航空航天概论第7章 导弹系统

  . 破片对付空中目标时不够理想，无法破坏飞机的主要构件或衍架结构，用金属杆代替杀伤战斗部中的破片，把金属杆的端部交错连接在一起，就成了连续杆式战斗部。它爆炸后产生一个金属环向外高速运动，更容易切割目标。连续杆式战斗部适于攻击飞机等空中目标，效果最好。 连续杆式杀伤战斗部 (a)构造示意图 (b)钢条的连接方式 (c)杀伤效果 (d)钢条扩展过程 7.2.4 杀伤战斗部 连续杆式杀伤战斗部 7.2.4 杀伤战斗部 利用铀、钋、氘、氚等物质的原子核发生反应瞬时释放核能的战斗部称为核战斗部。 由于核反应而释放能量的方法不一样，核弹头可分为头、氢弹头和中子弹头。 7.2.5 核战斗部 核武器的杀伤因素 光辐射 冲击波 放射性沾染 光辐射是爆炸时的闪光及高温火球辐射出来的强光和热。爆炸中心的温度可达千万度，火球表面温度上万度，占总能量的35％。 冲击波是核爆炸的主要破坏因素，约占核弹头释放能量的50％。 放射性沾染来源于核爆炸后形成的各种放射性物质，约占总能量的10％。 7.2.5 核战斗部 核武器的杀伤因素 1、头 是利用原子核裂变反应释放出大量能量的原理制成的一种核武器，核装药一般为钚-239、铀-235。这些物质的原子核在热中子轰击下，分裂为两个或若干个裂片和若干个中子，同时释放出巨大的能量。新产生的中子又去轰击其它原子核。 7.2.5 核战斗部 如此连续发展下去，核分裂的数量就会飞速增加，形成链式反应，仅在百分之几秒内就会出现猛烈爆炸，并放出非常大的能量。1公斤铀释放出的能量相当于2万吨梯恩梯炸药爆炸时释放出的能量。 装药分为多块，每块都小于临界质量，因此平时不会发生核反应。当引爆装置点燃普通炸药时，将核块推挤到一起，整体质量便大于临界质量，在中子的轰击下，产生原子核裂变链式反应，随即出现核爆炸。 7.2.5 核战斗部 1、头 目前的威力可达到几万吨到几百万吨梯恩梯当量。 2、氢弹头 氢弹是利用轻原子核聚合成较重原子核过程中释放出大量能量的原理制成的核武器。核聚变反应要在数千万度高温和超高压条件下才能进行，单位质量所释放开来的能量一般为核裂变反应的4倍以上，能产生更大的破坏作用，通常又称聚变反应为热核反应。 7.2.5 核战斗部 原子核越轻，所带电荷越少，产生聚变反应所需的能量也越低。因此，一般都用氢的同位素氘、氚和氘化锂等物质作为核装药，故将这种核武器称为氢弹。 氢弹的结构比复杂得多，它要装一个小型做引爆装置。小引爆后释放出中子流并形成超高温、超高压环境，中子流与热核材料作用使氘(dao)和氚原子核结合成氦原子核，并释放出巨大能量和新的中子，继而又产生新的聚变反应，如此连续发展下去，直至产生热核爆炸。由于热核材料不受临界质量限制，氢弹可以制成比威力大得多的核武器。现代氢弹威力能做到几万吨、几百万吨和几千万吨梯恩梯当量。 2、氢弹头 7.2.5 核战斗部 3、中子弹头 中子弹是利用轻核聚变时产生的大量高能中子进行杀伤破坏的一种小型核武器。中子弹的爆炸能由聚变反应产生，并主要以快中子流的形式向四周释放。中子的贯穿作用很强，它可以穿透坦克、掩体和砖墙去杀伤人员，而武器和建设物却能完好的存下来。由于中子弹放射性污染比较低，因而被称为“清洁的”核弹。此外，中子流作用的时间很短，在中子弹袭击之后，军队能很快进入目标区作战。使中子弹可作为战术核武器使用。 7.2.5 核战斗部 战斗部的发展的新趋势 采用系列化和模块化设计方法，实现一种战斗部多平台携带和一弹携带多种战斗部。 开展软杀伤／新概念战斗部技术的研究，满足未来作战需求。 发展复合作用和多用途战斗部，实现一种战斗部对付多种目标。 研制先进的高技术引信，使战斗部功能智能化。 7.2.5 核战斗部 使战斗部在对付不同目标时适时起爆，达到毁伤敌方效果最佳的目的的装置称为引信。 引信要求战斗部飞达目标区之前不引爆；战斗部到达目标区后选择最有利时机可靠引爆，达到最佳毁伤效果。 引信可分为： 非触发引信 触发引信 7.2.5 引信 1 非触发式引信 非触发式引信能在弹道的某一点上引爆战斗部。战斗部的爆炸点由引信本省自动确定，无需与目标非间接接触，称为非触发式引信或称为近炸引信。 对于飞机、导弹等空中目标，由于目标体积小，更加灵活，一般用非触发引信。当导弹被导引到战斗部的杀伤范围内时，引信引爆战斗部杀伤目标。 7.2.5 引信 根据引信的工作原理，非触发引信主要有无线电引信、光引信、磁引信、电容引信和电感引信。 2 触发式引信 触发式引信是在导弹触及到目标后引信才发火，使战斗部瞬时或延时起爆，以完成对目标的摧毁作用。 7.2.5 引信 7.3 制导系统 制导系统是导弹的核心，用于控制导弹的飞行方向、姿态、高度和速度等，使导弹能稳定而准确地飞向目标。 导弹在飞行过程中须不断测量导弹的实际运动和理想运动之间的偏差 根据偏差形成控制指令，并送到操纵元件控制导弹改变运动状态 稳定导弹的运动姿态。 制导：导引和控制飞行器按一定规律飞向目标或预定轨道的技术和方法。 制导过程中，导引系统不断测定飞行器与目标或预定轨道的相对位置关系，发出制导信息传递给飞行器控制管理系统，以控制飞行。制导方式分为有线制导、无线电制导、雷达制导、红外制导、激光制导、音响制导、地磁制导、惯性制导和天文制导等。 7.3 制导系统 常见的导引方法有①追踪法：导弹速度向量始终指向目标瞬时位置。按追踪法导引的弹道称追踪曲线。 ②比例导引法:导弹速度向量转动角速度(在铅垂面内是弹道倾角的角速度，水平面内是弹道偏角的角速度)与目标线转动角速度成特殊的比例。类似的还有广义比例导引法、修正比例导引法等。这种方法的优点是技术上容易实现，可实行全向攻击，弹道也较平直，因而空空、地空等自动寻的制导的导弹都广泛采用比例导引法。 比例法 7.3 制导系统 ③三点法:又称目标覆盖法或重合法,属于遥控导引方法。用此法导引时须保证导弹的瞬时位置始终处在制导站与目标的连线上,也就是说,制导站、导弹、目标三点始终成一线。这种方法的过载与目标机动有关，而且取决于攻击状态。地空导弹在迎击定高等速飞行的目标时，弹道在命中点达到最大过载；尾追时在导引弹道的初始段上产生最大过载。三点法用同一雷达波束捕获目标和导引导弹，技术实施简单,抗干扰性好,但弹道较弯曲。 7.3 制导系统 第7章 导弹系统 7.1 导弹分类 7.2 战斗部 7.3 制导系统 7.4 发射装置 导弹是“导向性飞弹”的简称，是一种依靠制导系统来控制飞行轨迹的可以指定攻击目标，甚至追踪目标动向的无人驾驶武器，其任务是把战斗部装药在打击目标附近引爆并毁伤目标，或在没有战斗部的情况下依靠自身动能直接撞击目标，以达到毁伤效果。简言之，导弹是依靠自身动力装置推进，由制导系统导引、控制其飞行路线，并导向目标的武器。 7.1 导弹分类 按飞行弹道可分为：主动段按预定弹道飞行，发动机关机后按自由抛物体轨迹飞行，再入段仍按自由抛物体轨迹飞行或机动飞行的弹道导弹；主要以巡航状态在大气层内飞行的巡航导弹等。 按推进剂的物理状态可分为：固体推进剂导弹和液体推进剂导弹。 按作战使用可分为：打击战略目标的战略导弹和打击战役战术目标的战术导弹。 从地面发射攻击地面目标的叫地地导弹。这类导弹还可按射程远近分为近程(小于1000公里)、中程（1000～8000公里）和远程或洲际（8000公里以上）导弹。 按发射点和目标分为： 有地地导弹、地空导弹、空面导弹、空空导弹、潜地导弹、岸舰导弹等； 7.1 导弹分类 导弹的结构 导弹通常由战斗部（弹头）、弹体结构系统、动力装置推进系统和制导系统等4部分所组成。在导弹的发展历史中，也曾出现过不带战斗部的导弹。 通常有翼导弹作为一个整体直接摧毁目标，弹道导弹飞行到预定高度和位置后弹体与弹头分离，由弹头执行攻击目标的任务。 7.1 导弹分类 弹道导弹是指在火箭发动机推力作用下按预定程序飞行，关机后按自由抛物体轨迹飞行的导弹。这种导弹的整个弹道分为主动段和被动段。 主动段弹道是导弹在火箭发动机推力和制导系统作用下，从发射点起到火箭发动机关机时的飞行轨迹； 被动段弹道是导弹从火箭发动机关机点到弹头爆炸点，按照在主动段终点获得的给定速度和弹道倾角作惯性飞行的轨迹。 弹道导弹 巡航导弹 巡航导弹是导弹的一种。即主要以巡航状态在稠密大气层内飞行的导弹，旧称飞航式导弹。巡航状态指导弹在火箭助推器加速后，主发动机的推力与阻力平衡，弹翼的升力与重力平衡，以近于恒速、等高度飞行的状态。在这种状态下，单位航程的耗油量最少。其飞行弹道通常由起飞爬升段、巡航(水平飞行)段和俯冲段组成。 它依靠喷气发动机的推力和弹翼的气动升力。 巡航导弹 巡航导弹组成 主要由弹体、推进系统、制导系统和战斗部组成 弹体外型与飞机相似，它包括壳体、弹翼和稳定面、操纵面等，通常用铝合金或复合材料制成。 弹翼包括主翼和尾翼，有固定式和折叠式。为使导弹便于贮存和发射，采用折叠式弹翼,即在导弹发射前呈折叠或收入状态,发射后，主翼和尾翼相继展开。 一是看外观。巡航导弹有弹翼，而弹道导弹一般没有弹翼； 二是看飞行方式，巡航导弹只在大气层内飞行，弹道导弹可在大气层外飞行； 三是看动力系统，巡航导弹采用空气喷气发动机，导弹本身只携带燃烧剂，不带氧化剂，利用大气层中氧气助燃；而弹道导弹采用火箭发动机，导弹既携带燃烧剂，也携带氧化剂。动力系统的不同是巡航导弹和弹道导弹最本质的区别，其他区别都与此有关； 四是看飞行速度，巡航导弹可以是亚音速的，也可以是超音速的，高超音速的，但在飞行中它绝大部分时间是以亚音速飞行。弹道导弹通常都是高超音速的。 如何区别两种导弹？ 巡航导弹的四大优势 巡航导弹比弹道导弹又有那些优势呢？主要体现在四个方面。 一是体积小、重量轻，作战时可以大量携带。 二是命中精度高，作战效能好。这应该说是巡航导弹相比弹道导弹的最大优势。巡航导弹不仅全程制导，而且采取了复合制导的方式，比如在飞行初段采用惯性制导，中段为惯性制导＋地形匹配制导或者GPS卫星制导，末段为惯性制导＋数字景象匹配制导或者电视制导等等。因为使用复合制导，巡航导弹的命中精度能够达到10以内，战斧4甚至达到了3米。而弹道导弹所创造出的最好精度记录是潘兴-2型，30米。 三是通用性强，使用起来更便捷、灵活。巡航导弹可采用不一样方式运载和平台发射，比如机载、舰载、潜射，既可携带常规弹头，也可携带核弹头。 四是效费比高。巡航导弹的成本要低于弹道导弹。 所以说，第二炮兵在弹道导弹的基础上又装备了巡航导弹同样也是它发展建设史的一个里程碑，也是我国军事科技能力发展的里程碑。 美国战斧式巡航导弹（BGM-109） 美国AGM-86C空射巡航导弹 中国红鸟巡航导弹 中国CJ—10（长剑10）巡航导弹 俄罗斯萨姆（AS-15）空射对地巡航导弹 俄罗斯布拉莫斯空射巡航导弹 著名的巡航导弹 著名的弹道导弹 美国“宇宙神”洲际弹道导弹 美国研制的“民兵”和“和平卫士”洲际弹道导弹 中国的东风系列弹道导弹，巨浪2型弹道导弹 俄罗斯的 “白杨-M”洲际弹道导弹。 战斗部是用来摧毁、破坏目标，杀伤有生力量的战斗部件，它使得导弹有别于其它飞行器而成为武器。 战斗部由装填物、壳体、引信和传爆系列四部分所组成。 装填物 装填物是破坏目标的能源和工质。装填物主要是炸药，作用是将本身储藏的能量通过反应释放开来，形成破坏各种目标的因素。 壳体 壳体是装载装填物的容器，也是连接战斗部其它零部件的基体。壳体在炸药作用下破碎成破片，成为杀伤元素。 7.2 导弹战斗部 引信 引信是引爆战斗部的装置。根据对目标作用的方式可分为触发引信和非触发引信。如果导弹未能击中目标而脱靶，经过一段时间后，引信能自动引爆战斗部让导弹自毁。 传爆系列 传爆系列的作用是把目标给予的初始能量转变为爆炸波或火焰，并把该起始能量逐级放大而引爆战斗部里的炸药。传爆系列由火工器（雷管或火帽）、主传爆药柱、辅助传爆药柱和扩爆药柱组成。 7.2 导弹战斗部 常规战斗部 爆破战斗部 聚能破甲战斗部 杀伤战斗部 碎甲战斗部 核战斗部 头 氢弹头 中子弹头 特种战斗部 激光战斗部 化学毒剂战斗部 燃烧战斗部 7.2 导弹战斗部 7.2.1 炸药 爆炸时生成气体 炸药爆炸时生成大量高温（3000℃以上）、高压（20～30GPa）的气体。 爆炸时释放能量 爆炸时释放大量的热量。1Kg炸药完全爆炸后所释放的热量成为爆炸热。炸药的爆炸热达4000J/Kg。 爆炸速度极快 炸药的反应速度一般为万分之几秒到百万分之几秒。 炸药爆炸的特征 7.2 导弹战斗部 热能起爆 热能起爆包括加热和火焰两种。加热炸药，温度上升，炸药分解加快，引起爆炸。 机械能起爆 机械能起爆包括冲击、摩擦等形式。 电能起爆 用电能引爆电雷管装填的敏感炸药。 爆炸能起爆 敏感炸药爆炸后产生爆炸波引起钝感炸药爆炸。 炸药的起爆方式 7.2.1 炸药 炸药的爆炸 战斗部里装填的炸药是较钝而威力较大的烈性炸药。由敏感炸药作为起爆药。敏感炸药起爆后产生的高温度高压力气体，猛烈地压缩起爆点附近的钝感炸药。钝感炸药立即发生高速猛烈爆炸。 在炸药内传播的爆炸波称为爆轰波，爆轰波的传播速度称为爆速。 7.2.1 炸药 炸药的爆炸性能 感度 感度指炸药在外能的作用下发生爆炸的难易程度。炸药的感度可用引起炸药爆炸所需最小外能的大小表示。在同一条件下，引起炸药爆炸所需的外能小，则该炸药敏感，反之就钝感。 威力 威力就是炸药作功的能力，它取决于炸药爆炸时所释放的能量的多少。在实际应用中，炸药的威力用爆炸后对外界所作的有效共表示。 烈度 烈度指炸药爆炸后，对与其接触物体的破碎能力。炸药爆炸完成的时间短，其能量就愈能集中释放开来，对周围物体的冲击力量就愈大。 7.2.1 炸药 烈性炸药 梯恩梯 感度适中，有一定的威力和烈度，不吸湿，安定性好，能长期贮存，原料充足，价格实惠公道。缺点是流油性和毒性，威力和烈度不够。 特屈儿、黑索金、太安 感度高，威力大。由于感度太大，不能单独作战斗部的装药。主要用作传爆药和混合炸药的成分。 奥克拖金 威力大，不吸湿，热安定性好，爆速大，用作高能混合炸药的主要成分。 混合炸药 几种炸药与氧化剂、粘结剂混合而成的炸药。在爆炸特性时改善炸药的力学性能、成型性能和安全使用性能。 导弹战斗部通常使用混合炸药。 7.2.1 炸药 7.2.1 炸药 起爆药 起爆药的特点是敏感，在不太大的机械作用或热作用下就可以爆炸，但威力不要求很高。只要能引爆战斗部的烈性炸药和传爆药就可以。 常用的起爆药有雷汞、叠氮化铅等。雷汞受轻微冲击或火花作用就可爆炸。 7.2.1 炸药 7.2.2 爆破战斗部 爆破战斗部主要是依靠爆炸产生的冲击波作用毁伤目标，一般装有比较多的炸药（装填系数高）。如果它在目标外部爆炸，那么对壳体的要求只是能保证强度，以免发射时损坏，引信多采用近炸引信，或触发引信。若需要它在目标内部爆炸，就要求壳体具有一定的硬度与合适的外形，这样在穿透目标时，弹头不会因为过分变形而影响穿透效率。根据在目标内外爆炸的不同， 爆破战斗部有时候分为内爆型战斗部和外爆战斗部。爆破战斗部适于对付软目标、工事，特别是在水下爆炸时，由于水的密度大，冲击波的破坏作用更大。 7.2.3 聚能破甲战斗部 聚能破甲战斗部主要是利用炸药爆炸时所产生的聚能射流去穿透装甲或混凝土。所对付的主要目标是地面上的防御工事、坦克、机场以及水面舰船。 聚能破甲战斗部在炸药装药前方有一个口部朝前的轴对称形凹腔，内有药型罩。战斗部引爆后，由于凹腔周围的爆轰波形向中心会聚，金属药形罩迅速向轴线闭合，形成高速金属射流向前运动。射流前端的速度可达8 000米/秒以上。这种高速金属射流能有效侵彻装甲，因此空心装药战斗部又叫聚集能穿甲战斗部或破甲战斗部。 图示为反坦克导弹聚能破甲战斗部，由防滑帽、风帽、药形罩、炸药、壳体和压电引信组成，战斗部位于导弹头部。 当导弹的战斗部触到坦克时，压电引信立即作用，从而引信上的电雷管就引爆传爆药柱，引爆主装药。爆炸产物急剧的挤压金属药形罩，形成聚能金属流穿透装甲。 7.2.3 聚能破甲战斗部 7.2.3 聚能破甲战斗部 7.2.3 聚能破甲战斗部 杀伤战斗部在炸药爆炸后产生大量高速破片，利用破片的撞击来毁伤目标。 杀伤战斗部主要用来攻击飞机、飞航式导弹等空中目标和地面上的雷达设备等。 杀伤战斗部主要有三种结构及形式：破片杀伤战斗部、连续杆式杀伤战斗部和聚能式杀伤战斗部。 7.2.4 杀伤战斗部 破片式杀伤战斗部在空中爆炸时产生大量高速飞散的破片直接打击目标。破片破坏作用主要有击穿破坏、引燃作用和引爆作用。 击穿作用是破片击穿飞机的座舱、发动机、飞机结构等部件，使飞机等遭受破坏。 引燃作用是击中飞机的油箱使飞机着火而摧毁飞机。 引爆作用是集中飞机携带的弹药爆炸而摧毁飞机。 破片式杀伤战斗部的破坏效果取决于破片的动能、密度，有效杀伤半径、以及破片在空间的分布等。 7.2.4 杀伤战斗部 7.2.4 杀伤战斗部 破片产生的方法最简单的是利用炸药炸裂金属壳体而随机形成自然破片。自然破片型杀伤战斗部的有效性差，破片大小、能量不均匀。为了使壳体更容易被炸裂，同时也为了是破片具有所需的形状和大小，可以在壳体内部预先刻制具有一定深度和图案的槽，形成半预制破片型杀伤战斗部。 7.2.4 杀伤战斗部 把预先制造好的破片用树脂黏结在一起作为弹头的壳体，或者把这些预制破片和炸药一起装在薄金属壳体内，称为预制破片战斗部。预制破片型杀伤战斗部形成破片的效果最好。 破片式杀伤战斗部 7.2.4 杀伤战斗部

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