超高音速武器的设计难点在哪里?

这个IP牛


2011年美国洛马公司组织HTV“猎鹰”试验时,那时他的陆海空都有类似项目,要“一小时打遍全球”,少不得高超音速武器。一时搞得很是热闹风光,俄罗斯不言,也多年。

等美国意识到项目万般艰难,很难进行下去的时候,俄罗斯悄然拿出了自己的“先锋”,网友们方知道,所谓HTV-2根本不靠谱,只有一个15马赫的风洞,到哪里搞来的20倍音速的导弹呢?花了4.8亿美元,不算多,继续加油,距成功还有一段距离。

依美国目前的公布,到2025年以前非要成功不可,成不成的还很难说呀,科学实验总归要允许失败,对不?

总结失败之因,俄罗斯方面说了,材料难搞,表面温度可达到20000多摄氏度,任什么材料也到了融点,更何况里面还有若干精密仪器,要解决此一困难,不是任何国家都可以。

美国是否受困于材料不知道,没有给俄反应。“先锋”的绝活不只一个,打水漂式的弹道,27倍音速,犹能超高机动。首先是如何提高到这么快的速度,其次解决超高机动的问题。这是俄罗斯的绝活,个个是障碍,样样带杀招,原来俄罗斯的超高音速导弹,才是妥妥的世界第一。

如今不只“先锋”一个,“先锋”利用的是弹道式导弹,是战略级武器,要搞平衡的必杀重器。另有“匕首”和“口径”,个个弹道诡异,要命的是速度还这样快,不说防的话,造也造不出来呀。要迎头赶上去,是十年,还是八年?实在难办。


魂舞大漠


关键在于效费比怎么处理好。

所谓的超高音速武器(应该叫高超音速飞飞行器),是指飞行速度在5马赫以上的武器系统。

这里其实早就包括了很多弹道导弹了。

所以W君就直接告诉你不难了。


现在世界上一共有20几个国家是可以制造出弹道导弹的,而且这些国家所能制造出来的弹道导弹往往都可以达到甚至超过5马赫的飞行速度。毕竟,对于火箭系统来说达到这样低的速度是小菜一碟。


但——从效费比来说就得算一笔明白账了。

1959年美国制造了一架载人的X-15试验机,这架飞机不停的测试,在1967年的时候飞出了6.7马赫的速度。这个速度实际上是SR-71的两倍。


但是大家可能会问了,既然可以达到这个速度,为什么SR-71之后美国就没有更高飞行速度的飞机了呢?原因就在效费比上了。

从解密的数据来看,1966年的时候每次X-15飞行的测试任务消耗的平均成本是27万美元,而每次飞行其实就十几分钟,这样计算一小时的X-15飞行得花费超过70万美元(当然这东西飞不了1小时)。这是当时的币值。放在现在飞一圈得小几百万美元的概念了。


这就是高超音速飞行器在大气层内飞行所遇到的问题——效费比太低。

和发射弹道导弹不一样的是,高超音速飞行器几乎全部时间都是在稠密的大气层内飞行,因此飞行同等距离所需要耗费的火箭燃料就要多得多,这就意味着要多花钱。而真正达到的效果往往是更便宜的短距离或者中距离弹道导弹就可以达到的效果。这也是之前很多年来各个国家研制超高音速飞行器缓慢的最主要原因了。


而目前来看,高速反导系统的不断建立和完善,导致了轨迹相对固定的弹道导弹往往更加容易被拦截。而在大气层内高速机动飞行的高超音速飞行器在面对导弹防御系统的时候生存概率更高,所以这玩意就又拿到了研究的第一线上来。


但从技术角度上来讲,这种东西真的是没有什么太大的难点,材料学耐热方向的研究、空气动力气动弹性的研究等等一系列的问题其实早都解决了。关键问题则是如何用更少的燃料消耗达到高超音速飞行器的性能要求。如果不考虑费用问题的话,200吨的洲际导弹横过来打,别说5马赫,就是15马赫的速度都是可以轻松达到的。

所以目前的几款超高音速武器其实都走了一个相似的路子:先由载机带到高空在空气稀薄的位置发射。以俄罗斯的匕首为例,需要由Mig-31带到2万多米的高空进行发射,而本质上来说,匕首其实还是一枚弹道导弹的结构。

这个东西实际上和匕首是同源的。


至于咱们的DF-17其实也一样,利用主助推器达到高度和速度后再释放。原理上都是先打高了再平飞而已。

但这个路子,也不是什么新路子,X-15的时代就已经广泛应用了。


军武数据库


科学家对于超高音速的定义,是速度超过5马赫,也就是超过音速的5倍,(每小时大约为6000公里)的飞行器为超高音速飞行器,弹道导弹和航天器等,在飞行和飞入大气层的过程中,可以轻易超过这一速度,乃至达到几十倍音速的速度。

但如何能够在大气层内实现超高音速飞行呢?仍然是前沿技术的一个难题。超高音速主要飞行器主要包括三类,超高音速巡航导弹,超高音速飞机,乃至超高音速航天飞机。其实,整个超高音速飞行器都是难点,其中,最重要的就是耐热材料和发动机,以及电子遥控技术。

从前的超高音速飞行器多以火箭为动力,但火箭的度量实在惊人,以美国“大力神”火箭为例,向近地轨道输送13吨载荷,尽要消耗材燃料600吨以上,氢化剂占了其中的大头。X—51使用的超燃冲压发动机,和普通发动机类似,吸入空气充当氧化剂 ,飞行器本身,仅携带航空燃料,可真称得上是“勤俭持家”。



同时,由于x-51飞行高速达6万米,这个高度的空气密度低,飞行阻力只有传统飞行器的几十/1,加之该飞行器本身采用低阻力系数外形,用不着那么夸张的动力,就能维持高速飞机的飞行,自然不会消耗太多的燃料。所以,没有一个低能耗的,与先进的超高音速发动机,是无法生产出超高音速飞行器的。


但是,如果“以一小时全球感知和打击的超高音速,临近空间飞行器也就是20马赫为首的飞行器,首先,要应用的超高音速飞行器,极端高度热防护材料,是一个重要的世界技术性问题。


换句话说,就是如果在耐热材料上没有得到突破,没有得到所设计的要求,那么,是无法达到20马赫以上飞行器的要求的。也就是说,无法设计和生产出真正的,超过20马赫以上飞行器的能力的。


当然,既然是高超音速飞行器,那么 ,对它的电子遥感要求是非常高的。因为,它的速度快,飞行目标遥远。因此,对他一般都采用卫星导航技术,而且,是在不被发现的情况下到达所设定的目标。当然也正因为它的速度快,它通常也会破坏掉对方的防空系统,顺利抵达目的地。

个人观点,切勿上心,谢谢阅读,欢迎评论。


幸福地带2



荠菜糰子


风洞是航空史上最大的助力之一。没有高超音速风洞,弹道导弹依然能飞出15到20马赫速度,但是如果要在这个速度进行可控操作,就需要一步步优化,而这个时候就需要风洞的作用了,如果没有风洞,可以一次次的发射导弹弹头模型,不过那时候浪费的时间和资源,不比高超音速风洞低。可以说,没有高超音速风洞,就不可能作出高超音速武器来。


笔不意驰


气动热防护,邻近空间可机动气动外形及飞控,高超推进动力系统。


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