高超音速導彈彈頭是如何實現打水漂式運動?彈頭有接受指令軟件嗎?

嶽風輕雲淡


高超音速導彈是通過“錢學森彈道”的方式實現打水漂式運動,實現其高速突防的。也就是說高超音速導彈以飛翔導彈與運載火箭技術相結合,採用助推-滑翔式彈道的形式。利用彈道導彈的火箭發動機,把導彈推至彈道頂點,然後助推加速到高超聲速,導彈在大氣層邊緣飛行,利用下滑動作時帶來的負壓,實現打水漂式10馬赫的波段式跳躍-滑翔飛行。



中國的東風-17高超音速導彈,就是以這種“錢學森彈道”實現的打水漂式突防技術,東風-17高超音速導彈是一種單級的彈道導彈,是一款單級的戰術導彈,射程達2000公里,採用主動雷達和紅外成像複合制導方式,是一款“航母殺手”武器。


高超音速導彈的彈頭有接收指令的軟件,像俄羅斯的“先鋒”高超音速導彈,使用俄羅斯第四代的SS-19“短劍”洲際導彈助推火箭技術,“短劍”助推火箭的飛行速度達到了10馬赫,當10馬赫助推火箭在中段飛行時,釋放出先鋒高超音速滑翔導彈彈頭時,先鋒高超音速滑翔彈頭的飛行速度將達到20馬赫的速度飛行。先鋒高超音速滑翔彈頭通過接受到的指令對攻擊路線進行更改,這種變軌能力與打水漂式的滑翔能力,不僅可以使先鋒高超音速彈頭具有滑翔跳躍的機動能力,還具有不同方向的S型機動能力。


這樣一來,高超音速導彈就能突破現有任何的防空導彈系統。圖片來源網絡


科沁雜談


打水漂我想大多數人都應該玩過吧,就是在水面上以接近水平的角度扔出一塊石頭,石頭接觸水面不會立刻沉入水底,而是被多次彈起來,直到速度不夠後才會落入水底!我們也都知道,選擇的這塊石頭當然是越扁平越好了!

而目前曝光的中俄高超音速導彈都比較喜歡用這樣的打水漂方式,這種模式其實與水面打水漂是一樣原理,所以我們看到打水漂的導彈同樣是扁平的。首先第一段還是火箭助推導彈升空,讓導彈飛到大氣層的邊緣上空,並賦予導彈一個超高速,只要上1500的導彈基本都能在這個火箭發動機的助推下達到10馬赫左右甚至以上,然後火箭反動機脫離,剩下一個高速飛行的扁平的乘波體彈頭。

這個扁平的彈頭在大氣層邊緣以接近水平的角度高速重返大氣層,就像打水漂的石頭落在水面上一樣,然後扁平彈頭就會被大氣層不斷的彈起來,這就是所謂的高超音速打水漂運動了!這種打水漂的高超音速導彈最大的好處就是無規律的機動變軌能力,這樣的變軌能力讓地面反導系統根本摸不清規律,自然也就無法攔截了!

而且乘波體彈頭會隨著打水漂的進行速度會不斷的降低,最後肯定只能返回大氣層,這個過程也是可以選擇的,比如可以通過高速計算機計算來改變乘波體彈頭的姿態並提前進入大氣層。進入大氣層後,這種扁平彈頭的機動變軌能力依然無法琢磨,因為他在大氣中高速飛行又變成了滑翔彈頭,通過高速計算機計算自己的姿態並向預定目標飛去!這樣的高速武器目前還真沒有任何武器能夠攔截,除非有一天激光武器成熟並能夠攔截100~200公里的目標,否則憑藉現有反導系統是無法攔截的!

至於這樣的高超音速導彈彈頭在飛行中能否接受指令問題?以前彈道導彈發射後都不需要地面指令也根本無法接收,外界也干擾不了!但自從我國的東風21D開始,這不是要打移動航母嗎?這個必須要中繼制導,很多軍事專家推測在重入大氣層後東風21D會將速度降低到6~7馬赫,這種中繼制導和末端制導也就沒有任何問題了。另外俄羅斯最新的反艦導“鋯石”最大速度8馬赫,射程1000公里,這就是典型的打水漂的高速導彈,打水漂降速到7馬赫左右接收指令也不成問題。至於俄羅斯10馬赫飛行的先鋒導彈,俄羅斯號稱在中段飛行時能繞開敵方反導系統,這必須在導彈飛行預定軌道上進行衛星偵查,發現後才能通過衛星信號傳輸給導彈便重新進行軌道規劃,中段可是速度最快的10馬赫,這要實現了,只能說明俄羅斯的技術水平已經取得突破,但俄羅斯太喜歡吹牛了,因此個人對這個表示懷疑!

以上就是個人見解,同意觀點的麻煩點個贊,不同意的可以留言探討!


狼煙火燎


高超音速彈頭的“水漂”運動本質上是靠它的高升力氣動外形+可動舵面來實現的。水漂運動其實就是桑格爾1930年代提出的“桑格爾彈道,即飛行器可以多次進出大氣層,看起來好像打水漂一樣。而錢學森彈道則是助推-滑翔彈道,在進入大氣層後不會再次飛出大氣層,而是在大氣層內維持較長距離的滑翔飛行。

水漂運動指的其實是桑格爾彈道,而非錢學森彈道


這兩種彈道不論哪一種,都需要兩個必備的因素:1、飛行器要獲得足夠的升力;2、有可動的氣動舵面進行控制。

飛行器要獲得足夠升力這個很好理解,因為要能往上飛,或者滑翔,都必須克服重力才行。我們見到的常規的彈道導彈用的都是錐形彈頭,這種彈頭幾乎沒辦法產生升力,所以打出來就是一道完美的拋物線(所以叫彈道導彈嘛)。高超音速武器要想實現水漂運動,必須採用可以產生較大升力的外形,最合適的當然就是乘波體外形,這個也是最近這幾十年高超音速武器最熱門的研究方向。這種彈頭可以利用緊貼在彈頭下表面的激波(shock wave)對空氣進行劇烈壓縮,從而產生額外的升力,由於看起來彈頭是踩在激波上向前運動,故得名乘波體。我國大閱兵亮相的DF-17就是典型的乘波體彈頭。而傳統圓錐型彈頭是導波體,且是對稱外形,所以激波對升力沒有貢獻。

圓錐彈頭和乘波體彈頭形狀

大閱兵亮相的DF-17就是典型的乘波體彈頭


進入大氣層後,乘波體開始產生升力,而升力作用的氣動中心則應該在重心之前,否則會導致彈頭以更加垂直的角度向下運動。在大氣層中飛行時也少不了可動彈翼參與控制來改變飛行器的姿態,只有這樣才能保證打擊精度。所以彈頭的確是有軟件參與控制可動彈翼的,只不過不大可能接收來自外部的指令。


紙上的宣仔


不是,打水漂是依靠慣性實現的。

生活中都玩過打水漂用扁一點的石頭好一點,很明顯石頭打水漂有在石頭裡面安裝控制軟件或者指令嗎?很明顯沒有,石頭是依靠慣性和其它的力實現跳躍的。

高超音速彈頭一般有兩種彈道,一種是桑格爾彈道另一種是錢學森彈道,桑格爾彈道叫做跳躍彈道,錢學森彈道叫做助推滑翔彈道。當然用超燃衝壓發動機的導彈也是高超音速導彈,但是它的飛行軌跡更像巡航導彈,只是速度超過了5馬赫。

桑格爾彈道是利用火箭助推到大氣層以外,然後釋放軌道器調整彈頭姿態,當姿態調整完畢軌道器制動釋放彈頭,這時候由於彈頭還有動能所以會繼續往前飛,而軌道器由於做減速所以會跟彈頭脫離。採用桑格爾彈道的導彈會直接衝向大氣層,太空中基本上沒有空氣,所以從太空然後接觸到帶密度的空氣的時候就會反彈,因為力的作用是相互的空氣受到彈頭的力,所以彈頭也會受到空氣給的反作用力,而且速度越快與空氣接觸面積越大作用力與反作用力越大,所以空氣會把彈頭彈出去,然後彈頭飛行方向是沒變的所以彈出去還能繼續飛躍一段距離,然後再次接觸空氣實現彈跳。

錢學森彈道叫做助推滑翔彈道,這種彈道利用火箭助推飛出大氣層,同樣利用軌道器調整姿態和釋放彈頭,但是錢學森彈道的彈頭是利用彈頭本身的勢能+重力加速度+合適的角度接觸空氣,它利用彈頭和空氣的夾角可以讓超音速飛行產生的激波在彈頭的下方,也就是超音速飛行在空氣中產生的激波托住了彈頭,這樣的情況下彈頭不需要格外的動力,可以大幅增加導彈射程(1/3左右)。

二者之間的區別就是桑格爾彈道是多次彈跳型的,而錢學森是助推滑躍彈道,其中彈跳或者滑躍都是依靠慣性和力的相互作用實現的不需要依靠額外的施加力(包括姿態引擎或者空氣舵)。


李曉偉


高超音速彈頭打水漂運動,是通過彈體升力體外形設計獲取升力,通過空氣動力舵面/燃氣舵等手段進行姿態航路控制。這個過程一般不需要接受指令,彈載計算機就可以根據預設程序進行控制。


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