哈哈,推过来的标签话题里面宝藏多啊——。
如果要搞清楚这个问题,我们就得知道现在导弹在发射的时候弹出的方式。然后再讨论导弹在发射过程中能不能用电磁方式来完成冷点火的操作。学院派的路子就是如此。
我们需要了解导弹的基本发射机制。传统的导弹发射方式主要依赖化学推进,也就是说,导弹发射的动力来源于推进剂的燃烧。在发射过程中,火箭发动机燃烧产生的高温高压气体从尾部喷出,产生向上的推力,从而将导弹推入空中。
如果有足够大的场地,发射单枚导弹,这样做基本上就可以满足导弹升空的要求了。但是如果没有足够大的场地空间,导弹的发射就要考虑火箭发动机喷出的高温高速燃气对周围其他设施的影响。
通常的做法就是把导弹放在发射筒内。
当导弹发射的时候,在合理的角度上导出燃气,让周边的设施不会受到影响。直接在发射管内点燃的导弹发射方式就叫做热发射。
大家看看上面的示意图就可以了,不过上面的示意图是错误的,如果热发射按照上面图片的设计,整个发射装置就会炸得连渣都剩不下。这里还有一些导弹尾焰导流的计算工作,并不是要将尾焰直接冲入尾焰排出装置,而是要计算高速流场和尾焰冲击。
所以说,冷热发射装置并没有简单、复杂或者优劣的区别。
冷发射最早是应用在潜艇上的,为了在水下发射,导弹的火箭发动机不可能在水下点燃。原因也很简单并不是因为火箭发动机不能在水下燃烧,而是因为大量的高温高压燃气在水下膨胀爆裂会导致发射过程的不可控制。于是利用有限的压缩空气将导弹崩出水面再点火可以大大的提高发射的成功率。
在这个过程中导弹并不会在发射筒内点火。仅仅是依靠压缩空气弹出。
现在很多人神吹导弹的冷发射技术,但其实,这项技术早在鱼雷时期就已经开始使用。鱼雷和导弹的冷发射一样也是从鱼雷发射管中依靠高压气体弹出的,并不是什么新技术。
这里面要计算的量其实就是发射管固定端的压力是否可以给导弹(或鱼雷)一个加速度,让导弹冲出发射管。
如果你希望计算初始加速度,你可能需要应用物理学的一些基本原理,如牛顿第二定律,即F=ma,其中F是力,m是质量,a是加速度。在这个场景中,力可以认为是由气体压强产生的,即F=P*S,其中P是气体压强,S是气体作用的面积。
如果你希望计算发射高度,可能需要使用运动学的公式,如h = 0.5 * a * t^2,其中h是高度,a是加速度,t是时间。
这个力F是否可以依靠电磁装置来获得呢?答案是肯定的。不过……咱们还是带入一个实例来说明问题吧。
例如一枚三叉戟导弹需要在水下30米的深度发射,到达水面上15米高度开始点火。这时候我们就可以计算一下这枚导弹需要的发射参数。
大家已经知道的是三叉戟导弹重量为33142千克,长度为10.2米,直径为1.8米。
水下30米深度水的压强为294000帕斯卡。如果导弹发射管内的压力小于这个数值,那么导弹将无法弹出。大于这个压力导弹就可以缓缓的向上移动,这时候利用一部分压力来抵消掉导弹的重力。为了穿过30米的海水并达到15米的高度,导弹的速度需要达到至少29.89米/秒。这些基本概念都清楚之后,我们可以得知在发射管内导弹所受到的压力(推力)总和为2102.4 kN,压力就是F=P*S,F我们知道了,1.8米直径的圆的截面积为2.54平方米。这时候我们就可以知道压力是827.72 kPa,折合8.2个大气压。
8个多大气压看起来不小,但是也并不大,毕竟即便是我们工业上用的压缩储气罐也普遍是4兆帕的,将近40个大气压呢!
这样,一个罐子、一根管子、一个阀门、一个压力表就能解决的问题——为啥非得搞套电磁装置呢?