红外制导的高超：中国又领先了

晨枫

高超音速的热防护是大问题，这也决定了以热特征为基础红外制导在高超音速导弹上非常难实现。但红外制导又是非常诱人的，因为红外制导不怕隐身飞机，在雷达隐身，也难消除发动机炽热的尾焰和机身蒙皮的气动加热。舰船也一样，舰体与海水的温度有明显差别，发动机的排烟温度更是难以掩盖。
- W) b# |+ M. U. I3 U5 x- @7 }
在理论上，红外制导的窗口能达到降温，就能解决红外制导的问题。但耐热金属弹体的热管理都不好解决，非金属而且娇贵的透明材料更不好解决了。多年来，各国试过很多办法，比如在镜头上喷洒降温液体达到蒸发降温，或者在透明材料里埋设液冷管路，但都因为各种原因而效果不好。在镜头表面喷注冷气，利用迎面的动压形成气膜，将镜头与气动加热相隔离，是另一个办法，热量还随气体流动而自然带走，但流场太复杂，气体受热导致的热畸变影响成像，图像模糊、闪烁，根本不能用。在日常生活里，能“看见”滚烫铁板上的“热浪滚滚”，就是热畸变导致的，而不是热表面真的冒烟了。
7 V9 T; t" |) w; Z" R7 T  \! s' R
- m) {; C$ j  V7 t8 }但这个问题被中国解决了。《南华早报》报导，据2021年6月的《现代防御技术》杂志介绍，易师禾（音译）教授（估计是国防科大的）的成果获得军内科技进步奖。12月15日，《空天防御杂志》刊发了易师禾的论文，介绍了成功。

成果是多方面的。首先，团队研发了可以3倍音速喷射的微型冷气喷嘴，形成超冷气流，这本身就是不简单的成就。这是用收敛-扩散喷管实现的，收敛段将亚音速气流加速，在喉道达到跨音速，在扩散段内进一步加速到超音速，但气流的总能量是恒定的，加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低，对冷却来说倒是正好。
" z2 }3 Y6 m3 L2 T! M! p
7 ?6 w6 r( y* O8 I第二是用40个仔细设计的喷嘴控制流场，保持气流的速度和温度分布均匀，减少畸变。这样的主动控制比被动规划流场要精确得多，也可靠的多，但要难得多，弄不好就是弄巧成拙。
9 Z3 @+ ^( g" \2 K1 k
第三则是系统的设计方法和经过风洞校验的数学模型。这确保了可以把同样的设计举一反三，但建立数学模型难，要有可靠的风洞数据用于校验更难，因为全世界就没有多少高超音速的风洞。
- f1 E- w4 E. v' t
3 V3 @3 R: q; a- K9 e: V* ~! J可巧，中国有，而且有好几个，包括长沙的KD-01高超风洞，这是专业用于高超音速条件下红外制导研究的。团队的成果就是在KD-01上实现的。
6 }8 U2 d  @$ @5 ?: {
美国不是在这方面一点建树也没有，萨德的速度达到高超音速，也是用红外制导的。问题萨德的工作区间是在超高空，空气稀薄，环境温度低，气动加热小，红外制导的问题比较容易解决。这也是萨德只能用于大气层外反导的原因，在高层大气开始捕获和跟踪，进入大气层外正好可靠工作。

2 Q. s* D2 t$ ^) [, r但要是高超音速导弹用于打飞机，就必须考虑在稠密大气里工作的问题，必须解决镜头冷却的问题。这也是高超音速导弹防御的关键，在稠密大气里就要开始可靠的捕获和跟踪，这才谈得上到高层大气里的追踪和最后会合。

# K3 t" I6 n% Y+ T换句话说，中国不仅在高超音速导弹方面领先，在高超音速的导弹制导和导弹防御方面也领先了。

, G! R# U+ ?4 y' y高超音速导弹当然要首先解决能飞得快的问题，但从来就不只是一个飞得多快的问题。只会傻跑，一点准头也没有，不要也罢。但美国还在解决傻跑的问题。
- ~9 u4 o; X5 [6 k/ h
; G( M& o8 h- x美国空军的AGM-183已经连续三次试验失败了，美国陆军的LRHW说是要在2023年开始服役，但也只是试验过而已，带推力转向的助推器在2021年10月7日刚试验过，完整实弹试验要2022年“某个时候”才开始。

在最理想情况下，这些都只是打击固定目标的导弹，没有追踪机动目标的能力。美国离高超音速反导的距离更远。其他国家就更远了。别听俄罗斯瞎吹。

鳕鱼邪恶

兔子这是可以按住美国任意揍的节奏了吗？怪不得美国有人开始嘟囔要控制核武啥的了。。大概一个原因是没钱维持了，一个是吓唬不了兔子没用了。

8 U6 C! U5 N0 @杨老虎说美国没资格在兔子面前扯啥子以实力说话，难道那时候兔子就已经评估了中美实力的改变了？

可梦之

这个太牛逼了，想想都很难。

jellobean

司机发个红包吧

老财迷

jellobean 发表于 2022-1-1 08:10
司机发个红包吧

你这是虎口拔牙了
! A/ _" V) g! h再说中国军事科技的好消息不断，司机要是每个都发，他肯定发不起。要不发几次试试

风云际会

加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低

" _* M% {+ n- G温度是热平衡状态下定义的，这么短时间内的气体速度改变，以及最后数倍音速的喷出，这感觉是一个完全的非平衡态过程，这时候还有“温度”的概念？

晨枫

风云际会 发表于 2022-1-1 05:13
温度是热平衡状态下定义的，这么短时间内的气体速度改变，以及最后数倍音速的喷出，这感觉是一个完全的非 ...

核弹爆炸时，爆心也肯定是非平衡态的，那1亿度是哪来的？

jellobean

老财迷 发表于 2022-1-1 10:10
3 [) G  P! U. b# d1 F你这是虎口拔牙了
0 Y3 ]+ x7 ^) `5 e' N8 J, |再说中国军事科技的好消息不断，司机要是每个都发，他肯定发不起。要不发几次试 ...

. J* A0 o* i& @5 m敲一杆子是一杆子

法乎其上

鳕鱼邪恶 发表于 2021-12-31 22:40
# ?+ [/ T$ l1 c兔子这是可以按住美国任意揍的节奏了吗？怪不得美国有人开始嘟囔要控制核武啥的了。。大概一个原因是没钱维 ...

后半句是一定的。

法乎其上

我是坚信制导问题解决了的，但技术细节唔知。
最后那句我也是坚信的，毛子最近吹大牛吹的厉害。

老财迷

jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
- L5 L% b" c4 ~8 b敲一杆子是一杆子

. T/ R8 i7 \9 {* U敲成功时告诉我一句啊

料理鼠王

jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
敲一杆子是一杆子

; `: y) Q4 _1 s% O# V正所谓，有枣没枣。

风云际会

晨枫 发表于 2022-1-1 22:25
核弹爆炸时，爆心也肯定是非平衡态的，那1亿度是哪来的？

那是能量的等价定义。1eV = 11000K的能量 （11000K乘以玻尔兹曼常数）, 如果是氢弹的话，聚变时需要穿透的量子势垒应该是在0.1MeV到1MeV之间（凭记忆了，不一定准确，但应该在这量级左右），最后的质量损失应该在10KeV至几十KeV，损失的质量全部分转化为能量释放，这样等效的就是1亿度了。意思是说，在那核心区域如果有一个处于1亿度的平衡态，那么其所释放出的能量就是氢弹所能释放的。

数值分析

" ]# ^; o  @+ \( a: S

风云际会 发表于 2022-1-1 19:13
: I! `0 A0 ]; ~温度是热平衡状态下定义的，这么短时间内的气体速度改变，以及最后数倍音速的喷出，这感觉是一个完全的非 ...

我记得温度的概念本身的定义是不依赖于热平衡态的,但是用能量均分定理（Equipartition Theorem）计算平均动能和温度的数值的关系的时候需要假设热平衡状态.

风云际会

数值分析 发表于 2022-1-5 22:25
0 T0 K6 I" C( M  r; }; U; Z我记得温度的概念本身的定义是不依赖于热平衡态的,但是用能量均分定理（Equipartition Theorem）计算平均 ...

# I! p0 S* X4 c; l" s; w温度有几种常见的定义，互相等价。比如，温度可以由“熵”来定义【参考朗道热统卷一】，无论哪种定义，热平衡是必需的【您说的定义也是需要热平衡条件的】。非平衡态，只有在准稳态的情形可以局部近似定义温度，一般情形下是无法定义温度的。