为什么潜射导弹的头部都是很钝的圆形?

2019-11-13 12:06来源:科普中国-军事科技前沿

  出品:科普中国

  作者:葛志福

  策划:金赫

  监制:光明网科普事业部

  为什么潜射导弹的头部都是很钝的圆形?

为什么潜射导弹的头部都是很钝的圆形?

  按照常识,使用尖锥可以更好地减小空气阻力并减少发动机能耗,这样可以提高速度,从而尽可能地扩大射程。因此,我们可以看到世界上主流的陆基洲际导弹,无论是俄罗斯的白杨M,美国的民兵3,中国的东风41,无一例外都采用锥形减阻战斗部设计。

  其实大多数早期潜射导弹也都采用尖头设计,例如中国的巨浪1,美国北极星1,俄罗斯R-27等。然而随着潜射技术研究的逐渐深入,其头部也逐渐向圆形过度,如美军的三叉戟、俄国的“布拉瓦”、我国的巨浪2等潜射导弹均采用了钝头体外形。这里面的主要原因是当你在水中发射潜射导弹,由于水的密度约为空气的800倍,尖头型物体在水中的运动其实是不稳定的(子弹是一样的),如果采用尖弹头作为弹头形状,其后部需安装一个大的圆锥台以稳定导弹在水中的姿态。这不仅增加了潜艇的长度发射的导弹,还会导致导弹从水进入空气时,由于阻力的急剧减小,从而造成导弹的姿态紊乱,进而导致发射失败。

  钝头之所以适用于水下,还有“空泡效应”的作用,由于该形状弹头顶部表面积较大,因此在推进过程中可以打开较大的水域,弹头可以在膨胀的空腔中向前移动,如果在弹头上增加气泡发生器,基本上与空气没有区别,因此也可以使其在水中的阻力最小化。

  钝头体虽然解决了水下发射问题,但也带来了新的困难,即其在空气中的阻力增加,导弹的速度和射程也因此降低,这该如何解决呢?美国人选择在三叉戟导弹的头部安装可伸缩的减阻杆,导弹流出物和发动机点火后,减阻杆伸出并刺穿空气,别小看这种针状的东西,它可以在助推器上升时将三叉戟的阻力降低50%,并增加至少300公里的射程。那么中国的技术人员是怎么想办法的呢?我在这里留下个悬念,感兴趣的朋友不妨自己找找资料了解下。

  葛志福,北京机电工程总体设计部高级工程师,博士毕业于中国科学院大学,主要研究领域为工程力学,强度与防热等。

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