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[科普中国]-热发射

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原理

采用热发射的导弹,之所以能够在自身发动机的推动下飞离发射装置,其采用的原理是应用了喷气推进的原理。

在航空和航天领域中,为使飞行器(运载火箭、导弹、飞机以及脱离火箭导弹之后带有独立推进系统进行工作的飞船、卫星和重型弹头等)能够正常的飞行,必须加给它一定的力。在绝大多数情况下,这个力为直接反作用力,是飞行器以高速喷射流的形式向外抛出某些物质建立起来的。

当火箭发动机燃烧室里的推进剂燃烧时,由于剧烈的化学反应,产生大量的燃气(燃烧产物),它们受燃烧室壁的限制,扩展不出去,向后又受卡脖子的限制,流通不畅,因而只能靠增压来收容大量气体,这就是燃烧室壁上作用有很高压力的原因。这些压力作用到室前壁上形成一个推动火箭前进的力,此力使火箭以速度训前进。但这是有条件的,只有当火箭发动机装有尾喷管的时候才能完成,更确切些说应是“才能高效的完成”。即在燃烧室向后装上一个尾喷管(先收缩、后扩张,即著名的拉瓦尔喷管),此时燃烧室壁就逼迫着燃气向喷管方向流动,把大量的燃气经喉部、扩张段和喷口,以超声速乃至几倍声速的高速度“。喷射出去。在这种情况下,高的喷气速度可以换来大推力。自然,这时的推进效率也是高的。1

优势

从德国的“V-2”导弹开始,导弹就采用了“热发射”技术,虽然与其相对的“冷发射”技术发展迅猛,但目前世界上大多数导弹仍采用了热发射,那么,为什么这种原始的发射方式经久不衰呢?

热发射也称自力发射,是指导弹靠自身的发动机产生的推力离开发射装置的发射方式。其基本过程是:将导弹放置在发射台上,由发控系统点燃导弹发动机装药产生高温高压气体,形成向下的高速喷射流而产生向上的推力,当此推力超过导弹起飞重量和阻力时,导弹飞离发射台。在此过程中,导弹发动机产生的燃气流由导流装置排导。这种简单原始的发射方式之所以能经久不 衰,主要就在于:是导弹发射的动力由主发动机产生,也就是所谓的直接点火发射,发射过程简单,技术非常成熟,发射可靠性高。

与冷发射相比,热发射没有弹射动力装置及发射筒等设备,同时减少了配套的保障装备,使用维护简单、方便。二是发射装置结构简单、使用方便。与冷发射相比,热发射减少了外动力源工作、隔离装置分离、导弹空中点火等工作环节,因而发射可靠性高。

但是也应该看到,热发射要排出大量高温、高压的燃气流,燃气流核心区温度一般可达1000cc以上,不仅使发射台及导流装置烧蚀严重,影响其使用寿命,且对周边环境也有特殊要求,如应避免引起火灾、灼伤人员等。此外,对处于封闭状态下的导弹(如地下井内的导弹),采用热发射时还需要解决排焰问题,因而往往使发射设施变得复杂并增加了阵地建设的难度。这些问题随着导弹配套技术的发展都逐渐被各国解决,因此热发射仍是大多数国家和导弹所选择的发射方式。2