腦洞:飛彈在打出去的瞬間,可以採用電磁發射或冷發射嗎?

軍武數據庫 發佈 2023-12-30T14:26:09.197667+00:00

哈哈,推過來的標籤話題裡面寶藏多啊——#飛彈在打出去的瞬間,可以採用電磁發射或冷點火嗎?#。如果要搞清楚這個問題,我們就得知道現在飛彈在發射的時候彈出的方式。然後再討論飛彈在發射過程中能不能用電磁方式來完成冷點火的操作。學院派的路子就是如此。我們需要了解飛彈的基本發射機制。

哈哈,推過來的標籤話題裡面寶藏多啊——。

如果要搞清楚這個問題,我們就得知道現在飛彈在發射的時候彈出的方式。然後再討論飛彈在發射過程中能不能用電磁方式來完成冷點火的操作。學院派的路子就是如此。

我們需要了解飛彈的基本發射機制。傳統的飛彈發射方式主要依賴化學推進,也就是說,飛彈發射的動力來源於推進劑的燃燒。在發射過程中,火箭發動機燃燒產生的高溫高壓氣體從尾部噴出,產生向上的推力,從而將飛彈推入空中。

如果有足夠大的場地,發射單枚飛彈,這樣做基本上就可以滿足飛彈升空的要求了。但是如果沒有足夠大的場地空間,飛彈的發射就要考慮火箭發動機噴出的高溫高速燃氣對周圍其他設施的影響。

通常的做法就是把飛彈放在發射筒內。

當飛彈發射的時候,在合理的角度上導出燃氣,讓周邊的設施不會受到影響。直接在發射管內點燃的飛彈發射方式就叫做熱發射。

大家看看上面的示意圖就可以了,不過上面的示意圖是錯誤的,如果熱發射按照上面圖片的設計,整個發射裝置就會炸得連渣都剩不下。這裡還有一些飛彈尾焰導流的計算工作,並不是要將尾焰直接沖入尾焰排出裝置,而是要計算高速流場和尾焰衝擊。

所以說,冷熱發射裝置並沒有簡單、複雜或者優劣的區別。

冷發射最早是應用在潛艇上的,為了在水下發射,飛彈的火箭發動機不可能在水下點燃。原因也很簡單並不是因為火箭發動機不能在水下燃燒,而是因為大量的高溫高壓燃氣在水下膨脹爆裂會導致發射過程的不可控制。於是利用有限的壓縮空氣將飛彈崩出水面再點火可以大大的提高發射的成功率。

在這個過程中飛彈並不會在發射筒內點火。僅僅是依靠壓縮空氣彈出。

現在很多人神吹飛彈的冷發射技術,但其實,這項技術早在魚雷時期就已經開始使用。魚雷和飛彈的冷發射一樣也是從魚雷發射管中依靠高壓氣體彈出的,並不是什麼新技術。

這裡面要計算的量其實就是發射管固定端的壓力是否可以給飛彈(或魚雷)一個加速度,讓飛彈衝出發射管。

如果你希望計算初始加速度,你可能需要應用物理學的一些基本原理,如牛頓第二定律,即F=ma,其中F是力,m是質量,a是加速度。在這個場景中,力可以認為是由氣體壓強產生的,即F=P*S,其中P是氣體壓強,S是氣體作用的面積。

如果你希望計算發射高度,可能需要使用運動學的公式,如h = 0.5 * a * t^2,其中h是高度,a是加速度,t是時間。

這個力F是否可以依靠電磁裝置來獲得呢?答案是肯定的。不過……咱們還是帶入一個實例來說明問題吧。

例如一枚三叉戟飛彈需要在水下30米的深度發射,到達水面上15米高度開始點火。這時候我們就可以計算一下這枚飛彈需要的發射參數。

大家已經知道的是三叉戟飛彈重量為33142千克,長度為10.2米,直徑為1.8米。

水下30米深度水的壓強為294000帕斯卡。如果飛彈發射管內的壓力小於這個數值,那麼飛彈將無法彈出。大於這個壓力飛彈就可以緩緩的向上移動,這時候利用一部分壓力來抵消掉飛彈的重力。為了穿過30米的海水並達到15米的高度,飛彈的速度需要達到至少29.89米/秒。這些基本概念都清楚之後,我們可以得知在發射管內飛彈所受到的壓力(推力)總和為2102.4 kN,壓力就是F=P*S,F我們知道了,1.8米直徑的圓的截面積為2.54平方米。這時候我們就可以知道壓力是827.72 kPa,折合8.2個大氣壓。

8個多大氣壓看起來不小,但是也並不大,畢竟即便是我們工業上用的壓縮儲氣罐也普遍是4兆帕的,將近40個大氣壓呢!

這樣,一個罐子、一根管子、一個閥門、一個壓力表就能解決的問題——為啥非得搞套電磁裝置呢?

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