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标题: 水漂弹vs滑翔弹 [打印本页]
作者: 晨枫    时间: 2019-10-5 08:11
标题: 水漂弹vs滑翔弹
本帖最后由 晨枫 于 2019-10-4 18:16 编辑 7 W. d8 {; k! Q& M. z7 L. N$ K
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东风-17在国庆阅兵上展现后，人们对水漂弹和滑翔弹的兴趣空前高涨，桑格尔弹道、钱学森弹道、全程滑翔也走出了航天科技的象牙之塔，走入寻常百姓家。
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/ G) |7 b1 R& a* ?9 o% }: q7 `桑格尔弹道、钱学森弹道、全程滑翔$ C8 C0 O  v( w( U0 M; P% e

2 g" ?$ ?3 m6 o4 a弹道导弹的精彩之处在于大气层外。出了大气层后，没有空气阻力，弹道导弹不仅速度很快，还可以飞很远。但弹道导弹的抛物线弹道在发射时就确定了，对方如果能早早探测到初始弹道，就可以相当精确地推算出其余的弹道，这是反弹道导弹的基础。这也是大气层外没有空气阻力的坏处：很难改变弹道，各种机动再入弹头技术改变弹道的能力很有限。
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; R8 p3 I+ v2 ^) g# x  C桑格尔弹道、钱学森弹道、全程滑翔都是对简单弹道的改进，出发点不同，特点也不同。
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! e2 G" _* m3 P8 Y, e) M. }桑格尔弹道也称水漂弹，利用重返大气层时空气密度骤然增加的特点，适当控制再入角度，形成水漂，弹回大气层外。根据初始弹道和速度的不同，这样的水漂可以只有一次，也可以有几次，最后一次不再弹起，而是转入大气层内自由下落，或者受控滑翔，直至击中目标。
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这个设想最初在1941年由德国人（其实是奥地利人，那时已经并入德国了）欧根·桑格尔提出来的，所以也称桑格尔弹道。桑格尔最初的意图是研制火箭动力轰炸机，从德国起飞，越洋攻击纽约，然后在太平洋日本控制区滑翔降落。当然这构思过于超前了。
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5 n5 a$ A/ l7 A  u3 M8 T桑格尔弹道的初始弹道就是简单弹道，是可预测的。在每一次弹起时，都相当于又一次弹道飞行。弹起的速度、角度、“弹道弧”的长度都是可以计算的，所以依然是可以预测的弹道，只是比简单的抛物线弹道复杂一些。不过要是对再入姿态控制得当，比如说，带一点侧倾，桑格尔弹道是可能在每一次弹跳时转向朝背朝的方向的。这不可能是90度急转弯，但由于速度快、射程远，哪怕10度转弯也可显著改变弹着点。不过每次弹跳起来后，依然是一段弹道飞行。) H. B0 A3 f5 [
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最后一次进入大气层后，如果是自由下落，依然是可以预测的弹道。如果是滑翔，那就是完全机动的。. t* Q6 [8 h% r, X! A3 \

/ T+ @: a) C& K1 Y" |& {) R- i桑格尔弹道的精度是个有趣的问题。末段自由下落的经典桑格尔弹道的精度可能还不及简单弹道，因为每一次弹跳都可能由于各种大气因素而影响精度，最后的累计误差可以很可观。但要是末段有制导滑翔的话，只要还有足够的剩余动能，精度就相当于制导炸弹，只是速度也相当于制导炸弹，没有弹道导弹的高速再入了。
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: |7 |: p: C5 m# g6 v! d) e% d桑格尔弹道的初衷是利用水漂增程，但进入角有一定限制，大角度下来就是扎猛子了，打不了水漂。这决定了初始弹道相对低平，纯弹道射程大不了。对于纯弹道射程本来就不足的纳粹德国时代，这不是问题。但现代火箭技术发达了，纯弹道就可以达到洲际射程，用桑格尔弹道增程就有点提不起兴趣。但技术条件也不一样了，在每次弹跳的时候可以重启火箭发动机，加速弹出，增加后续射程，还是可以用较小的火箭发动机达到较大的射程，但这要求用便于多次启动的液体火箭，而除印度以外，中短程导弹已经基本上固体化了。所以桑格尔弹道现在较少见。
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每一次弹跳实际上都要在大气层上层边缘“浅游”一段，才能在反弹力和空气浮力作用下完成弹跳。这一段距离正好可供吸气式发动机趁机工作一段时间，加一把速，大大增加射程，但这已经不是经典意义的桑格尔弹道了，而是动力-滑翔的混合桑格尔弹道，而且要等超燃冲压技术过关才行，现在还做不到。
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在飞行器构型上，桑格尔弹道可用前段尖锐、后端略微张开的双锥体实现，锐度较低的后“裙体”是产生弹跳的关键，但在技术上容易实现，轴对称的外形也使得设计和分析相对简单。不过要“转弯弹跳”的话，就不能用这样的简单轴对称飞行体，而需要更复杂的气动外形。  y* T( l- O  _3 h

1 }8 _% p0 Q9 q. T5 F钱学森弹道当然是钱学森在1949年加州理工学院喷气推进实验室期间提出的。这是基于桑格尔弹道的改进弹道，在第一次再入后，不再弹起，而是直接转入滑翔，直到击中目标，所以也称助推-滑翔弹。& D/ \2 S5 u9 B. ~/ V, e3 {, R
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与桑格尔弹道相比，水漂的增程作用得不到利用。滑翔的空气阻力影响大于水漂阻力，所以射程也受到损失。但远距离滑翔的机动范围大得多，命中点可以与初始发射方向相差很大，末端速度的控制余地也比桑格尔弹道更大、更精细。由于滑翔比水漂更可控，末端自由下落的话，命中精度高于桑格尔弹道，末端为有制导滑翔的话，命中精度与桑格尔弹道相当。$ V9 `) z  {6 H; d. z+ O/ r

3 b' t% a4 X( I  W! i从弹道可预测性来说，初始的弹道段依然是可预测的，以后的滑翔段则是不可预测的。但弹道段顶点依然很高，便于对方远程预警，这一点与桑格尔弹道相同。另外，初始的弹道段也需要相对低平。与桑格尔弹道一样，在滑翔段可以再次启动火箭发动机加速，或者在超燃冲压成熟后采用动力-滑翔交替的方式增加射程。
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4 ^8 h4 Z. E5 K  n1 e美国的诸多高超音速武器（如AHW家族）基本上都是钱学森弹道。这也是超燃冲压最初实用化的最可能构型，因为超燃冲压需要首先达到M5-6的高超音速才能启动，钱学森弹道在再入点通常满足这个要求。
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8 A9 ~: u5 U" {# ^在飞行器构型上，钱学森弹道的升阻比要求比桑格尔弹道要高，但双锥体依然适用，不过需要增加一些短小的弹翼，以提供额外的滑翔升力。4 j, I* a! B' E! w. L, b  \5 ~9 a$ I
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东风-15B是中国第一种公开的采用双锥体的导弹，这是早期的双锥体，先钝后锐
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7 a6 W. x8 m9 M: ^+ @- t9 g2 p美国正在研制的AHW家族也是双锥体，这是更先进的双锥体，先锐后钝，升阻比更高2 [. u' s8 I2 [6 R5 F6 W1 F2 J
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& m; ^' e# B) R: w- G与简单弹道（蓝）相比，滑翔（红）可以大大增加命中点的灵活性和不定性$ c6 Y( M/ d1 T

8 w4 z. T- ~& Y+ G1 ]0 y9 A全程滑翔比钱学森弹道更进一步，在上升段快要出大气层时就关闭火箭发动机，在重力的作用下自然停止上升，然后转向，火箭发动机二次启动，水平加速，直到关机、转入滑翔，或者采用超燃冲压的动力-滑翔交替方式，以后的弹道与钱学森弹道相同。
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全程滑翔也称滑翔弹，关键在大气层内起滑，初始弹道只有上升段，弹道顶点低，难以远程预警，而且弹道全程不可预测，极大地增加了反导的难度。反过来，全程滑翔受空气阻力的影响也更大，射程损失更大。8 w6 w: u- ^" G! f5 V% s  t
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在飞行器构型上，全程滑翔的升阻比要求最高，必须采用箭簇形的扁平升力体，设计和分析的要求大大提高。! G& H* T2 t. Y! Z

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1 W, C# t. R7 b, I1 x东风-17是扁平升力体，而且这不是在研的，而是已经部署的  ^( _- W  Y4 u, x5 J/ Z' ^

/ d1 d8 L. y8 w, W8 i: }据认为，东风-17是全程滑翔，在技术上代表当前高超音速导弹技术的最高水平。/ O0 d4 I$ J1 R3 U# H# @9 F* S$ Y! O
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2019-10-5 08:44
这个DF17是还需要加弹头罩呢还是就这么射出去了？
作者: 晨枫    时间: 2019-10-5 08:55
鳕鱼邪恶 发表于 2019-10-4 18:44" \9 b7 V$ q; r! L: s+ C
这个DF17是还需要加弹头罩呢还是就这么射出去了？

; L7 d8 E% j: g% P应该是就这么射出去，不需要加弹头罩。上升段的速度不快，起滑时已经需要升力体构型了，没必要加弹头罩。
作者: 鳕鱼邪恶    时间: 2019-10-5 09:15
晨枫 发表于 2019-10-5 08:551 J& D1 ?( e5 f+ s" T" l, R, w
应该是就这么射出去，不需要加弹头罩。上升段的速度不快，起滑时已经需要升力体构型了，没必要加弹头罩。 ...
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. u5 h7 v# z7 q上升段这样射出去，不对称的体型应该还是有扰动。。兔子的计算和火箭操控已经炉火纯青了，这个换别人搞不好真需要加罩子。
作者: 大流士    时间: 2019-10-5 19:54
车脸笑容好邪恶
作者: 大哈瑞    时间: 2019-11-1 19:04
请问东风17能否攻击航空母舰这种移动目标？
作者: 晨枫    时间: 2019-11-1 21:23
大哈瑞 发表于 2019-11-1 05:04+ ?, Y+ F+ P5 Q  ~: Q
请问东风17能否攻击航空母舰这种移动目标？
3 h1 T7 m" Q& x" p
按现在的设计，可能是陆攻为主，但在原理上没有什么不能反舰的理由。据说高超反舰弹鹰击20已经在路上了，也可能已经服役了。
作者: 马鹿    时间: 2019-11-2 00:07
往台湾试射一把?
作者: 晨枫    时间: 2019-11-2 02:07
马鹿 发表于 2019-11-1 10:071 A% |/ `; H. K, t1 }; h. _
往台湾试射一把?

0 z+ ]- Y$ Q% C& f$ X0 B别吓着了。现在吓唬台湾，爽之不武啊
作者: 赫然    时间: 2019-11-2 08:53
马鹿 发表于 2019-11-1 11:07
6 h; k" w1 Y3 B. A- y往台湾试射一把?

* g5 p7 o4 n! H7 l. w( r0 @太近。这个东西不是对付台湾的。台湾档次不够。。。。
作者: 包子    时间: 2019-11-2 09:57
晨枫 发表于 2019-11-1 21:23
& s5 x  `% ]: U" T. h3 {* t* U% z按现在的设计，可能是陆攻为主，但在原理上没有什么不能反舰的理由。据说高超反舰弹鹰击20已经在路上了， ...
4 Q# s4 W7 a0 ~" `* y
这东西载荷量不高，如果常规弹头打航母没啥意义，核弹头的话也没啥高精度的需要吧？
作者: 晨枫    时间: 2019-11-2 10:47
包子 发表于 2019-11-1 19:57
: T; v( s  p! P! T0 F这东西载荷量不高，如果常规弹头打航母没啥意义，核弹头的话也没啥高精度的需要吧？ ...
) t) f& q5 f" H! i4 K
为什么说这东西载荷量不高呢？
作者: mingxiaot    时间: 2019-11-7 22:00
晨大侠写过F35和歼20比较的文章吗？哪里找得到，想了解一下。
作者: 晨枫    时间: 2019-11-12 02:24
mingxiaot 发表于 2019-11-7 08:006 C3 {! g5 l( N( k
晨大侠写过F35和歼20比较的文章吗？哪里找得到，想了解一下。

6 u" g) C, E+ A在航空知识上，哪一期我记不得了，应该是最近3期之内
作者: mingxiaot    时间: 2019-11-12 05:50
晨枫 发表于 2019-11-12 02:24( H4 r4 [7 u: l2 G8 w1 H' Z) f
在航空知识上，哪一期我记不得了，应该是最近3期之内
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谢谢，我去找一下



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