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导弹发射箱圆的好还是方的好?原来各有门道(下)

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  • 时间:2019-11-11 14:06:34
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前一篇文章介绍了导弹发射箱的基本类型和组成,以及导弹的“冷”和“热”发射方式。让我们看看以下内容-

影响导弹发射装置外形设计的因素

从各国导弹的发展来看,导弹发射箱的形状有圆柱形、矩形和菱形等。目前,它已经基本上变成圆柱形和矩形。那么,选择哪种形状的影响因素是什么?

导弹的冷发射和热发射对发射箱有不同的要求:在热发射过程中,导弹在发射箱内被点燃并高速飞行通过发射箱。考虑到重复使用和安全性,发射箱必须具有一定的阻燃性和耐高温性。然而,在内容物外形一致的情况下,矩形截面的发射箱比圆形截面的发射箱具有更大的截面,其排出高温气流的效果好,并且高速、高压和高温气流对箱体内壁的侵蚀和烧蚀相对较小。然而,在冷发射过程中,气体会在发射器中产生瞬时高温高压气体(速度相对较低),因为需要高压气体将数吨导弹高速推出发射器,这就要求发射器具有高气密性和耐压性,而圆柱形发射器的内压承载能力比矩形发射器好得多,因为矩形发射器内壁四角的应力结构使其固有承压能力较低。如前所述,在冷发射过程中,高压气体需要通过类似活塞的适配器将导弹快速推出枪管。显然,圆形活塞比“矩形”活塞具有更高的可靠性、密封性和单位承载力。

舰空导弹“海雀”正在装载,这显示了其发射箱的内部结构。

从储存效率和运输方便的角度来看,矩形发射器明显优于圆形发射器。当部署多个矩形发射盒时,矩形发射盒可以配置得更紧密,占用空间更少;然而,圆形发射器不能紧密排列,距离大,占用空间大。例如,美国“爱国者”和俄罗斯的s-300导弹配置相似,但“爱国者”更接近。这在地面机动时不是一个大问题,但在空间有限的船只上更为突出。美国舰载mk41垂直发射系统可以部署得更近,而苏联舰载垂直发射系统只能采用圆形布局模式,同一空间的导弹能力明显较小。此外,矩形储放/发射箱在运输过程中基本不需要固定,而圆形发射筒在运输过程中需要使用特殊的固定矩形装置。可见,矩形框更容易固定,振动小;然而,圆柱形箱体不容易固定,振动大,但它具有良好的抗外部冲击和变形能力,其厚度可以适当减小,重量也将减小。

“爱国者”pac-3带有矩形发射箱,布局相对紧凑。

因为大多数导弹飞行在40公里以下的密集空间,它们需要充分利用空气动力,所以它们都设计有各种机翼和空气方向舵。这些机翼和尾翼增加了导弹的外部尺寸,迫使发射器的设计增加其尺寸并采用适当的形状。我们知道早期的导弹机翼不能折叠或者只能折叠一半。因为导弹通常使用两对对称的机翼,所以它们的外形是方形的,所以发射盒可以更好地容纳长方体的机翼。随着技术的进步,为了减少空间占用,大多数导弹都采用了折叠翼,这使得推广圆柱形发射箱成为可能。圆柱形箱体外截面尺寸小,内部空间利用率高,体积减小,可有效提高平台的承载能力。例如,法国的“飞鱼”导弹从mm40导弹开始,改为圆柱形储存和运输发射箱,由玻璃纤维制成的圆柱形箱和前后可弹开的端盖组成。由于折叠翼的使用,原来的“飞鱼”mm38导弹现在可以在太空中容纳四枚“飞鱼”mm40导弹,从而增强了一艘飞船的火力。

中国的“红旗”——7型防空导弹用圆形发射器斜向发射

技术材料(Technological Materials)为了减轻重量,提高导弹储运发射箱的性能,自20世纪90年代以来,大多数国家都采用复合材料制造储运发射箱,基本实现了轻量化和小型化。复合材料储运发射箱技术主要采用玻璃纤维、碳纤维、石墨纤维和凯夫拉尔纤维增强复合材料设计箱体结构,通过改进纤维缠绕工艺、真空辅助树脂传递成型工艺和拉挤工艺降低发射箱的制造成本。例如,法国“飞鱼”mm40储运发射箱采用复合材料圆柱形设计,这不仅减少了前面提到的体积,而且比基本的“飞鱼”mm38钢储运发射箱轻约三分之二。然而,成型过程比复合材料和金属材料更困难。例如,玻璃纤维增强复合材料(也称为玻璃纤维增强塑料)大多由高强度玻璃纤维和热固性环氧树脂通过复合加热和固化制成。当用于导弹发射器时,玻璃纤维带缠绕在芯模上,并通过热压固化。内壁不需要机械加工,但芯模要求尺寸精度好,表面光洁度高,热膨胀系数高。从成本的角度来看,这种制造方法增加了成本。在单件生产中,玻璃钢发射器的制造成本与金属发射器大致相同,但随着批量的增加,制造成本将低于金属发射器。正是因为这种通过芯模热压固化的过程使得玻璃纤维和碳纤维在制造箱体时大部分被制成圆形截面,而不是采用方形截面设计,所以箱体大部分是圆柱形的。然而,矩形箱体一般由多块铝合金板组成,结构强度稍弱,需要用多块加固框加固。加强框架之间的蒙皮中心点是变形最大的地方,间隔越大,蒙皮越弱。因此,美国导弹的矩形发射箱大多采用内外双层箱体结构,中间填充泡沫。

韩国“玄武2号”使用矩形发射器垂直发射,注意发射器被撞击破裂的泡沫罩。

从以上知识可以推断,伊朗的“信念”373导弹发射箱已经从圆柱形变成了有21个加强筋的矩形发射箱,这很可能是由于没有完全掌握冷发射技术而导致发射不稳定,从而转变为更简单的热发射方法。(全文完成)

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