超高的炮口初速,在飛行過程中抗擾動因素較強(qiáng)。但是火箭彈則不同,飛行過程還會受到一個極大的推力,再加上用于導(dǎo)引的軌道較短,初速較低,很容易在微小的擾動因素下偏離速度矢量方向,較差的外彈道性直接導(dǎo)致了其落點(diǎn)散布較大,對點(diǎn)目標(biāo)的打擊能力極差,只能依靠數(shù)量毫無道理的覆蓋一定面區(qū)域內(nèi)的目標(biāo)(這也是火箭彈最大的魅力所在)。而且火箭彈發(fā)射過程中會產(chǎn)生大量的高溫高速氣流、飛揚(yáng)的塵土和極大的噪音,火箭彈在飛行過程中也會產(chǎn)生大量的熱信號,容易暴露發(fā)射陣地的同時火箭彈本身也容易被探測裝置偵查捕捉。 火箭彈的分類火箭彈按照穩(wěn)定方式可以分為尾翼式和渦輪式,兩種火箭彈在穩(wěn)定方式以及外形上的差別還是比較大的,下面我就詳細(xì)介紹一下: ▲火箭彈尾翼分為同口徑尾翼和超口徑尾翼,同口徑尾翼火箭彈適合筒式火箭發(fā)射裝置,但是該尾翼存在致命缺陷,彈丸超音速飛行時后部會產(chǎn)生紊流,因?yàn)橥趶轿惨碇睆胶蛷椡柚睆较嗤?,所以尾翼全部處在紊流中,這樣一來穩(wěn)定效率極差(現(xiàn)在多用于一些低速火箭彈上)。后來又出現(xiàn)了一種張開式的超口徑尾翼,這種尾翼穩(wěn)定效率高而且緊湊,是如今最常見的一種結(jié)構(gòu) 尾翼穩(wěn)定式火箭彈,這種火箭彈的飛行穩(wěn)定靠后部的尾翼實(shí)現(xiàn),尾翼在飛行過中可以在彈體后部(火箭彈的質(zhì)心后部)產(chǎn)生一個壓力中心,這樣一來彈體就會在一個穩(wěn)定力矩下平穩(wěn)飛行。這種彈藥的穩(wěn)定性不會受到彈體長度和質(zhì)量的影響,所以尾翼式火箭彈最為常見,但是有了尾翼并不代表這類火箭彈沒有自旋,因?yàn)榈退傩D(zhuǎn)可以減少火箭發(fā)動機(jī)推力偏心對密集度的影響。一般來說有兩種方法,首先就是將尾翼斜置達(dá)到低速旋轉(zhuǎn)的目的,這種方法多用于單噴管的火箭彈上。在多管火箭彈上面則會通過改變噴管軸線的切向斜置角來產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)力矩,此外一些火箭彈的噴管出還會放置一個傾斜的尾翼片來達(dá)到低速旋轉(zhuǎn)的目的。 ▲渦輪式的火箭彈,該火箭彈通過自旋來保持飛行穩(wěn)定 渦輪式火箭彈是一種通過自旋穩(wěn)定的彈藥,在講之前我先回答一個評論里面老是出現(xiàn)的問題:為什么旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈藥的長徑比要比尾翼穩(wěn)定彈藥的長徑比小很多?其實(shí)旋轉(zhuǎn)穩(wěn)定彈藥在高速自旋時會產(chǎn)生一個離心慣性力,這個力會影響飛行穩(wěn)定性從而影響射擊密集度,此外還會影響內(nèi)部的裝藥和影響等結(jié)構(gòu)(高速轉(zhuǎn)動會破壞內(nèi)部結(jié)構(gòu)),為了消除這些不利因素,彈丸長徑比就比較小。渦輪式火箭彈就是多個傾斜噴管并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)力矩,到達(dá)高速自旋的目的。因?yàn)榕趶椩陲w行過程中推力作用線和彈丸軸線會因?yàn)橐恍┮蛩禺a(chǎn)生一定的角度(因?yàn)檗D(zhuǎn)配不可能百分百精準(zhǔn),所以所有的彈丸都不可能消除這個偏心),這時候會產(chǎn)生一個推力偏心從而影響彈丸的射擊密集度,而通過自旋可以有效的克服這個推力偏心。此外炮彈在裝配時氣動外形也是做不到完全對稱的,而通過高速自旋就能消除這種氣動外形的不對稱帶來的彈道偏離。一般來說射程一旦過遠(yuǎn),彈丸的翻轉(zhuǎn)力矩就越大,所以中遠(yuǎn)程火箭彈一般都不采用渦輪式的穩(wěn)定方式。 火箭彈的組成和發(fā)展火箭彈一般由戰(zhàn)斗部、動力裝置和穩(wěn)定裝置組成: ▲常見的無控火箭彈的結(jié)構(gòu)組成
▲上圖分別為采用管筒式和軌道式發(fā)射的火箭彈,這種軌道并不能像火炮身管那樣對炮彈起到極高的約束作用,所以發(fā)射時微小的擾動都有可能使火箭彈的落點(diǎn)散布偏離 火箭彈通過發(fā)動機(jī)產(chǎn)生的反作用力運(yùn)動,發(fā)射方式有管筒式和導(dǎo)軌式兩種,該裝置只賦予火箭彈一定的射角和射向,并負(fù)責(zé)點(diǎn)火,不提供任何飛行動力。上文提到火箭彈主要是用數(shù)量來消滅敵方集群目標(biāo),這就導(dǎo)致了火箭彈對射擊精度并沒有多大的要求,但是為了能覆蓋到區(qū)域內(nèi)的大部分目標(biāo),射擊密集度必須足夠的高。但是推力偏心、發(fā)射時的擾動、氣動外形以及像狂風(fēng)這樣的外界影響都會影響到射擊密集度,所以如何提高射擊密集度這一直都是未來火箭彈要解決的重要問題。為了消除發(fā)射時的擾動因素,火箭彈的發(fā)射管(或?qū)к墸┒紩捎靡环N同時離軌技術(shù),就是將軌道設(shè)計(jì)成前后兩節(jié)直徑不同的設(shè)計(jì),防止出現(xiàn)火箭彈前半截離開軌道后,還在軌道內(nèi)的后半截?cái)_動彈體出現(xiàn)傾斜的情況(因?yàn)榛鸺龔棸l(fā)射管和彈體存在較大間隙,在飛出半截后容易在間隙范圍內(nèi)傾斜),除了盡量的優(yōu)化各個結(jié)構(gòu)外,可以為火箭彈安裝簡易的控制裝置,這種簡易裝置既不能主動探測,作用范圍也很小。雖然能提高射擊密集度,但是問題是火箭彈原本的射擊密集度就極差,這點(diǎn)小小的提升并不能起到多大的作用。 |
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