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不出大气层,“水漂”和“滑翔”照样可以玩

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来源:亚洲火车总站


随着东风-17导弹的亮相,一夜之间“伊斯坎德尔”啊、M-20啊,甚至咱们还没亮相的鹰击-20啊,美国人还没服役的AHW啊,都似乎成了明日黄花。谁让东-17的全程滑翔实在是直接领先了两步呢?
施老昨儿写了个文章说滑翔也得出大气层——这个吧,就和列车长自己明明以前在“光华奖”系列里面已经说过无侦-8是火箭发动机,回头等这玩意亮相的时候又忘了,连续两次翻车,一会说冲压,一会说涡喷的……
从“光华奖”的文件中我们可以知道,无侦-8在发射时使用助推器起飞,在达到预定高度后抛弃助推器启动火箭发动机加速,达到预定巡航速度,关闭发动机节省燃油滑翔飞行(3-4马赫速度,3-4万米高度),完成侦察任务(载荷为高精度光学侦察系统)后,进行转弯,启动发动机补偿转弯损失的能量(全程能量管理),以较高的速度进入返航,由于此时几乎已经没有燃料,该机最后返回基地时速度可能已经降到很慢的速度(气动设计高低速兼顾)航程方面,既然设计上该机能返航,又肯定确认该机在部队执行的任务是配合东风-21D,那么从基地到侦察目标的距离2000公里应该还是起码的要求(也就是说返航时能“飘”2000公里)


无侦-8在轰-6上挂载的时候,有一个助推器,整体造型可能有点类似B-52挂的D-21(下面是副油箱)
毕竟每天都要写,出点错难免,况且对于某个东西的理解和认识吧,大家都有个过程,人总是要通过不断犯错越来越接近真理得嘛。从来不犯错的大神,也不可能每天都出来发话不是。
不过今儿扒光华奖的报奖文件和相关资料论文来说东-17、东-31B是大气层内起滑吧,这没啥太大意义,不如咱们从原理上讲一讲,大气层内的“水漂”和“滑翔”。
其实“水漂”原理,并不等于“桑格尔弹道”,“滑翔”,也不等于“钱学森弹道”,这俩事儿吧咱们得先掰扯清楚。
当然原理还是那个原理——“水漂”,就是利用大气层内或大气层内外空气密度的区别,在飞行器进入较为稠密的大气层时,获得比在更稀薄的大气,或者在大气层外更大的升力,然后这个升力如果大幅度超过了飞行器本身重量,就会把它弹到更高的空中,从而出现“打水漂”现象。而如果升力和重力平衡,而飞行器本身阻力又很小——高速飞行产生很大的激波升力,那么就可以形成以很高的速度维持平飞,这就是所谓的“高超声速滑翔”。但“水漂”的过程中,实际上每一次下坠的过程,都是一段“滑翔”,而最后在速度降低到一定程度,它也可以维持“滑翔”的姿态飞行一段。
目前,低高度直接起滑技术是研究的热点之一
重力转弯示意图,与传统的高抛后再入起滑模式相比,它的飞行过程非常复杂


大气层内起滑是最理想的滑翔弹道
再入起滑模式在飞行过程中要克服较大的正负过载,要求结构强度更高,势必要浪费一部分飞行器的重量
所以“水漂”和“滑翔”本身也是你中有我,我中有你的一个互相转变的过程——只不过当然了,如果对于飞行器激波升力大小,激波形状、飞行器防热等技术都达到相当高的水平,最节约能量的方案,自然就是在大气层内全程滑翔了。
其实在大气层内“水漂”飞行并不是很贴切的比喻,因为大气层内并没有水面这样的密度激增现象,所以在“光华奖”报奖文件中称M-20和“伊斯坎德尔”的飞行方式为“波浪式轨迹飞行”。
再有,滑翔的原理也很容易理解——大家熟悉的地效飞行器,就是利用贴近地面高度的这一层“气垫”效应,来获得飞行器的升力和重力的平衡,实现较高的升阻比,这和在大气层特定高度的“高超声速滑翔”有相似之处。
美国进行20倍声速HTV-2试验时也计划在验证耐热性能成功后要进行大气层内起滑试验(当然飞行器烧掉了,后面这个试验就没做)
其实我们看看大家已经知道的现役飞行器就会知道,大气层内水漂,或者大气层内高超声速起滑——并没有想象中那么少见——我们前面提到的“伊斯坎德尔”和M-20导弹就是一例。
而从光华奖文件中我们就可以看到,M-20作为我国航天科技分类的“3.5代战术导弹”,实际上就是从东风-15B向东风-17过渡的一个中间形态,其主要特点就是从东风-15B将滑翔体打出大气层,在重返大气层过程中实现不完整的“水漂”(或者叫弹道拉起,或者说,距离较短的滑翔——其实说的都是一件事)的这个飞行过程,转变成将弹道在较低高度改平,使火箭发动机药柱的能量很大一部分用于在水平方向上加速导弹,然后利用整个弹体大迎角飞行产生的升力实现“水漂”(头体不分离)。这样的飞行方式实际上和东风-17的水平起滑已经只差一步——就是在助推器前面装上一个高超声速滑翔体。
所以,理论上来说,如果俄罗斯的高超声速滑翔体技术达到类似我国的水平,他们应该也一样可以用“伊斯坎德尔”、“匕首”导弹很快发展出类似东风-17的导弹来。
直接跨越再入起滑模式实现大气层内起滑,这是东-17和东-31B最大的特色,也是它们领先地位的保证
从这个角度来看,我们也可以这么说,就是“大气层内水漂”和“全程滑翔”技术虽然从难度上来说,确实是“全程滑翔”更高,但是从实际运用角度而言,“大气层内水漂”也可以满足很多实际实用的要求。
所以,我国在第一代舰载反舰弹道导弹鹰击-20和轰-6N携带的空射准洲际导弹上,都采用了“大气层内水漂”的技术,暂时没有上“全程滑翔”。
当然,随着东风-17和东风-31B的出现,我国的全程滑翔技术应该说已经OK,如果这一技术成熟,那么相应的,采用“大气层内水漂”设计的导弹很容易就能稍加修改成为全程滑翔弹。
这就是今天我们要说的内容。

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