不要搞錯了,會打“水漂”的高超音速導彈,並不是錢學森導彈原理

錢學森彈道,也叫“助推—滑翔”彈道,雖然是上世紀40年代就已經公佈了,但是普通老百姓是不怎麼了解的。突然在網絡上火熱起來,其實是源自中國70週年的一場國慶閱兵。

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就在幾個月前的2019年10月1日中國大閱兵,展示了中國最新的武器裝備,有運-20、直-20、東風-26、東風-41等一大批先進武器裝備,但是最出風頭的竟然不是鎮國之器DF-41,而是這一款第一次露面的DF-17導彈。

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東風-17是一款被稱為“高超聲速滑翔飛行器”的超高速導彈,中近距離射程,有著科幻的外形,超酷的輪廓。雖然國之利器,不輕易示人,東風-17的參數都在保密之中。但是作為對付導彈防禦系統的利器,高超聲速飛行器是當今航空航天領域的前沿技術,其高速度和高機動性可以突破任何導彈防禦系統。不知道東風-17是否世界最先進,但是確實是世界第一款公佈投入服役的超高音速導彈!

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根據東風-17公佈的外形看來,應該是乘波體武器。所謂的乘波體,是指在高速飛行下,飛機前沿產生的激波,乘波構型飛行器飛行時其前緣平面與激波的上表面重合,好像飛行器“騎”在激波的波面上,依靠激波的壓力產生升力而飛行。如果把大氣層邊緣看作水面,乘波體飛行時就像是在水面上打水漂。

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波體的概念是最早是英國科學家諾威勒在1959年提出的,乘波體的設計解決了高速下的飛行器升力和低阻問題,而影響導彈射程的還有一個彈道問題。在高超音速武器中,只有兩大類彈道可選,一種是錢學森提出的錢學森彈道(再入大氣層後拉起滑翔),另一種則是桑格爾彈道(水漂彈道)。而從DF-17公開信息來看,應該採用的是再入大氣層後拉起滑翔的方式,也就是錢學森彈道。

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錢學森彈道,是錢學森在上世紀40年代和兩名同事共同提出的,當時主要是用於起草火箭噴氣推進實驗計劃而提出的一種設想。基本原理是基於高速物體由真空或者密度和低的空間進入密度較高的介質時候,會產生反壓。因此,錢學森彈道原理就是讓導彈彈頭在大氣層邊沿的“臨近空間”進行增程滑翔,然後再進入稠密大氣,就可以讓飛行器高速滑翔下降,而不是一頭栽下來。所以,“錢學森彈道”又被稱為“助推滑翔彈道”。

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網上有很多關於錢學森彈道的解說,還有人說錢學森彈道是打水漂彈道,其實這是一個誤解。打水漂的不是錢學森彈道,而是桑格爾彈道。在桑格爾彈道下,導彈彈頭在下降階段會有多次升高然後再下降的跳躍過程,看起來就像我們平時在水面上打水漂,所以也叫做水漂彈道。錢學森彈道則是比較平緩下降,看起來桑格爾彈道更復雜,實則實現起來並不然。因為錢學森彈道要研究高層稀薄大氣的流體力學問題,再用彈道理論對這些問題進行解算,整個過程十分複雜。而“桑格爾彈道”過程僅發生在大氣低層,因為在大氣低層的環境下,只要提供一個足夠的力,就能形成下一個“跳躍彈道”,因此只需要重點研究助推力問題,要實現起來反而相對更簡單。

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滑翔式高超音速武器主要用於突防,突破敵方的防禦體系。高音速武器之所以難以被攔截,主要在於兩個方面,一是極高的速度,5倍音速以上的速度才被稱為高超音速,這樣的速度,反導攔截導彈也是望塵莫及的。第二個就是滑翔導彈的彈道軌跡,從目前的理論上看,滑翔型導彈中段的飛行為滑翔飛行,其軌跡都是無法計算的,因此即使早早發現了來擊導彈,但是也無法做出攔截的動作,因為你不知道下一步它到哪裡去了!而在末端,速度已經達到最大,即使可以預測軌跡,也來不及做出反應了。

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從原理上看來,高超音速導彈最好的攔截階段是初段,但是這個是在另一個國家境內,對於大國而言幾乎沒有可能性。中段飛行的軌跡無法預測,從目前攔截原理上看來無法做到攔截的。而末端速度太快、距離太短,反應來不及,這也就是高音速導彈幾乎無法攔截的原因。

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當然,超高音速導彈很難攔截,但是並非自媒體上吹噓那樣完全無法攔截,畢竟矛和盾都是相互發展的。根據美帝及國內助推滑翔型導彈與密集陣防武器對抗論文看來,單枚助推滑翔高音速導彈末端達到10馬赫,突破密集陣防武器的概率大概70%,如果末端速度下降,那麼突破率就更小了。當然,這是基於理想狀態,如果突發發起偷襲的進攻,高超音速導彈的突破率幾乎百分百。

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道高一尺,魔高一丈,世界上並沒有百分百的事情。除了上面密集防禦外,激光防禦也是一個可以選擇的防禦手段,只是目前機載、車載和船載激光武器還有待改進。當然,進攻是最好的防禦,這也是很多國家可能在某種情況下會採取的方式。

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雖然我國高音速導彈發展屬於國際先進水平,但是還不到可以驕傲的地步。東風-17是一款戰術級的高超音速導彈,而目前俄羅斯傳出,其“先鋒”級戰略級高超音速導彈已經服役,普京大帝迫不及待的宣佈俄羅斯在超高音速武器中領先世界!美國則是進行高超音速武器實驗最多的國家,雖然前期沒有過多投入,並且實驗失敗次數較多,但是2019年6月12就使用B-52發射一枚末端達到20馬赫的AGM183A導彈,據說可以攜帶四十萬當量的核彈!並且美國近期公佈了多達10款高超音速導彈信息,都已經取得了突破性進展。

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高超音速武器這一領域,將會迎來更加激烈的競爭時代!沒有永遠的強者,只有永遠的前進者,我們堅信中國將是領跑者!


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