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航空發動機在巡航導彈和坦克中有哪些應用?

陳光/文

小型渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機也用於巡航導彈上。 現在世界上有70多個國家擁有對艦和對地巡航導彈。 其中有19個國家本國可以製造。

美國現有的巡航導彈既有對艦的、也有對地的。 發射方法也多種多樣, 有陸地發射、艦艇發射、飛機發射等。 發射距離既有遠端的, 也有短程的。

“魚叉”式、“戰斧”式巡航導彈是影響較大的、採用渦輪噴氣發動機、渦輪風扇發動機作主動力的兩種美國巡航導彈。

圖10-11、“魚叉”反艦巡航導彈

“魚叉”又名“捕鯨叉”式巡航導彈, 是美國研製的反艦導彈, 1972年完成發射試驗, 1977年開始服役。 它有飛機發射的AGM84A、艦船發射的RGM84A以及潛艇發射的UGM84A。 除美國之外, 有25個國家部署了這種巡航導彈, 是名副其實的最暢銷地巡航導彈。

圖10-12、RGM-84A艦對艦“魚叉”導彈從艦上發射

圖10-11示出“魚叉”式導彈的結構圖, 主要由制導部、戰鬥部、發動機、尾艙段組成。 制導部中有寬頻帶捷變主動雷達(簡稱主動雷達)、窄脈衝慣性系統、雷達高度表、中段制導裝置, 主發動機為一台J402渦輪噴氣發動機, 在發動機與戰鬥部之間為燃料箱, 主發動機後為火箭助推器;在導彈的中央有4個固定式彈翼, 後部還有4個用於控制的控制翼,

助推器上還要加4個固定式尾翼。

圖10-13、F-18C戰鬥機上的AGM84“魚叉”巡航導彈

“魚叉”RGM84A艦對艦導彈(圖10-12)最大射程110千米, 最小射程11千米, 單發命中率可達95%。 導彈長3.84米 , 導彈直徑344毫米。 “魚叉”AGM-84A空對艦導彈(圖10-13)彈長3.84米, 導彈直徑0.34米, 全彈品質522公斤, 最大射程110公里, 巡航速度0.85倍聲速, 重量556公斤,

彈頭重222公斤。

“魚叉”式導彈主發動機所用的J402渦輪噴氣發動機, 是美國特裡達因公司專為導彈設計的小型一次性使用的發動機, 其最大推力為294拾牛, 巡航時推力為209拾牛, 發動機最大直徑為0.318米, 長0.747米, 重約45公斤。 J402渦輪噴氣發動機還用於“戰斧”式巡航導彈的近距型。

圖10-14、用於巡航導彈的J402渦輪噴氣發動機

圖10-14為用於“魚叉”、“戰斧”式導彈的特裡達因J402渦輪噴氣發動機的剖視圖, 從圖中可看出, 發動機由單級軸流式壓氣機及單級離心式壓氣機組成的混合式壓氣機、環形燃燒室、單級渦輪組成, 整個發動機設計得非常簡單, 零件數目少, 是—種典型的一次性使用的發動機。

圖10-15為一架A-7攻擊機發射“魚叉”巡航導彈擊中軍艦的全過程的照片。

“戰斧”式巡航導彈是美國研製的又—種聞名於世的對地面目標攻擊的巡航導彈。 “戰斧”式巡航導彈發射時用固體燃料推進器加速, 其後靠渦輪噴氣發動機或渦輪風扇發動機巡航飛行。

圖10-15、從A-7攻擊機發射“魚叉”導彈擊中敵艦的過程

戰斧式巡航導彈有多種形式, 它既有對艦攻擊的,也有對地面目標進行常規彈藥或核彈藥攻擊的;從發射位置看,它既可從陸地發射,也可從艦船上或從潛水艇在水下發射;它的射程可從460千米到2500千米。

戰斧式巡航導彈有幾種不同用途的型號:BGM-109A型為對地核攻擊型、BGM-109B為反艦型、BGM-109C為對地常規彈藥型、BGM-109D為對地子母彈型、BGM-109G為陸地發射對地核攻擊型。

圖10-16示出了戰斧式巡航導彈從潛水艇水下發射的情景。對於遠端的戰斧導彈,採用耗油率較低的F107渦輪風扇發動機,但其成本較高,每枚導彈的價格是12.5至20萬美元。射程在幾百公里的則採用價廉但耗油率較高的J402渦輪噴氣發動機,每枚價格比遠程的低1/3~1/4。

圖10-16、由潛水艇發射的戰斧巡航導彈

1991年海灣戰爭中,以美國為首的多國部隊向伊拉克發射了約300余發“戰斧”式導彈,擊中了眾多的伊拉克軍事目標,名噪一時。

2003年3月20日淩晨,美國由“邦克·希爾”號導彈巡洋艦向伊拉克發射了“戰斧” 式巡航導彈,在第1輪對伊拉克的空襲中共發射了45枚“戰斧”式巡航導彈,從而拉開了近—個月的美英聯軍攻打伊拉克戰爭的序幕,更引起世人囑目。

在為期近一個月的對伊戰爭中,美英聯軍約向伊拉克發射了“戰斧”式巡航導彈700餘發。圖10-17為第1枚射向伊拉克的“戰斧”式巡航導彈由“邦克·希爾”號導彈巡洋艦上發射時的情況。

俄國研製的超聲速對艦巡航導彈“寶石”(SS-N-26),助推火箭使用固體燃料,主發動機為“寶石”衝壓式空氣噴氣發動機,最高時速預計為馬赫數2至2.5。高-低空飛行時最大射程是300公里,只作低空飛行時為120公里。高空飛行時巡航高度是14至15公里。

圖10-17、2003年3目20日美國從“邦克·希爾”號導彈巡洋艦上向伊拉克發射了第1枚“戰斧”式巡航導彈

2002年中,美國雷神公司的一種像導彈一樣的微形無人駕駛的攻擊型飛行器進行了首次飛行試驗,該飛行器的動力為一台微形渦輪噴氣發動機TJ-30(型號名中的30代表發動機推力為30磅)(圖10-18)。

TJ-30的推力為13.3拾牛(13.6公斤),最大高度為30.4毫米,長457.4毫米,為普·惠公司與漢密爾頓兩公司共同開發的,其推力稍大型的TJ-50(推力為22.24拾牛)將用於微型巡航導彈上。

圖10-18、用於微形無人駕駛飛行器的微型渦輪噴氣發動機TJ-39(推力13.8拾牛)

10.9 坦克裝甲車輛動力

在20世紀90年代海灣戰爭中大顯身手的美國M1主戰坦克,所裝備的發動機是美國生產的AGT-1500燃氣輪機(圖10-19)。該坦克是世界上首次採用燃氣輪機作為主動力的制式坦克,該機輸出功率是1103千瓦(1500馬力),主要燃料是柴油或煤油,也可用汽油。

尾氣排氣口位於車體尾部,進氣口在車體頂部。AGT-1500燃氣輪機不但零件少,定期檢修間隔時間長,且冷卻系統簡單而效率高,排煙量大為減少。此外,該機零部件保養簡單,整機更換極快,不超過1小時,但是燃氣輪機也存在燃油消耗率高、初始成本偏高的缺點。

圖10-19、用於美國M1主戰坦克的AGT1500燃機

M1坦克公路最大速度為72.74公里/小時,平均越野速度48.3公里/小時,爬10%的斜坡時速度為32.21公里/小時,60%坡度時為7.24公里/小時,0至32公里/小時加速時間只需7秒,最大行程498公里。燃氣輪機的使用,使坦克連續作戰能力、機動性大為提高。

21世紀初,以生產航空發動機著稱的美國通用電氣公司與生產AGT1500燃機的霍利韋爾公司各投資50%,聯合開發用於新一代主戰坦克M1A1“阿布拉姆斯” (Abrams)的輕型燃機LV100(圖10-20)。

兩家公司聯合為此發動機項目提供了豐富的技術和經驗。LV100的開發分別彙聚了霍尼韋爾公司AGT1500渦輪發動機(M1坦克家族的動力)20年的使用經驗和通用電氣公司T700渦輪軸發動機(美國陸軍“黑鷹”和“阿帕奇”直升機的動力)20年的使用經驗。

圖10-20、將於2006月裝于M1阿布拉姆坦克服役的1500馬力級的LV100輕型燃機

LV100發動機極大地降低了 M1A1坦克的運轉和維護成本。目前安裝在M1坦克上的AGT1500發動機使用的是20世紀60年代後期的技術,可靠性和維修性都比較差。LV100發動機將使M1坦克的運轉和維護成本減少2/3。

這是由於:改進了部件可靠性和耐久性;部件的可達性好,易於維護;零件數量少,比AGT1500發動機零件數量減少了43%;燃油消耗量減少了33% ;配備了電子診斷和狀況監控及資料記憶體等。

前蘇聯T-80主戰坦克是以T-64主戰坦克為基礎發展而來的,從20世紀80年代初期開始生產,到1987年中為止,約有2200輛裝備部隊。T-80坦克裝有1台新型燃氣輪機,是前蘇聯採用燃氣輪機的第一種主戰坦克,額定功率約為724千瓦(985馬力)。該坦克公路最大行程(帶附加燃料箱)為600公里,不帶附加燃料箱為400公里,爬坡度60%,傾斜爬坡40%。

圖10-21、用輕型燃氣輪機作動力的美軍M1主力坦克

採用燃氣輪機動力是新一代坦克動力的發展方向之一。美國當代先進主戰坦克M1、M1A1和俄羅斯的T-80坦克都採用燃氣輪機作動力。據報導,目前美俄兩國已有車用燃機30000多台,共裝備了18000多輛主戰坦克。

在2003年3月20日開始的伊拉克戰爭中,裝備AGT1500燃氣輪機發動機的美國M1坦克(圖10-21)作為地面進攻的主戰坦克,又一次經歷了實戰的考驗。

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它既有對艦攻擊的,也有對地面目標進行常規彈藥或核彈藥攻擊的;從發射位置看,它既可從陸地發射,也可從艦船上或從潛水艇在水下發射;它的射程可從460千米到2500千米。

戰斧式巡航導彈有幾種不同用途的型號:BGM-109A型為對地核攻擊型、BGM-109B為反艦型、BGM-109C為對地常規彈藥型、BGM-109D為對地子母彈型、BGM-109G為陸地發射對地核攻擊型。

圖10-16示出了戰斧式巡航導彈從潛水艇水下發射的情景。對於遠端的戰斧導彈,採用耗油率較低的F107渦輪風扇發動機,但其成本較高,每枚導彈的價格是12.5至20萬美元。射程在幾百公里的則採用價廉但耗油率較高的J402渦輪噴氣發動機,每枚價格比遠程的低1/3~1/4。

圖10-16、由潛水艇發射的戰斧巡航導彈

1991年海灣戰爭中,以美國為首的多國部隊向伊拉克發射了約300余發“戰斧”式導彈,擊中了眾多的伊拉克軍事目標,名噪一時。

2003年3月20日淩晨,美國由“邦克·希爾”號導彈巡洋艦向伊拉克發射了“戰斧” 式巡航導彈,在第1輪對伊拉克的空襲中共發射了45枚“戰斧”式巡航導彈,從而拉開了近—個月的美英聯軍攻打伊拉克戰爭的序幕,更引起世人囑目。

在為期近一個月的對伊戰爭中,美英聯軍約向伊拉克發射了“戰斧”式巡航導彈700餘發。圖10-17為第1枚射向伊拉克的“戰斧”式巡航導彈由“邦克·希爾”號導彈巡洋艦上發射時的情況。

俄國研製的超聲速對艦巡航導彈“寶石”(SS-N-26),助推火箭使用固體燃料,主發動機為“寶石”衝壓式空氣噴氣發動機,最高時速預計為馬赫數2至2.5。高-低空飛行時最大射程是300公里,只作低空飛行時為120公里。高空飛行時巡航高度是14至15公里。

圖10-17、2003年3目20日美國從“邦克·希爾”號導彈巡洋艦上向伊拉克發射了第1枚“戰斧”式巡航導彈

2002年中,美國雷神公司的一種像導彈一樣的微形無人駕駛的攻擊型飛行器進行了首次飛行試驗,該飛行器的動力為一台微形渦輪噴氣發動機TJ-30(型號名中的30代表發動機推力為30磅)(圖10-18)。

TJ-30的推力為13.3拾牛(13.6公斤),最大高度為30.4毫米,長457.4毫米,為普·惠公司與漢密爾頓兩公司共同開發的,其推力稍大型的TJ-50(推力為22.24拾牛)將用於微型巡航導彈上。

圖10-18、用於微形無人駕駛飛行器的微型渦輪噴氣發動機TJ-39(推力13.8拾牛)

10.9 坦克裝甲車輛動力

在20世紀90年代海灣戰爭中大顯身手的美國M1主戰坦克,所裝備的發動機是美國生產的AGT-1500燃氣輪機(圖10-19)。該坦克是世界上首次採用燃氣輪機作為主動力的制式坦克,該機輸出功率是1103千瓦(1500馬力),主要燃料是柴油或煤油,也可用汽油。

尾氣排氣口位於車體尾部,進氣口在車體頂部。AGT-1500燃氣輪機不但零件少,定期檢修間隔時間長,且冷卻系統簡單而效率高,排煙量大為減少。此外,該機零部件保養簡單,整機更換極快,不超過1小時,但是燃氣輪機也存在燃油消耗率高、初始成本偏高的缺點。

圖10-19、用於美國M1主戰坦克的AGT1500燃機

M1坦克公路最大速度為72.74公里/小時,平均越野速度48.3公里/小時,爬10%的斜坡時速度為32.21公里/小時,60%坡度時為7.24公里/小時,0至32公里/小時加速時間只需7秒,最大行程498公里。燃氣輪機的使用,使坦克連續作戰能力、機動性大為提高。

21世紀初,以生產航空發動機著稱的美國通用電氣公司與生產AGT1500燃機的霍利韋爾公司各投資50%,聯合開發用於新一代主戰坦克M1A1“阿布拉姆斯” (Abrams)的輕型燃機LV100(圖10-20)。

兩家公司聯合為此發動機項目提供了豐富的技術和經驗。LV100的開發分別彙聚了霍尼韋爾公司AGT1500渦輪發動機(M1坦克家族的動力)20年的使用經驗和通用電氣公司T700渦輪軸發動機(美國陸軍“黑鷹”和“阿帕奇”直升機的動力)20年的使用經驗。

圖10-20、將於2006月裝于M1阿布拉姆坦克服役的1500馬力級的LV100輕型燃機

LV100發動機極大地降低了 M1A1坦克的運轉和維護成本。目前安裝在M1坦克上的AGT1500發動機使用的是20世紀60年代後期的技術,可靠性和維修性都比較差。LV100發動機將使M1坦克的運轉和維護成本減少2/3。

這是由於:改進了部件可靠性和耐久性;部件的可達性好,易於維護;零件數量少,比AGT1500發動機零件數量減少了43%;燃油消耗量減少了33% ;配備了電子診斷和狀況監控及資料記憶體等。

前蘇聯T-80主戰坦克是以T-64主戰坦克為基礎發展而來的,從20世紀80年代初期開始生產,到1987年中為止,約有2200輛裝備部隊。T-80坦克裝有1台新型燃氣輪機,是前蘇聯採用燃氣輪機的第一種主戰坦克,額定功率約為724千瓦(985馬力)。該坦克公路最大行程(帶附加燃料箱)為600公里,不帶附加燃料箱為400公里,爬坡度60%,傾斜爬坡40%。

圖10-21、用輕型燃氣輪機作動力的美軍M1主力坦克

採用燃氣輪機動力是新一代坦克動力的發展方向之一。美國當代先進主戰坦克M1、M1A1和俄羅斯的T-80坦克都採用燃氣輪機作動力。據報導,目前美俄兩國已有車用燃機30000多台,共裝備了18000多輛主戰坦克。

在2003年3月20日開始的伊拉克戰爭中,裝備AGT1500燃氣輪機發動機的美國M1坦克(圖10-21)作為地面進攻的主戰坦克,又一次經歷了實戰的考驗。

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