高超音速导弹弹头是如何实现打水漂式运动?弹头有接受指令软件吗?

岳风轻云淡


高超音速导弹是通过“钱学森弹道”的方式实现打水漂式运动,实现其高速突防的。也就是说高超音速导弹以飞翔导弹与运载火箭技术相结合,采用助推-滑翔式弹道的形式。利用弹道导弹的火箭发动机,把导弹推至弹道顶点,然后助推加速到高超声速,导弹在大气层边缘飞行,利用下滑动作时带来的负压,实现打水漂式10马赫的波段式跳跃-滑翔飞行。



中国的东风-17高超音速导弹,就是以这种“钱学森弹道”实现的打水漂式突防技术,东风-17高超音速导弹是一种单级的弹道导弹,是一款单级的战术导弹,射程达2000公里,采用主动雷达和红外成像复合制导方式,是一款“航母杀手”武器。


高超音速导弹的弹头有接收指令的软件,像俄罗斯的“先锋”高超音速导弹,使用俄罗斯第四代的SS-19“短剑”洲际导弹助推火箭技术,“短剑”助推火箭的飞行速度达到了10马赫,当10马赫助推火箭在中段飞行时,释放出先锋高超音速滑翔导弹弹头时,先锋高超音速滑翔弹头的飞行速度将达到20马赫的速度飞行。先锋高超音速滑翔弹头通过接受到的指令对攻击路线进行更改,这种变轨能力与打水漂式的滑翔能力,不仅可以使先锋高超音速弹头具有滑翔跳跃的机动能力,还具有不同方向的S型机动能力。


这样一来,高超音速导弹就能突破现有任何的防空导弹系统。图片来源网络


科沁杂谈


打水漂我想大多数人都应该玩过吧,就是在水面上以接近水平的角度扔出一块石头,石头接触水面不会立刻沉入水底,而是被多次弹起来,直到速度不够后才会落入水底!我们也都知道,选择的这块石头当然是越扁平越好了!

而目前曝光的中俄高超音速导弹都比较喜欢用这样的打水漂方式,这种模式其实与水面打水漂是一样原理,所以我们看到打水漂的导弹同样是扁平的。首先第一段还是火箭助推导弹升空,让导弹飞到大气层的边缘上空,并赋予导弹一个超高速,只要上1500的导弹基本都能在这个火箭发动机的助推下达到10马赫左右甚至以上,然后火箭反动机脱离,剩下一个高速飞行的扁平的乘波体弹头。

这个扁平的弹头在大气层边缘以接近水平的角度高速重返大气层,就像打水漂的石头落在水面上一样,然后扁平弹头就会被大气层不断的弹起来,这就是所谓的高超音速打水漂运动了!这种打水漂的高超音速导弹最大的好处就是无规律的机动变轨能力,这样的变轨能力让地面反导系统根本摸不清规律,自然也就无法拦截了!

而且乘波体弹头会随着打水漂的进行速度会不断的降低,最后肯定只能返回大气层,这个过程也是可以选择的,比如可以通过高速计算机计算来改变乘波体弹头的姿态并提前进入大气层。进入大气层后,这种扁平弹头的机动变轨能力依然无法琢磨,因为他在大气中高速飞行又变成了滑翔弹头,通过高速计算机计算自己的姿态并向预定目标飞去!这样的高速武器目前还真没有任何武器能够拦截,除非有一天激光武器成熟并能够拦截100~200公里的目标,否则凭借现有反导系统是无法拦截的!

至于这样的高超音速导弹弹头在飞行中能否接受指令问题?以前弹道导弹发射后都不需要地面指令也根本无法接收,外界也干扰不了!但自从我国的东风21D开始,这不是要打移动航母吗?这个必须要中继制导,很多军事专家推测在重入大气层后东风21D会将速度降低到6~7马赫,这种中继制导和末端制导也就没有任何问题了。另外俄罗斯最新的反舰导“锆石”最大速度8马赫,射程1000公里,这就是典型的打水漂的高速导弹,打水漂降速到7马赫左右接收指令也不成问题。至于俄罗斯10马赫飞行的先锋导弹,俄罗斯号称在中段飞行时能绕开敌方反导系统,这必须在导弹飞行预定轨道上进行卫星侦查,发现后才能通过卫星信号传输给导弹便重新进行轨道规划,中段可是速度最快的10马赫,这要实现了,只能说明俄罗斯的技术水平已经取得突破,但俄罗斯太喜欢吹牛了,因此个人对这个表示怀疑!

以上就是个人见解,同意观点的麻烦点个赞,不同意的可以留言探讨!


狼烟火燎


高超音速弹头的“水漂”运动本质上是靠它的高升力气动外形+可动舵面来实现的。水漂运动其实就是桑格尔1930年代提出的“桑格尔弹道,即飞行器可以多次进出大气层,看起来好像打水漂一样。而钱学森弹道则是助推-滑翔弹道,在进入大气层后不会再次飞出大气层,而是在大气层内维持较长距离的滑翔飞行。

水漂运动指的其实是桑格尔弹道,而非钱学森弹道


这两种弹道不论哪一种,都需要两个必备的因素:1、飞行器要获得足够的升力;2、有可动的气动舵面进行控制。

飞行器要获得足够升力这个很好理解,因为要能往上飞,或者滑翔,都必须克服重力才行。我们见到的常规的弹道导弹用的都是锥形弹头,这种弹头几乎没办法产生升力,所以打出来就是一道完美的抛物线(所以叫弹道导弹嘛)。高超音速武器要想实现水漂运动,必须采用可以产生较大升力的外形,最合适的当然就是乘波体外形,这个也是最近这几十年高超音速武器最热门的研究方向。这种弹头可以利用紧贴在弹头下表面的激波(shock wave)对空气进行剧烈压缩,从而产生额外的升力,由于看起来弹头是踩在激波上向前运动,故得名乘波体。我国大阅兵亮相的DF-17就是典型的乘波体弹头。而传统圆锥型弹头是导波体,且是对称外形,所以激波对升力没有贡献。

圆锥弹头和乘波体弹头形状

大阅兵亮相的DF-17就是典型的乘波体弹头


进入大气层后,乘波体开始产生升力,而升力作用的气动中心则应该在重心之前,否则会导致弹头以更加垂直的角度向下运动。在大气层中飞行时也少不了可动弹翼参与控制来改变飞行器的姿态,只有这样才能保证打击精度。所以弹头的确是有软件参与控制可动弹翼的,只不过不大可能接收来自外部的指令。


纸上的宣仔


不是,打水漂是依靠惯性实现的。

生活中都玩过打水漂用扁一点的石头好一点,很明显石头打水漂有在石头里面安装控制软件或者指令吗?很明显没有,石头是依靠惯性和其它的力实现跳跃的。

高超音速弹头一般有两种弹道,一种是桑格尔弹道另一种是钱学森弹道,桑格尔弹道叫做跳跃弹道,钱学森弹道叫做助推滑翔弹道。当然用超燃冲压发动机的导弹也是高超音速导弹,但是它的飞行轨迹更像巡航导弹,只是速度超过了5马赫。

桑格尔弹道是利用火箭助推到大气层以外,然后释放轨道器调整弹头姿态,当姿态调整完毕轨道器制动释放弹头,这时候由于弹头还有动能所以会继续往前飞,而轨道器由于做减速所以会跟弹头脱离。采用桑格尔弹道的导弹会直接冲向大气层,太空中基本上没有空气,所以从太空然后接触到带密度的空气的时候就会反弹,因为力的作用是相互的空气受到弹头的力,所以弹头也会受到空气给的反作用力,而且速度越快与空气接触面积越大作用力与反作用力越大,所以空气会把弹头弹出去,然后弹头飞行方向是没变的所以弹出去还能继续飞跃一段距离,然后再次接触空气实现弹跳。

钱学森弹道叫做助推滑翔弹道,这种弹道利用火箭助推飞出大气层,同样利用轨道器调整姿态和释放弹头,但是钱学森弹道的弹头是利用弹头本身的势能+重力加速度+合适的角度接触空气,它利用弹头和空气的夹角可以让超音速飞行产生的激波在弹头的下方,也就是超音速飞行在空气中产生的激波托住了弹头,这样的情况下弹头不需要格外的动力,可以大幅增加导弹射程(1/3左右)。

二者之间的区别就是桑格尔弹道是多次弹跳型的,而钱学森是助推滑跃弹道,其中弹跳或者滑跃都是依靠惯性和力的相互作用实现的不需要依靠额外的施加力(包括姿态引擎或者空气舵)。


李晓伟


高超音速弹头打水漂运动,是通过弹体升力体外形设计获取升力,通过空气动力舵面/燃气舵等手段进行姿态航路控制。这个过程一般不需要接受指令,弹载计算机就可以根据预设程序进行控制。


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