3,導彈投擲能力
可以用發射重量/投擲重量比──射程的關系來衡量導彈的投擲能力。一般而言,同等技術水平的導彈,發射重量/投擲重量比越大則關機速度越大,因此射程越遠。而同樣發射重量/投擲重量比的導彈,射程越遠就意味著導彈的投擲能力越高。從我的研究對比來看,烈火3達到了各國第一代固體MRBM的投擲能力,而所謂“與SS-20相當”則明顯不符合事實。即使是未來的烈火5,性能也與美蘇法的固體IRBM相差甚遠。
4,發動機性能評估
在不考慮重力速度損失和氣動阻力速度損失的情況下,根據齊氏公式,導彈的投擲能力(速度增量)主要取決于三個因素:發動機質量比、推進劑比沖、其他結構重量。前兩個值越高、第三個值越低,則速度增量越大。
4.1發動機殼體
按照印度媒體的報道,烈火3一級發動機裝藥約30噸,二級裝藥約9噸,殼體材料是馬氏體時效鋼。馬氏體時效鋼是一種高合金超高強度鋼,常被選作制造固體發動機殼體的材料。超高強度鋼是最早采用的一種固體發動機殼體材料,與復合材料相比,其屈服強度/質量比不高,但成本較低,加工簡單,因此仍被廣泛用作下面級固體發動機殼體。據報道,位于海德拉巴的印度國有Midhani鋼鐵公司可以生產屈服強度250psi級(1720Mpa)的馬氏體時效鋼,已用于印度PSLV運載火箭火箭的一級固體發動機殼體。由于馬氏體時效鋼中含有較多(8~9%)的貴金屬鈷,成本較高。由于烈火3采用了金屬材料殼體,其發動機質量比較低,這是造成其裝藥/起飛質量比(~39/50=0.78)低的主要原因。參照采用金屬材料殼體的PSLV運載火箭火箭一級固體發動機,烈火3的兩級發動機質量比可能只有0.82~0.83。PSLV運載火箭的三級固體發動機采用Kevlar-49殼體材料,裝藥7.58t,質量比為0.866。何況印度本國無法生產Kevlar-49纖維,所需材料完全依賴進口,這可能是烈火3二級發動機不得不仍然采用金屬材料殼體的原因。
印度自行研制的烈火-2型中程彈道導彈圖片來源:中國網
4.2推進劑性能
烈火3應該與PSLV運載火箭、GSLV火箭助推器一樣采用HTPB中能推進劑,一級海平面比沖為229~237,比我國和美、俄等國類似尺寸的HTPB下面級發動機比沖都要低(243~255),更不要說和NEPE和HTPB+HMX這些高能推進劑相比了。推進劑實測比沖不僅與其理論比沖有關,還與燃燒室壓強和噴管設計有關。一般而言,燃燒室壓強越大,實際比沖越高。可見,印度的固體發動機燃燒室壓強較低,這同樣說明了其較低的殼體材料性能和加工水平。
4.3發動機推力
發動機燃燒室壓強低還會導致發動機的推力低。發動機推力大,則加速較快,主動段時間減小,重力速度損失減小。盡管由于低空時加速變快,氣動阻力造成的速度損失增加,但對于中程導彈和洲際導彈,重力速度損失遠大于氣動阻力速度損失,因此總是追求更大的發動機推力和起飛推重比。此外,主動段時間減小還對突防有利。但是發動機推力也不能隨意增大,除了受到發動機燃燒室壓強和推進劑燃速的限制外,還對整個導彈的結構設計造成影響。當發動機推力增加,一方面導彈的軸向過載增大,另一方面主動段工作時間減小,彈道轉彎速率加大,導彈攻角及橫向過載增大,因此與軸向過載和橫向過載有關的結構都需要加強,在材料性能給定的條件下有可能需要增加結構重量。總之,只有殼體和結構材料性能高、加工工藝好、載荷設計合理,才能實現較大的發動機推力。
筆者在網上找到了一段DRDO發布的烈火3第四次試射的錄像。從導彈起飛段推算,烈火3的起飛加速度約為0.4~0.5g,即起飛推重比只有約1.4~1.5,30噸裝藥的一級發動機海平面推力還不到75噸,明顯偏低。