美军为何至今没有装备水漂弹头?

段德顺


水漂弹头,学术界并无此说法,是国内军迷的通俗说法,西方一般称其为”WAVERIDE”,直译过来就是骑波者,译成乘波体飞行物,似乎更为恰当。

水漂弹本质上是一种相对廉价的在临近空间以高超音速进行洲际飞行的常规武器,导弹先发射到大气层边缘,然后像打水漂一样高超音速飞行,临近目标后从数万米高度垂直攻击,超高速度和诡异的弹道,让其可以轻易突破现有的导弹防御系统。

外界早就传闻中国在钱学森担任国防部第5研究院院长时,就开始了新型高超音速导弹的研发,基于钱学森提出的“助推-滑翔”弹道,也即学术界大名鼎鼎的“钱学森弹道”,这种弹道的特点是将弹道导弹和巡航导弹的轨迹融合在一起,使之既有弹道导弹的突防性能力,又有巡航导弹的灵活性。

10月1日,国庆70周年大阅兵中,编号DF-17弹头非常科幻的弹道导弹,引发了外界的强烈关注,用国内官媒的报道称东风-17具备全天候、无依托、强突防等特点,可以数倍于音速的速度作规避动作,突破现有反导弹系统拦截,对中近程目标实施精确打击。

水漂弹头的公开亮相,使得我火箭军在全球率先装备了此型高超音速武器,具备2500公里内摧毁海上移动大中型目标的能力,航母这种玩意瞬间就成了大型海上移动标靶。

某国对我数十年的第一岛链封锁,事实上已经是名存实亡,东风-17弹头20倍音速且能变轨机动的特点,现有任何反导系统对其打击都无能为力。

水漂弹,这玩意并非新概念,早在二战结束不久,美苏等国就开始研发了,尽管美国在2011年11月进行了“高超X”导弹试射,差不多10天以后,俄罗斯也进行首次高空高超声速飞行试验,但后续网络上未见有美俄水漂弹头服役的任何报道。

美国甚至已制造过X-41、X-51A、HTV-2等多种外形的滑翔乘波体弹头用于测试,并且发现了乘波体的一些规律,但由于乘波体弹头的设计非常复杂,几乎是一个速度段,就要单独设计一种外形,且弹头需要在超高音速风洞测试过关,安装在导弹上进行实际发射测试。

水漂弹头的研制,与一个关键的设备分不开,但非常遗憾,截止目前,美国、俄罗斯等国始终无法研发制造20倍音速风洞,美国甚至都无法进行10倍音速的风洞测试,地球上唯有已经装备了DF-17高超音速导弹的这家拥有这种风洞,据央视公开报道目前正在建造35倍音速风洞。

研发10-35马赫的风洞,需要耗费天文数字般的哪个啥,它尽管不是万能的,但离开它却是万万不能的;现在,美俄两国缺得就是这玩意。


国平军史


美国为什么现在还不装备乘波体导弹?而中国装备了东风17A,据说俄罗斯也即将列装,因为美国暂时不需要,更重要的原因是在这个领域,美国走在了后面。

美国不需要,是因为美国的打击目标不在中国和俄罗斯,而在其他地方,因此美国装备了乘波体导弹没什么用,美国的打击对象都比较弱小,一般巡航导弹就够了。

而中国和俄罗斯的主要攻击对象就是美国,而且主要是威慑,现在美国是进攻方,中国与俄罗斯只是防御,很可能现阶段美国不会装备乘波体导弹,因为装备了也是浪费,美国会把钱用在刀刃上。

美国虽然有钱,他也分轻重缓急。原来美国是全面压制,后来一看压制不住了,想起了当年当年蒋公的策略,重点进攻。那么重点是哪里呢?美国的优势项目,希望进一步扩大。

其实战争不是平等较量,战争都是不对称战争。在现代国际社会中,大国都有几把刷子,所以在先进上形成了平衡,这也是大国方略。



大志远思想空间


美国是最早开始高超音速导弹研发的国家,其至少正在同时推进7种不同的高超音速导弹项目,其中已经曝光的包括x43、x51、C-HGB等,后者正是与中国DF-17类似的“乘波体”高超音速导弹。


美国C-HGB“乘波体”高超音速导弹示意图。其弹头不同于常规导弹,弹体部位有明显的三角翼。与中国已经正式列装的东风17十分相似。

东风17“乘波体”高超音速导弹

美国研发高超音速导弹的过程颇为曲折,曾有过重大失败经历,导致进程有所延迟。譬如2014年8月25日,美国陆军高超音速导弹(AHW)进行试射过程中,在导弹升空后4秒后因突发故障被迫引爆。通过网上曝光的现场照片。可以看到爆炸后的发射场设施受损严重。其中一座火箭组装厂房甚至被气浪推动数10米。


AHW高超音速导弹测试失败现场,一片狼藉

有理由相信的是,中国也在同步推进多种高超音速导弹项目。因为根据此前公布的资料,至少还存在一种被外媒称为“WU-14”的高超音速导弹项目。该型项目测试画面曾在过去几年间多次被拍到。东风17面世后,曾被猜测就是传说中的“WU-14”,但观察其弹体结构,似乎与东风17有较大差异。
WU-14高超音速导弹想象图

东风17的率先服役,使中国具备了跟美俄在高超音速导弹领域同台竞争、齐头并进的心里优势。相信在不久的将来,还会有更多国产高超音速导弹陆续面世。


兵者诡道也


国庆70周年阅兵庆典活动中,我们第一次看到了很多此前从未见过的新型武器装备,在这些武器装备中,最令大家吃惊的就是东风17弹道导弹特殊的滑翔式弹头设计。这种特殊的弹头设计也让东风17成为世界上第一款公开亮相的制式高超音速弹道导弹,而且东风17高超音速弹道导弹的服役也代表了我国已经成功将80年前的“钱学森弹道”理论变成了实际。

传统的弹道导弹飞行轨迹基本都是一条抛物线,虽然经过火箭发动机的助推和下落段的重力+助推加速度后,子弹头的飞行速度已经超过几马赫甚至十几马赫了,对于很多反导系统来说,这么高的飞行速度已经很难成功拦截了。但是经过时间的洗礼,各国的反导系统的反导能力相比过去已经今时不同往日了,所以为了增加弹道导弹对反导系统的成功突防能力,就要在导弹的飞行路线上做文章,传统的反导导弹拦截高空来袭的弹道导弹时,都是提前通过反导雷达侦测出目标的飞行路线,并提前计算好它的初始弹道,那么后半段的整个飞行路线基本也能能预算出来了,这个时候再发射拦截导弹就可以实现在大气层外对来袭的弹道导弹进行拦截。
而钱学森弹道是什么呢?在解释之前先说一个比钱老提出的弹道更早的桑格尔弹道,桑格尔弹道早在二战爆发前就出现了,其理论上来说是导弹经过火箭助推加速后,弹头进入初始下落时,受大气层的阻碍弹头会在大气层上形成弹跳,就像是我们在朝水面扔石块打水漂一样,这种弹道相比传统的抛物线导弹而言其整个飞行路线后半段一直处于弯绕复杂的飞行之下,那么这种根本无法预测的弹道飞行路线对于任何反导系统而言,因为整个后半段的弹道处于非固定的随时机动路线,所以任何反导系统别说拦截了,就是想要实时追踪到导弹的飞行轨迹路线都不可能。但是同样这种很复杂的弹道设计也给导弹发射者给出了一个难题,就是如何在后半段实现这种非固定飞行机动路线、在机动飞行过程后如何保持其依然能够打击设定目标都是一个比登天还难的难题。所以这种更为复杂的弹道虽然理论出现的很早,但是将其应用到实战中却从来没有(航天器返回舱倒是采用了桑格尔弹道来减速和降低大气层对返回舱的热障,不过对于导弹来说却一直处于理论阶段)。

所以桑格尔弹道理论虽然出现更早,但是因为存在很大的技术难度,所以一直没有真正被实现过。而钱学森教授在1940年提出的弹道可以说是对桑格尔弹道进行了优化后的一种新型弹道飞行路线,其最大的特点就是不同于桑格尔弹道需要飞出大气层后在大气层表面实现水漂跳跃,钱学森弹道是一种非常特殊的飞行运动轨迹形式,这种弹道轨迹简单来说就是导弹在飞行前半段过程中处于传统的抛物线飞行轨迹,在发动机关机后则开始进入平飞滑翔阶段,本质上属于一种半弹道式的飞行轨迹。但是其根本不用进入大气层外就可以实现这种非传统飞行路线,所以从技术难度上来说,其要比桑格尔弹道更容易实现一些。但是在突防打击能力上却一点不弱于桑格尔弹道的后半段突防能力,而且还能够更为容易实现可控飞行。桑格尔弹道在后半段是通过较为剧烈的飞行运动来增加弹道的复杂性的,而钱学森弹道虽然后半段飞行路线较为平滑,但是依然处于可控范围下的非直线、曲线飞行轨迹。就好比没修还被雨水冲刷的泥路和年久失修的水泥路的区别,二者表面都有坑洼,但是和新修的水泥路在平滑度上还是有很大区别。所以从钱学森弹道和桑格尔弹道的飞行路线来看,钱学森弹道并非打水漂弹道,而桑格尔弹道却是真正的打水漂弹道,但是二者都有一个统一的优点就是这种飞行轨迹能够大大的增加导弹的射程和突防能力。
虽然从技术难度来说,钱学森弹道更容易实现,但是别忘了这种非抛物线弹道虽然大幅度利用更快的飞行速度增加了飞行距离和突防能力,但是却带来两个问题,一个是导弹在后半段的热障问题,因为不管是钱学森导弹还是更为复杂的桑格尔导弹其飞行范围都是在临近空间的高度飞行,但是因为挨近稠密的大气层,而且导弹的飞行速度又特别高,意味着以高超音速飞行的导弹与大气层的摩擦会产生非常高的温度,导弹的外表会产恒几千度的高温,所以对于导弹的结构和外层隔热技术是一个很大的挑战,因为弹头隔热技术不过关的话,那导弹很可能在后半段飞行过程中意味过热而出现故障甚至结构疲劳而解体。
第二个问题是导弹热障之下的黑障问题,传统的弹道导弹的飞行路线是抛物线,只要弹头载具在释放子弹头前计划好子弹头的飞行路线,那么子弹头只需要按照预定飞行路线超目标飞去即可。但是钱学森弹道下的高超音速弹道导弹弹头在后半段发生飞行路线机动的过程,所以这个时候就要给弹头实现可控能力,但是高温之下,弹头与空气离子剧烈摩擦会在弹头表面产生一层电离层,将弹头内部的制导系统和外界完全的隔离开,再加之钱学森弹道下的导弹后半段整个机动飞行过程非常长,所以这个黑障问题会持续很久,那么对于末端的制导就提出了很大的挑战。
国庆70周年阅兵活动中的东风17高超音速弹道导弹,特殊的飞翼式气动布局不光能够提升弹头的升力让弹头飞行更远的距离,而且其末端的尾翼和整个黑色涂装也能够很好的实现在热障下的隔热和可控飞行能力。同时我们看到东风17的弹头设计的很修长,头部前缘很尖所以暴露在外面的表面积很少,这样处于弹头尖端位置的电离层就只能有很小的表面部分,那么东风17 弹头在末端的通信制导也就能实现了。事实上美国早在冷战时期研制的潘兴2中程弹道导弹,为什么不到10吨的发射重量就可以实现1800公里的射程也是有很大的技术壁垒的,作为冷战时期美国技术最先进的一款中程弹道导弹,潘兴2弹道导弹为了增加其突防能力,在导弹发射后一级发动机燃尽抛离后,并不会立刻启动第二级,而是以无动力状态进行一段滑行,并且在这个过程中利用导弹尾端的空气舵控制导弹姿态,然后滑翔飞行一段距离后再启动二级火箭发动机,那么潘兴2弹道导弹就可以实现更小的体积更远的飞行距离了。反过来说潘兴2弹道导弹其实就是现如今这种钱学森导弹的先行者。
但是冷战美苏《中导条约》的签署彻底让这款先进导弹成了废品,此后也因为中导条约的存在,美国只保留了洲际导弹并未再发展其他弹道导弹。前几年虽然进行过X51A“乘波者”的飞行试验,导弹也按照预期计划成功超过了5马赫实现了高新超音速飞行。但是X51A本身属于常规导弹,只是为了实现更高的飞行速度其气动布局更先进罢了,而且X51A的试验也验证了乘波体设计在不同飞行速度下的乘波升力和阻力不同的特性,再加之美国对这种高超音速导弹的整体气动布局并没有完全掌握,所以在X51A的几次飞行试验中有几次都以失败告终。而钱学森弹道飞行路线的导弹研发,除了要有扎实可靠的基础理论做铺垫外,更要有真实可靠的实际飞行测试作升级,因为理论再先进也得经过实践的检验。怎样进行实践检验呢?那就是进行数以千次的弹头风洞试验和大量的实弹发射试验,通过很多次的试验来总结设计理论是否可行,最终才能得到一款实战化的高超音速弹道导弹。所以在这两个试验过程中,就要有很先进的高超音速风洞和能够助推导弹实现高超音速飞行的导弹。
世界上唯一一个拥有高超音速风洞群的国家就只有我们中国,美国最先进的风洞群也只能实现几马赫的风洞试验(想一想X51A为什么最大飞行速度只有5马赫),但是高超音速导弹经过助推后,在整个后半段飞行过程中速度是越来越快的,从几马赫短时间内就会上升到十几马赫的飞行速度,所以就需要能够实现十几马赫飞行试验的高超音速风洞群的支持。
其次从实弹测试来说,我国早在本世纪初几年就开始进行高超音速导弹飞行测试活动,经过近十年的发展才终于将这一先进技术实战化,所以在近十年的发展试验中,需要的不光是先进的技术支撑,更重要的是需要大量的资金来维持这种近看看不到目标的远大试验。再加之我国有覆盖各种射程的弹道导弹支持其进行各种飞行试验。而美国无论是在过去十年军费预算上的缩减和偏袒下没钱继续支持这种先进理论的实战化研发,而且也只有民兵3洲际导弹一款导弹,所以没基础设施、没钱、没技术三点之下,美国拿不出先进的高超音速弹道导弹也就不足为怪了。
所以今年国庆70周年阅兵中,我国能拿出领先世界的东风17,依靠的就是我国长期在这一先进技术上奠定的先进技术设施的成果,以及我国长期对这种先进技术一如既往的支持。所以东风17的公开亮相并装备服役,不光代表了我国在这一先进技术上的领先,更是对自主国防航空航天技术发展自信的表现。


魑魅涅槃


顾名思义水漂弹指的就是弹头可以像打水漂一样在大气层边缘进行跳跃-滑翔-再跳跃-再滑翔机动。这样不仅可以有效增加弹头的飞行距离,提高弹头射程,还可以获得非常高的飞行速度以及优异的机动能力。总的来说,水漂弹头作为一款高超音速武器,既有射程远的特点,又具备极高的机动性,目前世界上的反导系统都难以对其进行拦截。

(水漂弹采用钱学森弹道或sanger弹道)

美国开展水漂弹的研究也很早。自二战结束后,美国人便开始了水漂弹理论的相关研究,并积累了一定的技术和经验,但是有些因素却影响了美国水漂弹的研究进程。水漂弹需要具备高超音速飞机能力,所以它需要用特殊材料来进行隔热,而且还要保证它具备良好的气动特性,以保证它能真的“打起水漂”。在高超音速阶段,不同速度下所需的气动外形不同,5马赫与15马赫时的差别很大。另外,弹头在进出大气层时会产生黑障现象,这会导致弹头在一段时间无法进行制导控制,而与传统洲际导弹相比,水漂弹在“打水漂”状态下的黑障现象也有所不同。

美国作为世界超级大国,这些技术问题并不是最主要的困难,只要给予一定的时间和金钱,水漂弹也只是时间的问题。然而,随着《中导条约》的签订,美国的中程导弹研制受到了限制,更失去了中程导弹这样一个水漂弹合适载具,最终也就丧失了研发水漂弹的一个有利条件。

(中导条约的签订)

(美军装备的民兵3型洲际导弹)

另一方面,美国自冷战结束后,军力无人可出其右,于是对水漂弹的需求也变得没有那么迫切。加之,冷战结束后不就,美国就深陷反恐战争泥潭,随后又赶上经济危机,这让水漂弹研发的支持度也随之减少。水漂弹是高超音速武器,需要可以用于模拟高超音速的风洞设备,可是美国在这方面却有所不足,最终这也延缓了水漂弹的研究。

(911事件)

(美军在中东的战斗牵扯了大量的资源)

(经济危机的爆发让美国在水漂弹的研发方面受到影响)

不过,美国也没有放弃高超音速武器的研发,毕竟这种武器的优势太有诱惑力了。在上世纪90年代美军便曾提出过一小时打遍全球的理论,要实现这一目标的核心就在于高超音速武器的研发。从理论论证到装备研发,美国人摸索了很多,也承受了很多次失败,当然也积累了很多经验。从90年代开始,美国先后设计了X41和X51等多款验证机,可以说美国在高超音速武器领域依然有着很强的实力。如今美国已经退出《中导条约》,凭借多年的技术和经验积累,在水漂弹领域取得突破也并非难事。

(X51高超音速飞机验证机)


战情解码


肯定是没研发出来,水漂弹头应该是钱学森弹道弹头吧,这个理论是钱老提出来的,我们在理论上占优势,高速弹头的研制和一个关健的设备分不开,高速风洞,据以往报道,我国已建造了20倍音速风洞,美、俄都没有,我们高建飞行器可直接在20倍风速风洞吹,这样成本低、研制速度快,他们没有肯定慢了。


阿牛china2016


题目中“水漂弹头”应该指的是70周年国庆阅兵式惊艳亮相的东风-17,它属于高超音速武器的一种,拥有细长尖锐的空气动力设计外形,能在弹头再入大气层时像“打水漂”一样滑翔。而且其复杂的飞行轨迹让拦截变得困难无比。这种导弹上升到一定高度后,会关闭发动机,利用自身重力实现转向,并使用火箭发动机横向加速至滑翔速度,更有媒体爆料东风-17的飞行速度最高达20马赫,这几乎是美国洲际导弹的攻击速度。其实美国很早就对高超音速武器进行研究,例如X-43、X-51验证机和X-37B等。而俄罗斯也发布了自己的匕首高超音速武器。

美国在1967年便开始了高超音速的试验,当年威廉·J·耐特驾驶一架X-15实验机,创下6.7马赫的世界纪录,它使用的便是火箭动力。此后则是2001年6月2日,进行的X-43A的试飞工作。遗憾的是,此次试飞以失败告终。当时飞行器在穿越音障时发生共振问题,导致火箭偏离的预定轨道。2004年3月27日,X-43A在脱离天马座火箭后,在9.5万英尺高度飞行了约11秒,最高速度接近7马赫。2004年11月16日,一架X-43A在实验中的短暂冲刺速度甚至接近9.8马赫。

此后在2010年5月26日,美国波音也对X-51乘波者进行试验,该飞行器也取得了5马赫的极速记录。乘波者使用碳氢燃料,它能为发动机提供较好的稳定性、耐热和抗爆能力。而且X-51采用独特的乘波技术。

俄罗斯同样也拥有高超音速武器,例如从2017年12月其,俄罗斯的米格-31K战斗机便开始搭载“匕首”高超音速导弹,其速度也能达到5~6马赫,射程在400公里。


航空之家


其实美国是最早研究这些新概念武器的~外界觉得没列装要么是美军保密,要么是没有强烈需求~美国海空军世界第一,从来都是美军威慑别国,所以对于这种“非对称”武器需求不大,美军靠海空军已经碾压其他国家了,就不用匆忙列装乘波体了~最关键的还是钱,地主家也没有余粮啊……


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