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（一）“導彈長相，遠不止好看”——導彈總體設計

經過近八十年的發展，導彈已經成為一個國家國防實力的最直觀的指征。而導彈發展的八十年，也是計算機技術、微機電技術和電氣技術飛速發展的八十年，關鍵技術相輔相成，互相成全，使人類的作戰方式和戰術思維發生了天翻地覆的變化。許多人對導彈的設計過程充滿了好奇，筆者将從總體設計和關鍵分系統設計的角度，嘗試為讀者梳理一枚導彈從無到有的過程，感受這樣複雜高深的系統工程中人類的創造力與組織力。

當我們在談論設計一發導彈的時候，我們在思考什麼？是如何讓它飛的更遠更高？還是讓他打得更準？都是，又都不是。

現代戰争中，導彈的分類與定位不斷細分，各種作戰需求下，不同的導彈專業解決不同的痛點，其戰術指标、外形、彈體布局、艙段分配等也各有特點。

導彈的指标一般有射程、命中精度、威力、發射方式、反應時間、重量、突防能力等。對于主要用于攻擊對國家生存和戰争勝敗有重大意義的戰略目标的戰略導彈來說，射程指标最為重要，如果不能保證戰略威懾的有效距離，那戰略反擊也就失去了意義。而對于空空導彈來說，導彈的飛行速度就顯得尤為重要，現代空空戰鬥一般是目視視距外的導彈大戰，哪一方的導彈飛得快，哪一方就能占據先手優勢。對于反艦導彈，突防能力則較為重要，突防能力不強，導彈隻能成為敵方自衛艦炮的活靶子。

導彈設計的第一步，首先應該分析這款導彈要解決什麼問題。即對目标特性、發射條件、導彈性能等進行初步分析。當打擊目标和使用環境确定之後，我們對于指标的優先性就有了初步的判斷。接下來就是借鑒以往經驗，思考這個導彈的氣動布局和結構設計。

圖1 鷹擊-81反艦導彈，采用正常式氣動布局（圖片來自網絡）

圖2 AIM-9響尾蛇空空導彈，采用鴨式氣動布局（舵面位于彈體前段，尾翼位于彈體後段）（圖片來自網絡）

圖3 愛國者防空導彈，采用無彈翼布局（圖片來自網絡）

氣動布局是指導彈各主要部件的外形及其相對位置的設計與安排。如翼面(包括彈翼、尾翼、舵面等)的外形及其在彈身外部的布置方案。不同的導彈由于對彈速、空中機動性能的要求不同，翼片和舵片的布局也各有特點。

良好的氣動外形可以有效的提升導彈的機動性和可操作性，同時還可降低飛行阻力并提高飛行穩定性，從而減輕動力系統和姿态控制系統負擔。滿足戰術指标隻是氣動設計最基本的要求，良好的氣動設計可以更好的提升導彈的控制穩定性，并盡可能減小雷達散射面積以達到隐身效果，同時還要保證便于發射、貯存和運輸。對于高超聲速的導彈，氣動設計還應考慮降低氣動熱。

彈翼設計是氣動設計的重要階段，關系到全彈的射程、最大高度和機動性能。彈翼的作用和飛機的機翼作用類似，它能夠很好地為導彈提供升力。如巡航導彈的彈翼設計能夠為巡航導彈提供大約80%的升力，也就是說，在巡航導彈的上升階段，隻有20%升力是由發動機提供的。這也就使得巡航導彈在上升階段更加地節省燃料。

結構設計和氣動設計略有交叉，但結構設計的重點是導彈的内部控制系統、引戰系統、電氣系統、控制系統等各個分系統的布局設計，以及彈徑、長徑比、各段形狀參數等外形設計。彈頭外形選擇與參數是結構設計的核心之一。從空氣阻力的角度來看，錐形頭阻力最小，半球形頭部阻力最大，而從制導要求的角度，半球形與球形頭部适合紅外制導工作，而尖拱形适合雷達導引頭工作。

圖4 采用紅外制導方式的長釘導彈是圓頭（圖片來自網絡）

當導彈的氣動外形和結構設計初步完成之後，各個分系統将在此框架内開始各自的設計工作。需要特别說明的是，導彈總體和分系統的設計并不是單向的，在可行性論證的階段，導彈外形常會發生較大的變動，帶動各個分系統也進行對應調整，而分系統的調整，又會反哺總體的改進設計。在螺旋上升的過程中，導彈方案逐步完善，一枚導彈的形象也逐漸清晰起來。

軍事小百科：新型導彈的設計是根據作戰要求進行的。設計一款導彈的初始階段，要先根據導彈的用途、環境和大概指标，結合曆史經驗，确定導彈的總體布局。良好的氣動布局和結構設計對全彈指标的實現意義重大，導彈總體設計是導彈設計中最為重要的環節，好的總體設計可以極大程度的縮短研制周期，降低研制風險。