4.4發(fā)動(dòng)機(jī)其他性能
當(dāng)給定燃燒室壓力和推進(jìn)劑燃速時(shí),固體發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)參數(shù)(推力、直徑、長(zhǎng)細(xì)比、推重比)相互制約,以速度增量為優(yōu)化目標(biāo)函數(shù)時(shí),可以確定各級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)最佳裝藥長(zhǎng)細(xì)比:g1=4~5,g2=2.5~3.5,g3=1.5~2.5。因此,陸基多級(jí)固體導(dǎo)彈的上面級(jí)常比下面級(jí)直徑小。烈火3導(dǎo)彈的二級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)細(xì)比只有1.55,明顯不合理,這也影響了發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。根據(jù)印度媒體的報(bào)道,烈火3的兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)都采用了柔性擺動(dòng)噴管。我國(guó)的DF-31導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)首次采用了柔性擺動(dòng)噴管,而更先進(jìn)的JL-2導(dǎo)彈的三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)采用了可拋式雙級(jí)延伸噴管,比烈火3的水平高得多。
按照印度媒體的說(shuō)法,ISRO是純民用的,因此DRDO有自己獨(dú)立的固體發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)線。軍民結(jié)合是各國(guó)(包括我國(guó))固體發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的普遍規(guī)律,但印度似乎是個(gè)例外:民用的發(fā)動(dòng)機(jī)水平不高,軍用的居然性能更低。不知道這是由于部門(mén)利益的阻礙,還是出于“愛(ài)好和平”的目的。
順便指出,按照印度媒體的報(bào)道,烈火5只比烈火3重1噸,這實(shí)際上違反了導(dǎo)彈設(shè)計(jì)的基本常識(shí)。根據(jù)固體導(dǎo)彈設(shè)計(jì)的一般規(guī)律(有興趣的網(wǎng)友可以去參考相關(guān)專(zhuān)業(yè)教科書(shū)),多級(jí)導(dǎo)彈的各級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作質(zhì)量比(本級(jí)燃盡時(shí)和開(kāi)始工作時(shí)的質(zhì)量比)基本相同。對(duì)于烈火3和烈火5,這一數(shù)值大約是20/50=0.4(一級(jí)數(shù)據(jù))。按照筆者的估算,烈火5應(yīng)該比烈火3重大約3噸。不過(guò)考慮到烈火5可能會(huì)對(duì)下面兩級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行減重(采用復(fù)合材料殼體等),因此在上表中我們暫時(shí)采用51噸的數(shù)據(jù)。
5,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
烈火3采用了級(jí)間熱分離方式,即上面級(jí)先點(diǎn)火,當(dāng)推力達(dá)到一定大小后再與下面級(jí)分離。級(jí)間段設(shè)計(jì)成長(zhǎng)1.1米的桿系結(jié)構(gòu),便于分離時(shí)燃?xì)馀懦觯捎帽菟ǚ蛛x。熱分離方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,易于設(shè)計(jì)、加工,但對(duì)上面級(jí)的燃料有一定損失,常用于早期的多級(jí)導(dǎo)彈。
在導(dǎo)彈姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)中,對(duì)彈性振動(dòng)也必須保持穩(wěn)定,即導(dǎo)彈在飛行過(guò)程中由于外力干擾出現(xiàn)彈性振動(dòng)時(shí)能迅速地被抑制,不致愈振愈烈,造成彈體結(jié)構(gòu)的破壞。為保持彈性振動(dòng)的穩(wěn)定,從姿態(tài)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)觀點(diǎn)來(lái)看,希望彈性振動(dòng)頻率高一些,離導(dǎo)彈飛行姿態(tài)變化的正常工作頻率遠(yuǎn)一些。而彈體彈性振動(dòng)頻率主要與結(jié)構(gòu)剛度有關(guān),構(gòu)件在受一定外力條件下變形量愈小其剛度愈大,結(jié)構(gòu)剛度愈大振動(dòng)頻率也愈高。構(gòu)件剛度的大小與構(gòu)件材料剛度性能、構(gòu)件的形式、構(gòu)件所用材料多少有關(guān),級(jí)間分離機(jī)構(gòu)采用爆炸螺栓的整體結(jié)構(gòu)的剛度要比采用爆炸索的結(jié)構(gòu)剛度低。這是桿系結(jié)構(gòu)級(jí)間段的固有缺點(diǎn),因此先進(jìn)的固體導(dǎo)彈級(jí)間段一般都采用半硬殼式結(jié)構(gòu),爆炸索分離。
6,制導(dǎo)與命中精度
烈火3采用環(huán)形激光陀螺捷聯(lián)式慣導(dǎo)。據(jù)印度媒體報(bào)道,其第四次飛行試驗(yàn)中首次使用了自行研制的環(huán)形激光陀螺(此報(bào)道的真實(shí)性同樣值得懷疑),而之前的三次試驗(yàn)使用的陀螺是從美國(guó)Northrop-Grumman公司和Honeywell公司購(gòu)買(mǎi)的。筆者不禁感慨,連中程導(dǎo)彈用的高精度慣導(dǎo)設(shè)備印度都能買(mǎi)到,美國(guó)人的所謂反擴(kuò)散措施豈不是形同虛設(shè)?而印度的國(guó)產(chǎn)慣導(dǎo)水平是相當(dāng)?shù)偷?,正因?yàn)闊o(wú)法生產(chǎn)高精度的傳統(tǒng)機(jī)械平臺(tái)式慣導(dǎo),才改用捷聯(lián)式慣導(dǎo)。如果印度國(guó)產(chǎn)的慣導(dǎo)設(shè)備不堪用,一旦美國(guó)停止向印度出口這些實(shí)質(zhì)上的違禁品,“烈火”豈不就成了燒火棍?慣導(dǎo)設(shè)備這樣的高精尖硬件,體現(xiàn)的是全面的基礎(chǔ)工業(yè)能力(設(shè)計(jì)、材料、加工、檢測(cè)等等),是不能投機(jī)取巧的。
烈火3的命中精度是印度專(zhuān)家津津樂(lè)道的一個(gè)指標(biāo)。不過(guò)他們同時(shí)拒絕披露烈火3命中精度的數(shù)值。烈火3的精度,由于印度官方?jīng)]有公開(kāi)數(shù)據(jù),我們只能加以推測(cè)。據(jù)印度媒體報(bào)道,其關(guān)機(jī)速度誤差為0.1m/s量級(jí)。假設(shè)這個(gè)數(shù)據(jù)是真實(shí)的,在3000km射程上對(duì)應(yīng)的縱向偏差約為150m。但是,我們不知道這個(gè)關(guān)機(jī)速度誤差是遙外測(cè)數(shù)據(jù)差的實(shí)測(cè)值,還是設(shè)計(jì)指標(biāo)值。一般來(lái)說(shuō),外測(cè)設(shè)備的測(cè)量誤差應(yīng)該比被測(cè)量值小一個(gè)量級(jí),印度的航天測(cè)量設(shè)備能否達(dá)到速度測(cè)量精度0.01m/s是很值得懷疑的。畢竟,目前美國(guó)人將GPS的P碼用于靶場(chǎng)外彈道測(cè)量后,其外測(cè)的速度精度才達(dá)到0.01m/s左右。