自從1942年，德國首先研制出V1、V2導(dǎo)彈后，整個世界就進(jìn)入新武器時代。
導(dǎo)彈徹底改變了戰(zhàn)爭模樣，以前由火炮稱雄的戰(zhàn)場，現(xiàn)在變成了導(dǎo)彈主宰。各種遠(yuǎn)程導(dǎo)彈讓現(xiàn)代軍隊在兵力到達(dá)前，先實現(xiàn)火力到達(dá)，戰(zhàn)場反應(yīng)速度和火力強(qiáng)度比以前提高很多。
▲德國V2彈道導(dǎo)彈
一輛F1賽車極速達(dá)300多公里/小時，一架偵察機(jī)極速達(dá)2-3馬赫，一枚奔月火箭速度超過7.9千米/秒。這些高速的背后，都離不開一顆強(qiáng)大澎湃的“動力之心”。
導(dǎo)彈也一樣，強(qiáng)悍發(fā)動機(jī)賦予其風(fēng)馳電掣的能力，成為現(xiàn)代戰(zhàn)場上的先行者。
但是導(dǎo)彈使用范圍很廣，所以種類也很多：
1、有體型龐大的洲際彈道導(dǎo)彈，其飛行軌跡中間有一大段位于高層空間。那里空氣稀薄、阻力很小，需要導(dǎo)彈自己攜帶氧化劑和還原劑。
2、有射程極遠(yuǎn)的巡航導(dǎo)彈、飛航式導(dǎo)彈。它們在稠密的大氣層中飛行，升力強(qiáng)、阻力大，可以吸入空氣燃燒作工質(zhì)，自己只攜帶燃料即可。
3、還有機(jī)動靈活，攔截飛機(jī)和航空器的防空導(dǎo)彈；低空飛行的反坦克導(dǎo)彈；以及速度達(dá)十幾馬赫的高超聲速飛行器等等。
▲俄羅斯“鋯石”超音速反艦導(dǎo)彈
導(dǎo)彈種類繁多，所以發(fā)動機(jī)也多種多樣。有的全程工作，有的只工作幾秒，有的推力巨大，有的能脈沖點火。它們各有優(yōu)缺點，在不同環(huán)境中發(fā)揮巨大作用。
總的來說，導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)有三大類：火箭發(fā)動機(jī)、吸氣式發(fā)動機(jī)、特種發(fā)動機(jī)。
一、火箭發(fā)動機(jī)。
火箭發(fā)動機(jī)應(yīng)用廣泛，體型從小到大（直徑0.6厘米~6米）都有，推力從零點幾到10兆牛不等。按推進(jìn)劑不同，分成液體火箭發(fā)動機(jī)、固體火箭發(fā)動機(jī)和固體-液體組合火箭發(fā)動機(jī)。
1、液體火箭發(fā)動機(jī)。
源于1903年俄國著名火箭專家——齊奧爾科夫斯基提出的火箭構(gòu)想。二戰(zhàn)時期，德國科學(xué)家研制出A4液體火箭發(fā)動機(jī)，裝備到V2彈道導(dǎo)彈上。
▲擠壓式和泵壓式液體火箭發(fā)動機(jī)
液體火箭發(fā)動機(jī)燃燒，有單組元、雙組元、三組元等不同形式。
單組元通過自身分解和燃燒產(chǎn)生高溫高壓氣體。雙組元由氧化劑和還原劑兩種物質(zhì)混合后燃燒，產(chǎn)生高壓推進(jìn)氣體，如液氧-煤油、液氧-酒精、液氫-液氧、偏二甲肼-四氧化二氮等等。
第一代洲際彈道導(dǎo)彈由火箭發(fā)展而來，所以美國大力神-I、蘇聯(lián)SS-10等都采用液體火箭發(fā)動機(jī)。美國“長矛”、蘇聯(lián)SS-3地地戰(zhàn)術(shù)導(dǎo)彈也同樣是液體火箭發(fā)動機(jī)。
▲大力神-I洲際導(dǎo)彈LR-87液體火箭發(fā)動機(jī)
液體火箭發(fā)動機(jī)比沖高、工作時間長、推力靈活易控制、可多次點火、容易多級串并聯(lián)使用，適合在運載火箭、大型導(dǎo)彈上使用，或作為小型姿態(tài)調(diào)整發(fā)動機(jī)使用。
▲小動量發(fā)動機(jī)噴射氣體調(diào)整姿態(tài)
其缺點是液體燃料不易保存，使用前要提前加注，準(zhǔn)備時間長，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，反應(yīng)速度慢，部分燃料有劇毒，對使用者產(chǎn)生危害等等。所以研制新型高性能液體推進(jìn)劑，減輕結(jié)構(gòu)重量，擴(kuò)大性能參數(shù)調(diào)節(jié)范圍是未來發(fā)展方向。
2、固體火箭發(fā)動機(jī)。
為了提高反應(yīng)速度，工程師又琢磨著將燃燒劑和氧化劑做成固體，以藥柱或澆鑄成型的方式裝填到燃燒室里（兼作儲存容器），成為固體火箭發(fā)動機(jī)。由燃燒室、噴管和點火裝置組成。
▲固體火箭發(fā)動機(jī)結(jié)構(gòu)
20世紀(jì)60年代，固體火箭發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)取得突破，其后很多導(dǎo)彈都改成了固體火箭發(fā)動機(jī)。
它具有推力大、反應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、使用方便的優(yōu)點，非常適合需要高速機(jī)動和快速反應(yīng)導(dǎo)彈。如戰(zhàn)術(shù)地地導(dǎo)彈、防空導(dǎo)彈、空空/空地導(dǎo)彈、反坦克導(dǎo)彈等。
它的缺點是比沖低、重量大、不容易多次點火和調(diào)節(jié)推力，對運輸、貯存環(huán)境要求嚴(yán)格。
▲單室雙推力固體火箭發(fā)動機(jī)
現(xiàn)代先進(jìn)空空導(dǎo)彈的戰(zhàn)術(shù)需求，還催生了多種新型固體火箭發(fā)動機(jī)，如單室雙推力、雙室雙推力、雙脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)等等。原理是利用多節(jié)藥柱分次點火，使空空導(dǎo)彈兼具巡航飛行和末端加速能力。
▲雙脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)
在此之前，空空導(dǎo)彈火箭發(fā)動機(jī)只在初始階段工作幾秒到十幾秒，然后發(fā)動機(jī)停止工作，導(dǎo)彈剩余階段全憑慣性飛行。所以空空導(dǎo)彈速度越來越低，每次機(jī)動都消耗大量能量，最后追不上飛機(jī)或被其擺脫自毀。
換裝雙推力、雙脈沖發(fā)動機(jī)后，空空導(dǎo)彈巡航階段可以用燃速較慢的藥柱節(jié)約能量；到末端導(dǎo)引頭鎖定目標(biāo)后啟動速燃藥柱，導(dǎo)彈瞬間提速獲得巨大動能，敵機(jī)就無法擺脫了。
▲雙脈沖固體火箭發(fā)動機(jī)
3、固體-液體混合火箭發(fā)動機(jī)。
它的推進(jìn)劑由固體燃料藥柱+液體氧化劑，或者固體氧化劑+液體燃料組成。工作性能介于固體、液體火箭發(fā)動機(jī)之間，燃燒室尺寸小，比沖大。但是燃燒不均勻，火焰溫度太高，現(xiàn)在已很少使用。
▲固-液混合火箭發(fā)動機(jī)
二、吸氣式發(fā)動機(jī)。
吸氣式發(fā)動機(jī)非常常見，導(dǎo)彈、飛機(jī)、軍艦上到處都有，分渦噴發(fā)動機(jī)、渦扇發(fā)動機(jī)、沖壓發(fā)動機(jī)、火箭-沖壓發(fā)動機(jī)等。
1、渦噴、渦扇發(fā)動機(jī)。
二戰(zhàn)中，德軍將渦噴發(fā)動機(jī)裝備到Me-262戰(zhàn)斗機(jī)上，成為第一種用于實戰(zhàn)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)。
其后渦噴、渦扇發(fā)動機(jī)迅速發(fā)展，在巡航導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈上廣泛使用。因為它們在大氣層中飛行，自身攜帶燃料有限，又需要很遠(yuǎn)的射程，所以經(jīng)濟(jì)高效的發(fā)動機(jī)必不可少。
▲上渦扇，下渦噴發(fā)動機(jī)
一般小型渦噴發(fā)動機(jī)體積小、成本低、可靠性高，適用于戰(zhàn)術(shù)巡航導(dǎo)彈，如美國AGM-84 “捕鯨叉”空射反艦導(dǎo)彈等。
小型渦扇發(fā)動機(jī)經(jīng)濟(jì)性更好、耗油低、排氣流紅外輻射弱，適用于遠(yuǎn)程戰(zhàn)略巡航導(dǎo)彈，如美國BGM-109“戰(zhàn)斧”巡航導(dǎo)彈等。
▲戰(zhàn)斧巡航導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)
2、沖壓發(fā)動機(jī)。
沖壓發(fā)動機(jī)也是非常優(yōu)秀的發(fā)動機(jī)，適合在大氣層中飛行速度高于２馬赫時使用。
沖壓發(fā)動機(jī)是純通管發(fā)動機(jī)，結(jié)構(gòu)很簡單，只有進(jìn)氣道、燃燒室和尾噴管，沒有壓氣機(jī)，沒有渦輪，也沒有旋轉(zhuǎn)部件。但其推力很大、重量輕、成本低，當(dāng)飛行速度大于3馬赫時經(jīng)濟(jì)性和效率都很高。
它工作時，迎面高速氣流從進(jìn)氣道進(jìn)入，抵達(dá)燃燒室后因速度驟減而壓縮，密度增大溫度升高。與霧狀燃料混合點燃，形成高溫高壓氣體，由尾噴管膨脹加速噴出，獲得巨大推力。適合各種艦空、地空導(dǎo)彈、靶彈和高超音速飛行器使用。
▲各種沖壓發(fā)動機(jī)
但是”甘蔗沒有兩頭甜“，沖壓發(fā)動機(jī)也存在重大缺陷。其沒有壓氣機(jī)不能壓縮空氣，所以低速時不能啟動，必須要借助其他方式達(dá)到一定速度后才能啟動，對使用環(huán)境要求很高。
現(xiàn)在沖壓發(fā)動機(jī)還普遍是亞聲速燃燒，但超聲速燃燒沖壓發(fā)動機(jī)已在緊張研制中。它的燃料在大于聲速的氣流速度中燃燒，等技術(shù)成熟后，將大大突破現(xiàn)有速度和高度，使飛行器速度達(dá)6~25馬赫！
將其裝備在高超聲速巡航導(dǎo)彈、高超聲速飛機(jī)和空天飛機(jī)上，1小時內(nèi)可到達(dá)全球任何目標(biāo)。
3、吸氣式火箭發(fā)動機(jī)。
吸氣發(fā)動機(jī)和火箭發(fā)動機(jī)各有優(yōu)缺點，若將二者組合在一起，就能滿足速度與效率、中低空與高空、機(jī)動性與遠(yuǎn)射程的多重需求。它就是兼具二者優(yōu)點的吸氣式火箭發(fā)動機(jī)，也叫管道火箭發(fā)動機(jī)，如整體式火箭沖壓發(fā)動機(jī)。
它的構(gòu)思之精巧，簡直讓人不可思議。固體火箭發(fā)動機(jī)和沖壓發(fā)動機(jī)組合成一個整體，以沖壓發(fā)動機(jī)的燃燒室作貯存室，容納固體火箭發(fā)動機(jī)燃料。
工作時固體藥柱先燃燒，將導(dǎo)彈加速到1~2馬赫。等固體燃料燒完，燃燒室就空余出來，恢復(fù)其本來作用。然后沖壓發(fā)動機(jī)打開進(jìn)氣口，拋掉火箭尾噴管，點燃混合燃?xì)鈱?dǎo)彈加速到3~4馬赫以上。
這種組合最大限度的利用了空間，體積小、重量輕，在地空導(dǎo)彈、反艦導(dǎo)彈和部分空空導(dǎo)彈上廣泛應(yīng)用。
▲流星空空導(dǎo)彈采用整體火箭沖壓發(fā)動機(jī)
如蘇聯(lián)“薩姆-6”地空導(dǎo)彈，就是典型的整體式火箭沖壓發(fā)動機(jī)。歐洲研制的“流星”遠(yuǎn)程空空導(dǎo)彈也采用此類發(fā)動機(jī)，導(dǎo)彈全程都有動力支持，機(jī)動能力大大提高，是目前最先進(jìn)的空空導(dǎo)彈之一。
三、特種火箭發(fā)動機(jī)。
如今火箭發(fā)動機(jī)、吸氣發(fā)動機(jī)、組合發(fā)動機(jī)占據(jù)了導(dǎo)彈發(fā)動機(jī)的主流。但除此之外，人們還在研究很多新發(fā)動機(jī)，運用到導(dǎo)彈和運載火箭上。如核火箭發(fā)動機(jī)、電火箭發(fā)動機(jī)、等離子體發(fā)動機(jī)、太陽能火箭發(fā)動機(jī)和光子火箭發(fā)動機(jī)等等。
核火箭發(fā)動機(jī)利用核能加熱工質(zhì)，產(chǎn)生推力，具有無限航程、推力大、比沖高，工作時間長等優(yōu)點。
它曾經(jīng)應(yīng)用在導(dǎo)彈上，如美國“冥王星”核動力巡航導(dǎo)彈。這種導(dǎo)彈在大氣層內(nèi)飛行，就像一個移動核反應(yīng)堆，一路飛一路污染。不僅對敵人有殺傷，對自己也沒什么好處，所以只實驗了一次就下馬了。
不過2018年，為應(yīng)對世界形勢變化，俄羅斯新型9M730“海燕”核動力巡航導(dǎo)彈試射成功，使其重新回到公眾面前。和風(fēng)漫談原創(chuàng)，禁止抄襲。
核火箭發(fā)動機(jī)在未來宇宙飛船星際航行中有巨大價值，反正太空中充滿輻射，小小核塵埃根本不算什么。
▲等離子體發(fā)動機(jī)
還有電火箭發(fā)動機(jī)、等離子體發(fā)動機(jī)、太陽能火箭發(fā)動機(jī)、光子火箭發(fā)動機(jī)等，它們的比沖都非常高，達(dá)到7000~200000m/s，工作時間很長，工質(zhì)噴射速度極快。但是推力都很小，只有零點幾到幾十牛，適合作火箭、導(dǎo)彈姿態(tài)調(diào)整或星際航行發(fā)動機(jī)使用。
這些形形色色的“飛天雄心”不斷發(fā)展，使導(dǎo)彈擁有更強(qiáng)大戰(zhàn)斗力和更遠(yuǎn)作戰(zhàn)范圍。從陸地到海洋，從大氣層內(nèi)到茫茫太空，導(dǎo)彈將繼續(xù)統(tǒng)治未來戰(zhàn)場，直到被更先進(jìn)的武器替代！
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