俄罗斯新型“萨尔马特”战略导弹为什么采用落后的液体发动机?
首先需要说明的是采用液体推进剂的发动机并不代表导弹本身落后自1900年正式开始研究液体火箭以来,液体推进剂也得到了很大发展 。1900-1957年是第一阶段,主要成果有中能低温推进剂(即液氧与煤油或酒精)和单元推进剂过氧化氢(包括高锰酸钾催化剂) 。1957-1969年为第二阶段,得到了大力发展,苏联研制了偏二甲肼和四氧化二氮,美国则对可贮推进剂、高能低温推进剂、单元推进剂进行了全面研究 。
偏二甲肼是一种易燃有毒,具有强烈鱼腥味的无色透明液体,热稳定性好,冲击、压缩、摩擦、振动等均不敏感,从20世纪50年代末期开始做为液体推进剂在航天领域使用 。它在生产过程中会产生N-二甲基亚硝胺(DMNA),它是一种毒性很强的高致癌化学物质 。此外,在偏二甲肼使用过程以及发动机燃气中也会存在 。给地下导弹发射井加注推进剂总体来说,当时主要的液体推进剂偏二甲肼、硝基氧化剂四氧化二氮以及低温推进剂液氧和液氢,都具有易燃、易爆,安全性比较差,还具有一定腐蚀作用 。
此外,推进剂和燃气还会对操作人员造成中毒、刺激与腐蚀、过敏与变态反应、环境污染等 。1969-1980年为第三阶段,主要是对已有推进剂进行性能改进和开始研究高能推进剂 。1980年后至今为第四阶段,重点研究环境友好、低冰点、高密度、绿色高能推进剂,例如硝酸羟胺基单组元推进剂、高浓度过氧化氢推进剂 。目前在液体推进剂方面,美国和俄罗斯水平最高;在大型运载火箭方面,美、俄、法基本相当;但在巡航导弹、高超声速导弹、高空高速侦察机、无人机用高密度吸热燃料(推进剂)方面美国仍具有领先优势 。
在低温推进剂方面,美、俄、法基本相当 。导弹推进剂移动加注设备КПЗО至于固体推进导弹,苏联在上世纪60年代就开始研制 。与之前的液体推进导弹相比,固体推进导弹有着自身独到的优势:-省去了液体导弹配套的加注设备和车辆,缩小了阵地规模和简化了工程设施,使得维护费用大为降低,发射部队编制也相应缩小-发射前不必临时加注推进剂补充气压和撤收管路设备,有利于实现快速发射和待机发射,提高了反应能力和战斗值勤值班率-导弹在贮存时没有因液体推进剂蒸汽冒出而产生的污染与爆炸危险,有良好的可贮存性-由于发动机点火启动简便,加速性好,以及不存在液体导弹失重状态下空中点火的困难,因此适合多阵地部署和发射方式-便于实现多发导弹的“齐射”和“群射”,尤其是对于小型战术导弹 。
不过没有事物是完美的,固体导弹的出现也产生了新的问题首先是运输重量增大 。液体导弹通常为空弹状态运输,而运载能力相同的固体导弹其运输量为液体的5-10倍 。这样就需要重型运输车辆与高等级公路,从而使得机动地区和范围受到一定限制 。因而要实现高机动化的前提条件就是轻小型化 。其次是对结构提出新要求 。由于追求高装药密度和高的质量比,广泛采用了轻质复合材料制造发动机壳体,其单位负荷高达几十公斤,比液体高出一个数量级,所以对支承托座结构形式提出了特殊要求最后是对运输过程也有了新的要求 。
在运输过程中,必须考虑降低和减少冲击震动载荷并对推进剂采取保温措施,同时还要防止电磁感应,因而一般采取运输筒包装 。苏联最初的固体推进导弹PT-15固体推进剂是一种具有特定性能的含能复合材料,是导弹、空间飞行器各类固体发动机的动力源 。其组成物质在燃烧室内燃烧,由化学能转换为热能生成高温高压燃气,燃气通过喷管膨胀加速,将热能转换为动能,高速向后喷出的燃气给发动机一个反作用力,为发动机提供一定的推力 。
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