從臺(tái)導(dǎo)彈頭罩開(kāi)裂看防空導(dǎo)彈頭罩技術(shù)

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1、從臺(tái)導(dǎo)彈頭罩開(kāi)裂看防空導(dǎo)彈頭罩技術(shù)◎美國(guó)上世紀(jì)50年代初的“波馬克”導(dǎo)彈天線罩采用玻璃纖維纏繞成型中國(guó)8/vie　　2017年3月，臺(tái)媒曝光臺(tái)海軍戰(zhàn)斗系統(tǒng)工廠蘇澳維修站邱姓庫(kù)長(zhǎng)在作業(yè)時(shí)不慎發(fā)生碰撞，彈頭的陶瓷護(hù)罩出現(xiàn)裂痕，而領(lǐng)班的林姓班長(zhǎng)卻隱匿未報(bào)，以膠帶捆綁彈頭，直到2017年1月執(zhí)行吊彈作業(yè)從彈庫(kù)搬上“左營(yíng)”號(hào)“基德”級(jí)艦時(shí)才被發(fā)現(xiàn)。這一事件反映出臺(tái)海軍軍紀(jì)渙散，裝備維護(hù)形同兒戲，不過(guò)讓外界頗為詫異的是被臺(tái)海軍視為防空“神器”的“標(biāo)準(zhǔn)”2艦載防空導(dǎo)彈的頭罩竟然是“土氣”的陶瓷材料，而且破裂后海

2、軍司令部宣稱問(wèn)題不大，似有大事化了的企圖。那么，常常被人忽略的防空導(dǎo)彈頭罩究竟起著何作用？又為什么使用陶瓷材料？陶瓷質(zhì)地的頭罩開(kāi)裂后會(huì)對(duì)導(dǎo)彈產(chǎn)生什么樣的影響呢？　　比較偏門(mén)的防空導(dǎo)彈頭罩里面究竟有著怎樣的學(xué)問(wèn)？要回答這一問(wèn)題我們還要從其艱難的發(fā)展談起?！蜷_(kāi)裂后又修補(bǔ)的臺(tái)海軍“標(biāo)準(zhǔn)”2導(dǎo)彈頭罩◎二戰(zhàn)期間，美國(guó)B-18A飛機(jī)上裝了有機(jī)玻璃材料制成的半球形天線罩　　有機(jī)玻璃材料防空導(dǎo)彈天線罩的發(fā)展是與航空航天事業(yè)以及導(dǎo)彈本身的發(fā)展相關(guān)聯(lián)的。最早應(yīng)用于飛行器的天線罩可以追溯到第二次世界大戰(zhàn)。1941年，美

3、國(guó)在波音B-18A飛機(jī)上裝了一種供轟炸機(jī)瞄準(zhǔn)用的雷達(dá)，采用有機(jī)玻璃材料制成的半球形天線罩來(lái)保護(hù)雷達(dá)天線正常工作。此后，各種介質(zhì)材料及不同結(jié)構(gòu)形式的天線罩相繼應(yīng)用在飛機(jī)上。防空導(dǎo)彈天線罩的研制和應(yīng)用起步較晚，但它是在飛機(jī)天線罩的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來(lái)的，因此起點(diǎn)較高。上世紀(jì)50年代初，波音飛機(jī)公司開(kāi)始研制“波馬克”導(dǎo)彈天線罩，導(dǎo)彈最大速度為3倍音速，主動(dòng)尋的制導(dǎo)，天線罩呈卵形，采用玻璃纖維纏繞成型。而以后的2.5馬赫速度的“霍克”防空導(dǎo)彈則在此基礎(chǔ)上發(fā)展了纖維增強(qiáng)塑料材料，這時(shí)的防空導(dǎo)彈天線罩的電氣設(shè)計(jì)幾

4、乎都采用半波長(zhǎng)壁厚結(jié)構(gòu)。制造過(guò)程中，嚴(yán)格控制罩的壁厚公差及材料的一致性，保證了主動(dòng)尋的導(dǎo)引頭天線輻射場(chǎng)在給定入射角范圍內(nèi)有最佳的傳輸特性，它反映了當(dāng)時(shí)用有機(jī)材料制作天線罩的較高水平。　　微晶玻璃材料超音速和高超音速飛行器的發(fā)展，要求天線罩在更惡劣的環(huán)境下工作，需要研制在更高的工作溫度下，能滿足天線罩電氣和結(jié)構(gòu)要求的新材料。某些無(wú)機(jī)材料具有熔點(diǎn)高、介電性能好以及高溫強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，50年代已開(kāi)始注意這種脆性材料在導(dǎo)彈上應(yīng)用的可能?！奥槿浮?導(dǎo)彈天線罩就是用97.6%的三氧化二鋁陶瓷材料研制而成的。美國(guó)

5、柯寧玻璃公司于1953年偶然發(fā)現(xiàn)玻璃-陶瓷材料，兩年后用微晶玻璃研制成功“小獵犬”和“韃靼人”兩種防空導(dǎo)彈用天線罩。美國(guó)在這一階段著名的“不死鳥(niǎo)”空空導(dǎo)彈也采用了微晶玻璃頭罩，而該導(dǎo)彈最高速度達(dá)到了5馬赫。此時(shí)，人們對(duì)天線罩瞄準(zhǔn)誤差和瞄準(zhǔn)誤差率對(duì)制導(dǎo)系統(tǒng)的影響有了深刻認(rèn)識(shí)。有人認(rèn)為，以上兩種導(dǎo)彈制導(dǎo)系統(tǒng)是圍繞微晶玻璃天線罩而設(shè)計(jì)成功的。需要指出的是這一階段蘇聯(lián)導(dǎo)彈頭罩材料技術(shù)相對(duì)落后，在這一階段發(fā)展的2.8馬赫速度的“薩姆”6防空導(dǎo)彈仍使用了纖維增強(qiáng)塑料材料。◎“霍克”防空導(dǎo)彈發(fā)展了纖維增強(qiáng)塑料材

6、料的天線罩　　石英陶瓷材料上世紀(jì)60年代，美國(guó)喬治亞州理工學(xué)院在美國(guó)海軍的資助下，研制新的熱防護(hù)系統(tǒng)的材料，取得了泥漿澆注熔石英（簡(jiǎn)稱石英陶瓷）材料的新成果。這種材料介電損耗低，具有低的熱膨脹系數(shù)和高的抗熱沖擊性能，較適合于高速飛行的導(dǎo)彈。1963年美國(guó)空軍打算將石英陶瓷材料應(yīng)用于“開(kāi)路先鋒”戰(zhàn)略導(dǎo)彈。70年代，美國(guó)的“愛(ài)國(guó)者”防空導(dǎo)彈和意大利的“阿斯派特”導(dǎo)彈均采用石英陶瓷材料作天線罩，兩者都是半波長(zhǎng)壁厚結(jié)構(gòu)。后者為海、陸、空三軍通用的多功能導(dǎo)彈，是在美國(guó)“麻雀”導(dǎo)彈基礎(chǔ)上改進(jìn)的，由意大利塞列尼

7、亞公司向喬治亞州理工學(xué)院購(gòu)得石英陶瓷天線罩制作許可證，代替原“麻雀”三氧化二鋁天線罩。為提高導(dǎo)彈天線罩抗雨蝕能力，在罩的頂部加了金屬鼻錐帽?！　∧壳?，未來(lái)拱形天線技術(shù)已經(jīng)成為防空導(dǎo)彈天線罩發(fā)展的新方向，其使得在天線罩表面合理設(shè)計(jì)天線陣列成為可能，實(shí)現(xiàn)天線和天線罩一體化共形?！　】偟膩?lái)看，防空導(dǎo)彈等高速飛行器天線罩的發(fā)展是與材料的發(fā)展密切相關(guān)的。各國(guó)的技術(shù)水平不盡相同，對(duì)材料發(fā)展的基礎(chǔ)也不一樣，各有特點(diǎn)。其中，美國(guó)的發(fā)展路線大致是纖維增強(qiáng)塑料-氧化鋁陶瓷-微晶玻璃-石英陶瓷。蘇/俄、英則在較長(zhǎng)時(shí)間段

8、中采用有機(jī)材料-纖維增強(qiáng)塑料制作。這種情況在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)還將長(zhǎng)期存在?！颉奥槿浮?導(dǎo)彈天線罩是用三氧化二鋁陶瓷材料研制而成　　防護(hù)頭罩設(shè)計(jì)難點(diǎn)及關(guān)鍵技術(shù)　　導(dǎo)彈防護(hù)頭罩在設(shè)計(jì)上經(jīng)過(guò)了長(zhǎng)期探索和實(shí)踐，這主要是由于防空?У?防護(hù)頭罩在設(shè)計(jì)上需要解決諸多互相矛盾的技術(shù)難點(diǎn)?！　》揽諏?dǎo)彈頭罩設(shè)計(jì)難點(diǎn)防空導(dǎo)彈需要長(zhǎng)期儲(chǔ)存和執(zhí)勤，這要求頭罩性能相對(duì)穩(wěn)定，滿足較大溫差、濕度差和氣壓差等變化，克服潮濕、霉變和機(jī)械沖擊等問(wèn)題，而一旦發(fā)射又需要滿足高溫、高速和高過(guò)載的要求?？梢?jiàn)防空導(dǎo)彈防護(hù)頭罩的工作條