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欧宝中国官网:北美区域仅有的冲压发动机核防空导弹
发布时间:2021-09-07 23:52:21 | 来源:欧宝平台网站 作者:欧宝彩票网址

  本文是小火箭经典导弹与运载火箭系列文章第3季的第5篇。在本季第1篇与第2篇合辑中,小火箭介绍了美国“雷神”弹道导弹。(导弹的总体规划、资料、发动机、弹道核算、反卫星实验以及这款导弹改造为运载火箭后,发射了NASA的榜首枚勘探器的前史)。在本季的第3篇中,小火箭介绍了切洛梅和质子火箭的总体规划。本季第4篇,小火箭继续介绍质子运载火箭,叙述她发射礼炮系列空间站、和平号空间站和国际空间站的光芒前史,并在文末给出了详细的算例,指出带有上面级的质子火箭在地球同步轨迹运载与深空勘探中的强壮潜力,展现火箭到底是怎样把卫星送到地球同步搬运轨迹上的。

  本文,小火箭将介绍一种长得十分像飞机的防空导弹。这款导弹是美国空军具有的仅有一款以冲压发动机为动力的防空导弹,并且运用的是核弹头。在多年的开展和布置过程中,该导弹与北美防空司令部一起开展,为人们展现了一种防护兵器的开展思路。

  依照小火箭的风格,在叙述一款导弹或许火箭的时分,首先要提的便是她的姓名的因由。

  与美国惯用的希腊/罗马神话的命名体系不同,波马克(Bomarc)这个词并不是哪位神祇的姓名,而是由两个研究机构的姓名组合而成的词。

  这款导弹是波音(Boeing)与密歇根大学航空研究中心(Michigan Aeronautical Research Center,简称MARC)协作研发的。取波音单词的前两个字母与密歇根大学的研究中心的简称,兼并起来,就成了Bomarc。

  (幸而当年罗尔斯·罗伊斯公司没有参加进来,不然这款导弹就得改名叫马可波罗了。)

  现在的波音以研发客机、运送机、洲际导弹和卫星而著称,他们还研发过专门用来击落飞机的防空导弹?

  是的,波音从1946年开端,就忽然对能够击落飞机的防空导弹发生了十分稠密的爱好。在1946年到1950年的4年时间里,波音以实验火箭为名,研发出了多种类型的小型火箭体系,并且进行了100屡次试射。这样的尺度、这样的机动发射方法,很简单令人联想到防空导弹。而实践上,波音也确实在堆集相关的技能。

  一家研究型企业开辟事务范围的做法十分能够了解。不过,有意思的是,在那个时期,波音的飞机事务在美国只排第3名(第1名是道格拉斯,第2名是洛克希德)。(是不是感觉到了什么?有没有感觉到来自波音的,对两位老前辈深深的歹意?)

  波音在4年时间内进行了很多试射,这引起了美国空军的好奇心。在经过一番调查后,美国空军觉得波音具有了研发阻拦轰炸机用的飞翔器的才干,所以就向波音发出了订单,要求其为美国空军研发一款能够在本乡防护苏联轰炸机的地对空无人。(也便是今日我们常说的地空导弹)

  一些没有提早看过波马克导弹规划草图的空军军官愣住了:这分明便是一架飞机啊!哪里是什么导弹!

  上图从左至右:阿弗罗CF-100“加拿大人”战斗机、波马克导弹和康维尔F-102“三角剑”战斗机。

  小火箭觉得,这么看的话,波马克很像是一架大后掠角(带切尖)上单翼的高速无人战斗机。

  波马克导弹根本型长14.43米,弹径0.91米,翼展5.54米。该弹由1台LR59-AJ13液体火箭发动机和2台冲压发动机供给动力。因为前两季,小火箭的系列文章对液体火箭发动机现已有较多介绍,本文就要点介绍冲压发动机了。

  1913年,法国工程师雷内·劳伦初次提出了冲压发动机的概念。他以为,当发动机不停地向前冲击的时分,流经进气道的空气会不断地添加压力,这样不必压气机就能够让发动机里的燃料继续焚烧并向后发生推力。这种发动机只要进气道、焚烧室和喷管三部分组成,中心没有活塞也无需转子(乃至能够没有任何活动部件),结构极简、分量较轻,能够具有很大的推重比。劳伦对他提出的新概念很满意,惋惜囿于其时的资料和工艺水平,直到遗憾逝世,他一直没能制成原型机。

  在上世纪50年代,火箭发动机的技能已较为老练。规划师们试着把冲压发动机和火箭发动机结合起来,以火箭发动机为助推器把带有冲压发动机加快到能够发动的速度。没想到一会儿便敞开了冲压发动机的“黄金时代”。

  波马克导弹的火箭发动机将导弹竖直面向天空,并逐步把导弹的速度加快到2马赫。随后,冲压发动机发动,将导弹的速度进一步提升到2马赫以上。(在实践的测验飞翔中,波马克导弹以2.8马赫的速度继续飞翔了320千米,最大飞翔高度达20000米。)

  这个方针,让美国空军欢喜不已,并且给这款导弹赋予了一个战斗机才干享有的F字头的编号:F-99。

  波马克导弹运用了2台RJ-43冲压发动机。这款发动机的单台推力到达了53千牛。图为工程师正在预备对这款冲压发动机进行测验。

  当飞翔器的速度超越声速时,飞翔器前方来不及躲开的空气会不断地堆积紧缩,并终究构成激波。激波的厚度只要几微米,可是激波前后的空气性质会发生巨大的改变。德国人以此为创意创造出了带中心锥的进气道,使用一系列斜激波来改进冲压发动机的进气环境。

  美国的冲压发动机承继和发扬了对斜激波的应用技能。波马克导弹的冲压发动机巨大的中心锥为焚烧室供给了优质的气流。

  黑色的中心锥后边,便是冲压发动机的焚烧室了。(有关冲压发动机的规划细节,详见小火箭的公号文章《冲压发动机!不断应战工程极限!》)

  上上图是为了演示而剖开的一台RJ-43冲压发动机。为了展现火焰安稳器的全貌,小火箭找到一张完好的RJ-43冲压发动机从喷口向内照的一张相片。钝型火焰安稳部件呈环形摆放。

  RJ-43冲压发动机的喷管扩张段。在第1季和第2季的文章中,小火箭以RD-170发动机和世界神导弹的发动机为算例,演示了喷管内流场的核算,感爱好的同学可自行核算RJ-43冲压发动机的扩张段,本文不再赘述。

  波马克的2台冲压发动机选用吊舱式规划,用集装箱运送的时分,会拆开下来。机翼也能够快速拆开,使得整枚导弹能够很方便地经过公路运送。

  不过,小火箭个人更喜爱这样全体的运送方法,能够把波马克的全貌展现出来。是不是仍是觉得她更像是一架飞机或许是一枚巡航导弹,而不是笔直发射的防空导弹呢?

  波马克导弹虽然在1952年就进行了初次发射,可是直到1954年10月,第7次大改之后,才总算试飞成功。

  不过,这仍然挡不住美国空军对她的喜爱。美国空军和加拿大防空部分总共订货了670枚波马克导弹。这个行为在其时经费不行富余的情况下,实在是很可贵(大部分经费用来开展洲际导弹与氢弹了)。

  长期以来,美国陆军与美国海军别离担任地空导弹与舰空导弹项目,年青的美国空军总是干瞪眼。自从有了波马克导弹,美国空军总算是有了自己的防空导弹。所以,他们用她进行了很多发射实验。(总共有100多枚波马克被导弹耗费在各种发射测验中。)

  波马克导弹有A型和B型之分。A型为根本型,其助推段选用1台LR59-AJ13液体火箭发动机。该发动机以发烟硝酸为氧化剂,以航空火油为焚烧剂。在发射之前,需求对其进行加注。发烟硝酸有很强的腐蚀性,需求加注员全身穿戴专门的防护服。(上图写着“苏打水”的箱子有点儿抢镜。波马克导弹喝的是硝酸,不是苏打水噢。)

  为了增强波马克导弹的快速反应才干,工程师们用固体火箭发动机替代原有的液体火箭发动机,开展出了波马克B型导弹。B型导弹的翼展与A型(也便是前文所述的波马克导弹根本型)相同,都是5.54米,而长度缩短了0.5米,为13.7米。

  波马克B型的固体火箭发动机由 Thiokol公司研发,其推力高达222千牛,是波马克A型的LR59-AJ-13液体火箭发动机推力(156千牛)的1.42倍。

  这就给工程师带来了惊喜:波马克获得了之前朝思暮想的大推力,能够使导弹加快更快,让导弹更早地到达冲压发动机能够发动的速度条件。

  别的,固体火箭发动机比液体火箭发动机“瓷实”多了,固体火箭发动机的密度很大,在满意装药要求的情况下,占用的弹上空间却只要液体火箭发动机的一半。工程师斗胆地把节省下来的空间装上更多的燃料,使波马克B型导弹的发射分量提升为7.25吨。(这个分量现已比较挨近一架米格-19战斗机的7.56吨的最大起飞分量了。)注:波马克导弹根本型的发射分量为7.02吨。

  波马克B型经此一改,射程硬生生到达了710千米。嗯,射程超越700千米的一款防空导弹。

  这枚长81.282厘米,直径45.721 厘米,重174.63千克的核弹头,有着1万吨TNT的爆破当量(约为广岛当量的三分之二)。上图为W40核弹头爆破后发生的蘑菇云。W40空爆时,会对轰炸机发生一个杀伤半径为1.67千米的逝世地带。

  这也就解说了为什么要把波马克导弹的射程弄得如此远的原因:空爆核弹来阻拦轰炸机,是一种伤敌一千自损八百的方法。

  不过,用了核弹头,波马克导弹对制导精度的要求就放得很开了。在710千米处违背方针不要超越1.67千米就行。

  这样的防空导弹是不能布置在人口稠密区域的。假如弹头在纽约市中心上空爆破的话,蘑菇云会掩盖大半个曼哈顿,22万人会当场逝世,别的至少会有172.6万人遭到辐射污染。因而,真到了用波马克的时分,也便是美苏两边预备来真的了。

  不过,不管怎样说,波音的工程师们对他们研发的这款长得十分像战斗机的防空导弹是十分骄傲的。有上图为证:

  工程师们喜爱这款导弹,美国空军和加拿大防空部分更喜爱这款导弹,不只很多订货,并且仅测验发射就用了100多枚。他们还给波马克起了一个平常只要战斗机才干具有的F字头的姓名(F-99)。而民众关于这款造型美丽的导弹也体现得有些情有独钟。你看,连“波马克小姐”这样的与导弹来比美的佳人都有了。

  波马克,这款在北美区域仅有的一款以冲压发动机为动力的带有核弹头的导弹,是美国空军的宠儿,也曾被美国时尚界所喜爱(这一点可能是当年的飞翔器规划师们始料未及的),在暗斗的巅峰时期护卫着北美的天空。

  可是,核弹头真的爆破起来可不是闹着玩的,必定得远离稠密人谈锋行。那么,波马克导弹详细是怎样布置的呢?在暗斗时期,以波马克导弹项目为代表的整个北美区域的防空设备又是怎样规划的呢?且看小火箭经典导弹与火箭系列文章第3季的第6篇。

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