台灣的小火箭什麼水平,能當導彈用麼?_風聞
席亚洲-独立军事评论员,IT业观察者-公众号:亚洲火车总站2020-02-14 15:03
昨天,台灣島內公司自行研製的小型運載火箭“飛鼠1號”發射發射失敗,原因據稱是因為氣象條件不合適,遙測信號不穩定。
而從現場照片來看,“飛鼠1號”火箭已經進入點火程序,但又因為臨時叫停熄滅,這倒也展示了他所使用的“固液混合發動機”所帶來的優勢,即安全性較好。

“飛鼠1號”這外形看起來透着一股當代V2的感覺
有島內的綠媒馬上就藉着這這枚火箭大吹“軍事潛力”,聲稱這種火箭理論飛行高度可達300公里,而今後計劃研製的“飛鼠5號”更是可以飛到700公里高度,換算一下對地攻擊的話射程可達2400公里,云云……
這裏就不得不讓人呵呵一下,台灣島內的這些媒體還真是嫌台灣當局作死的速度不夠快,變着花樣想盡辦法的加速台灣的作死速度。
台灣要真打算研製核武器和導彈技術,不等大陸説話,第一個叫停的只怕是美國了。
在小説《三體》裏有個比方,説用現代技術製造的平衡式投石機能將彈丸扔到上千米外,而相比之下,南北戰爭前的火炮射程也就和這差不多——那麼投石機能擊敗大炮嗎?
台灣的這種固液發動機的運載火箭也是一樣,用它去做導彈,基本就和用投石機去和大炮對抗一樣無厘頭。
那麼為什麼這麼無厘頭,我們下面解釋一下。

混合式火箭發動機測試
“飛鼠1號”使用的發動機是一種固液混合發動機,我們知道,現代火箭有固體火箭和液體火箭的區分,這其中液體火箭因為推力調節方便,比衝高等因素,成為了早期運載火箭和彈道導彈的首選動力方案,而固體火箭在同一時期則因為價格低廉,但也難以做大的因素,主要作為火箭炮、火箭筒等武器的動力。
而二戰後,隨着技術的發展,這兩種技術都或多或少突破最初的限制,在對方的領域內有所建樹。
但是讓我們回到它們的源頭,早在上世紀30年代,德國在研製液體火箭的時候就想到,為何不結合這兩者的技術,將液態的氧化劑注入裝填有固體燃料的燃燒室內進行燃燒。
我們知道,固體火箭的固體燃料實際上是將氧化劑和燃料混在一起,換句話來説它就是在特定條件下可以穩定緩慢燃燒的一大團炸藥——這種危險性自然是非常高的,一旦燃燒失控那就是咣噹一聲。
而同時液體火箭雖然將氧化劑和燃料分開,但也因此需要兩套複雜的液壓系統,並且需要有兩組複雜的泵,分別將氧化劑和燃料按照特定比例注入燃燒室內,而且還要克服燃燒室內燃燒時產生的巨大壓力。
這都不容易。
而相比之下, 固液火箭的話,只要將氧化劑注入已經裝填好固體燃料的燃燒室內,點火,就可以燃燒了。在一定範圍內,加大氧化劑流量,推力就會上升,減小流量,推力就下降,停止注入氧化劑,就停止燃燒。
這看起來似乎是個非常理想的方案,結構非常簡單,只需一套液壓系統,而且它所使用的固體燃料價格也很低,當時德國選擇的就是橡膠——今天台灣用的這個也是。而它所使用的氧化劑也不貴,是笑氣——還是和台灣“飛鼠1號”一樣……
這樣一來,以很低的價格,很簡單的結構和工藝,就能實現與固體、液體火箭發動機相似的性能。
這似乎是一種完美的火箭——但是,這也必然帶來麻煩,首先就是固液火箭的比衝很低,比固體火箭還要低,所謂的比衝就是一公斤燃料+氧化劑,產生1公斤推力,能持續多少是秒。這個性能是衡量火箭性能的重要因素,液氫液氧燃料在最佳混合比下可以達到463秒,而相比之下固體燃料就只有200多不到300秒的樣子。而固液火箭的燃料也是固體,所以比衝也就在同一水平,這還是在使用比較先進的HTPB燃料的前提下,如果使用的是橡膠,比衝還要更低一些。
但固體火箭相比液體火箭,很容易用較小的彈體做出較大的推力,而且點火後馬上就能達到最高推力,因此加速性好,對於各種導彈來説是最合適的發動機。但固液火箭卻不行,正如我們上面説,它的推力也是隨着氧化劑流量的增加而上升的,而且它的最大推力也因為氧化劑注入裝置的限制(要克服燃燒室的壓強才能讓氧化劑“擠”進去)而無法達到和固體火箭一樣的水平。
這樣就形成了一個悖論,固液火箭具備比常規的液體燃料和固體燃料更低的成本,結合了兩者的部分優勢,但也繼承了兩者各自的缺點。
而且在火箭技術的發展早期,這種比衝比不過液體火箭,推力比不過固體火箭的東西,在導彈和運載火箭兩個領域都沒啥用武之地。
因此早早就被放棄——當然一直以來,因為它價格低廉的優勢,也從未真正淡出過各國科研人員的視線,陸續研製過一些採用這種原理的,小型探空火箭或者靶彈、靶機。

因為固液混合火箭在軍事上的用途非常有限,所以美國放心讓台灣去開發這種技術,並不擔心他們以此為基礎真的造出導彈來從而引起大陸的軍事反應
進入21世紀後,隨着商業航天熱的興起,各種以前因為性能較低而不受重視的火箭技術設計方案因為價格低廉而被重新考慮。
甚至於美國有一個新創公司正在研製使用鋰電池加熱水蒸氣噴出來的水火箭,這種火箭的比衝甚至只有二位數,但是它只作為第一級火箭用來將火箭推舉到高空,所以只要推力夠大就行,這種水火箭能用較長的時間將火箭推送到較高的高度,然後讓二級點火——實際上這和用飛機把火箭帶到空中發射的原理一樣。
既然水火箭都能用,那這種幾乎和火箭技術本身一樣古老,而且以前也有過一些特殊運用的固液混合火箭更是沒問題了。
之前鄧紫棋曾經搭乘的“山貓”亞軌道載人旅遊飛船就使用了這種動力,不過它的氧化劑是液氧,沒有台灣這個笑氣火箭這麼“復古”。
而説回到台灣的這個“飛鼠1號”,它是一種民營火箭,公司創辦人曾經在美國NASA工作,也正是因為看準了商業機會,帶着這個方案到台灣,並且希望能在台灣把這種火箭技術發揚光大。
讓我們以武器的眼光去衡量一下“飛鼠1號”
首先,它的發射準備過程非常繁瑣,發射前需要加註笑氣——因為你無法在它的彈體內長時間儲存液體笑氣。
然後它的載荷能力的可憐,這樣一種3噸的火箭,只能攜帶不到50公斤載荷,最大飛行高度300公里,根據經驗公式,最大射程也就是600公里。然後如果再給它增加載荷,按照經驗公式,一公斤載荷降低射程1公里,那麼也就是説如果發射一個500公斤的載荷,射程就變成150公里了……勉強能飛過台灣海峽。
但是……我們別忘了,這玩意是一種3噸重,1.5米直徑,10米長的兩級火箭……而且發射前還得加註氧化劑……
我們且不説諸如制導系統什麼這方面的問題,你打算在什麼條件下發射這種火箭呢?

山貓飛船的固液混合發動機示意圖
而按照他們的計劃,未來的“飛鼠5號”火箭的商業衞星載荷是150公斤,最大彈道高度1200公里……
但這卻是一種三級火箭,尺寸已經接近長征6號,也就是説都快趕上東風-4號中遠程彈道導彈了……
東-4的射程是4000公里,戰鬥部重量1噸。當然了這麼比是欺負人,東風-4導彈也就是長征1號火箭,它是能夠執行正經的衞星發射任務的火箭,和這種專門發射微小衞星的商用火箭根本不是一個概念了。
當然了,“飛鼠”系列火箭據它的設計者的説法,燃料成本只有正常火箭燃料的十分之一(當然如果“飛鼠5號”的話, 燃料應該會改成HTPB,氧化劑液氧,那就和一般固體燃料沒啥區別了),那姑且還算是有點價格優勢吧。
不過,這麼一個技術水平和V-2相似的玩意,台灣綠媒拿過來説這東西能有軍事用途……行啊,你們就作吧。
當然這樣我們也可以看到,美國之所以能允許台灣搞這麼個玩意,也是看到它實際上沒有什麼軍事意義,不會真正的挑釁到大陸——但另一方面呢,這又事實上能挑動一下兩岸的敏感神經,恰好符合特朗普政府現在喜歡搞的套路。
至於説這玩意商業上能否成功,讓台灣“進軍世界航天市場”……呵呵,我覺得就這倆字夠了。
美國民營航天都已經摺騰的飛起,中國也已經滿地都是,各種廉價的、便宜的設計方案滿天飛,你拿一個二戰前被V2火箭淘汰的方案出來説要挑戰一下……行啊,佩服佩服,繼續吧,有夢想誰都能上天……