天下武功,唯快不破——淺談高超音速武器

今年的國慶大閱兵想必大家都看了吧,各種新式裝備爭相亮相,15式坦克,直20,新式步槍,DF17導(dǎo)彈,DF100導(dǎo)彈,攻擊11無人機(jī),無偵8無人機(jī)……讓我們軍迷大飽眼福之余,也讓我們感到了祖國的強(qiáng)大,中國再也不是那個(gè)積弱,可以讓人任意欺侮的國家了!
東風(fēng)快遞,使命必達(dá)!今年官方承認(rèn)的東風(fēng)快遞,又來了兩個(gè)新的物流型號(hào)DF100和DF17,讓我們看一看這兩個(gè)型號(hào)都有什么厲害之處。天下武功,唯快不破!這句話說明了速度在突防中的作用,高超音速武器一般是指飛行速度在五倍音速以上的在大氣層內(nèi)飛行武器,這時(shí)有些人就不明白了,彈道導(dǎo)彈速度可以達(dá)到25馬赫,飛行高度也在大氣層之外,論突防能力肯定是超過高超音速武器的,那我們研究他干嘛?僅僅讓他多滑翔1000km?可這樣一來,在彈頭上投入的錢,完全跟我照另外一枚射程更遠(yuǎn)的導(dǎo)彈了啊!曾經(jīng)我也抱過這樣的疑惑, 其實(shí)不然,高超音速武器在突防方面還是很有優(yōu)勢(shì)的,高超音速武器的突防優(yōu)勢(shì)主要表現(xiàn)在3個(gè)方面:? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ??
1是它基本在大氣高層飛行,飛行高度僅有30-80千米,末段高度可能只有20多千米,極大影響了傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的早期預(yù)警雷達(dá)的探測(cè)能力。以美國“鋪路爪”為代表的早期預(yù)警雷達(dá)對(duì)遠(yuǎn)程和洲際導(dǎo)彈的探測(cè)距離高達(dá)數(shù)千千米,但對(duì)數(shù)十千米高度飛行的高超武器的探測(cè)距離只有數(shù)百千米。因此,彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)對(duì)這類飛行器的防御效果就不得不大打折扣了。
2是由于它在大氣層內(nèi)受控飛行,可以通過改變攻角進(jìn)而改變升阻比,通過控制傾側(cè)角進(jìn)行橫向機(jī)動(dòng),相比傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈呆板的彈道,具備不錯(cuò)的機(jī)動(dòng)能力。加上高超音速的速度,導(dǎo)致對(duì)其攔截的難度大幅度上升,進(jìn)一步削弱了傳統(tǒng)彈道導(dǎo)彈防御系統(tǒng)的攔截能力。
3是高超音速武器的飛行高度可以低于彈導(dǎo)導(dǎo)彈,同時(shí)高于一般巡航導(dǎo)彈,要以來就剛好處于以愛國者反導(dǎo)系統(tǒng)為代表的中程地對(duì)空導(dǎo)彈系統(tǒng)的上限和薩德以為代表末段高空區(qū)域防御系統(tǒng)的下限,而且導(dǎo)彈擁有很高的機(jī)動(dòng)變軌能力,很難攔截。
目前來說,高超音速武器的發(fā)展方向主要有兩個(gè),1是通過超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的高超音速巡航導(dǎo)彈。2是通過彈道導(dǎo)彈助推器把高超音速滑翔飛行器送到高空,依靠高度和速度的助推—滑翔高超音速武器(DF17)。值得一提的,這兩型武器的設(shè)計(jì)師都是女性,我看誰還敢說女子不如男


DF100


DF100如果我沒有猜錯(cuò)的話,應(yīng)該只是利用沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力的超音速巡航導(dǎo)彈,這里讓我們先了解一下沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的原理大家都很清楚,通過前面的風(fēng)扇和壓氣機(jī)壓縮空氣,然后將壓縮空氣注入燃燒室,燃料在燃燒時(shí)中壓縮空氣混合后燃燒提供推力,但是人類是追求效率的,這個(gè)時(shí)候就有一個(gè)小機(jī)靈鬼想:“為了得到高壓的空氣,發(fā)動(dòng)機(jī)前段還要有風(fēng)扇和壓氣機(jī),這樣一來提高效率就很難了,要不我不要壓氣機(jī)了?”
設(shè)計(jì)師A:噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的效率是有極限的,越是提高壓氣機(jī)效率,就越會(huì)發(fā)現(xiàn)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)是有極限的...除非成為超越噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的存在。
設(shè)計(jì)師B:你到底想說什么啊?
設(shè)計(jì)師A:我不要壓氣機(jī)了!? ?

沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)直接去掉了渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇和壓氣機(jī),連同后面的渦輪也去掉了,這結(jié)構(gòu)真是太完美了。它內(nèi)部幾乎沒有活動(dòng)的部分,高速流從前端進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)之后,利用發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部通道截面積的變化,讓高速流降低速度,從而提高體壓力,接著壓縮過后的氣體進(jìn)入燃燒室,與燃料混合之后燃燒,向后噴出從而提供推力。效率自然是沒的說。而超燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),則是因?yàn)樵诟叱羲亠w行中要要想一下子把高超音速的氣流降低到亞音速,氣流減速增壓所帶來的高壓強(qiáng)高溫度會(huì)超過發(fā)動(dòng)機(jī)材料承受極限。所以解決最好的辦法就是以高超音速吸氣后經(jīng)過燃燒后馬上高超音速噴出。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)滯留的靜壓靜溫就不會(huì)威脅發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)作。比起沖壓發(fā)動(dòng)機(jī),更適合高超音速飛行。
但是高超音速飛行就會(huì)迎來第二個(gè)問題,飛行器以高超音速在大氣層飛行時(shí)會(huì)產(chǎn)生激波,大大阻礙飛行器的飛行,為此我們?cè)O(shè)計(jì)了乘波體,乘波體是一種適宜高超音速飛行的外形,其所有的前緣都具有附體激波。 乘波體飛行時(shí)其前緣平面與激波的上表面重合,就象騎在激波的波面上,依靠激波的壓力產(chǎn)生升力,所以叫乘波體。但是完全的乘波體的容積的空間太小,肯定是不能用作武器的,所以現(xiàn)在的乘波體飛行體其實(shí)都是“類乘波體”

目前在這種高超音速巡航導(dǎo)彈領(lǐng)域,應(yīng)該是中美俄三足鼎立,中國甚至可能會(huì)稍微領(lǐng)先美國。俄羅斯鋯石巡航導(dǎo)彈據(jù)傳在2016年就開始實(shí)驗(yàn),17年4月15日進(jìn)行的導(dǎo)彈試射實(shí)驗(yàn)中“鋯石”反艦導(dǎo)彈首次達(dá)到了8馬赫,現(xiàn)在鋯石導(dǎo)彈已經(jīng)裝備在部分導(dǎo)彈驅(qū)逐艦上了,可見俄羅斯還是有點(diǎn)底子的。

美國的則是X51A,曾在2010年5月,2011年3月,2012年8月,2013年5月進(jìn)行過四次實(shí)驗(yàn),在2013年5月的最后一次試驗(yàn)中達(dá)到了最高速度5.1馬赫(就屬你速度最慢了),而且還必須通過實(shí)驗(yàn)載機(jī)專門投放,具有一定實(shí)驗(yàn)意義,但是實(shí)戰(zhàn)價(jià)值不高,而再此基礎(chǔ)的后續(xù)型號(hào)還要在2020年后才開始演示實(shí)驗(yàn),美國在這方面有點(diǎn)落后了。

除此以外法國也有由歐洲導(dǎo)彈制造商MBDA和法國航空航天研究院onera合作的ASN4G,預(yù)期將會(huì)在2035取代ASMP-A超音速巡航導(dǎo)彈。

印度則有和俄羅斯聯(lián)合研制的布拉莫斯2高超音速巡航導(dǎo)彈,

不過以我來看按照慣例,阿三肯定是被毛子坑了,投入的錢到最后變成了鋯石導(dǎo)彈,據(jù)悉印度在今年6月12實(shí)驗(yàn)了名為HSTDV(高超聲速技術(shù)驗(yàn)證器)的高超音速飛行器,不過根據(jù)后續(xù)情況來看,實(shí)驗(yàn)不出所料應(yīng)該是失敗了


DF17

DF17如果我沒猜錯(cuò)的話,應(yīng)該是采用錢學(xué)森彈道的高超音速滑翔導(dǎo)彈。
1948年秋,錢學(xué)森提出一種“助推-滑翔”式彈道,通過火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將導(dǎo)彈送出大氣層,然后利用再入過程中臨近空間的大氣密度差讓導(dǎo)彈產(chǎn)生升力,從而在大氣層邊緣實(shí)現(xiàn)滑翔飛行。

不過,除此之外,還有另外一種更早的“助推-跳躍-滑翔”式彈道,這種彈道在1933年被德國科學(xué)家桑格爾提出在一種被命名為“銀鳥”的高超音速武器上

東風(fēng)17新型常規(guī)導(dǎo)彈,完全由我國自主研制,能夠全天候無依托、強(qiáng)突防,可對(duì)中近程目標(biāo)實(shí)施精確打擊,是新一代中近程打擊力量的尖兵利器。(官方說法)DF17導(dǎo)彈的助推器是DF16的,以后完全可以換裝在射程更遠(yuǎn)的中程彈道導(dǎo)彈或洲際彈道導(dǎo)彈上實(shí)現(xiàn)更遠(yuǎn)的射程。
同類型的武器國際上似乎也不少,俄羅斯在2018年12月26日進(jìn)行了“先鋒”導(dǎo)彈的最終測(cè)試工作,試驗(yàn)導(dǎo)彈從位于烏拉爾山南部的基地發(fā)射升空,在飛行大約6000公里的長程距離之后,成功命中了設(shè)置在勘察加半島的靶場(chǎng)目標(biāo)。

此外俄羅斯伊斯坎德爾導(dǎo)彈也具備這樣的能力,

朝鮮版伊斯坎德爾的KN-23在今年7月25日的連續(xù)兩次試射中(模擬實(shí)戰(zhàn),發(fā)射一枚后迅速機(jī)動(dòng)再次發(fā)射另外一枚),韓方表示KN-23突破韓國雷達(dá)的探測(cè),軌道不同以往,基本上已經(jīng)可以判定KN-23可以按錢學(xué)森彈道或銀鳥彈道飛行的能力,韓國的防空網(wǎng)受到極大威脅。

據(jù)我探測(cè),無論是原版伊斯坎德爾還是朝鮮版的KN-23都擁有助推-滑翔的能力,那么烏克蘭版伊斯坦布爾的雷霆2應(yīng)該也具有同樣的能力。

這方面美國的研究也不少,比較有名的是美國國防部國防預(yù)先研究計(jì)劃局的HTV-2飛行器,不過在2010年4月和2011年8月進(jìn)行了兩次HTV-2飛行試驗(yàn),但均以失敗告終。

而另一個(gè)先進(jìn)高超音速武器AHW則在2011年11月17日被美國陸軍航天與導(dǎo)彈防御司令部/美國陸軍戰(zhàn)略司令部,成功地完成試射,AHW在位于夏威夷州考艾島的太平洋導(dǎo)彈靶場(chǎng)發(fā)射升空,成功地?fù)糁芯嚯x發(fā)射場(chǎng)大約3700千米,位于太平洋夸賈林環(huán)礁的美國陸軍里根試驗(yàn)場(chǎng)的目標(biāo)。在此之前AHW一直不為人所知,可見美國的隱藏能力也是不小,好東西都藏起來了。不過在14年25日的第二次試射卻是以失敗告終。美國似乎有點(diǎn)落后啊


高超音速飛行器除了作為武器外還有其他用途,澳大利亞和美國合作的“高超音速國際飛行器研究計(jì)劃”HIFiRE,研究效費(fèi)比更高的空間進(jìn)入方式,如今已經(jīng)實(shí)驗(yàn)多次,還有德國的“銳邊飛行實(shí)驗(yàn)”SHEFEX,在2005年首次實(shí)驗(yàn)成功,主要用于對(duì)未來航天器的研究。
在可預(yù)見的將來,高超音速飛行器將會(huì)遍地開花,一方面會(huì)給傳統(tǒng)防空系統(tǒng)帶來極大挑戰(zhàn),另一方面,也有可能促進(jìn)航天運(yùn)輸技術(shù)的進(jìn)步,我由衷的希望好的技術(shù)能和平的利用到探索太空中,人類遲早是要離開搖籃的,窩里斗是最沒有意義的。

我是原終極側(cè)位35姬,那個(gè)賬號(hào)在更換捆綁手機(jī)號(hào)的時(shí)候丟失了。原來的粉絲們可以現(xiàn)在關(guān)注這個(gè)賬號(hào)。? ?新人渣作,文筆不好,覺得不好的,求輕噴,如有錯(cuò)誤,請(qǐng)?jiān)谠u(píng)論區(qū)留言或者私信。本來這一期是不準(zhǔn)備寫的,不過居然有人催更,我深受感動(dòng),熬夜碼出來了,謝謝,跪求三連!