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中国的“环球滑翔导弹”是战略打击武器的革命性突破
送交者: 院子[♂☆★★★理性但荒谬★★★☆♂] 于 2021-11-01 22:57 已读 1426 次 4 赞  

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中国的“环球滑翔导弹”是战略打击武器的革命性突破 - 晨枫老苑的文章 - 知乎
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中国的“环球滑翔导弹”是战略打击武器的革命性突破


晨枫老苑
古今多少事,都付笑谈中 6park.com

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英国《金融时报》网站10月16日独家报导,中国在8月份试射了一枚高超音速武器。但和以往不同的是,这枚导弹先是进入轨道,进行“环绕地球”的飞行,随后再重返大气层进行高超音速滑翔,不过最终战斗部落在距靶标二十余英里(约合30多公里)处。中国没有予以证实,但如果属实,这是洲际导弹发明后战略打击武器的革命性突破。必须指出的是,“环绕地球”不是为了增加射程,洲际导弹已经达到全球射程了,更大的射程没有意义。“环绕地球”也不只是为了反向发射、“绕过地球另一端”打对方一个出其不意。

弹道导弹在原则上就是用火箭发动机推进的箭矢或者炮弹,按照简单的抛物线弹道飞向目标,命中精度主要靠发射时的精确瞄准。弹道导弹当然是有制导的,但只有有限的机动能力,基本上用于精确维持抛物线弹道。井射洲际导弹在和平时代就精确装定目标参数,瞄准精度很高。机动发射导弹并不是开上巨型发射卡车就到处疯跑,而是在预先勘测好的预设基地之间机动,一旦机动到预设基地,大体对标为固定发射时的瞄准精度。所以机动发射洲际导弹实际上是可移动发射,而不是一般理解中野战防空导弹那样的机动发射。





弹道导弹的瞄准说到底和弯弓射箭是同一个原理

在机动分导式多弹头发展起来后,子弹头可在弹道再入时,用质心移动进行有限的弹道调整。子弹头内的体积只有这么点大,质心调整的幅度不可能很大,所以机动分导的机动能力还是有限。好在洲际导弹的再入高度很高,有限调整也可以导致很大的横向偏移距离,所以机动分导的多弹头可以覆盖很大的面积,增加作战的有效性,比如多枚导弹的子弹头互相覆盖,即使在导弹故障或者遇到拦截的情况下也确保命中,也增加反导的困难。

对于射程较近、弹道较低、末端速度较低的中程以下的弹道导弹来说,用小弹翼可以像传统的导弹气动控制一样,精确控制命中点,美国“潘兴II”导弹采用的就是这个方法,但并不是在再入中直接启动弹翼控制那么简单。





“潘兴II”在发射中,可以清晰地看到弹头尾部的控制小翼





“潘兴II”采用末端雷达修正,“1”为雷达段,“2”为战斗部,“3”为制导段,“4”为第二级火箭,“5”为第一级火箭





雷达段处于头锥之内,雷达在俯冲时对地面扫描,雷达图像用于与发射时的装定相对比,实现地形匹配制导,“1”为可烧蚀材料制作的耐高温头锥,“2”为触发引信,“3”为在稳定支架上的雷达天线,“4”为壳体和支架结构,“5”为雷达后处理机,“6”为与战斗部的对接环,“7”为辅助触发引信(共4个),“8”为雷达罩





战斗部离主要是W85核弹头,原计划还要装备W86钻地核弹头,后来取消了。战斗部里还利用这一段的空间安装了一些辅助的控制功能,“1”为三轴陀螺,用于发射时的姿态控制,这里接近发射时的顶端位置,对姿态偏移最为敏感,“2”为W85核弹头,“3”为与雷达段的对接环,“4”为与制导段的对接环





W85核弹头是可调威力的,爆炸威力在5000-80000吨TNT当量之间





制导段包含所有末端制导功能,“1”为综合电子控制单元,“2”为叶片控制机构,“3”为电池,“4”为壳体和支架结构,“5”为反推力姿态控制机构,“6”为双轴陀螺,“7”为与第二级火箭适配段,“8”为与第二级火箭的对接环,“9”为维修舱口,“10”为控制电缆接口,“11”为弹体分离机构,“12”为控制舵面,“13”为战斗部对接环





“潘兴II”是最早采用再入-拉起弹道的,既增加弹道的不可预测性,也实现减速和转入有制导的俯冲,还增加一点射程

“潘兴II”是最早采用再入-拉起弹道的。在起飞段,第一级火箭的摆动喷口用于控制方向,4片弹翼中2片是可动的,控制滚转轴上的稳定,另外2片是固定的,增强自然稳定趋势。第一级火箭分离后,第二级火箭的摆动喷口用于控制方向,弹头的弹翼用于控制滚转轴上的稳定。

第二级火箭也分离后,导弹转入中段飞行。这时导弹已经以惯性继续飞行,而且处在大气层外,没有空气阻力的问题。为了减少雷达反射面积,弹头偏转,指向地球,以减少雷达截获面积。但现在依然远离目标,弹上雷达并不开机。

进入再入段后,在预定的速度和高度拉起,在减速的同时用气动升力飘飞一段后,再次转入俯冲。这样既增加一点弹道的不可预测性,也实现减速,以便在再次转入俯冲时,速度不至于过快,超过弹翼控制的能力。

在最后俯冲中,雷达开机,对地面扫描,并将雷达图像与发射前预先装定的目标雷达图像相对照,实现精确的地形匹配制导。据报道,“潘兴II”可以达到30米以内的圆概率误差。也就是说,至少一半弹头可以期望落在以目标为圆心的30米半径之内,这在弹道导弹时代是闻所未闻的精度。当然,雷达末制导只是末端微调,命中的大前提还是惯导将弹头带到大体瞄准目标的位置,雷达的覆盖范围和弹头的机动能力是无法补偿太大的导航误差的。









中国也掌握了再入-拉起和末端雷达制导技术,并在各型导弹上大量使用,这里是东风-15(上)和东风-21(下)





东风-26的导弹本体从未公开过,但包装筒显示出的4个鼓包只可能是为容纳弹翼用的

但弹翼控制的可用速度上限还是太低,再入速度大得多的洲际导弹没法用。为此,麦道在90年代研制了“先进机动再入器”(AMaRV),采用可张开的“围裙翼”而不是传统弹翼实现气动控制。AMaRV也采用双锥体气动外形,以提高高超音速滑翔时的升阻比。前部锥形半角为10.4度,后部锥形半角6度,结合部半径14.6厘米,再入器总长2.079米,重量470公斤。





1980年AMaRV测试时的照片,弹头从右上方再入,然后拉平。右下方是助推器的再入轨迹,图底部是夸贾兰岛的灯火





“围裙舵”是先进的高超音速气动控制手段,阻力小,控制效率高





“萨德”高空反导弹也使用围裙舵控制

AMaRV至今高度保密,只有AIAA系列参考书里有一张结构和弹道简图。AMaRV用“民兵I”导弹进行过三次测试,其围裙舵技术如今在洛克希德“萨德”高空反导弹上得到使用。与传统弹翼相比,围裙舵的阻力更小,用液压缸“千斤顶”打开的力矩更大,适合高超音速飞行时气动压力特别大的情况。

另一个思路是使用不对称双锥体,这是俄罗斯的路子。在最简单的情况下,“歪脖子”导致弹头螺旋形再入,极大地增加了弹道预测的难度。弹道导弹的反导拦截是以弹道预测为基础的,相对速度太快,交会窗口太小,单靠反导弹追踪是不可能的,只有在弹道计算基本精确的情况下,控制反导弹逆弹道迎击,在交会窗口内做少许修正,才有可能拦截成功。但螺旋形弹道极大地增加了弹道计算的困难,等到终于测定螺旋形弹道的参数时,交会窗口已经错过了。“歪脖子”的角度还可能在制造中微调,增加弹道的多变和弹道预测的困难。当然,这也增加了精确命中的困难,好在这对于导弹制导是已知的,可以在发射和制导中补偿。





从俄罗斯流传出来的新型非对称机动再入弹头

如果控制技术再复杂一点,可主动控制弹体的滚转,使得简单螺旋形再入弹道成为更加飘忽的无规则机动再入弹道,还可获得最大增程,反导难度马上成数量级增加。现在还不清楚非对称机动再入弹头已经应用在什么型号的俄罗斯导弹上,但在理论上并没有型号限制,洲际导弹都可以用上新型弹头。

然而,这些机动再入技术都在本质上还是弹道修正技术,只对反制末段拦截有效。导弹从发射到再入前,依然是简单的抛物线弹道。如果中段反导或者空间反导技术发展起来,在还在弹道飞行的中段就进行拦截,这些末段机动就没用了。

在中段,弹道导弹的分导多弹头还没有散开,一打一窝,不需要一个一个追着打。中段也是纯惯性飞行段,没有机动能力。中段的高度很高,但速度最低,只要解决及时发射和爬高的问题,中段其实是弹道导弹拦截的有利阶段。

(收费分界线)

绕开中段拦截的办法之一自然是没有大气层外的纯弹道中段。高超音速滑翔弹(HGV)就是最直接的办法,高超音速巡航导弹(HCM)是另一个办法。HGV采用助推-滑翔,HCM为全程动力飞行。





弹道导弹、助推-滑翔弹和高超音速巡航导弹的弹道差别图示

弹道导弹的顶点很高,洲际导弹可达1200-1400公里的高度,地球曲率对地面雷达预警的影响相对较小。相比之下,国际空间站只有400公里的高度。HGV大约在30-60公里高度,HCM一般不超过30公里左右的高度。飞行高度越低,地面雷达的初始截获距离越近,预警窗口越小,反导窗口也越小。

反导预警的第一环是空间的导弹预警卫星。那是通过捕捉导弹发射和上升段的巨大红外特征来预警的,很及时,但精度有限,只能提个醒。反导必须的精确弹道测定还是要靠地面的巨大的预警雷达。巨大的天线阵不仅确保了探测距离,也确保了探测精度。在天线技术方面,尺度为王,什么花拳绣脚的数字处理都顶不过更大的天线。但这也决定了预警雷达只能是地基的,还做不到天基,也因此受地球曲率影响。





即使在电子和数字技术高度发展的今天,导弹预警雷达依然是庞然大物,只能地基,还做不到天基





美国试图用海基预警雷达靠前部署,但最终还是因为种种原因放弃了

HGV和HCM都能大大压缩预警窗口,但飞行的总时间还是延长了。洲际导弹从东亚打到美国一般需时30-40分钟左右。HCM的速度更低,在可预见的将来在M5-6一级,所以同样的射程至少需要2-3小时。





HGV的典型飞行时间和飞行高度

HGV的起滑速度要高得多,可达M20,但是逐渐减速的,所以不大好用单一的马赫数推算总飞行时间。在典型射程下,近程(1800公里以下)在15分钟以下,高度20-40公里;中程(1800-5000公里)约20-30分钟,高度30-50公里;远程(>5000公里)约20-45分钟,高度30-60公里。12000-15000公里的洲际射程的话,现实地估计也需要至少1.5-2小时。

高超音速飞行是在大气层顶层内,但而不是在没有气动加热的大气层外。由于高超音速飞行的剧烈气动加热,高超音速导弹像明亮的火炬一样划过天空。便于被红外预警捕获。导弹预警卫星是凝视的,但轨道太高,精度不足。美国正在研究用密布的低轨道预警卫星阵列无间隙地覆盖地球表面,接力跟踪高超音速飞行器,甚至有可能红外与雷达相结合,全面全时监控全世界的空中交通。

即使探测问题解决了,高超音速导弹的拦截依然是大问题,但这不会永远是问题。飞行时间更长后,只要探测够早,拦截窗口反而更大了。这是高超音速导弹发展中需要注意的问题。

另一个思路则是部份轨道武器(FOBS或者PBOS)。





弹道可以高抛、最低能量(最大射程/投掷重量)、压低,但终究还是简单抛物线,而且顶点都超过典型低轨道卫星的高度

洲际导弹的抛物线弹道可以高抛(打近目标)、最低能量(最大射程或者最大投掷重量)、压低(缩短飞行时间、推迟被截获时间),但所有弹道的顶点都超过了低轨道卫星的高度。换句话说,只要在轨道高度的时候,同时具有入轨所需的速度,弹头完全可以成为低轨道卫星。事实上,第一代运载火箭正是来自弹道导弹技术。这也给战略武器一个全新的思路:部份轨道武器。





部份轨道武器不再用抛物线弹道,而是在绕地轨道上飞一段,然后再入

部份轨道武器在到达轨道高度时,加速入轨,通过离心力转入轨道飞行。在轨道的某一点启动反推力,脱轨再入,转入常规的弹道导弹的末端弹道。与洲际导弹相比,部份轨道武器的弹道要低得多,大大压缩了地基雷达的预警窗口。部份轨道武器还可以反向发射,绕过地球的另一端,从与通常方向相反的方向再入,增加反导预警的困难,也增加反导基地的数量。

在美苏争霸时代,北极航线是苏联飞往美国的最近路径,所以北美防空司令部(NORAD)的BMEWS导弹预警雷达指向北极方向。在反制朝鲜“无赖”导弹的年代,阿拉斯加格里利堡在东亚到北美的半道上,这是出于同样的道理。在某种程度上,阿拉斯加是反制来自东亚的导弹的温泉关,一夫当关,万夫莫开。

但要是采用部份轨道武器,NORAD的BMEWS雷达就“看错了方向”,格里利堡的导弹可能也瞄错了方向,反向发射的话,危地马拉到巴拿马才是理想的反导基地。

部份轨道武器有几个显著的优点:
具有“无限射程”,在理论上,可以在轨道上绕几圈然后再入,所以可以达到轨道下地球任一点可朝任何方向发射,避开对方的预警雷达朝向。最简单的是背朝目标发射,绕地球另一端后才再入。更加极端一点,还可以通过向任意轨道倾角发射入轨后再变轨,然后再入轨道高度大大低于抛物线弹道高度,缩小预警窗口非抛物线弹道使得在弹头再入前不可能预测弹着点,苏联声称预警时间只有2分钟

部份轨道武器是否违反《外层空间公约》是一个有争议的话题。一方面,《外层空间公约》(中国也是签约国)禁止在地球轨道、外层空间和星体上部署核武器和其他大规模杀伤武器,但部份轨道武器并没有完成闭合轨道,所以不算轨道武器;另一方面,部份轨道武器只是部份轨道,完全是因为在完成闭合轨道飞行前就启动反推力脱轨,只要“睡过头”、再晚点启动,什么别的都不需要做,就是闭合轨道了。当然,这样的律师式争辩在只有愿者遵守的核军控里没有多少实质性意义,该来的,只要有需要,就是会来的。

不过在《第二阶段限制战略核武器条约》(START II)里,部份轨道武器是明确禁止的。这是现在依然生效的限制美俄核武器数量和部署状态的核军控条约,但也是美俄之间的条约,中国不是签约国,所以不受START II的限制。与美苏之间的《欧洲中导条约》相似,在签约时,START II是世界军控的里程碑,这也是中国实力尚且微不足道的时候。中国中导力量的大发展最终促使美国不顾欧洲利益,退出了《欧洲中导条约》。现在美国会退出START II吗?

START II不仅符合美俄核裁军的大势,也是比《欧洲中导条约》更加重要的核军控基石。特朗普有意踢开,但拜登一上台,立刻与普京把START II续约5年。但中国核力量的迅速发展再次使得美国意外,美国面临战略核优势在数量和质量上都失控的危险。但再退出START II的话,对美国的战略诚信是致命打击,美国要求中国加入战略核军控谈判也失去了意义,中国可以理直气壮地指出:凭什么相信你?

回到部份轨道武器,苏联在60年代设计并短暂部署了部份轨道武器,美国并不反对,国防部长麦克纳马拉甚至为苏联辩护,反驳美国国会的指责。

但部份轨道武器有几个问题,所以苏联在60年代研制后,仅仅少量部署,在80年代初就撤装了:
一旦确定了发射阵地和目标,部份轨道武器实际上只有两个固定的方向可以发射。“向任意方向发射”后变轨再入的燃料消耗量太大,极大地限制了投掷重量,缺乏实战意义即使在理想情况下,入轨加速和脱轨机动所需要的燃料消耗也大大限制了投掷重量,据估计损失高达1/2到2/3命中精度受到轨道精度的影响,在同样技术条件下,弹道再入的部份轨道武器的精度低于常规的弹道导弹考虑到部分轨道武器实际上只有正向和背向两个基本发射方向,增加预警雷达覆盖能解决预警盲区的问题。美国在加利福尼亚的Beale和马萨诸塞的Otis增加的预警雷达大大增强了原来只面向北方的BMEWS,补上了预警盲区,使得部份轨道武器可以绕过BMEWS的优点丧失了在美苏争霸年代,美国只短暂部署了“卫士”反导系统,在70年代就撤装了,苏联继续强调部分轨道武器就舍近求远了,没有必要潜射弹道导弹不仅解决了射程问题(“剑不够长,就跨前一步”),还解决了导弹路径方向的问题(几乎可以从任意方向攻击美国)部份轨道飞行略慢于抛物线弹道的飞行部份轨道武器主要用于第一次打击,不符合“缓和”的大方向





在50-60年代,面向北方的BMEWS是NORAD的主要预警雷达体系,70年代末新建的Beale和Otis雷达补上了面向东西海上方向的预警盲区,并有效覆盖了南方,Grand Forks的新建雷达成为BMEWS的第二线补充

但高超音速滑翔弹(HGV)与部份轨道武器相结合,有效地实现了1+1>2。

HGV的横向距离可以高达纵向滑翔距离的1/3甚至更高。以美国HTV-2试验为例,纵向的滑翔距离为3070海里(约5700公里),横向机动距离竟然高达1250海里(约2300公里),这极大地增加了发射方向和攻击路径的灵活性。





美国HTV-2的弹迹显示了HGV巨大的横向机动能力

部份轨道由于顶点大大低于抛物线弹道,预警难度大幅度增加。发射入轨的时候是可以用导弹预警卫星捕捉到的,但精度很低,无法做精确的轨道计算。现在不管是哪个国家,在外国卫星发射后,只能由地面站在卫星多次轨道飞行后才能测定精确的轨道参数。对于部份轨道武器来说,没有这个机会,没等你测定,已经脱轨再入了。

轨道的速度和高度有一定的对应关系,一定高度的轨道就需要一定的入轨速度,最低轨道需要的是第一宇宙速度,约为7.9公里/秒。部份轨道只需要走最低的轨道就可以了,没有必要跃上更高的轨道,降低入轨速度要求,增加载荷,还节约了再入的时间。

即使以最低轨道,再入时,速度和高度还是很大。以航天飞机为参照,脱轨再入后,在夏威夷上空约130公里的高度进入大气层,再入速度约M26,滑翔距离约8000公里,历时约30分钟(包括最后5分钟的进场和降落),在距跑道约40公里的距离上才降低到音速以下,最终在佛罗里达卡纳尔维拉尔角的肯尼迪宇航中心滑翔降落。折算到部分轨道HGV,这相当于可以拥有近3000公里的横向射程,

航天飞机是糟糕的滑翔机,气动性能好比流线型的秤砣,勉强够机动滑翔后的滑跑着陆之用。但这是高超音速飞行的需要,升阻比更好的常规飞机外形在再入的气动压力和热负荷下早就被撕碎了。部份轨道HGV没有那么多的讲究,终点速度甚至不能太低,避免被当作普通超音速飞行目标而轻易拦截了。

部份轨道HGV的防热设计也比航天飞机简单。航天飞机需要在迅速减速的急剧升温和长时间滑翔的累计升温之间平衡,在夹缝里走出一条热管理的生存之路来。航天飞机的防热瓦最后被认为是不太成功的设计,但还是不能用简单的烧蚀防热设计,毕竟设计目标是简单检修后就能再出动的。部分轨道HGV是一次性使用的,用烧蚀防热设计就可以了,容许表面材料在受控的高温气化后带走大量热量,设计成熟可靠。





水漂是利用空气与水的介质密度差异形成的弹跳





在不同的速度下,有不同的最优石片角度,以达到最大的弹跳距离。但角度带一点侧倾的话,不仅能向前弹跳,还能像侧面转向





气动辅助变轨技术利用相似的远原理

部份轨道HGV还可以结合气动辅助变轨技术。轨道飞行器需要用很耗费燃料的姿态控制火箭变轨。气动辅助变轨在浅再入中利用大气层的密度差和气动控制能力打水漂,在转向反弹、重新入轨的时候完成变轨。浅再入时需要用反推力减速脱轨,重新入轨的时候需要加速入轨,都需要消耗燃料,但比用反推力直接变轨节约燃料多了。

气动辅助变轨使得轨道飞行器变为轨道战斗机,军事意义不言而喻。作为侦察卫星,这可以迅速改变侦察区域,侦察新出现的突发情况;或者极大缩短重访间隔,实现准实时跟踪。作为反卫星武器平台,这可以抵近击毁甚至捕获敌对卫星。作为卫星补给运输机,这可以为自己的高价值卫星补充燃料、更换易损部件,延长在轨寿命。

气动辅助变轨也可以用于部分轨道HGV,在进入最终的滑翔前,通过多次类似气动辅助变轨的机动,并不再次加速入轨,但在多次受控水漂中改变弹道,同时减速到适合转入高超音速滑翔的速度,而不是用简单粗暴的“深探入、猛拉起”减速。这样的滑翔增程效率更高,对弹体的抗过载要求较低,在同样的射程下可以提高载荷重量,在还没有进入大气层的时候就开始大幅度的横向机动,弹道也更加变幻莫测。

HGV的大幅度机动能力和再入时的充足能量,使得部份轨道HGV不仅可以从正面攻击目标,也可以从侧面攻击,甚至绕道背后迂回攻击。因为部份轨道了,一旦入轨,载荷和射程不再是问题,在哪里脱轨再入完全由攻击路径和目标方位决定。巨大的横向滑翔距离也使得攻击路径高度灵活、隐蔽。比方说,目标是休斯顿的话,可以瞄着巴拿马打再滑翔转向;目标是纽约的话,到哈德逊湾绕一圈再途经纽芬兰从大西洋方向迂回过来都可以。在射程上,打西雅图和打亚特兰大没有差别。

这使得中段拦截完全不可行,即使在全世界到处设置中段反导阵地,也必然是百密一疏。何况部份轨道武器的弹道低,速度快,比抛物线弹道的拦截窗口小得多,又比HGV和HCM要快得多,中段拦截的难度极大提高。这还和反卫星不一样。卫星一圈一圈绕下来,轨道参数早就精确测定,错过了这一圈也不怕,下一圈又过来了。但部份轨道武器不一样,既有轨道速度高的特点,又不给你精确测定轨道参数的机会,比弹道导弹、高超音速导弹、低轨道卫星的拦截都要高至少一个数量级。

这也意外地使得南海成为理想的发射阵地。赤道是地球自转线速度最高的地方,利用地球自转线速度的加成,可以有效地提高发射重量。美国的航天发射场设在佛罗里达的卡纳尔维拉尔角和加利福尼亚的范登堡空军基地,就是因为靠近南方。欧洲在法属圭亚那建造发射场,这是最接近赤道的航天发射场。中国在有了西北的酒泉和四川的西昌之后,还是在海南的文昌又建立了一个火箭发射场,还是因为这里更加靠近赤道。

南海是中国周边海域拥有深海海盆而又便于可靠防护的海域,但这里比海南更加靠近赤道。在理论上,装备部分轨道HGV后,中国的核动力弹道导弹潜艇可以前出到南沙以南,最大限度地靠近赤道发射,可以补偿离美国地理距离更大的问题,反而提高发射重量。

这样巨大的战术灵活性是弹道导弹不可能实现的,对战略打击武器是革命性的突破。

再进一步的话,与空间的全球海洋监视和目标引导体系相结合,部份轨道HGV还可以配备东风-26那样的反舰能力,实现全球反航母能力。那时,美国航母就不是在西太平洋不敢乱跑的问题了,在全球都可能遭到打击。在极端情况下,在战争爆发的第一时刻,大半美国航母和两栖攻击舰都可能遭受战争洗礼了。这不是无厘头的科幻,基本技术都已经达到实用或者实用门槛了。

这一切在理论上或许并没有多少超前,助推-滑翔的概念钱学森在加州理工的喷气推进实验室时代就提出了,水漂增程更是尤金·桑格尔在二战前夜就提出了,还在纳粹时代试图研制过轨道轰炸机。但理论到实践需要走过很多脚踏实地的步子,高超音速飞行正是因为这些步子的代价太大,而走得很艰难。

火箭在外大气层飞行,速度尽管很高,环境条件比较简单,研究和工程放大的挑战可以接受,连科技基础薄弱的伊朗、朝鲜都能掌握相当水平的火箭技术。大气层内的飞行要复杂得多,但有风洞可以加速研究,不需要动辄实飞才能采集数据和研究气动现象。在大气层边缘的高超音速飞行则不同,速度大大超过一般风洞技术的上限,但环境条件又不能当作外大气层的真空那样简化处理,直到高超音速风洞的建成。

高超音速风洞不是加大功率就行的,就和飞机不能单靠增加发动机推力而达到高超音速一样。在这方面,中国领先世界。2012年建成并投入使用JF-12,速度达到M9,连续工作时间达到100毫秒。JF-22即将建成,预计在2022年建成和投入使用,速度达到M30,连续工作时间尚未公布。JF-12已经领先世界,JF-22将遥遥领先世界。这是中国高超音速科技的底气,东风-17对中国高超音速技术来说,只是小荷才露尖尖角。





JF-12和JF-22完整地覆盖了整个高超音速的范围(M5~30),这是中国高超音速研究的杀手双锏





两者组合将极大推动中国高超音速技术的继续领先,部份轨道HGV可看作一次性使用的简化天地往返飞行器

但部分轨道HGV只解决了飞行问题,如果不能达到很高的命中精度,作用还是有限。《金融时报》的弹着点偏离约30公里的报导不能太当真,但也说明了高超音速导弹的精确制导具有独特的挑战。

10月14日,《南华早报》引用中国《系统工程与电子》杂志论文,报导中国用人工智能在高超音速导弹制导中的应用。M5以上的高超音速导弹在飞行中产生强烈的等离子“围裙”,不仅阻断雷达的回波,也阻断卫星导航和地磁导航的信号。这就是常说的“黑障”现象。在黑障期,导弹只能依靠惯性导航。

惯性导航是全自主的,但有累计漂移误差。这好比人可以在迈步前看好方向,然后闭上眼睛凭感觉朝目标走去。感觉不可能完全可靠,路程越长,转弯越多,“感觉误差”越大。每个人的感觉都不一样,每一次闭眼前的感觉都不一样,惯导也一样,不可能单靠质量控制和出厂调试完全克服漂移误差问题。

然而,部份轨道HGV在发射后到再入前,都可以接收到卫星导航的精确信号。这时不仅可以做最后的实时精确校正,还可以根据发射后到当前的惯性导航的工作表现实时测定漂移特性。好比在转入高超音速的“盲飞”前,最后一次“对手表”,并对“手表走时特性”(“容易在X小时后走快一秒钟”)实时测定。这样,在进入“盲飞”后,就可以有的放矢地进行补偿,大大提高导航精度。人工智能在这里用于对惯性导航的漂移特性实时建模。报导指出,导航精度提高了一到二个数量级,这是很显著了。如果与雷达末制导相结合,完全可以实现至少不亚于“潘兴II”那样的精确打击。

当然,学术研究与实弹应用还是有距离的,比如弹载计算机的算力限制,机器学习的算法效率,等等。从发射到再入,弹载计算机可能只有短短的十几分钟时间,需要完成从数据采集到分类到建模的全部计算,挑战还是很大的。论文发表也不等于已经实现了弹上应用,作者的实例更可能并不是部分轨道HGV。但科技是相通的,数学的强大正在于并不受具体物理系统的制约,而可以普适于所有相似的应用。

这也说明中国不仅在某一技术方向推进技术前沿,而是在形成完整的武器系统上全面推进,整体的完成度远远超过可行性研究。能用、管用的先进武器才是真先进。中国的环球滑翔导弹也正是牛在这里。
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发布于 10-31
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