|
|
本帖最后由 晨枫 于 2019-10-4 18:16 编辑 ; o/ e9 x: h7 ^8 e
6 U9 F6 t+ t, p
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。
( j& q) R2 T- ?
8 q0 \& D7 H: ?
# W5 D8 L( u3 K5 K桑格尔弹道、钱学森弹道、全程滑翔' D% D0 v* Y+ [( t# R7 W" O
- ]: Q/ E+ V; O
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。
8 T, g$ W3 H* k" c# ?5 P
4 G+ d V3 x3 ~; o) i/ e# I$ ]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。' m1 ~5 X+ A5 o8 C% ~$ E
$ r/ x9 f* T; Q! o
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。
! l4 S, N0 Y$ E& _. v4 e9 s, j+ p' ^1 n; g- o
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。
/ ?8 {3 ~" N( t2 O9 k( L" a* b+ W2 I: M
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。
8 q$ @0 g6 h: \! d7 |( d* a- r$ V- a; [0 k# k
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。( X8 L L; w$ U$ }* ?2 \
7 N3 j' F5 ?: n1 V5 W& q0 I; X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。8 ?3 ]% u7 {- [, {) ^2 r
Z' n0 v- Z. M0 I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。
& U# r- b8 }- n: ^$ E8 M
% L7 S, |: J: w; {" J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。
+ O- P: d6 Q7 A1 }0 N3 f9 B( p/ b% t. S3 U& K/ l0 u
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。" c2 x4 D1 H' g' K
& k, W+ t. ?8 ~1 h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。5 r3 G( o# ~2 m
# Z7 q" K$ I8 a1 _, o3 J7 a$ t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。
5 ?# I/ i3 n( u
( S) F" p* w( _3 `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。* A7 c' \0 x( x/ m, _
; v4 F3 J* c4 ^) I9 y& A
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。' k; ^) _8 [0 G: i; Y" W
" j6 n, i; z+ S7 K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。
# t, i$ i4 [, t; ?+ D+ w8 a: L/ x, E( {8 u( W1 {$ T4 ]
0 ?% y& J* i8 m# J. @9 j) U
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
9 P) Y- }0 B) @6 a3 w! B* P1 s, X3 C
& [; _. n& J: _1 V. I6 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0 S7 w- e. n. y/ d$ j$ V$ K
# |" k2 j9 z; h" q$ S4 V& _& ~
3 P3 Z# P- V5 W/ m9 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0 B" W5 N ?. u0 d4 C+ g
* m$ r$ f/ D$ T* S1 \& o
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。
: S8 V/ L( t Z/ N) C" A- A; X1 {, H" |: Q; b
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 _: f6 Y) R: L4 z8 \0 m6 D: ]
0 \- s6 ]. e; N2 B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。
9 `$ f1 |4 Y- `6 U" m, u2 p) K/ Y4 [- x, Z3 k" Z- y4 T
( {( L. A' ~2 b/ Y$ ~+ [
) s r- i+ T( W) m% B% C, p
6 {) X7 F; x$ t; X# E" w
东风-17是扁平升力体,而且这不是在研的,而是已经部署的6 G! v8 ~ N2 D, p6 ?/ s4 g
8 Z7 K" v" m2 R( t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 c, b. j2 I
|
评分
-
查看全部评分
|