【簡介:】導彈(英語:Missile)是一種攜帶戰(zhàn)斗部,依靠自身動力裝置推進,由制導系統(tǒng)導引控制飛行航跡的飛行器。有翼導彈作為一個整體直接攻擊目標,彈道導彈飛行到預定高度和位置后彈體與彈頭
導彈(英語:Missile)是一種攜帶戰(zhàn)斗部,依靠自身動力裝置推進,由制導系統(tǒng)導引控制飛行航跡的飛行器。有翼導彈作為一個整體直接攻擊目標,彈道導彈飛行到預定高度和位置后彈體與彈頭分離,由彈頭執(zhí)行攻擊目標的任務。導彈摧毀目標的有效載荷是戰(zhàn)斗部(或彈頭),可為核裝藥、常規(guī)裝藥、化學戰(zhàn)劑、生物戰(zhàn)劑,或者使用電磁脈沖。其中裝普通炸藥的稱為常規(guī)導彈;裝核彈的稱核導彈。
現(xiàn)代火箭和導彈各部位使用的材料,大部分與飛機材料相同,但為適應運載火箭與彈道導彈的特殊工作環(huán)境,也發(fā)展了多種專用材料。
彈頭材料
運載火箭的頭部不需要返回地面,只經(jīng)受穿出大氣層時的空氣動力加熱,一般是用金屬或復合材料制造頭部整流罩。彈道導彈的頭部要再入大氣層,以便攻擊敵方目標,早期的某些中程導彈曾一度采用熱沉式防熱,即把熱量耗散在質(zhì)量大、比熱高的銅制鈍頭中,但因重量太大、隔熱困難,這種方法很快被放棄。洲際導彈頭部的再入速度馬赫數(shù)高達20以上,頭部溫度可高達8000~12000°C。50年代末,頭部鼻錐開始采用燒蝕材料防熱。早期廣泛使用的燒蝕材料是高硅氧玻璃纖維增強酚醛樹脂。鼻錐后面還有大面積的防熱層,內(nèi)部用輕金屬結構支撐并襯有隔熱材料,以保證核戰(zhàn)斗部和精密儀器所需要的溫度環(huán)境。隨著分導式彈頭和機動式彈頭的發(fā)展,再入時間增長,不均勻燒蝕的情況加劇,同時為抵抗粒子云侵蝕和核攻擊,遂研制出石墨纖維三向或多向增強的碳材料和具有高應變性能的石墨材料。70年代開始改用碳纖維織物作為增強材料,效果良好。為了對頭部進行制導,防熱層上開有天線窗,窗口材料與防熱層應同步燒蝕,同時又能透過無線電波。為此目的,初期使用石英玻璃,后來研制出石英纖維增強的二氧化硅作為窗口材料。
彈體材料
火箭或?qū)椀膹楏w主要由儀器艙、箱體、過渡段和尾段組成。箱體以外的部分主要起結構支承作用,多采用高強度鋁合金制成半硬殼式結構或蜂窩結構。液體火箭的箱體材料既要求強度又要求耐蝕性能。早期的液體火箭箱體選用鋁-鎂合金。 隨著鈑金成形和焊接技術的進步,后來改用鋁-銅-鎂系、鋁-鋅-鎂系高強度鋁合金制作箱體。為箱體內(nèi)部增壓的高壓氣瓶多用鈦合金或高強度鋼制作。為改變發(fā)動機推力的方向,一種方法是在尾段上裝燃氣舵。燃氣舵受到噴焰的高速沖刷,燒蝕嚴重,故多采用特種石墨或鎢、鉬等難熔金屬制作,表面再覆以抗氧化涂層。另一種方法是采用搖擺式發(fā)動機或擺動噴管,為此彈體尾段須裝有柔性防熱材料,如玻璃纖維增強硅橡膠,以防止火焰的輻射熱對尾段內(nèi)各系統(tǒng)的損害。此外,彈體內(nèi)的活門、管路系統(tǒng)還需要使用各種密封材料。
發(fā)動機材料
液體火箭發(fā)動機主要由渦輪、推進劑輸送泵和燃燒室組成。渦輪材料主要是鎳基、鈷基合金。泵殼體采用高強度、高致密性的鋁合金鑄件或鋼鑄件。燃燒室的工作環(huán)境最為嚴酷,室內(nèi)燃燒溫度高達3000°C以上。任何材料在這溫度下都會軟化以至熔化,只有對燃燒室進行冷卻才能保證材料有必要的強度。燃燒室的結構按冷卻方式分為三類:①再生冷卻式燃燒室,其結構又分為夾壁式和管束式兩種。夾壁式燃燒室的內(nèi)外壁大多用不銹鋼經(jīng)高溫釬焊制成。 某些大型液氧-液氫發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁用銅-銀-鋯合金制造,以增加冷卻效果,外壁用金屬鎳電鑄成形。管束式燃燒室是用多根純鎳或不銹鋼薄壁異形變截面管捆綁釬焊而成。②輻射冷卻式燃燒室用鉬、鈮等難熔金屬制造,延伸噴管則用鈮、鈷、鈦合金制造,表面涂覆抗氧化和具有高輻射系數(shù)的特殊涂層。③燒蝕冷卻式燃燒室的內(nèi)壁用高硅氧纖維增強樹脂作燒蝕材料,外部用鈦合金作承力殼體,喉部裝有石墨鑲塊以增強耐燒蝕能力。有的發(fā)動機用多孔金屬面板作為頂部推進劑噴注器的安裝板,以增加冷卻效果。固體火箭發(fā)動機的裝藥殼體最初用高強度鋼制造,后來改用鈦合金、玻璃纖維或高強度、高彈性模量有機纖維增強環(huán)氧樹脂。殼體內(nèi)部襯以橡膠類隔熱材料。噴管喉部初期用鉬、鎢等難熔金屬作喉襯,后用鎢作為難熔骨架,滲入銅、銀等金屬作為自發(fā)汗冷卻劑。最新式的發(fā)動機噴管喉部采用熱解石墨、碳纖維增強碳材料作喉襯,提高了抗燒蝕性能。
非結構材料
火箭和導彈的特殊工作環(huán)境和貯存環(huán)境,需要使用諸如耐高溫或耐低溫的潤滑材料、真空密封脂、高級液壓油、無機化合物防火膩子、防潮防霉防腐蝕的油漆和涂料等非結構材料。