水漂弹vs滑翔弹

晨枫 · 发表于 2019-10-5 08:11:21

本帖最后由晨枫于 2019-10-4 18:16 编辑

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。

桑格尔弹道、钱学森弹道、全程滑翔

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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

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

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

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。

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。

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。

东风-17是扁平升力体，而且这不是在研的，而是已经部署的

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。

鳕鱼邪恶 · 发表于 2019-10-5 08:44:19

这个DF17是还需要加弹头罩呢还是就这么射出去了？

晨枫 · 发表于 2019-10-5 08:55:35

鳕鱼邪恶发表于 2019-10-4 18:44; n7 I; g8 n) e n o) t
这个DF17是还需要加弹头罩呢还是就这么射出去了？

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。

鳕鱼邪恶 · 发表于 2019-10-5 09:15:05

晨枫发表于 2019-10-5 08:55! Z% k: W( H# }' D- b
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。 ...

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。

大流士 · 发表于 2019-10-5 19:54:08

车脸笑容好邪恶

大哈瑞 · 发表于 2019-11-1 19:04:30

请问东风17能否攻击航空母舰这种移动目标？

晨枫 · 发表于 2019-11-1 21:23:52

大哈瑞发表于 2019-11-1 05:045 b3 r* q+ P5 R
请问东风17能否攻击航空母舰这种移动目标？

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。

马鹿 · 发表于 2019-11-2 00:07:03

往台湾试射一把?

晨枫 · 发表于 2019-11-2 02:07:45

马鹿发表于 2019-11-1 10:07# a: E g m; l( i) j
往台湾试射一把?

别吓着了。现在吓唬台湾，爽之不武啊

赫然 · 发表于 2019-11-2 08:53:50

马鹿发表于 2019-11-1 11:07
& ]0 ~; e: o5 g往台湾试射一把?

太近。这个东西不是对付台湾的。台湾档次不够。。。。

包子 · 发表于 2019-11-2 09:57:11

晨枫发表于 2019-11-1 21:23
) Z1 F0 z3 G7 U) P9 {$ D8 t* [, P: Q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， ...

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？

晨枫 · 发表于 2019-11-2 10:47:50

包子发表于 2019-11-1 19:57
0 ^" V: j# J6 H& Q7 o6 t7 e% q' K4 P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？ ...

为什么说这东西载荷量不高呢？

mingxiaot · 发表于 2019-11-7 22:00:48

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。

晨枫 · 发表于 2019-11-12 02:24:20

mingxiaot 发表于 2019-11-7 08:00
F0 y9 d' {. }3 f2 O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。

在航空知识上，哪一期我记不得了，应该是最近3期之内

mingxiaot · 发表于 2019-11-12 05:50:50

晨枫发表于 2019-11-12 02:241 u7 k. P( c3 M- K o
在航空知识上，哪一期我记不得了，应该是最近3期之内

谢谢，我去找一下

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