导弹技术系统概述

导弹技术系统概述目录

1.序言

12.燃料推进

61.序言导弹自其概念化以来，一直是国家权力的一种强有力的、受人追捧的工具尽管在第二次世界大战中开发和使用的弹道导弹和巡航导弹大多未能实现其最早的操作者的目标，但将这些系统用作针对平民的恐怖武器还是显示了它们作为胁迫和威慑工具的潜在应用早期类型的制导武器的有限使用也显示了使用无人平台在不危及操作人员或平台的距离上瞄准对手的军事力量的优势由于早期制导系统的局限性，年至年代中期设计的弹道导弹和巡航导弹大多被用于反价值作用，以生物、化学1945或核弹头（也称为大规模杀伤性武器）瞄准平民人口弹道导弹和巡航导弹与大规1980模杀伤性武器之间的联系特别强烈，因为鉴于这些系统的早期类型的准确性很差，只有大规模杀伤性武器造成的大规模破坏才使操作者对摧毁目标有合理的信心这种联系通过冷战后期建立的许多多边军备控制和不扩散机制的理由得到了体现，包括导弹技术控制制度）、海牙行为准则）和联合国安全理事会第（（号决议尽管仍有意义，但由于技术和导航革命极大地提高了可能的准确性，这反MTCR HCoC1540过来又增加了这些武器类型作为常规战争工具的效用，导弹和大规模毁灭性武器之间的联系已被削弱在年，全球有种类型的弹道导弹在运行；到年，这一数字已跃升至种造成这种趋势的部分原因是，一些运营商，如伊朗和朝鲜，已经开发2002422022并部署了类似系统的多个变种这一数字也反映了各国对开发可用于常规作战的系83统的兴趣此外，能够投送弹头的无人驾驶飞行器）在精确度、射程、速度（和普遍性方面也有所提高最令人不安的是，巡航导弹--一种单向的弹头投送系统UAVs--和无人机之间的界限-其中一些可以释放武器并返回基地，一些可以像导弹那样打击目标-已经变得模糊不清，而且在未来可能会继续变得更加模糊这种对制导武器类别的模糊化是技术革新、模仿和改造的更广泛趋势的一部分在所有类型的导弹中，通过出口和军备控制框架施加的限制，使购买者和生产者产生了避免这些限制的不确定性在高端领域，最先进的国家可以通过各种类型的先进研究，推动尖端技术和新技术的发展，以提高弹头投送和准确性，以及导弹的速度、生存能力、准备程度、整合和射程其中一些改进可能是商业努力的结果，如开发新的推进手段以加快民用运输在频谱的中间部分，缺乏进入频谱高端的途径和资源的较不先进的国家对这些新技术进行改造,以创造类似但不太精致的系统，或开发适应性的技术然后，技术能力较弱的国家和非国家行为者）在光谱（的低端对这些替代品和适应性进行进一步修改，以寻求在战场上创造新的或战略效NSA果因此，技术创新推动了新武器的发展，而新武器又能适应新的战术，这反过来又推低了成本，扩大了使用范围，导致军备竞赛所谓的“神风无人机”就是这种新动态的一个例子，因为它们基本上是作为低预算的陆地攻击巡航导弹现有的武滞和出口管制制度适应这些新动态的能力是有限的它们反而侧重于中远程能力，如传统的无人机和弹道导弹和巡航导弹它们没有解决快速的技术创新问题，实际上是在激励创新，使国家和国家安全局能够获得远程运载系统的好处，而这些系统对操作者的风险很小武器和出口控制方面的创新差距和时间滞后正变得越来越明显和严重，因为所有技术领域的国家都在开发新型制导武器，以及调整和模仿系统和技术，以更低的风险和成本实现其政治和军事目标武器和出口管制也没有考虑到这种运输不是单向的例如，作为俄罗斯对乌克兰战争的一部分，我们看到一个技术先进的国家（俄罗斯）从一个较不发达的国家（伊朗）采购和采用低端技术，以增强其现有的精确打击能力，并试图压倒其对手的空中和导弹防御通过设定射程和有效载荷门槛（以及其他限制）来防止先进类型的制导武器从技术先进国家向欠发达国家扩散的努力，在发生相反情况时基本上是无效的，因MTCR为生产者不是成员国，或者因为设备不符合出口限制门槛，或者具有军事和民用双重用途，因此没有受到严格的限制显然，需要改革现有的全球和区域武器扩散限制制度，以考虑到这些新的动态二战期间，德国的弹道导弹的明显军事用途激发了苏联和美国的努力,在战后不久就加快了各自新生的弹道导弹计划尽管早期苏联和美国的努力最初集中V-2在复制和改进缴获的德国设计上，但一旦这两个国家掌握并完善了弹道导弹技术的基本原理，它们就会寻求开发射程越来越大的系统在年研制出苏联第一枚1948弹道导弹--射程公里的（）后的十年内,苏联就生产了第一枚洲际弹道导弹）射程公里的（）（300R-l RS-SS1Scunner设计能够远距离飞行的弹道导弹（在这里指的是几千公里）的挑战意味着射程经常ICBM,7000R-7Semyorka RS-SS-6Sapwood被用作衡量一个国家的导弹计划的标准因此，射程往往是政策制定者最大--如果不是最大•一的担忧来源之一例如，伊朗和朝鲜系统射程的逐步增加，有时会成为实施多边制裁的催化剂，努力收紧出口管制,或部署防御性导弹系统作为回应虽然拥有弹道导弹计划的国家似乎不可避免地会连续开发更远距离的系统，但情况并非总是如此一些国家出于经济、政治和安全的考虑，已经单方面决定或双边同意限制这些武器的射程例如，伊斯兰堡不太可能增加其最远射程的弹道导弹--沙欣的射程，因为其公里的射程使巴基斯坦军队可以打击印度各地的目标弹道导弹为其操作者提供了一种远距离投射力量的手段这些系统的发展和部-HI2750署历来与生物、化学和核有效载荷有关，因为早期弹道导弹的不精确性意味着它们不适合用常规弹头进行精确打击弹道导弹和大规模杀伤性武器之间的历史联系，意味着多边出口管制和规范制定机制继续将这两个要素内在地联系在一起例如，《海牙行为准则》要求签署国认识到有必要”防止和遏制能够运载大规模毁灭性武器的弹道导弹系统的扩散“，并”在开发、测试和部署方面尽可能地保持克制”技术的进步■•特别是制导技术的进步-意味着弹道导弹也越来越多地被用作常规武器尽管将现有的中程弹道导弹）和洲际弹道导弹设计用于常规任务的（效用值得怀疑，但在过去十年中，近程、短程和中程弹道导弹（分别为、IRBM和）出现了显著的纵向和横向扩散这扭转了年至年期间的扩CRBMs SRBMs散趋势，当时如道导弗运营商的数量有所减少，部分原因是有志于加入北约的东欧MRBMs20022012成员国退役了苏联设备由于在更远的距离上难以实现精确性，所有洲际弹道导弹运营商都用核弹头武装这些系统在另一端，估计有个国家和两个非国家行为体）安萨尔（・・拉和真主党-至少操作一种地面发射的常规、或鉴于计划的采27NSA购，操作者的数量在未来十年内可能会进一步增加令人震惊的是,从年，CRBM SRBMMRBM,在全球范围内服役的不同类型的弹道导弹的数量几乎翻了一番,从枚增至枚2002-22虽然这些新生产的系统中有些是专门设计来运载核弹头的,但大多数是通常的短程4283弹道导弹鉴于发展和部署的趋势，弹道导弹可能会越来越多地用于常规战争，就像巡航导弹从核任务发展到常规任务一样从传统意义上讲，弹道导弹是按照可预测的抛物线弹道轨迹飞向目标的，由三个不同的序列组成.助推阶段，在此阶段，弹道导弹使用火箭推进器将火箭推进到通常在地球大气层之外的高度，并为其提供到达预定目标所需的速度

1.中程阶段，导弹在耗尽其燃料后，在地球大气层外沿着预定的轨道向其目标飞行

2.终点阶段，导弹在重力作用下重新进入地球大气层，并击中其目标3虽然现代弹道导弹在外观上可能与早期的运载工具相似，但许多类型的较新（和一些较旧）的设计并不使用包括这三个阶段的传统的抛物线弹道轨迹关键技术领域的进步，包括空气动力学、机体、制导、运载工具和推进，己经使新的飞行路径成为可能，从而使这一顺序变得越来越脆弱例如，尽管可再入飞行器）（在助推阶段利用火箭推进，在中途阶段在大气层外轨道上飞行，但利用配备控制面MaRVs的锥形弹头，使弹头有能力在地球大气层内进行跨程机动在飞行的最后阶段在地球大气层内进行跨距机动其他类型的弹道导弹，如使这一概念更进一步，因为几乎整个飞行路线都在地球大气层内进行氢弹也能够在更大的范围内进行与所谓的“传统”弹道导弹相比，还能够进行更广HGVs,泛的垂直和横向机动由于在大气层内花费了大量时间，这些飞行路径在某些方面HGV更像是巡航导弹所使用的大气层内的飞行路径这一特点并不完全被所利用，因为一些短程系统，如俄罗斯的和美国的HGVs陆军战术导弹系统在其整个飞行路径中完全处于地球大气层Iskander-M RS-SS-26Stone SRBM内航空弹道导弹也可以横向和纵向机动，尽管这种能力可能比更有限其MGM-140A ATACMS,他远程系统，如俄罗斯的空射航空弹道导弹也被认为是利HGV3用纯粹的大气层内飞行轨迹KinzhalRS-AS-24Killjoy早期的弹道导弹依靠外部操纵面，如尾翼、机翼和鸭翼，以及惯性导航系统通常以机械陀螺仪的形式，来保持导弹在计划的弹道上朝着预定的目标前进在这些系统中，陀螺仪和横向加速度计为导弹提供了一种测量其方位和加速度的INSs,方法，内部计算机使用这种方法向操纵面和喷气叶片提供指令，以引导导弹朝着目5标前进早期制导设备的局限性意味着在长距离上保持精度特别具有挑战性，许多早期苏联和美国的圆误差概率弹道导弹通常以公里而不是米来计量这就把CEP潜在目标的数量限制在大型固定地点，如城市地区、港口和机场这也需要为许多导弹装备核弹头，以确保摧毁目标早期制导技术的限制也为修正外部影响提供了有限的资源，这些影响可能会影响导弹的远程精度，如大气变化包括风和大气密度、不精确的发动机关断可能导致导弹低于或超过目标和不对称烧蚀引起的飞行器不对称，其结果是可能在很远的距离错过目标现代弹道导弹利用与这些早期的导弹设计相比，更复杂的导航系统除此之外，中段和末段制导技术的进步也far提高了许多现代系统的精度在用于常规战争的更精确的短程系统中，一些，如美国的反坦克导弹系统,可用于打击小型固定目标，如单个建筑物和军事装备达到这种精度要求设计者在导弹设计中加入多种类型的制导组件，以及用于目SRBM标识别的主动和被动导引头全球导航卫星系统如美国的全球定位系统或俄国的全球导航卫星系统为弹道导弹操作员提供了宝贵的辅助GNSSs,导航手段可以通过允许交叉检查其关于导弹位置的数据并在必要时进GPS GLONASS,行调整来提高导弹的精确度全球导航卫星系统还可以提高发射前的生存能力，因GNSS INS为它减少了耗时的下列校准工作导弹发射前的惯性测量装置由于全球导航卫星系统可能被阻断或干扰，对移动目标的作用有限，开发者可能还会采用其他形式的终端制导，如光电、雷达和红外导引头，可用于在末段跟踪和11瞄准移动目标在更远的距离上，己经开发了专门类型的制导设备来利用大气层外的飞行轨迹恒星导航最初由美国航空制造商诺斯罗普公司在世纪年代用于美国空军的上，这是一种洲际巡航导弹，在世纪年代和2050年代短暂服役USAF SM-62Snark2050恒星导航通过在任何给定时间锁定恒星相对于地球表面位置的位置来引导导弹60飞向目标通过将这种测量与导弹的内部制导系统进行比较，天文导航可以提供校正调整，以确保提高精度虽然已经退役，但辅助的随后被应用于弹道导弹，例如美国/英国的潜射弹道导弹等Snark stellarINSs导航还为操作员提供了一种不会受到攻击或干扰的无懈可击的导航手段，这在竞争TridentIC4/IID5SLBM Stellar环境中特别有用不像机械陀螺仪对外力很敏感一一例如会干扰组件和测量精度的振动-光学陀螺仪和气体轴承陀螺仪等现代元件更加紧凑、可靠和精确因此，这些已经被纳入一些现代弹道系统小而轻的部件还具有减轻重量的额外好处，这可以允许安装更大的燃料箱或更重的弹头，从而提高导弹的射程或其破坏力

2.燃料推进由于可供设计者选择的推进剂有限，火箭推进技术的进步没有弹道导弹设计的其他领域那么引人注目尽管如此，设计师们还是努力完善现有技术，并在可能的情况下进行调整火箭推进剂的进步一一特别是从世纪中期开始同体燃料越来越广泛的使用一一通过减少发射准备时间，提高了弹道导弹作为核武器和常规武器20的效用一些早期系统，如飞毛腿可能需要大约一个小时和多辆支援车来准备导弹发射，而一些现代系统，如俄国的只R-17ElbrusRS-SS-lC-B・需三个人就可以在四分钟内发射儿乎所有的弹道导弹都使用液体或固体燃料，尽Iskander MSRBM,管有一些混合设计同时使用这两种燃料液体燃料系统的推进剂由一种单独的燃料和一种氧化剂组成燃料通常是煤油、酒精或一种胧与燃料一样，适用的氧化剂数量有限，设计者最常选择硝酸和四氧化二氮因为燃料和氧化剂混合时会发生反应，所以在导弹发射前，它们被储存在单独的加压罐中在发射期间和导弹飞行的燃料部分，它们被用大功率涡轮泵输送到燃烧室，在那里，根据所选择的推进剂类型，它们或者在接触时自发点燃，或者通过点火器点燃这产生的能量以高速从燃烧室中喷出，从而产生推力由于各种材料科学问题如燃料箱腐蚀导致在燃料箱中长时间储存液体推进剂很困难，因此大多数液体燃料弹道导弹只能在发射前立即加注燃料固体燃料导弹比液体燃料导弹相对简单，因为固体推进剂更容易储存，发动机的机械结构也不太复杂在固体燃料系统中，燃料和氧化剂被预先混合，并倒入带有粘合剂的腔室中，在那里它们形成固体树脂固体燃料系统大多限于使用两种类型的推进剂:硝化纤维和硝化廿油，或由高氯酸镂、铝粉和使树脂变硬的粘合剂组成的复合推进剂一旦固体推进剂凝固，装有燃料的导弹就可以储存起来，直到发射混合、铸造和固化推进剂是一项艰巨的任务，因此，尽管有发射时间长的缺点，但液体燃料技术最初往往被有国内弹道导弹愿望的国家所追求由于一旦固体燃料发动机被点燃，控制其燃烧速度的选择有限，对导弹进行节流的选择也很有限尽管在进一步完善这两种推进剂方面存在限制尽管在进一步改进这两种推进剂方面存在局限性，但设计者还是在可能的情况下寻求改进尽管在进一步改进这两种推进剂方面存在局限性，但设计者还是试图在可能的情况卜进行改进，特别是如果这将减少导弹的发射准备时间缩短这一过程对操作者来说是有利的，因为它减少了对手在导弹发射前可能发现和可能摧毁它的机会缩短发射准备时间也为用户提供了在短时间内发射导弹的能力，这对于以发射井为基础的核力量是很有价值的，因为它们可能需要在很少的预警时间内被发射在液体燃料系统中，有一个领域发展的一个领域是使用某些氧化剂液氧被用于几个早期的导弹设计，如德国的和苏联的因为它能产生高比冲然而，它的化学特性意味着它需要在低温下储V-2存，这使得它难以处理、储存和维护因此，设计者开始使用可以在室温下储存的R-Z,更稳定的氧化剂燃料安甑提供了另一种手段以减少发射时间苏联在设计年部署的以发射井为基础的洲际弹道导弹时，首次使用了1966安定性包括一些设计和技术措施，如密封燃料箱和管道，等等RS-10RS-SS-llSego一些俄罗斯系统,如基于发射井的和Ampoulisation・・继续利用这种燃料供应过程，一些较早的俄罗斯潜射导弹也是RS20RS-SS-18Satan RS18如此,包括然而，俄罗斯较新的潜射导弹RS-SS-19StiIetto,布拉瓦“则使用固体燃料这表明，一旦俄罗斯海军的老式系统R29RMU2Layner RS-SS-N-23Skiff退役，俄罗斯海军使用氨化液体燃料导弹的情况可能即将结束关于固体燃料系RSM-56”SS-N-32统，开发新的氧化剂的努力正在努力开发新的氧化剂，如二硝基铉然而，的吸湿性、储存问题以及与常用结合剂的不相容性带来了巨大的技术挑战ADNoADN。