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水漂弹vs滑翔弹

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 楼主| 发表于 2019-10-5 08:11:21 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2019-10-4 18:16 编辑   ^' v$ y' I; K0 O
, r* Q  _) c9 M; z
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。* L1 \. B" I  a" X: o
! D" y$ Q8 O. P& T7 C1 D- |
# T4 @, v/ }) v. h
桑格尔弹道、钱学森弹道、全程滑翔
; }( K6 C5 o# ^; e7 M* s0 A% L" c. c" Q6 b; I: Z1 a8 j0 h1 N
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。5 _4 _! H) T- M7 ^. j; u* R
/ o) H7 C! e* [  z3 E1 o" ~
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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# G- U! p, ?0 M2 k& i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。
0 ]  `1 x, N, B0 s- Y2 @
5 @7 n# \. U+ R5 d/ R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。5 x( r5 K1 @+ U  A( M" E8 t
5 V- R6 u+ U3 i) }% B6 C0 M! Y" I& l6 _
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。+ T5 K6 p3 D1 L- h$ z, i2 i
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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。
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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。
3 g" O6 w; ~, |. P, ]3 F5 Y& B: Y* L" X7 ]9 {% M+ G3 _7 _
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。3 V- t  @! F; B5 y2 Y* S" q

7 W# a' L8 T2 B6 m9 \8 X- y9 e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。& @2 `8 o  h. N9 H4 K) n% @

9 @7 Y6 x( U* }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。
" N0 m" |/ n% R+ `9 q, N9 @4 n! [  Y+ F1 k5 b0 Q  n7 N5 `9 Y
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。2 Y6 [, C5 ^4 @/ m
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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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7 w1 w/ e; _4 D' \( `3 _  L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。
) C6 u. R$ v8 d* y* f0 k7 F
% }5 b3 y0 d; D! M# t
# r; h; R0 |0 I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$ S1 S. Z4 l; B  K
* e# K5 h: f$ B8 |' T2 \6 E
0 d- X( h) ^$ k" L) ]7 M
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
) m+ n( Z, z9 {" h' A3 U% p- V; z: s
# u. m5 z. ]+ ? ) t8 B  X- e! d! F# B
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* }3 v+ {6 J( S6 {0 z' l

; _' ~9 N0 G1 i. I6 S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。, g8 s9 H  c& c

1 ?0 O% L: g  P$ ~( I8 `, f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。
& z7 o/ v: S& g! E. K. G, I+ l- ]. Z$ ^4 @4 ~2 t
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。. W' r0 N9 V* j+ W0 L

- D! T; @8 \# n
& {: a& t0 Y. Q* O  C; S% C, _' P0 ?1 P+ G0 p9 M

  u" }( |7 Z4 T0 l* @, m) T4 L东风-17是扁平升力体,而且这不是在研的,而是已经部署的
8 i9 D0 {& R0 T) J0 h2 M
0 v1 Z8 a7 `7 ^5 K- N+ j; n8 ]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。
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  • TA的每日心情
    开心
    2024-9-2 01:41
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    [LV.8]合体

    沙发
    发表于 2019-10-5 08:44:19 | 只看该作者
    这个DF17是还需要加弹头罩呢还是就这么射出去了?
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    该用户从未签到

    板凳
     楼主| 发表于 2019-10-5 08:55:35 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2019-10-4 18:44
    $ d7 p# {, t0 {8 N& H! I4 s这个DF17是还需要加弹头罩呢还是就这么射出去了?

    ' v- _( t' k  j( s1 l- 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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  • TA的每日心情
    开心
    2024-9-2 01:41
  • 签到天数: 298 天

    [LV.8]合体

    地板
    发表于 2019-10-5 09:15:05 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2019-10-5 08:55  P- y3 N! i3 s% L  L; h
    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。 ...

    8 [1 K$ W' X* Z; d
    . V8 `+ u3 e+ O/ ?( ~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。
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    5#
    发表于 2019-10-5 19:54:08 | 只看该作者
    车脸笑容好邪恶

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      发表于 2020-1-2 19:20
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      发表于 2019-11-3 01:46

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    kar98k + 6
    蓦然回首 + 6 伙呆了

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    6#
    发表于 2019-11-1 19:04:30 | 只看该作者
    请问东风17能否攻击航空母舰这种移动目标?
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2019-11-1 21:23:52 | 只看该作者
    大哈瑞 发表于 2019-11-1 05:04
    , d2 ~$ d- |1 W) N6 d请问东风17能否攻击航空母舰这种移动目标?
    * R$ g0 Q( H: a9 P5 Q7 L
    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。
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  • TA的每日心情
    开心
    23 小时前
  • 签到天数: 3268 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2019-11-2 00:07:03 | 只看该作者
    往台湾试射一把?

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    哈哈哈  发表于 2019-11-11 11:08
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    9#
     楼主| 发表于 2019-11-2 02:07:45 | 只看该作者
    马鹿 发表于 2019-11-1 10:07
    - r* J7 c: K# p) l- V( F' I往台湾试射一把?

    : d* N! Y; L, D% B' ]* r别吓着了。现在吓唬台湾,爽之不武啊
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  • TA的每日心情
    擦汗
    23 小时前
  • 签到天数: 3014 天

    [LV.Master]无

    10#
    发表于 2019-11-2 08:53:50 | 只看该作者
    马鹿 发表于 2019-11-1 11:07
    : H- l& v1 j7 [往台湾试射一把?
    ) U' |* i$ z! _; k
    太近。这个东西不是对付台湾的。台湾档次不够。。。。

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    4d  发表于 2019-11-11 11:09
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2018-6-2 22:44
  • 签到天数: 16 天

    [LV.4]金丹

    11#
    发表于 2019-11-2 09:57:11 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2019-11-1 21:23" Q. ~) ?0 f( W7 q% 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, ...
    ) ~( r' F+ V* |, V
    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?
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    该用户从未签到

    12#
     楼主| 发表于 2019-11-2 10:47:50 | 只看该作者
    包子 发表于 2019-11-1 19:57+ z2 i. w* x& O0 h
    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? ...

    4 s; h1 ^3 p8 N2 K为什么说这东西载荷量不高呢?
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    该用户从未签到

    13#
    发表于 2019-11-7 22:00:48 | 只看该作者
    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。
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    该用户从未签到

    14#
     楼主| 发表于 2019-11-12 02:24:20 | 只看该作者
    mingxiaot 发表于 2019-11-7 08:00: @- T, y' \# k* v
    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。
    2 G& J, u5 i* @6 D" F5 W+ r
    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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    该用户从未签到

    15#
    发表于 2019-11-12 05:50:50 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2019-11-12 02:246 d! T; Y. R" O: _  X
    在航空知识上,哪一期我记不得了,应该是最近3期之内
    - o4 @0 B% [1 E5 f
    谢谢,我去找一下
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