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红外制导的高超:中国又领先了

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 楼主| 发表于 2022-1-1 02:50:57 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2021-12-31 13:03 编辑
* q  h, t3 @" Z' t: M5 G/ L8 Y) Y+ g, T) U  Y
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。- K& e+ T3 q2 ]4 B+ ]8 p8 \

/ d4 d( d4 h$ `* o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。6 x  ]% M# L! Q! X  d  M
! ~: B) k& V# f- x
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。
- l/ b2 y$ F% F" l8 n6 ^$ u* w5 O1 C+ r/ y9 W% {1 s- l, r
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。1 N' V/ I2 i7 C4 N
3 r, W: j6 N4 ]8 D3 t/ S% I0 k* r5 w
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。
% p0 l# v& w; ]* W6 Y* @/ K. z- Q9 a; c% H  C9 u
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。
+ N- w3 u1 [" \. n7 A4 V8 }; K$ N  N! y; m1 l
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。
+ O, |9 H: i' `4 l( p6 ], @- \5 \0 x2 G
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。- x. r6 ^# o& z/ r  N
" C- F7 K  `# U" E: B" m1 [' n% ?
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。
6 z7 D% O% Q% `( J/ r" W  Z/ q+ [9 N/ A# P7 C
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。7 v9 c) }" D4 l, J
% m+ V% O; s% T' w
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 k7 G. P$ X: _! a  ?5 r) r
2 \8 F2 i% a( d. V! J1 y) O% t6 f' s
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。
) K! P. h" ]' o5 h; @& ~& {) a. r1 m1 [
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。
; x3 a! [; B4 e' a! i

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  • TA的每日心情
    开心
    7 天前
  • 签到天数: 299 天

    [LV.8]合体

    沙发
    发表于 2022-1-1 05:40:58 | 只看该作者
    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。
    * H  c! K; R( o" M/ X) P8 E+ Z/ y; a! z) f) t# f( ^
    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?
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

    板凳
    发表于 2022-1-1 06:49:50 | 只看该作者
    这个太牛逼了,想想都很难。
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  • TA的每日心情
    擦汗
    昨天 00:21
  • 签到天数: 3193 天

    [LV.Master]无

    地板
    发表于 2022-1-1 08:10:22 | 只看该作者
    司机发个红包吧
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2022-8-27 22:14
  • 签到天数: 351 天

    [LV.8]合体

    5#
    发表于 2022-1-1 10:10:07 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 08:104 g6 A4 X3 Q3 _. j0 h
    司机发个红包吧
    ! q, C$ o% R0 N1 y  q3 W, g+ {
    你这是虎口拔牙了- S/ c2 U! B3 Y. w6 i4 O
    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
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    6#
    发表于 2022-1-1 19:13:52 | 只看该作者
    加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低
    , O  n! `) @5 L4 a5 j$ F3 U# U3 r1 q

    . [. @8 M/ C: F- T' M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?
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2022-1-1 22:25:18 | 只看该作者
    风云际会 发表于 2022-1-1 05:13$ |$ k! e* l" j: \* ?5 u
    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 ...
    + B3 X- ^8 S; j! B
    核弹爆炸时,爆心也肯定是非平衡态的,那1亿度是哪来的?
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  • TA的每日心情
    擦汗
    昨天 00:21
  • 签到天数: 3193 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2022-1-1 23:58:09 | 只看该作者
    老财迷 发表于 2022-1-1 10:105 Y/ v! E' ~& u# d" g) ]
    你这是虎口拔牙了
    : @& L9 Z+ _  I; o- Z: a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 ...

    * h+ [  E7 y- k; h) P敲一杆子是一杆子
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  • TA的每日心情
    无聊
    2021-7-28 01:44
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    9#
    发表于 2022-1-2 00:09:31 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2021-12-31 22:40& c' }- D+ i5 R8 a
    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 ...

    + Q! J4 t4 {, n6 w3 B后半句是一定的。
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  • TA的每日心情
    无聊
    2021-7-28 01:44
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    10#
    发表于 2022-1-2 00:12:40 | 只看该作者
    我是坚信制导问题解决了的,但技术细节唔知。. H% v; x2 U" \
    最后那句我也是坚信的,毛子最近吹大牛吹的厉害。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2022-8-27 22:14
  • 签到天数: 351 天

    [LV.8]合体

    11#
    发表于 2022-1-2 07:40:29 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 23:58/ g9 B2 K' [2 W; o) G
    敲一杆子是一杆子

    5 Q6 t( ]0 K, R敲成功时告诉我一句啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    前天 10:03
  • 签到天数: 2939 天

    [LV.Master]无

    12#
    发表于 2022-1-3 09:16:14 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
    8 u9 N* W  {, d3 @& \敲一杆子是一杆子

    5 X% Y+ ^1 s1 N1 B: P正所谓,有枣没枣。# A+ G# a- ?/ a- S# }3 c; M# W
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    13#
    发表于 2022-1-5 21:38:10 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2022-1-1 22:25& s" O! T& r% A  `3 \9 x
    核弹爆炸时,爆心也肯定是非平衡态的,那1亿度是哪来的?
    3 H7 D% ?2 q$ Q; X0 d: ^' K
    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。
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  • TA的每日心情
    开心
    16 小时前
  • 签到天数: 1873 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2022-1-5 22:25:13 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-1-5 22:29 编辑 - T* U1 z$ l3 A# U3 d7 s; g! h' A
    风云际会 发表于 2022-1-1 19:13" X5 q) O) g. @/ O# A
    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 ...

    4 e- W- m+ \9 ^4 o' E1 w, G- }7 p; A  H+ o+ ~2 `; v* K
    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.
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    15#
    发表于 2022-1-5 22:34:59 | 只看该作者
    数值分析 发表于 2022-1-5 22:25
    , z* l0 a# ~* u1 @/ f9 v' @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 ...
    * W# j. M5 W2 f$ 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。
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