巡航导弹与弹道导弹有何不同,二者速度为何相差如此悬殊
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1、巡航导弹与弹道导弹有何不同:弹道导弹20马赫,巡航导弹5马赫,二者速度为何相差如此悬殊?
导弹能达到什么速度其实取决于其加速度的持续时间,而加速度则必须要求导弹受到的推力大于其阻力。巡航导弹主要是在大气层内做巡航贴地弹道飞行的小型导弹,受到空气阻力和地球重力的双重影响,发动机受体积限制,推力也不大,因此加速度时间短,速度不可能快的起来。而洲际导弹属于弹道导弹的究极体状态,它的原理就是自由落体运动,将导弹发射到大气层之外,然后弹头受地球重力牵引以自由落体下降,弹道越高,重力加速距离越长,速度也就越快,利用上千公里的弹道高度,加速到20马赫以上问题并不大。
巡航导弹的第一种是类似于战斧、KH55之类的远距离巡航导弹,这类导弹要求射程远,所以必须保证油耗低,因此常采用大涵道比的小型涡扇发动机,这类发动机虽然能够保持持续低油耗运行,但是爆发能力不足。在占据大部分时间的巡航段,这类导弹都是利用大展弦比弹翼提供的浮力托举在空中,发动机仅仅提供与空气阻力相等的推力,导弹无法持续加速,只能以匀速、等高的巡航状态飞行,而这一速度也只是发射初期加速后达到的0.8马赫左右。
(远程巡航导弹大展弦比弹翼设计,外形其实就是一架小飞机)
巡航导弹的另一种则是类似于空空导弹这样的短程高速导弹,空空导弹主要面临的往往是战斗机这样最高速度在3马赫左右的高速目标,因此空空导弹必须比他们快才能追的上。所以空空导弹多采用推重比大,爆发力强的火箭发动机和冲压发动机。由于空空导弹的高空作战环境空气稀薄,火箭和冲压发动机提供的推力远远大于其空气阻力,所以空空导弹往往能够加速至超音速。但是空空导弹油耗高、体积小,燃料少,发动机往往工作几十秒就停机,之后就只能依靠惯性飞行,因此这类导弹加速时间非常有限,即使像R77、AIM120、PL12这些世界最先进的空空导弹也只能达到4马赫左右的速度。
(空空导弹多采用的是小展弦比弹翼的低阻设计,以配合强劲的火箭发动机达到高速)
而结合了远程巡航导弹和空空导弹两种特点的则是弹道诡变、射程较远的反舰导弹,反舰导弹有两个弹道,一个是巡航段,另一个则是末端攻击段。巡航段距离长,但是危险性低,因此这时候反舰导弹通常采用涡扇发动机进行亚音速的巡航飞行,而进入敌方军舰防空系统射程范围之内后,反舰导弹则采用低空高速突防的策略进攻,这时候就会打开另一组火箭或冲压发动机进行末端加速,由于需要不停的的机动变轨,太快会极大增加弹道控制难度,因此即使号称世界最强的布拉莫斯反舰导弹,其速度最高也只能达到2.8马赫左右。
(布拉莫斯反舰导弹的飞行弹道)
弹道导弹和巡航导弹则完全不同,弹道导弹在初始段是通过多级串联的大推力火箭发动机不断对导弹使劲,从而将导弹顶出大气层之外,为了突破地球引力,火箭发动机的推力远远大于导弹重力,推重比往往20以上,这时候的速度会接近甚至超过第一宇宙速度7.9千米/秒,约等于23马赫。而当火箭发动机燃料耗尽时,弹头通过惯性还会继续上升至弹道最高点,但这时候推力消失,因此速度会降低至5马赫左右,而这一惯性上升段就是所谓的弹道中段,因为速度最慢,也被称为拦截弹道导弹的黄金时机!
(弹道导弹的初始上升段)
当弹头到达弹道最高点时,弹头姿态调整,从向上飞变成斜向下扎进大气层,而这就是所谓的弹头再入段!由于洲际导弹的弹道最高点通常能达到1000千米以上,而大气层稠密区只有100千米左右,因此再入段有至少900千米属于空气稀薄区,在这段距离中,弹头所受到的地球引力远远大于其空气阻力,所以再入段绝大部分是在重力加速度状态,速度会越来越快。而当进入100千米以内,随着速度增加,大气也越发稠密,弹头所受到阻力也随之变大,这时候重力和阻力会逐渐对等,弹头速度不再增加,呈现出匀速下降状态。但是由于之前已经加速了至少900千米,因此即使进入稠密大气层之内,大部分洲际导弹弹头再入段的速度依旧能达到15马赫甚至20马赫以上,这么快的速度,目前没有任何国家有把握成功拦截!
(洲际导弹飞行全过程)
2、巡航导弹与弹道导弹有何不同,弹道导弹和巡航导弹有什么不同
诞生于二战末期的德制V1导弹和V2导弹,分别是现代化巡航导弹和弹道导弹的鼻祖,时至今日,这两种类型的导弹,都已经成为决胜千里的战场利器,那么弹道导弹和巡航导弹,它们的区别到底在哪里呢?
德制v1巡航导弹
德制V2弹道导弹
弹道导弹VS巡航导弹巡航导弹是指以巡航状态在稠密大气层内飞行的导弹,旧称飞航式导弹。
巡航导弹的本质就是一个自杀式无人机,或者说巡航导弹其实就是飞机,因此其弹道其实就是飞机的飞行轨迹,以近乎恒速等高度状态飞行。依此定义,远程巡航导弹、现有的反舰导弹以及大部分战术空对地导弹都属于巡航导弹。
比如在1991年海湾战争中大显神威的“战斧”式导弹,还有俄罗斯的“口径”导弹,都是巡航式导弹的代表。
弹道导弹则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,主要在空气稀薄的高空或外层空间飞行。
弹道导弹的外形和我们平常看到的火箭几乎一样,弹道导弹的本质就是火箭,就是利用火箭的抛物线的弹道来打击目标,比如这次俄乌战争中,俄罗斯使用的“匕首”高超音速导弹就是弹道导弹,从弹道形态来看,“匕首”具备“弹道 助推滑翔”特征,可以通过轰炸机、战斗机携弹,从空中发射打击地面、海面目标。
外观结构上的差别从外观上看,巡航导弹都有类似机翼状的单翼,一般既有弹翼,也有尾翼,而弹道导弹则是一个雪茄型的圆柱,没有弹翼。
美制“战斧”巡航导弹外观
俄制“匕首”高超音速弹道导弹
两者外形的不同是因为飞行的弹道不一样,而弹道的不同直接导致它们打击目标方式的不同,这也是两者最本质的区别。
再者从头体连接方式看,弹道导弹的弹头与弹体之间通 常采用分离式结构,火箭发动机一旦完成推进任务即抛掉,最终只有弹头飞向目标;巡航导弹的弹头通常安装在导弹的前段或中段,在飞行过程中通常不与弹体分离。
从动力系统上看,巡航导弹采用空气喷气发动机,导弹本身只携带燃烧剂,不携带氧化剂; 弹道导弹采用火箭发动机,导弹本身既带燃烧剂, 也带氧化剂。火箭发动机推力大, 能串联、并联使用,可以将较重的弹头投射较远的距离
从制导模式上看,巡航导弹采用全程制导模式;但弹道导弹仅有极少数采用全程制导模式,绝大部分弹道导弹只在主动段制导,在火箭发动机关机后依靠惯性自由飞行。
由于采用全程制导模式,巡航导弹可以不间断控制导弹的飞行路线并修正导弹的飞行姿态,因此在相同射程条件下,比弹道导弹的精度更高。
在海湾战争中,美军从16 艘水面舰艇和2艘潜艇上共发射“战斧”巡航导弹288 枚,命中精度圆公算偏差(CEP)均为 9米。而在同样射程范围内精度最高的弹道导弹美国的“潘兴”2,尽管采用了惯性制导 雷达区域相关制导系统,使命中精度CEP大幅提升,达到25米~45米,但仍比“战斧”低了一个数量级。
分析表明,如果将激光雷达、红外成像、毫米波雷达、合成孔径雷达等更精确、更先进的末制导技术用到巡航导弹上,则“巡航导弹的命中精度最终将有可能达到 0.6 米~1.0 米”。
制造成本谁更高?很多人以为,巡航导弹采用全程制导,而且相比弹道导弹,精确度也更高,因此制造成本也更高,可事实正好相反,二战期间,德 国研制V-1巡航导弹所花的时间仅仅是弹道导弹的十分之一,成本仅为百分之一。
巡航导弹起飞重量仅占弹道导弹十分之一 左右,可以携带相同载荷飞行相同距离,获得较高的精度,其费用仅占弹道导弹的10%~50%”。
比如,一枚空射AGM-86B 巡航导弹1982年的单价为100万美元;一枚海射 BGM-109A 和 BGM-109C 的单价均为50万美元;而一枚陆射“民兵2”和“民兵3”弹道导弹,1982年单价分 别为780万美元和920万美元。
防骗抗干扰性能谁更强?弹道导弹和巡航导弹都携载较多的电子设备,但在抗干扰和防诱骗性能上,弹道导弹却似乎更胜一筹。
弹道导弹通常只在主动段制导,且采用的是惯导系统,而惯导系统属自主式制导系统,其全部制导设备都在导弹上,导弹发射后,导弹、发射点和目标三者之间没有直接的信号联系,在飞行过程中,制导系统根据导弹初始状态、飞行时间和引力场变化情况确定导弹的瞬时运动参数,按预定导引规律形成制导指令,通过执行装置调整导弹发动机推力方向或舵面偏转角度等方式,来控制导弹的飞行路线,全程不需要接收任何外部信息,故而不易受干扰。
巡航导弹就不一样了,早期巡航导弹比较典型的制导方式是“惯性制导 地形匹配制导 景像匹配制导”;从“战斧”Block 3 导弹开始,美军摒弃地形匹配制导系统,开始采用“惯性制导 GPS 景像匹配制导” ,其他国家的巡航导弹也是大同小异。
俄罗斯3M-54“口径”反舰巡航导弹
尽管地形匹配制导系统和影像制导匹配系统也是自主式制导系统,且地形匹配制导系统赖以敏感地形轮廓的雷达高度表采取下视工作方式,来自空中的电子干扰对其一般不易奏效,但由于受重量、体积的限制,巡航导弹的雷达高度表几乎未采取任何抗干扰措施,故而从纯技术角度上看,对这类雷达高度表是比较容易实现电子干扰的。
景像匹配是以目标区域地貌为信号特征的,需要使用弹载摄像机或红外成像器件获取弹道下方或目标附近区域地图,夜间还要用弹载光源照射目标,如果在目标周围部署能显著改变或逼真伪造周围环境的干扰物,甚至再简单一点,直接施放烟幕使制导器件难以对地面目标清晰成像,都能有效地欺骗巡航导弹的景像匹配制导系统,使其在真假莫辨,在无所适从的情况下耗尽燃料或偏离预定打击目标。
至于GPS 制导,由于GPS 信号较弱,很容易被压制,被欺骗,必要时击毁、瘫痪GPS卫星也不是什么难事。
突防能力谁更强?说到导弹的突防能力,就不能不说反导系统,就像有矛就有盾一样。
弹道导弹的拦截,主要依靠各类反导系统,西方国家能对战术弹道导弹实施拦截的,主要有“爱国者”导弹防御系统、战区高空区域防御系统(THAAD)、“宙斯盾”弹道导弹防御系统和“扩展的中程防空系统”(MEADS)等。
机载“匕首”高超音速弹道导弹
能对巡航导弹构成威胁的兵器则更多,如歼击机、强击机、地空导弹(包括“爱国者”3 导弹和“扩展的中程防空系统”等)、高射炮甚至高射机枪等,但巡航导弹体积小、飞行高度低、红外辐射弱、航线预设等特点,却使其具有不易被敌方侦察监视系统探测、识别和跟踪,从而使敌拦截兵器无法有的放矢的优势。因此,对巡航导弹的拦截可谓是一个世界性难题。
纵观战术弹道导弹攻防大势,攻强守弱一边倒的态势并未发生根本性改变,且可长期维持。因此,战术弹道导弹和巡航导弹的突防性能究竟孰优孰劣,只能在未来战争中一较高下。
作战定位不同巡航导弹主要属于战术武器,当然必要时改换核弹头也可以作为战略武器使用,一般多在大气层内以亚音速速度飞行。
弹道导弹一般用来执行核打击或者核威慑的作用,属于战略武器,以“弹道 助推滑翔”抛物线特征的飞行轨迹,导致拦截难度增大,同时作为本质是火箭的武器,基本都以超音速飞行,主要在大气层外飞行。
战术弹道导弹和巡航导弹各有所长,各有所短,在实现优势互补方面,有些国家已进行了尝试,比如将巡航导弹作为弹道导弹的弹头舱段或装于弹头舱内,再入大气层后两者分离,巡航导弹以滑翔方式或作动力飞行自主攻击预定目标。
这实际上是既利用了弹道导弹高速度的优势,又利用了巡航导弹高精度的优势,使新型导弹突防能力和命中精度大幅提升。美俄都进行过多次弹道导弹和巡航导弹的组合试验,这种新型兵器具有广阔的发展前景。
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