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导弹顶上这个杆有多重要?可让巨浪3性能迈进一大步

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美国三叉戟潜射导弹,弹头处减阻杆清晰可见

近日中国航天火箭院总体设计部3室设计师胡振兴同志先进事迹引起广泛关注,胡振兴同志主持完成了国产航天器减阻系统研制,为国产航天器性能提高打下了坚实的基础。

从相关事迹来看,这个减阻装置位于航天器顶部,相当于一顶王冠,应该是导弹或者运载火箭的减阻杆,它的作用就是降低导弹运载火箭飞行阻力,提高射程和载荷。

减阻杆能让导弹采用钝头设计,以提高更大弹头空间

我们知道导弹或者运载火箭在空中飞行会遇到巨大空气阻力,发动机能量很大一部分被用在克服空气阻力上面,如果能够减少空气阻力,就会提高导弹或者运载火箭的射程和载荷。传统降低空气阻力办法就是飞行器外形呈现流线形,所以我们看到火箭或者导弹头部大多呈现尖锥形。不过这样就会产生一个问题,那就是尖锥形头部会减少内部空间,弹头又是导弹或者运载火箭主要载荷空间,弹头、卫星、末制导系统都安装在这里。这样就产生了一个矛盾,如果降低导弹或者火箭阻力,就必须采用更尖削的头部,如果想增加弹头、末制导系统或者其他载荷又要增加头部空间,解决办法就是减阻杆。

减阻杆原理示意图

根据相关资料,航天器头部阻力主要来源于头部附近弓形激波,导弹或者火箭越快,这个区域压力和温度越高,阻力也会急剧增加。一般认为导弹为了克服弓形激波,至少要消耗发动机推力的四分之一,可以说损耗非常大。减阻杆就是为了克服弓形激波,它的原理非常简单,那就是刺破弓形激波,将它变成斜激波,后者压力和阻力远小于弓形激波。这样就相当于增加了发动机推力,提高导弹射程。三叉戟导弹采用减阻杆之后,空气阻力下降50%左右,相当于射程增加500公里,可以说效果显著。减阻杆另外一个优点就是可以让导弹采用钝形头部,它与尖销头部相比可以提供更大内部空间,装载更多弹头和载荷,这样就可以提高导弹打击能力。

国产减阻杆已经用于运载火箭

不过减阻杆难度非常大,为了不增加导弹结构重量,减阻杆体积和重量不能太大,但是导弹高速飞行受到压力又非常高,要求减阻杆具备较高强度。因此减阻杆对于材料工艺要求较高,胡振兴同志先进事迹之中就提到国产减阻杆在静力试验之中曾经遇到挫折,经过努力才解决相关问题。还有一个问题也令人头疼,那就是减阻杆振动,由于导弹在高速飞行,减阻杆受力情况复杂,容易引起振动,如果处理不好,就会影响或者损坏导弹结构,所以要采取措施消除振动,降低对导弹结构不利影响。胡振兴同志为了解决这个问题整整花了5年时间,可见它的难度之大。

国产巨浪2导弹,它的钝头保护罩需要抛掉以便降低阻力

减阻杆这个难关被攻克之后,国产导弹性能得到迅速提高,它可以采用钝形弹头,以提高内部空间,配备更多分导式弹头,以提高导弹突防能力和攻击能力。更大价值在于它为新一代国产潜射弹道导弹研制铺平了道路,从国外导弹发展经验来看,钝形弹头不但可以提高内部空间,还有利于水中运动,更加适合水下发射使用,减阻杆又为它在空中飞行降低了阻力,简化了总体设计,减小研制难度和成本。因此外界普遍推测新一代国产潜射弹道导弹可能和三叉戟2D5一样,采用钝形弹头加减阻杆设计,具备更强突防和打击能力。(作者署名:小飞猪的防务观察)

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