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為何火箭炮的炮管都沒有膛線,它靠什麼來穩定飛行?

1939年, 蘇聯紅軍裝備了世界第一門現代火箭炮, BM-13-16型喀秋莎火箭炮。 從此火箭炮在世界戰爭中發揮了重大作用。

火箭炮靠火箭推力飛行,

不需要笨重炮管炮身, 也沒有反後坐裝置。 所以結構簡單, 能多發聯齊射, 火力猛, 突襲性好。

身管火炮都在炮管的內膛刻有膛線, 炮彈發射後, 炮彈沿著膛線的螺旋做旋轉穩定的彈道飛行, 以達到射擊的精准。

現代火箭炮的發射管內並沒有膛線,

就是少數火箭炮發射管有膛線, 也只是賦予火箭彈微旋, 不能滿足高速旋轉穩定性。 那麼, 現代火箭炮發射的火箭彈, 依靠什麼來穩定飛行呢。

現代火箭彈的穩定新式有兩種, 一是尾翼穩定, 二是渦輪旋轉穩定。

早期火箭炮是尾翼穩定的, 譬如蘇聯喀秋莎火箭炮, 沒有發射管, 依靠導軌發射, 火箭尾部安裝穩定尾翼, 保證火箭彈飛行的穩定。

到了50年代, 人們發明了渦輪穩定火箭彈, 依靠彈體繞彈軸高速旋轉所產生的陀螺效應來保證飛行的穩定, 火箭發動機燃氣從切向斜角噴口噴出。 典型的渦輪穩定火箭炮是中國的63式107毫米火箭炮, 尾部有6個噴口, 每個噴口都與彈體軸線有一定的偏轉, 這樣可以保證火箭炮高速旋轉穩定飛行。

107火箭彈結構上的“渦輪”是指, 火箭彈的飛行穩定不是依靠彈體的尾翼或發射管的內膛線的導轉, 而是依靠火箭彈發動機的偏心推力來高速自旋穩定。 具體說來107火箭彈的尾部有著8個噴口, 每個噴口與火箭彈的中心線都偏轉一個小角度,

火箭點火後, 燃氣在推動火箭彈前進的同時, 也在推動著火箭彈自轉, 實現飛行過程中的穩定。

正是由於107火箭炮採用了渦輪旋轉穩定, 所以107火箭彈對發射裝置的要求很低更適宜簡易發射。 理論上只要能承載起107火箭彈, 能提供穩定發射仰角的支架就能滿足發射條件。 所以我們在中東這些動亂戰場上, 我們看到了或單管、或發射管數量靈活的組合, 看到或在建築物視窗、或在汽車頂棚的發射, 看到或採用普通鋼管、或採用簡易焊接支架來發射107火。

納粹德國的Nbwf41式 150 毫米6管火箭炮, 採用渦輪穩定方式。

蘇聯BM-13型喀秋莎火箭炮,使用尾翼穩定,導軌定向器發射。

渦輪穩定火箭彈有一定缺點,如果彈體過長,火箭飛行中會產生較大的章動,造成火箭精度下降,所以只適合彈長和口徑比值小於8,射程小於20公里的火箭。國產107毫米火箭彈,全彈長只有0.8米,長徑比僅為7.4。而蘇制BM-21式122毫米火箭彈的長度達2.87米,長徑比值超過23.5,如果採用渦輪穩定,會造成穩定性和精度的嚴重下降。

渦輪旋轉穩定結構在目前的火箭彈中已不多見,長徑比過大就會影響火箭的自旋穩定。而長徑比的限制,就限制了彈體長度,也就限制了火箭發動機的長度和裝藥量,最終造成了射程上的削減。另外,渦輪旋轉穩定對彈體結構和強度、內部的電子元器件抗載荷能力都提出了更高要求。反觀,現在火箭彈上多用的低旋尾翼穩定就沒有這些問題。

國產WM-80式273毫米火箭炮,採用獨特的旋轉和固定尾翼混合穩定方式,彈體前部帶有起旋發動機,彈體後部還有四片尾翼,火箭彈發射後,起旋發動機立即啟動,彈體旋轉,火箭彈在旋轉力矩和尾翼穩定力矩的雙重作用下飛行。

60年代,蘇聯在研製BM21冰雹火箭彈時,就遇到了火箭彈穩定問題。為了提高射程,冰雹火箭彈首次使用了大長細比的彈體,殼體用2毫米薄鋼板卷成,這樣在當時口徑不很大的彈體裡,增加長度,以容納更多的燃料。以前火箭炮的精度問題,主要在於推力偏心和角推力偏心,設計人員最初提出的是與中國WM-80式273毫米火箭炮類似的自旋加平衡尾翼穩定方案,但最後落實的是穩定性更高的帶折疊尾翼的火箭彈,這個在蘇聯火箭彈研發史上有里程碑意義。此彈尾部較細,四個曲面尾翼緊貼在尾部表面,尾部直徑稍細,允許折疊尾翼在發射前緊貼在彈體上,當火箭彈離開定向管後,自動彈開讓火箭彈平穩飛行。除此之外為了能讓火箭彈在飛行過程中自旋,還在定向管內壁裡刻有“門”型凹槽,火箭彈定向鈕可以在凹槽裡滑動,飛出炮口後低速旋轉。

70年代以後,大口徑遠端火箭炮重回尾翼穩定,現役火箭炮均為尾翼穩定。但尾翼穩定火箭彈不然身管火炮準確,遠射程精度還是存在一些問題。中國在70年代初通過友好國家獲得了一部分蘇聯BM-21火箭炮,因為性能優異,決定在借鑒和參改BM-21火箭炮技術的基礎上,研製國產師級火箭炮。在研製過程中,發現蘇制原裝火箭炮的橫向散佈特別大,彈道終點的誤差經常高達200米以上,這對於中國炮兵是不能接受的。在1979年通過技術攻關,才解決了射擊精度和引信瞎火率高的難題,於1981年定型並大量裝備部隊。

為了解決尾翼穩定精度差的問題,俄羅斯的龍捲風和國產03式300毫米火箭炮採用了簡易制導,是世界上第一個在彈上裝備控制系統,在主動段按距離和方位進行彈道修正的火箭彈。300毫米火箭炮在彈尾安裝6片弧形折疊彈翼,採用折疊尾翼設計,火箭發射後,彈翼自動展開,火箭彈在彈翼的作用下穩定飛行。簡易制導火箭彈是在主動段對火箭彈的方向偏差進行修正糾偏,從而在縱向和橫向精度達到了射程的1/300,這精度已經與身管火炮不相上下。

蘇聯BM-13型喀秋莎火箭炮,使用尾翼穩定,導軌定向器發射。

渦輪穩定火箭彈有一定缺點,如果彈體過長,火箭飛行中會產生較大的章動,造成火箭精度下降,所以只適合彈長和口徑比值小於8,射程小於20公里的火箭。國產107毫米火箭彈,全彈長只有0.8米,長徑比僅為7.4。而蘇制BM-21式122毫米火箭彈的長度達2.87米,長徑比值超過23.5,如果採用渦輪穩定,會造成穩定性和精度的嚴重下降。

渦輪旋轉穩定結構在目前的火箭彈中已不多見,長徑比過大就會影響火箭的自旋穩定。而長徑比的限制,就限制了彈體長度,也就限制了火箭發動機的長度和裝藥量,最終造成了射程上的削減。另外,渦輪旋轉穩定對彈體結構和強度、內部的電子元器件抗載荷能力都提出了更高要求。反觀,現在火箭彈上多用的低旋尾翼穩定就沒有這些問題。

國產WM-80式273毫米火箭炮,採用獨特的旋轉和固定尾翼混合穩定方式,彈體前部帶有起旋發動機,彈體後部還有四片尾翼,火箭彈發射後,起旋發動機立即啟動,彈體旋轉,火箭彈在旋轉力矩和尾翼穩定力矩的雙重作用下飛行。

60年代,蘇聯在研製BM21冰雹火箭彈時,就遇到了火箭彈穩定問題。為了提高射程,冰雹火箭彈首次使用了大長細比的彈體,殼體用2毫米薄鋼板卷成,這樣在當時口徑不很大的彈體裡,增加長度,以容納更多的燃料。以前火箭炮的精度問題,主要在於推力偏心和角推力偏心,設計人員最初提出的是與中國WM-80式273毫米火箭炮類似的自旋加平衡尾翼穩定方案,但最後落實的是穩定性更高的帶折疊尾翼的火箭彈,這個在蘇聯火箭彈研發史上有里程碑意義。此彈尾部較細,四個曲面尾翼緊貼在尾部表面,尾部直徑稍細,允許折疊尾翼在發射前緊貼在彈體上,當火箭彈離開定向管後,自動彈開讓火箭彈平穩飛行。除此之外為了能讓火箭彈在飛行過程中自旋,還在定向管內壁裡刻有“門”型凹槽,火箭彈定向鈕可以在凹槽裡滑動,飛出炮口後低速旋轉。

70年代以後,大口徑遠端火箭炮重回尾翼穩定,現役火箭炮均為尾翼穩定。但尾翼穩定火箭彈不然身管火炮準確,遠射程精度還是存在一些問題。中國在70年代初通過友好國家獲得了一部分蘇聯BM-21火箭炮,因為性能優異,決定在借鑒和參改BM-21火箭炮技術的基礎上,研製國產師級火箭炮。在研製過程中,發現蘇制原裝火箭炮的橫向散佈特別大,彈道終點的誤差經常高達200米以上,這對於中國炮兵是不能接受的。在1979年通過技術攻關,才解決了射擊精度和引信瞎火率高的難題,於1981年定型並大量裝備部隊。

為了解決尾翼穩定精度差的問題,俄羅斯的龍捲風和國產03式300毫米火箭炮採用了簡易制導,是世界上第一個在彈上裝備控制系統,在主動段按距離和方位進行彈道修正的火箭彈。300毫米火箭炮在彈尾安裝6片弧形折疊彈翼,採用折疊尾翼設計,火箭發射後,彈翼自動展開,火箭彈在彈翼的作用下穩定飛行。簡易制導火箭彈是在主動段對火箭彈的方向偏差進行修正糾偏,從而在縱向和橫向精度達到了射程的1/300,這精度已經與身管火炮不相上下。

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