更快更省油：反舰导弹动力发展史

红月亮

反舰导弹结构图

　　反舰导弹是二战以后被广泛用于反制敌方水面有生力量的一种有效武器。反舰导弹主要由三个重点单元组成：1.能够控制导弹精确击中目标的制导和控制系统，这是反舰导弹区别于火炮、炸弹等其他反舰武器的最大区别；2.战斗部，保证击中后能够对目标造成重大毁伤；3.动力系统，推进反舰导弹飞向目标。今天我们讨论反舰导弹的动力系统。动力是反舰导弹的重要组成部分，正是这一系统赋予反舰导弹以足够的射程和速度进行攻击。以下按照发展顺序，对反舰导弹所使用的种种动力做逐一介绍。

红月亮

最早实现：火箭发动机

　　最早的导弹使用火箭发动机作为主要动力。火箭发动机制造简单，价格低廉，是一种技术难度比较低的发动机，但是不能重复使用。这种一次性的发动机用在“自杀”的导弹上再好不过，所以早期的各种导弹无一例外的使用了火箭动力。具体又分为液体和固体火箭发动机两种，液体火箭发动机中，液态的燃料与氧化剂有单独的储藏箱体，在工作时，使用阀门调节喷入燃烧室的液体量，能够控制推力大小，甚至实现“关机”功能；而固体火箭发动机将固体氧化剂和燃料粉末与黏合剂一起烧结为圆柱状，一旦点燃即沿端面燃烧，直到燃烧完毕为止始终保持推力，不可控制。不过，相对于液体火箭，固体燃料火箭燃烧速度快，能够在初始阶段获得极大的推力。像现代S-300导弹系统所用的5V55导弹，导弹全重仅1吨，固体火箭推力居然高达28吨。

现在只有一些小型的反舰导弹使用火箭作为动力

　　如果按照飞行原理来讲，导弹可以分为巡航导弹和弹道导弹。弹道导弹基本仅能打击固定目标，对于在海上位置不断变化的水面舰艇来讲，需要导弹本身不停进行机动以便打击移动目标。因此，反舰导弹基本上归于巡航导弹一类，是在空气中依靠空气升力保持飞行的飞行器。但是，飞行器在空气中进行机动，势必会损失飞行能量，必须要求发动机提供持续推力以弥补。不然，仅从升力考虑，一枚硕大的反舰导弹以五六十节的速度（对比：P-700导弹的突防速度将近1500节）慢悠悠扑向军舰，使用小口径速射炮即可将其打的千疮百孔。因此，反舰导弹的动力系统，要求能够提供全程的推力，至少要保证导弹进入目标防空圈后具有足够的突防速度。采用固体燃料的火箭发动机，由于其燃烧不可控的先天缺陷，无法保证足够的末段推力，基本反舰导弹使用固体火箭的先例。

　　液体火箭发动机的反舰导弹曾经被使用过一段时间。但是液体反舰导弹也不是很理想的选择。首先，液体在导弹的储存箱内来回晃动很容易引发爆炸事故，况且早年火箭发动机使用的液体燃料对燃料箱的内壁具有强烈的腐蚀性。因此，导弹的燃料和氧化剂平时都是储藏在舰体内部，发射前再对导弹进行燃料的加注——这是一个漫长的过程。即使是这样，导弹内部既需要储藏燃料，又需要储藏氧化剂，使得同样燃料携带量的导弹相对于飞机来比，导弹的射程短的多——这是因为飞机发动机能够从空气中获取氧气作为氧化剂，免去了一个巨大的氧化剂箱和一套复杂的氧化剂液化、保温系统。

　　既然如此，第一代反舰导弹的设计者们，为什么不干脆使用飞机发动机作为动力呢？可是当时的飞机发动机都有一个重大缺陷——推力不够。

　　使用内燃机加螺旋桨的动力方式或许比火箭发动机具有更好的燃油经济性，但是这套系统的推力实在是太低了。螺旋桨飞机的速度达到300节已经很高了，就算是以这样的速度去撞击美国舰队的日本自杀机，在美军舰载机、大中小口径防空火炮的层层拦截之下，也没能获得什么像样的战绩。以当时的科技水平，导弹能够直线扑向敌舰已经很不容易，如果无人的导弹以这样的速度直飞，那么舰载机飞行员只需要轻松尾随其后，将目标套入瞄准具光圈，按下开火按钮……

　　所以液体火箭发动机虽然有着种种的缺陷，但确实是那个年代所能找到的最适合反舰导弹的发动机。当然，使用这种发动机的导弹，射程仅有四五十公里，甚至和二战时战列舰主炮射程差不了多少。当然，比起炮弹来要准多了。

　　当时迫切需要一种发动机，既能够从空气中获取氧气，又拥有足够的推力使得导弹能够持续飞行。航空动力的不断发展，最终比较圆满的解决了这一问题。

红月亮

略显浪费：涡喷/涡扇发动机

　　涡轮喷气发动机使得飞行器迎来了一场动力革命，作战飞机的速度很快就突破了音速，并向2倍音速跨进。很快，研究人员将注意力放到了这种全新的航空动力上，使用喷气式发动机作为动力的反舰导弹随即诞生。

反舰导弹没有长长的跑道供给起飞，只能从发射筒蹦出

　　值得注意的是，与航空母舰不同，反舰导弹只能从发射筒内发射，不能如舰载机那般拥有狭长的跑道。而涡轮喷气发动机的推力，虽然能够维持高速巡航，但是想要从狭小的发射筒内获得足够的起飞速度，仍然捉襟见肘。这个时候，先前被认为不适合的固体火箭又派上了用场。很多反舰导弹在起飞时，使用固体火箭助推起飞，获得足够的起飞速度后，抛掉助推器，启动喷气发动机继续前进。直至今天，几乎所有的反舰导弹发射时都使用火箭助推器。

　　涡喷动力应用于反舰导弹之后，很快便大行其道，一时间几乎所有的反舰导弹都使用涡喷作为推进动力，导弹射程也从几十公里蹦到了上百公里。随着时间的推移，使用涡喷发动机作为导弹动力的弊端也显现出来。

　　首先要指出的是，涡喷发动机的推力相对于火箭来讲仍嫌不足。当时使用涡喷发动机的导弹巡航速度大多数在0.8马赫左右，但是同时代的喷气式战斗机速度已经突破2马赫。当时的军舰上已经广泛装备了用于对付喷气式战斗机的防空导弹，反舰导弹的巡航速度在发展迅速的舰载防空系统面前，只能以龟速来形容。使用推力更大的涡轮发动机，当然可以使得导弹飞得更快，但是带来的油耗又会缩短导弹的航程。可见，对动力的需求仍然存在，甚至是刚性需求。

　　当时的反舰导弹设计者们，设计了掠海飞行弹道等一系列避开雷达死角的办法，很多方法直到今天还在使用。一些反舰导弹甚至除了起飞段的火箭助推器以外，额外搭配了一个攻击段的火箭发动机，在导弹对目标发起攻击时点燃发动机，加快导弹突破军舰防空障碍时的速度。对于美国等国家，主要的对舰攻击方式是用长航程的舰载机发射火箭动力的空基高速反舰导弹，所以对反舰导弹的射程要求并不急迫，比如广泛使用的“鱼叉”导弹射程顶多250公里。而对于需要使用导弹建立海上防线的苏联来讲，反舰导弹的射程等性能就显得颇为重要。

　　苏联人最终在他们的反舰导弹上使用了一种全新的动力装置。这种动力装置目前还没有被安装在有人驾驶的飞行器上，却在40多年前就被运用于导弹之上；因为对于导弹的尺寸来说，这种发动机再好不过，而且因为摒弃了复杂的压缩风扇等系统，这种发动机对于一次性使用的导弹来讲也不心疼。

红月亮

最好的动力——冲压发动机

　　笔者曾经做过另一篇航空动力的专题，在里面描述过涡轮发动机的工作原理。这种使用风扇对空气进行预压缩以提供足够浓度氧气的发动机，在面对更高的飞行速度时遇到了问题。在马赫数过高时，航空器本身的速度就使得其迎面的空气仿佛被压缩了一样，以至于风扇扇叶甚至难以切下足够的空气进入发动机的燃烧室。为此，高速飞行的战斗机需要在进气道上设置各种减速装置、调节装置，以削弱进气口处气流，使得飞机喷气发动机既能够吸入足够的空气，又不会因为过高的速度使得空气难以被吸入。比如，最近很火的歼-20战斗机，进气口前方就有一个鼓包。不要小看这个鼓包，进气道的设计是一个综合了多个学科的复杂的设计难题。

所谓DSI进气道，是用一个经过巧妙设计的鼓包来降低涡扇发动机进气流速的

冲压发动机用速度压缩空气，其可谓简洁也欤！

　　当人们为进气口设计问题而头疼不已之时，另一种呼声也随即传来，既然能够利用速度对空气进行预压缩，为什么不干脆取消掉飞机发动机的风扇，直接将压缩空气导入燃烧室呢？冲压发动机的概念由此诞生。但是，一个重大的缺陷导致冲压发动机至今也没有在飞机上得到实际应用——启动速度过高。

　　平时我们使用的飞机都是在机场上以零速度状态启动发动机，依靠发动机提供的少量推力在地面上像汽车一样慢慢挪动到启动位置，随后开足马力加速起飞。试想一下，当速度为0时，用什么给冲压发动机提供动力？

　　这就是冲压发动机至今也没能被应用在有人驾驶的航空器上面的原因。冲压发动机的启动速度实在太高，民用飞机用这种发动机获得高速完全没有经济性可言。即使是军用飞机，使用小涵道比+加力燃烧室的组合方式，也已经足够满足当下的作战需要。让作战飞机携带喷气式和冲压式两种无法同时工作的发动机上天实在是一件浪费重量又浪费燃油的事情。况且，当冲压发动机工作时，需要关闭喷气发动机，那样飞机在需要从高速状态切换成低速状态时又要重启喷气发动机。可是，君不见，航空地勤专门有一种车就是给飞机提供外动力源启动喷气发动机的，因为喷气发动机自启动也不是一件简单的事情……

　　但是对于导弹来讲，却没有上述的问题。导弹是一次性武器，落地（突防）速度越快越好，不考虑降落的问题；导弹从发射筒内使用火箭助推器发射，可以很方便的达到冲压发动机的启动速度。而且，冲压发动机需要的氧气从空气获得，速度越高，空气压缩比越高，发动机获得的氧气越充足，越能获得更大的推力，这是一个正激励的过程。可见，使用冲压发动机的好处实在多多，武器专家们也不由得感叹，终于找到了理想中的动力源！
　　
　　不过需要注意的是，尽管冲压发动机的概念早已有之，但是这种高速工况下工作的发动机实在不是一种拿来就能用的简单工具，需要复杂的数学计算和反复的空气流体实验才能确定相对优秀的设计方案。况且，带了助推器的冲压导弹起飞点火顺序如何，高速飞行下助推器能否可靠抛掉，都是横在武器设计者面前的难题。直到1970年，最早的使用冲压发动机的反舰导弹才定下雏形，这就是今天听起来仍然振聋发聩的P-700反舰导弹。

　　冲压发动机用于导弹的甜头实在是多，以至于苏联人不仅在重型反舰导弹上使用，在中型乃至空射导弹上都逐渐普及了冲压发动机。当然，更小的冲压发动机意味着更加复杂的空气动力学计算和更加精致的导弹力学设计。现今俄罗斯的“宝石”系列、“布拉莫斯”系列，空射的KH31系列、中型舰对舰导弹“白蛉”等几乎全部使用了冲压发动机。

冲压导弹对俄罗斯来讲已经不是难技术，已经达到了价格便宜量又足的形势

　　随着控制技术的进一步发展，更先进的反舰导弹，可以在飞行的途中慢速巡航，在快接近目标的时候提高功率，加速前进；还可以在飞行途中保持超低空飞行规避雷达探测，在接近目标时突然改变弹道进行跃升，俯冲攻击目标。

　　不过值得一提的是，如果有更加先进的隐身无人机作为反舰导弹的载体，航空母舰的地位说不准会有进一步被动摇的危险。