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前沿拓展：

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出品：科普中國

作者：鴻爪雪梨

策劃：武玥彤

監(jiān)制：光明網(wǎng)科普事業(yè)部

一枚導(dǎo)彈的各個(gè)分系統(tǒng)是如何運(yùn)作的（一）“導(dǎo)彈長相，遠(yuǎn)不止好看”——導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)

經(jīng)過近八十年的發(fā)展，導(dǎo)彈已經(jīng)成為一個(gè)國家國防實(shí)力的最直觀的指征。而導(dǎo)彈發(fā)展的八十年，也是計(jì)算機(jī)技術(shù)、微機(jī)電技術(shù)和電氣技術(shù)飛速發(fā)展的八十年，關(guān)鍵技術(shù)相輔相成，互相成全，使人類的作戰(zhàn)方式和戰(zhàn)術(shù)思維發(fā)生了天翻地覆的變化。許多人對導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)過程充滿了好奇，筆者將從總體設(shè)計(jì)和關(guān)鍵分系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度，嘗試為讀者梳理一枚導(dǎo)彈從無到有的過程，感受這樣復(fù)雜高深的系統(tǒng)工程中人類的創(chuàng)造力與組織力。

當(dāng)我們在談?wù)撛O(shè)計(jì)一發(fā)導(dǎo)彈的時(shí)候，我們在思考什么？是如何讓它飛的更遠(yuǎn)更高？還是讓他打得更準(zhǔn)？都是，又都不是。

現(xiàn)代戰(zhàn)爭中，導(dǎo)彈的分類與定位不斷細(xì)分，各種作戰(zhàn)需求下，不同的導(dǎo)彈專業(yè)解決不同的痛點(diǎn)，其戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)、外形、彈體布局、艙段分配等也各有特點(diǎn)。

導(dǎo)彈的指標(biāo)一般有射程、命中精度、威力、發(fā)射方式、反應(yīng)時(shí)間、重量、突防能力等。對于主要用于攻擊對國家生存和戰(zhàn)爭勝敗有重大意義的戰(zhàn)略目標(biāo)的戰(zhàn)略導(dǎo)彈來說，射程指標(biāo)最為重要，如果不能保證戰(zhàn)略威懾的有效距離，那戰(zhàn)略反擊也就失去了意義。而對于空空導(dǎo)彈來說，導(dǎo)彈的飛行速度就顯得尤為重要，現(xiàn)代空空戰(zhàn)斗一般是目視視距外的導(dǎo)彈大戰(zhàn)，哪一方的導(dǎo)彈飛得快，哪一方就能占據(jù)先手優(yōu)勢。對于反艦導(dǎo)彈，突防能力則較為重要，突防能力不強(qiáng)，導(dǎo)彈只能成為敵方自衛(wèi)艦炮的活靶子。

導(dǎo)彈設(shè)計(jì)的第一步，首先應(yīng)該分析這款導(dǎo)彈要解決什么問題。即對目標(biāo)特性、發(fā)射條件、導(dǎo)彈性能等進(jìn)行初步分析。當(dāng)打擊目標(biāo)和使用環(huán)境確定之后，我們對于指標(biāo)的優(yōu)先性就有了初步的判斷。接下來就是借鑒以往經(jīng)驗(yàn)，思考這個(gè)導(dǎo)彈的氣動布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

圖1 鷹擊81反艦導(dǎo)彈，采用正常式氣動布局（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

圖2 AIM9響尾蛇空空導(dǎo)彈，采用鴨式氣動布局（舵面位于彈體前段，尾翼位于彈體后段）（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

圖3 愛國者防空導(dǎo)彈，采用無彈翼布局（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

氣動布局是指導(dǎo)彈各主要部件的外形及其相對位置的設(shè)計(jì)與安排。如翼面(包括彈翼、尾翼、舵面等)的外形及其在彈身外部的布置方案。不同的導(dǎo)彈由于對彈速、空中機(jī)動性能的要求不同，翼片和舵片的布局也各有特點(diǎn)。

良好的氣動外形可以有效的提升導(dǎo)彈的機(jī)動性和可操作性，同時(shí)還可降低飛行阻力并提高飛行穩(wěn)定性，從而減輕動力系統(tǒng)和姿態(tài)控制系統(tǒng)負(fù)擔(dān)。滿足戰(zhàn)術(shù)指標(biāo)只是氣動設(shè)計(jì)最基本的要求，良好的氣動設(shè)計(jì)可以更好的提升導(dǎo)彈的控制穩(wěn)定性，并盡可能減小雷達(dá)散射面積以達(dá)到隱身效果，同時(shí)還要保證便于發(fā)射、貯存和運(yùn)輸。對于高超聲速的導(dǎo)彈，氣動設(shè)計(jì)還應(yīng)考慮降低氣動熱。

彈翼設(shè)計(jì)是氣動設(shè)計(jì)的重要階段，關(guān)系到全彈的射程、最大高度和機(jī)動性能。彈翼的作用和飛機(jī)的機(jī)翼作用類似，它能夠很好地為導(dǎo)彈提供升力。如巡航導(dǎo)彈的彈翼設(shè)計(jì)能夠?yàn)檠埠綄?dǎo)彈提供大約80%的升力，也就是說，在巡航導(dǎo)彈的上升階段，只有20%升力是由發(fā)動機(jī)提供的。這也就使得巡航導(dǎo)彈在上升階段更加地節(jié)省燃料。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和氣動設(shè)計(jì)略有交叉，但結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是導(dǎo)彈的內(nèi)部控制系統(tǒng)、引戰(zhàn)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、控制系統(tǒng)等各個(gè)分系統(tǒng)的布局設(shè)計(jì)，以及彈徑、長徑比、各段形狀參數(shù)等外形設(shè)計(jì)。彈頭外形選擇與參數(shù)是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的核心之一。從空氣阻力的角度來看，錐形頭阻力最小，半球形頭部阻力最大，而從制導(dǎo)要求的角度，半球形與球形頭部適合紅外制導(dǎo)工作，而尖拱形適合雷達(dá)導(dǎo)引頭工作。

圖4 采用紅外制導(dǎo)方式的長釘導(dǎo)彈是圓頭（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

當(dāng)導(dǎo)彈的氣動外形和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)初步完成之后，各個(gè)分系統(tǒng)將在此框架內(nèi)開始各自的設(shè)計(jì)工作。需要特別說明的是，導(dǎo)彈總體和分系統(tǒng)的設(shè)計(jì)并不是單向的，在可行性論證的階段，導(dǎo)彈外形常會發(fā)生較大的變動，帶動各個(gè)分系統(tǒng)也進(jìn)行對應(yīng)調(diào)整，而分系統(tǒng)的調(diào)整，又會反哺總體的改進(jìn)設(shè)計(jì)。在螺旋上升的過程中，導(dǎo)彈方案逐步完善，一枚導(dǎo)彈的形象也逐漸清晰起來。

軍事小百科：新型導(dǎo)彈的設(shè)計(jì)是根據(jù)作戰(zhàn)要求進(jìn)行的。設(shè)計(jì)一款導(dǎo)彈的初始階段，要先根據(jù)導(dǎo)彈的用途、環(huán)境和大概指標(biāo)，結(jié)合歷史經(jīng)驗(yàn)，確定導(dǎo)彈的總體布局。良好的氣動布局和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對全彈指標(biāo)的實(shí)現(xiàn)意義重大，導(dǎo)彈總體設(shè)計(jì)是導(dǎo)彈設(shè)計(jì)中最為重要的環(huán)節(jié)，好的總體設(shè)計(jì)可以極大程度的縮短研制周期，降低研制風(fēng)險(xiǎn)。

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