不要搞错了,会打“水漂”的高超音速导弹,并不是钱学森导弹原理

钱学森弹道,也叫“助推—滑翔”弹道,虽然是上世纪40年代就已经公布了,但是普通老百姓是不怎么了解的。突然在网络上火热起来,其实是源自中国70周年的一场国庆阅兵。

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就在几个月前的2019年10月1日中国大阅兵,展示了中国最新的武器装备,有运-20、直-20、东风-26、东风-41等一大批先进武器装备,但是最出风头的竟然不是镇国之器DF-41,而是这一款第一次露面的DF-17导弹。

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东风-17是一款被称为“高超声速滑翔飞行器”的超高速导弹,中近距离射程,有着科幻的外形,超酷的轮廓。虽然国之利器,不轻易示人,东风-17的参数都在保密之中。但是作为对付导弹防御系统的利器,高超声速飞行器是当今航空航天领域的前沿技术,其高速度和高机动性可以突破任何导弹防御系统。不知道东风-17是否世界最先进,但是确实是世界第一款公布投入服役的超高音速导弹!

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根据东风-17公布的外形看来,应该是乘波体武器。所谓的乘波体,是指在高速飞行下,飞机前沿产生的激波,乘波构型飞行器飞行时其前缘平面与激波的上表面重合,好像飞行器“骑”在激波的波面上,依靠激波的压力产生升力而飞行。如果把大气层边缘看作水面,乘波体飞行时就像是在水面上打水漂。

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波体的概念是最早是英国科学家诺威勒在1959年提出的,乘波体的设计解决了高速下的飞行器升力和低阻问题,而影响导弹射程的还有一个弹道问题。在高超音速武器中,只有两大类弹道可选,一种是钱学森提出的钱学森弹道(再入大气层后拉起滑翔),另一种则是桑格尔弹道(水漂弹道)。而从DF-17公开信息来看,应该采用的是再入大气层后拉起滑翔的方式,也就是钱学森弹道。

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钱学森弹道,是钱学森在上世纪40年代和两名同事共同提出的,当时主要是用于起草火箭喷气推进实验计划而提出的一种设想。基本原理是基于高速物体由真空或者密度和低的空间进入密度较高的介质时候,会产生反压。因此,钱学森弹道原理就是让导弹弹头在大气层边沿的“临近空间”进行增程滑翔,然后再进入稠密大气,就可以让飞行器高速滑翔下降,而不是一头栽下来。所以,“钱学森弹道”又被称为“助推滑翔弹道”。

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网上有很多关于钱学森弹道的解说,还有人说钱学森弹道是打水漂弹道,其实这是一个误解。打水漂的不是钱学森弹道,而是桑格尔弹道。在桑格尔弹道下,导弹弹头在下降阶段会有多次升高然后再下降的跳跃过程,看起来就像我们平时在水面上打水漂,所以也叫做水漂弹道。钱学森弹道则是比较平缓下降,看起来桑格尔弹道更复杂,实则实现起来并不然。因为钱学森弹道要研究高层稀薄大气的流体力学问题,再用弹道理论对这些问题进行解算,整个过程十分复杂。而“桑格尔弹道”过程仅发生在大气低层,因为在大气低层的环境下,只要提供一个足够的力,就能形成下一个“跳跃弹道”,因此只需要重点研究助推力问题,要实现起来反而相对更简单。

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滑翔式高超音速武器主要用于突防,突破敌方的防御体系。高音速武器之所以难以被拦截,主要在于两个方面,一是极高的速度,5倍音速以上的速度才被称为高超音速,这样的速度,反导拦截导弹也是望尘莫及的。第二个就是滑翔导弹的弹道轨迹,从目前的理论上看,滑翔型导弹中段的飞行为滑翔飞行,其轨迹都是无法计算的,因此即使早早发现了来击导弹,但是也无法做出拦截的动作,因为你不知道下一步它到哪里去了!而在末端,速度已经达到最大,即使可以预测轨迹,也来不及做出反应了。

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从原理上看来,高超音速导弹最好的拦截阶段是初段,但是这个是在另一个国家境内,对于大国而言几乎没有可能性。中段飞行的轨迹无法预测,从目前拦截原理上看来无法做到拦截的。而末端速度太快、距离太短,反应来不及,这也就是高音速导弹几乎无法拦截的原因。

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当然,超高音速导弹很难拦截,但是并非自媒体上吹嘘那样完全无法拦截,毕竟矛和盾都是相互发展的。根据美帝及国内助推滑翔型导弹与密集阵防武器对抗论文看来,单枚助推滑翔高音速导弹末端达到10马赫,突破密集阵防武器的概率大概70%,如果末端速度下降,那么突破率就更小了。当然,这是基于理想状态,如果突发发起偷袭的进攻,高超音速导弹的突破率几乎百分百。

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道高一尺,魔高一丈,世界上并没有百分百的事情。除了上面密集防御外,激光防御也是一个可以选择的防御手段,只是目前机载、车载和船载激光武器还有待改进。当然,进攻是最好的防御,这也是很多国家可能在某种情况下会采取的方式。

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虽然我国高音速导弹发展属于国际先进水平,但是还不到可以骄傲的地步。东风-17是一款战术级的高超音速导弹,而目前俄罗斯传出,其“先锋”级战略级高超音速导弹已经服役,普京大帝迫不及待的宣布俄罗斯在超高音速武器中领先世界!美国则是进行高超音速武器实验最多的国家,虽然前期没有过多投入,并且实验失败次数较多,但是2019年6月12就使用B-52发射一枚末端达到20马赫的AGM183A导弹,据说可以携带四十万当量的核弹!并且美国近期公布了多达10款高超音速导弹信息,都已经取得了突破性进展。

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高超音速武器这一领域,将会迎来更加激烈的竞争时代!没有永远的强者,只有永远的前进者,我们坚信中国将是领跑者!


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