出品：科普中國

　　作者：鴻爪雪梨

　　策劃：武玥彤

　　監制：光明網科普事業部

　　一枚導彈的各個分系統是如何運作的（五）“大海航行靠舵手”——導彈控制執行裝置

　　在大氣層中飛行的導彈，可通過改變空氣動力的方向來控制導彈，而在大氣層外飛行的導彈，則需要改變推力的大小和方向以獲得控制力。導彈的執行機構就是實現上述動作的裝置。

　　一、改變導彈氣動力的舵機

　　廣義的通過改變氣動力實現導彈機動的執行機構由舵機、信号處理及反饋部分組成。舵機則是執行的一線裝置，“舵”這個名字形象的體現了該裝置的作用，如果将導彈飛行在空中比作船行駛在水中，那麼舵的作用就比較容易理解了。通過操縱舵片偏轉或轉動，使作用在彈體上的升力或側向力發生變化，進而帶動導彈偏移或翻轉。

　　圖1 俄羅斯S-400防空導彈舵機艙的内部結構（共有四組舵機，分别控制四個舵片）（圖片來自網絡）

　　導彈的引導系統将測量到的導彈實時坐标、角度和彈目相對位置轉換為控制指令（一般為電信号），指令通過彈上的電纜或無線模塊傳遞給執行機構的信号接收元件，并被轉化為舵機可識别的信号。

　　設計舵機時一般要考慮以下多個因素。首先是舵機要有足夠的能力對抗作用在彈體翼片和舵片上的空氣阻力，好比掌舵人要使船轉向，則必須克服水的阻力一樣。其次是舵機要能産生足夠的偏轉角和角速度，同時要有足夠的快速性，能夠快速滿足彈體姿态變化所需的控制力，簡單來說，就是要盡可能的“一盤子打到位”，否則就會出現導彈姿态一直滞後的現象，影響精度。此外，還要求尺寸小、質量輕等。

　　舵機設計的好壞将直接影響整個導彈制導系統的性能。不管哪種類型的舵機，都必須有能源和動作裝備。以電動舵機為例，電動舵機以電池電源為能源，調節電壓以帶動電動機旋轉，從而帶動舵片轉動；以高壓氣源作為動力的舵機為氣壓式舵機，這種舵機利用高壓氣瓶中儲存的高壓氣體（氦氣或空氣）為動力源，或者以固體燃料燃燒産生的氣體為動力源，通過調節氣體噴嘴的開合大小和角度來調整舵片。另外還有液壓式舵機，類似于工程機械中的液壓杆，通過液體壓力推動活塞，帶動舵片偏轉。

　　電動舵機外形尺寸小，結構簡單，但功率小且快速性較差。一般運用在小型導彈上。氣壓式舵機功率大，動作迅速，但受氣源儲量和燃氣利用率的影響，一般用在飛行速度較快但時間較短的導彈上。液壓舵體積小、質量輕、功率大，但液體性能受環境影響較大，且成本較高，一般用在中遠程高價值導彈上。

　　二、改變導彈方向的推力控制裝置

　　除了通過舵機調整導彈姿态之外，推力控制裝置也是常見的一種控制導彈飛行的裝置。推力控制是指改變發動機排除的氣流方向來控制導彈方向。有過摩托艇駕駛經驗的讀者會有這樣的體會，高速行駛的摩托艇要轉彎時，必須輔以足夠的動力，否則不僅轉彎半徑增加，摩托艇自身也會更容易失穩甚至“翻船”。導彈飛行也是一樣的道理，在導彈推進階段，通過調節燃氣方向，可以使導彈獲得很高的機動性能。

　　圖2 一種發動機推力矢量控制裝置的結構示意圖（圖片來自網絡）

　　在洲際導彈的垂直發射階段，由于此時速度較低，空氣動力控制的作用微乎其微，而一旦某一台主發動機推力偏心，在巨大的重量的放大下，導彈就會翻滾甚至失穩，這個時候就需要通過發動機的動力微調來保證彈體垂直且逐漸加速。

　　而某些垂直發射的戰術導彈，為了盡快的進入可控狀态，也要求導彈在起飛後迅速轉彎，以便擴大最小射程和最大射程的區間，全方位的打擊目标。

　　除調整主推力的氣流方向來控制導彈姿态之外，某些導彈上還裝置了調姿發動機，顧名思義，就是用以調整導彈姿态的發動機，如俄羅斯某款反艦導彈，在頭部設置了兩對調姿發動機，在垂直發射後的短時間内，導彈的控制系統根據預估的彈道核對導彈的實時姿态，并發出調整指令，調姿發動機接到指令後，根據情況個别或同步工作，使導彈迅速從垂直姿态變為近似水平姿态，進入空氣動力機動區間，導彈迅速進入射程區間，對抵近防禦和近海防禦來說，這種強大的機動性無疑是強大的戰鬥力。

　　圖3 俄羅斯某型反艦導彈通過調姿發動機快速完成姿态控制（圖片來自網絡）

　　軍事小百科：導彈的執行裝置是根據導彈控制系統發來的指令操縱導彈的舵面或者翼片偏轉，或改變發動機的推力方向，以控制和穩定導彈飛行的裝置。好的執行裝置能夠在收到控制系統信号的極短時間内，精确、快速的完成導彈姿态調整，使導彈能夠迅速瞄準目标或進入射程區間。

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