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有些导弹弹头再入为什么要减速?
来源:科普中国网  |  发布时间:2020-08-03  |  浏览量:5284

? ? 【弹道导弹弹头再入技术②】

  大家知道,导弹要获得最大射程,动力飞行的助推段结束时其要尽可能获得最大速度和最佳角度,而这将使弹头再入下落速度增大,这不但能增大弹头打击威力,而且可以使导弹防御难度大幅增加。但鲜为人知的是有些导弹在下落时却要一再降低速度,这又是为什么呢?

  

  美国冷战时期的潘兴2导弹采用了雷达制导方式,可见其弹头尾部的三角形空气舵翼(图片来源:美国国防部网站)

  这种情况大多发生在哪些采用了末制导方式的导弹上,这类导弹打击精度更高,甚至具备打击运动目标的能力,但制导系统对工作角度和速度通常有一定限制,这就要求弹头调整自身的下落角度和速度,以满足制导系统的最低要求。例如,美国“潘兴2”导弹导引雷达使用波长比飞机雷达还短的J波段,这是为了使雷达在保持一定分辨率前提下,能进一步缩小天线体积,以便其可装入导弹弹头的局促空间内。“潘兴2”导弹制导雷达天线直径只有45厘米,波束宽2.2度,整体重45.4千克,但使用短波长意味着其大气穿透率更低,因此其作用距离仅有22千米,也即是说雷达导引头需在22千米的高度内才能工作,这基本是超音速飞机的极限高度,但雷达工作高度太低,会限制其探测视野,按“潘兴2”导弹弹头原有的再入俯冲速度,不到6秒钟就会飞完雷达可用的探测高度,使制导系统来不及完成景象匹配,而且弹头高速再入产生的等离子鞘,也会使雷达无法工作,为此科研人员为“潘兴2”导弹弹头设计了减速动作,即当弹头进入大气层后,弹头尾部空气舵动作,利用空气动力使弹头在40千米高度开始大角度拉起,也就是用腹部而不是头部向下降落,利用气流阻力将速度由2100米/秒(约6倍音速)减低到1200米/秒(3.5倍音速),也就是雷达波可穿透外部离子层的速度上限的速度。拉升动作持续到弹头可以水平“飞行”为止,此时轨道也会发生变化,高度逐渐降到22千米以下的雷达可作用范围;这时抛掉天线整流罩,雷达相关器开始工作,天线以每秒两周的转速对目标地形进行扫描,产生实际位置图像,将其输入相关器,相关器将实测图像与预存储的基本目标地形图作比较,得出位置偏差,去修正惯导系统。惯导系统再给空气舵发出操纵指令,修正弹头惯性飞行位置,同时为了避免重力加速度又将速度提高,弹头在尾翼控制下,以一定角度倾斜,在这一过程雷达相关器不断进行地面目标探测及与弹载计算机内的目标景象比对,最终引导弹头攻击目标。

  采用这种雷达相关制导后,导弹精度大幅提高。如“潘兴1”导弹采用传统的惯性制导,打击平均偏差370米,而采用雷达导引头后,打击偏差降低到不足40米,精度提高10倍左右,再加上装备的核弹头,可使其通过精确打击,摧毁地下坚固设施。实际上,这种方式还被目前大多数反航母弹道导弹所采用,用于打击航母等海上大型慢速移动目标上,因为航母舷宽度约40—80米,不足40米的偏差足以确保弹道导弹抛撒的子母弹头大概率落在航母甲板上。

  除了这里所说的末制导工作需要弹头减速外,有些国家因为弹头再入防热技术不过关,也需要在弹头再入过程中通过与以上类似的过程,甚至改变质心的办法减速,否则弹头就可能在下落过程中烧毁。

  李文盛:电子工程学士及军事学硕士,原总参某部高级工程师,从事军事信息与军事战略研究,以及远程作战问题研究,长期参加中国军控学会《年度国际军备控制与裁军报告》及中国国际问题研究所《全球核态势评估(年度)报告》的撰写,在军内外十余家刊物发表学术及军事科普论文400余篇,参与《俄罗新军事基本情况》、《美国未来作战系统》等多部论著撰写,主持或参加了多项国家及军队科研项目,获得军队科技进步奖多项,为核战略与核武器发展、作战使用专家,在防空与反导,以及常规远程作战方面也有较深研究。


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