The student news site of Xavier High School

Kestrel

Modern Missile Technology: How It Works

By Matt Zablocki, Assistant Reporter

Hang on for a minute...we're trying to find some more stories you might like.


Email This Story






Since  the  beginning  of  the  post-WWII  era,  the  armed  forces  of  the  world  have  been  using  missiles  to  project  payloads  onto  targets  of  every  description,  with  the  technology  involved  becoming  more  and  more  sophisticated.  Nowadays,  we  simply  take  it  for  granted:  in  a  video  game,  on  a  jet  fighter,  from  a  missile  ship,  or  just  from  the  shoulder,  you  fire  a  missile,  and  it  automatically   tracks,  hits,  and  destroys  a  target  all  by  itself,  and  to  explain  it,  we  simply  call  it  science,  technology,  or  sensors.  However,  the  story  behind  how  these,  when  you  think  about  it,  amazingly  powerful  and  self-sufficient  tools  of  destruction  is  fantastically  interesting.

 

Now,  since  they’re  used  for  such  a  wide  range  of  purposes,  there  is,  naturally,  a  very  wide  variety  of  missiles  and  missile  types.  You  have  everything  from  enormous,  stories-high  ICBM’s  (Inter-Continental Ballistic Missiles)  to  cruise  missiles,  which  can  send  a  powerful  payload  over  a  range  of  hundreds  of  miles,  to  smart  bombs,  which  can  successfully  guide  themselves  to  a  target  when  dropped,  to  Air-to-Air  missiles,  SAMs  (Surface-to-Air  missiles),  Air-to-Ground missiles,  etc.,  along  with  handheld  weapons  such  as  the  Stinger.  Each  missile  genre  has  its  own  purpose,  and  is  specifically  designed  and  manufactured  for  that  purpose.  As  a  result  of  the  large  array  of  different  kinds,  we’re  only  going  to  give  a  few  example  of  key  types.

 

Our  first  projectile  is  the  AIM-9  Sidewinder,  the  latest  of  a  long  line  of  heat-seeking  Air-to-Air  missiles  that  was  designed  in  the  late  1940’s.  Although  it  has  been  in  service  for  a  relatively  long  period,  the  Sidewinder  remains  state-of-the-art  due  in  part  to  upgrades  made  during  its  service  life.  The  AIM-9  costs  about  $84,000,  has  a  top  speed  of  Mach 2.5,  is  about  9.5  feet  long,  weighs  around  190 lbs.,  and  has  a  range  of  almost  18 miles.  How  does  all  this  happen?  Well,  let’s  start  with  the  most  key  part:  the  tracking  system.  As  a  heat-seeking  missile,  the  sidewinder  tracks  the  warmth  from  the  target’s  exhaust,  or  whatever  else  on  the  target  may  cause  heat.  Using  a  photovoltaic  (solar)  cell  mounted  in  the  nose,  the  tracking  system  oscillates  this  solar  cell  around,  and  the  hottest  heat  source  generates  the  strongest  electrical  current.  If  the  more  powerful  part,  the  target  exhaust,  moves  to  one  side,  out  of  the  center  of  the  cell’s  oscillation,  then  the  different  point  and  timing  of  the  electrical  current  will  activate  motors  that  move  the  steering  fins  at  the  forward  end  of  the  missile.  In  order  to  overcome  any  evasion  tactics  used  by  the  enemy,  the  missile  will  double  the  magnitude  of  the  change  in  course,  turning  twice  as  much  as  the  change  it  detects  in  the  target.  Powered  by  a  solid  fuel  rocket  engine  and  guided  by  the  heat-seeking  system,  the  Sidewinder  will  catch  up  to  the  target  until  it’s  in  striking  range  of  the  enemy,  at  which  point  the  detonation  sensor  will  kick  in.  This  uses  a  circular  array  of  specifically  placed  lasers  that,  when  the  missile  come  up  to  the  target,  will  be  perfectly  aligned  so  that  light  sensors,  also  placed  in  the  nose,  will  pick  up  the  reflected  beams,  triggering  the  warhead.  This  consists  of   a  20 pound  WDU-17/B  explosive  warhead  packed  with  specialized   titanium  metal  rods  that,  when  the  explosive  detonates,  will   fragment  into  many,  highly  destructive  pieces,  destroying  the  enemy  aircraft.  However,  this  is  only  a  short  summary  of  the  technology  of  this  fairly  small  and  insignificant  piece  of  ordnance.

 

Our  next  subject  is  a  bit  larger:  a  self  propelled  projectile  capable  of  carrying  a  1,000 lb  payload,  the  cruise  missile.  A  modern  version  of  the  infamous  German flying  bombs  of  WWII,  this  type  is  the  military’s  most  convenient,  if  not  most  economical,  means  of  eliminating  a  fairly  large  target.  These  can  be  used  for  many  purposes,  as  well,  including  anti-ship  roles,  eliminating  distant  ground  installations  from  either  sea  or  ground,  nuclear  payload  delivery,  air-launched  from  vehicles  such  as  the  American  B-52  Stratofortress  or  the  B-2  Spirit  bombers,  and  others.  Again,  though,  how  does  it  work?  Well,  let’s  begin  with  the  propulsion.  Most,  if  not  all,  cruise  missiles  are  powered  by  a  jet  engine,  such  as  the  American  Tomahawk,  which  we  will  use  as  one  example  of  a  wide  range  of  cruise  missiles.  It  has  a  turbofan  engine,  but,  for  launch  from  a  sub,  aircraft,  ship,  land  based  platform,  or  anything  else  uses  a  powerful  solid  fuel  rocket  booster,  getting  it  into  the  air.  Once  the  jet  has  cut  in,  it  simply  cruises  along  at  a  steady  550  mph,   guided  by  a  GPS  system  which  is  connected  to  electronically  controlled, automated  steering  fins,  which,  together  with  the  lift  fins  allow  it  to  remain  in  the  air.  Now,  while  the  GPS  plays  the  principle  part  in  homing  the  missile  onto  the  target,  other  systems,  such  as  the  TERCOM (TERrain COntour Matching)   system,  or  the  DSMAC  (Digital  Scene  Matching  Area  Correlation)  system,  both  of  which   track  the  ground  below  and  match  it  with  data  from  the  GPS,  allowing  the  missile  to  stay  low  to  the  ground,  avoiding  enemy  radar  so  that  it  can reach  the  target  safely,  and  with  pinpoint  accuracy.  Then,  once  the  missile  reaches  its  target,  the  combined  GPS  and  terrain  matching  systems  electronically  activate  the  payload,  setting  off  half  a  ton  of  destructive  power.  Other  cruise  missiles,  of  course,  will  have  slightly  different  systems  and  specifications,  whether  because  of  the  difference  in  purpose  or  in nationality.

 

Next  up:  the  big  ones.  Intercontinental  Ballistic  Missiles  can  travel  thousands  of  miles,  and  can  deliver  multiple  powerful  nuclear  warheads  with  a  high  degree  of  accuracy.  These  are  the  modern  nuclear  deterrents,  the  engines  of  MAD,  mutually  assured  destruction,  the  danger  of  the  cold  war.  Now,  yet  again,  we  will  give  a  rough  idea  of  how  they  work.  The  Trident  D5,  or  Trident II,  was  from  1989,  and  has  since  been  repeatedly  been  updated  and  upgraded  to  keep  it  modernized.  At  its  introduction,  though,  the  D5  was  45  feet  tall,  nearly  7  feet  in  diameter,  and  weighed  130,000  pounds.  Nowadays,  it  can  carry  its  nuclear  warhead  in  excess  of  8,000  miles,  and  costs  $37,000,000.  The  exact  destructive  capabilities  aren’t  well  known,  but we  can  all  imagine  the  missile  as  extremely  potent. Also  to  be  taken  into  account  is  that  the  D5  is  only  a  SLBM  (Submarine  Launched  Ballistic  Missile),  not  actually  a  true  ICBM.   How  it  all  works  isn’t  so  clear  to  me,  but  the  general  idea  is that  it  works  similar  to  a  rocket,  with  different,  detachable  stages  like  the  Saturn  V  that  allow  it  to  blast  into  space  and  then  hurtle  towards  its  target  at Mach  24,  following  a  pre-programed  route  system  that  controls  the  projectile’s  maneuvering,  in  the  form  of  a  moveable  rocket  engine  and  presumably smaller  directional  thrusters.

 

Now,  in  conclusion,  it’s  important  to  remember  that  the  examples  given  here  an  others  of  similar  type  will  be  used  for  different  purposes,  and  will  have  separate  forms  of  control,  guidance,  propulsion,  and   destruction.  To  give  a  few  examples,  TOW  anti-armor  missiles  are  controlled  via  signals  sent  along  wires  trailing  behind  the  missile,  and   Hellfire  missiles  are  laser  guided,  and  the  AGM-88  HARM  missile  is  radar  guided,  while  dozens  of  others  could  be  guided  by  Television  or  infrared  systems,  along  with  a  myriad  of  other  articles,  and  have  considerable  different  basic  configurations.  Each  of  them  have  a  very  interesting  background,  but,  for  the  sake  of  brevity,  have  been  omitted.  For  further  details,  a  simple  google  search  will  give  you  more  information.

Sources

www.howstuffworks.com

www.Wikipedia.com

 

Print Friendly

Leave a Comment

If you want a picture to show with your comment, go get a gravatar.




*

Navigate Right
Navigate Left
The student news site of Xavier High School
Modern Missile Technology: How It Works