|
|
本帖最后由 晨枫 于 2019-10-4 18:16 编辑 ) ?) k U' d1 \/ r) I# b1 m
" ~# ]/ g6 }8 Z, J+ J5 w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。
. R& A* n% M0 @( K2 P. R5 N- ^, k- t% Z: c6 n
4 \% ^* S( p9 j$ [桑格尔弹道、钱学森弹道、全程滑翔( p% Z& r! V, T
2 q& ?8 J) ^5 k' _0 Z( m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。
& _7 I* v' H' v' S! d
2 H: q9 E4 a1 d2 v% P9 Z* m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。
+ O5 V* p9 ]( W, p3 y. y2 V/ X" c% Z/ b: ?6 _
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。
' G5 C- `) j% S/ @+ S z" H2 g3 y( z C7 Q
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。
7 U; H" J, }! I9 m
! i" Q9 a9 V( |* o6 A+ n+ m w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。 y' B4 Z: W. t4 {
+ o, O0 b; C- O4 Q- A4 Y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。5 y+ L d: a, O2 E1 z, f
9 y4 }( H2 i9 e9 F B
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。
1 {) [8 v8 a" R2 q0 { C" H+ I3 m$ O: h& g) w* s# K
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。
; Q* M9 R: {4 Q8 A; S. f: q
; C2 j/ t8 y* r* M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。& w0 P: G4 N: `) z1 a& W, u8 g' X
1 M |/ |: A3 H. i2 [) i7 t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。
4 w4 n& l7 L4 c/ K8 o4 ?1 \5 a2 |2 p9 G5 \& y
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。
; _* o1 ~, {& @9 |/ K
! R# l; {- R' ?# F( n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。& p) m8 v5 s/ d0 J
5 U. d- S: P( E* w0 l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。
" U2 p/ z. g' M# `* s8 I
4 p: n! \/ j& c4 F* F( Q# b( q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。
$ T; L# q/ i1 F, S$ v4 L, ^
( l# M5 t# F" A, |9 i* S) b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。
% k& s; x. z2 W) P0 ?9 V; ?* V( \4 k& R9 J6 P; m; J
8 F; x" u9 C/ e2 B; f" ?2 C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
( `7 _6 o! z M7 ?( B3 L/ _# u
% v/ t& @/ S+ m4 H9 q6 |+ \# H: L
8 ~! y. Y) X; `7 a {4 q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4 o& \/ {8 |) W% F1 V, d; \
" g- G$ h3 L- E* ^) u: o
- f% D$ m' q! ], B5 O/ ?
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
; [; w0 x( D( ]1 e4 ?, T* a! C. {% D. D* m* ]
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。 s) K$ |3 D4 V8 K2 e, b
2 T! @3 m% Y2 _6 R4 e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。
$ y* u: j, {3 f% `2 w. r
+ e/ _3 j+ H+ A! x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。
7 D$ v! a0 a* v
4 W4 P7 t) ?$ Y) u( D
: n; c: e+ @, ]2 n' P
8 l4 b" r1 s. ?$ B- a
9 e) D% ^ ^# F7 @. }3 _
东风-17是扁平升力体,而且这不是在研的,而是已经部署的
- e+ G3 o/ d* ^0 Y
" D. g1 R% Y* d; P Q, W5 `( ]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。2 q) ~: e. T6 V! H5 q% G0 w) ?, _& }
|
评分
-
查看全部评分
|