洲際彈道導彈下落時最高速度20馬赫的概念是怎樣的?

殤月丶魚



典型的洲際彈道導彈的射程為8000-10000公里,速度約為7公里/秒,也就是20馬赫多了。洲際導彈的再入飛行器最快飛行速度能超過20馬赫,一般的國家難以防範和攔截。以美國現役“民兵3”導彈為例,其最高飛行速度可達23馬赫,從美國本土東部基地發射,只需要30多分鐘就能打到東北亞某半島。


現在美俄已經能夠把洲際導彈精度控制在90米之內。“民兵-3”加裝GPS修正系統後,號稱打擊精度已經達到10米級。所以,洲際彈道導彈具備精確打擊能力,再加上強大的突防能力,對任何國家的導彈防禦系統都是挑戰。


洲際導彈在給定的射程內,再入角度接近22°而不是45°時可實現最小推動能量,因為與地球半徑相比,該射程並不小。當然,當彈道導彈上升時,大氣層會對彈道導彈產生很大的阻力,因此實際設計無法在稠密的大氣層中實現洲際速度,這是通過限制導彈的推力和加速度來實現的。這也限制了上升時的“動態壓力”和蒙皮發熱。但是太低的加速度意味著過多的“重力損失”,因為只有推力的垂直分量超過重力才真正導致導彈加速。

即便如此,一枚典型的大型液體燃料導彈的推力可能是其總重的1.3倍,因此最初只有0.3/1.3的推力在發射後加速導彈。 再入大氣層飛行器的動能佔整個洲際彈道導彈推進劑總能量的很大一部分,必須在再入時耗散掉。洲際彈道導彈彈頭必須由再入飛行器保護,以抵禦大氣的熱量和減速。典型的峰值減速度約為60g。然而,只有一小部分能量需要被再入大氣層飛行器的材料吸收,其餘的被再入的尾流帶走。


儘管最初的洲際彈道導彈再入飛行器採用了燒蝕方法,但這種方法很快被一種更輕的保護材料所取代,這種系統使用的燒蝕材料會逐漸犧牲其受熱的表層,並在再入大氣層時以可控的方式受到燒蝕。 洲際導彈發射後,在剩餘的20分鐘左右的飛行中保持方向,通常會被助推發動機“加速”。或者,與速度的對準可能會延遲到再入開始時,此時再入大氣層飛行器會旋轉起來。

擁有多彈頭突防或“突防輔助裝置”的國家通常使用“公共汽車”方式,載有導彈的制導裝置,其工作原理是將每個彈頭(誘餌或突防輔助裝置)依次加速到適當的速度,以便其能夠落在特定的目標上。可能需要5到10分鐘來分發彈頭和適當的誘餌。 彈道導彈防禦系統可以在發射前或助推階段(在第一、第二或第三級發動機工作期間)攔截洲際彈道導彈,也可以在大氣層上方或再入大氣層時攔截彈頭,直到達到爆炸高度。


洲際彈道導彈在其不同階段存在不同的弱點和攔截機會:

助推前階段攔截。可以在敵對狀態下先發制人地摧毀敵方洲際導彈陣地。然而,一些洲際彈道導彈是機動的,如果它們不在攻擊範圍內並且沒有被觀察到,它們就不容易受到這種攻擊。即使在發射洲際彈道導彈時知道機動發射車的位置,如果它在運動,它也不會被彈道導彈上的核彈頭摧毀。

助推階段攔截。在地球高軌道上保持著導彈預警衛星,利用每10秒旋轉一次的6000元線性紅外傳感器,數字信號處理器能夠以一千米的精度確定發射點。由於一個典型的洲際彈道導彈燃燒大約250秒,多種觀測是可能的,並且通過這種方式可以獲得相當好的彈道信息。 在助推的最初幾秒鐘,洲際彈道導彈很容易受到臨近攻擊。即使是近程的飛毛腿導彈也能被小型尋的攔截器摧毀,這些攔截器由無線電從距離發射場50公里的地方發射。



在助推階段,普通洲際彈道導彈在發射場1000公里範圍內的任何地方都容易受到陸基攔截器或海基攔截器的攻擊。這種攔截器將根據指令在數字信號處理器數據的基礎上發射,而不需要對洲際彈道導彈進行雷達探測。裝有能夠探測導彈火焰的傳感器,它可以根據來自數字信號處理器的數據將其有限的視野指向命令的方向,並加速到預測的攔截點。這一預測需要通過從攔截器上觀察洲際彈道導彈助推器的當前位置來不斷完善。 但是攔截器必須從足夠近的地方發射,並且具有足夠高的性能,才能在導彈還在燃燒的時候到達。此外,攔截者不能簡單地瞄準火焰,但在攔截的後期,需要看著火焰的“前方”,以便擊中固體導彈。這可以通過盲算來實現,因為火焰的形狀是已知的,或者通過攔截器導引頭的適當設計來實際探測固體導彈。



假設洲際導彈火箭發動機燃燒時間為250秒,速度為7公里/秒(20馬赫),而攔截器在100秒內獲得7公里/秒——平均加速度為7g。因為攔截器必須在低層大氣中垂直上升,它在燃燒時可能只向目標移動約250公里,然後在剩餘的(250-100)秒內移動約1050公里。因此,在洲際彈道導彈的燃燒時間內,攔截彈可以從其發射場延伸1300公里。洲際彈道導彈在250秒內的平均速度為7/2 = 3.5公里/秒,距離其發射場不超過875公里。攔截器可以部署在洲際彈道導彈軌道以東或以西1100公里處,大約800-1000公里處。美國海軍艦艇有足夠的空間攜帶這些攔截器。這些巡洋艦和驅逐艦不需要導彈跟蹤雷達。



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如果一枚導彈距離你6800米,導彈以20馬赫速度向你飛來,那麼導彈到達你面前的時間只需要一秒鐘!這就是20馬赫飛行速度的恐怖之處。俄羅斯自從部署了世界上第一款可達20馬赫飛行速度的“先鋒”高超聲速導彈後,“匕首”超高聲速彈道也要進入列裝。可以說超高聲速導彈研發熱潮終於到來。

要了解導彈20馬赫的速度,我們先要理解“馬赫”這一飛行速度的概念。馬赫就是速度和音速的比值。在空氣中,一個標準大氣壓和15℃條件下,聲音在空氣中傳播速度取整為340米/秒。1馬赫就是飛行速度340米/秒,20馬赫就是飛行速度是音速的20倍。當一枚導彈以20馬赫速度飛行時,它的速度就是6800米/秒!24500公里/小時!




美國建立了至今最龐大的反導系統。從東亞到歐洲,一路圍困俄羅斯,目的就是把導彈來襲的預警時間儘可能提前,在敵國發射導彈後可以馬上知道導彈來襲,給攔截留下充足時間。所以反導系統要起到攔截效果,一定要一個反應時間來計算好導彈彈道、攔截概率、攔截效果等。反過來,突破反導系統,就不能給反導系統留那麼多反應時間,那麼就必須快!正所謂天下武功,唯快不破。



俄羅斯的“先鋒”高超聲速導彈從俄羅斯境內發射,飛到華盛頓的時間只要15分鐘。一開始導彈當然不會就用20馬赫速度飛行,而是利用洲際導彈做飛行助推載體,當飛到大氣層後靠氣動升力飛行,速度就達到20馬赫了。而且還多次機動變軌,反導系統難以定位跟蹤。這就是目前實戰部署的高超聲速導彈主要的打擊方式。



美國的反導系統主要由國家導彈防禦系統和戰區導彈防禦系統組成。主要是中遠程到末端攔截。但是目前無論是愛國者導彈,還是海基標準-3導彈,飛行速度最多隻是8馬赫,面對在大氣層飛行速度可以達到驚人的27馬赫的“先鋒”高超聲速導彈,從速度的角度出發,是幾乎不可能攔截的。同時,留給反導系統的時間也少得可憐,這等於說美國的反導系統成了擺設。



未來要攔截高超聲速武器,雷達探測定位加導彈或者激光攔截,或許是最好組合形式。俄羅斯是第一個部署高超聲速武器的國家,目前也即將部署新型的反高超聲速武器雷達,Rezonans-N雷達。從現在趨勢看,未來武器將會向隱形和高超聲速兩個方面發展。反隱形雷達使用的波段,最好就是米波。用米波(UHF)探測對隱身戰機、隱身飛行器是目前最好的選擇。而俄羅斯的Rezonans-N雷達,使用的還是甚高頻(VHF),可以探測隱身戰鬥機和高超聲速武器,能探測1200公里遠的彈道目標。而美國發展的LTAMDS雷達,也是用來反高超聲速,不過使用的還是非常傳統的X波和S波。在甚高頻和米波的研究上,可能是未來反高超聲速武器雷達的新發展方向之一。同時,由於高超聲速武器飛行速度之快,故而只能以快制快,也同樣發展出高超聲速攔截導彈。


可見,隨著未來越來越多的高超聲速武器部署,戰場規則和戰爭理論也將發生重大變革。


靜聽竹林風


洲際彈道導彈是目前射程最遠、威力最大的一類武器,當前也僅有聯合國的5個常任理事過擁有完整的洲際彈道導彈技術,除此以外,印度、巴基斯坦、朝鮮及以色列等也具有一定的技術能力,不過與“五常”相比差距還比較大。洲際彈道導彈三個主要特點,一是射程遠,二是威力大,第三就是速度快!俄羅斯“白楊”洲際彈道導彈發射

分導式多彈頭再入大氣層景象

按照國際上的一般劃分方法,洲際彈道導彈的射程一般需要達到8000公里以上,部分型號的射程可達16000公里!洲際彈道導彈從發射到擊中目標一般分為主動爬升段、無動力飛行段以及再入打擊段三個階段,其中經常說到的末端打擊速度就是指在再入大氣層後的突襲速度。對於洲際彈道導彈來說,最大飛行速度普遍在20馬赫左右(即20倍音速),即6800米/秒(第一宇宙速度是7900米/秒),飛行10000公里只需要25分鐘。由於彈道高度、核彈頭載具、再入段路線等不同,不同型號的洲際導彈末端速度會有所不同,個別型號的飛行速度可達25馬赫以上!

洲際導彈飛行軌跡不同型號洲際導彈參數對比(僅供參考)

曾有報道稱美國的“民兵III”陸基洲際彈道導彈的飛行速度可達27馬赫,不過個人認為可信度不高。一般情況下,洲際彈道的最大速度在無動力飛行段,當進入末端打擊時,核彈頭載具一般只會做姿態調整,將彈頭拋入指定的彈道後,核彈頭便在重力和大氣層摩擦力的聯合作用下飛向目標,這一過程中空氣摩擦力要大於重力,因此核彈頭的速度也會略有降低,核彈頭擊中目標時的速度一般會在15馬赫左右,洲際導彈末端打擊速度能達到20馬赫已很難得。美國“三叉戟IID5”潛射洲際導彈發射及核彈頭再入大氣層景象


一枚射程10000公里的洲際彈道導彈,從發射到擊中目標用時在25-30分鐘,以當前的技術手段,在洲際導彈的爬升段和無動力飛行段還有一定的攔截可能性,美國的“薩德”系統就屬於早期反導系統。但是一段到了再入大氣層的打擊階段,也就意味著2-3分鐘就要擊中目標,基本上已經沒有攔截的時機。“天下武功 唯快不破”,洲際彈道導彈就是靠著超高的速度保障了其“戰略重器”的重要地位。洲際彈道導彈上的分導式多彈頭


威吶解析


洲際導彈是以射程≥8000公里為界限設定的,在這個射程的彈道導彈速度一般都能達到20馬赫左右,而射程越遠速度就越快,我瞭解的信息時像東風5B這種射程達到14000公里的洲際導彈,最大速度能夠達到25馬赫,這個速度是什麼一個概念呢?

其實對於導彈速度來說,首先需要指出的是,音速或者馬赫這個單位是一個相對的概念,譬如:在地面的稠密大氣層中,1馬赫是每秒340米;而在高空稀薄空氣,1馬赫只有每秒290米,姑且我們就取一個平均,按照315米/秒計算,20馬赫也就是6300米/秒,這個快得嚇人吧,也就是沒秒要跑6.3公里的距離!

另外核彈在下落過程中和我們看到的巨大的洲際導彈是兩個概念,平時我們看到的網絡上的洲際導彈都是非常巨大的,但是在核彈下墜的過程中其實就不是那麼巨大了,相反還非常小!巨大的導彈主要是都是燃料和火箭發動機,比如東風41就是由4級火箭組成,這些在燃料耗盡後都會被一節一節的扔掉,最後只剩下核彈頭往下墜落,這個核彈頭有多大呢?

這大概就是15萬噸的當量的核彈頭,還不如一個成年人,如此小的核彈頭以6.3千米/秒的速度砸下來,攔截是非常困難的。目前無論是美國還是俄羅斯,都認為導彈防禦系統是無法攔截這些核彈的,美國組建了全球防禦系統最近進行的60次攔截試驗,僅僅成功攔截了6次,也就是僅僅10%,彈道導彈的格局目前就是一個攻強守弱得格局,而且嚴重的不平衡!即使是這樣,美俄都還在盡力發展更具威懾力的機動變軌的高超音速武器,比如在核彈頭加小翼,或者採用滑翔彈頭,以前的反導系統都是基於拋物線彈道進行精確計算後,攔截導彈與核彈在空中來一場完美的相遇。可一旦機動變軌,彈道將無法計算,要想攔截20馬赫以上的核彈頭,就必須讓攔截導彈速度達到來襲核彈1.5倍,以及保證更強的機動性,而這樣的導彈顯然目前根本不可能出現!

即使是傳說中的激光武器,是否能夠有效攔截核彈都得打個問號?核彈在下落過程中表面溫度本身就能達到1600~2000℃,這個問題表明核彈抗高溫能力非常強,激光武器能量再給核彈加點溫能夠燒穿核彈真不好說!第二即使激光武器的攔截距離達到100公里,可100公里距離對於核彈頭來說也就18秒左右,如此短的時間完成攔截,想想都覺得可怕!

既然如此,美國為何還費力組建全球反導系統?有什麼意義呢?

這個當然是有意義的,最大的意義就是威懾力——給敵人預期的任務成功概率和有效突防規模製造巨大的不確定性。這些攔截系統不一定就能完全攔截核彈,但也讓攻擊者無法確定自己的核彈是否會被攔截,就像防彈衣的防彈概率只有50%,但攻擊者無法確定自己瞄準的致命部位子彈是否能殺傷目標。這種威懾力還要以自身核威懾為基礎,即對方的首輪核打擊無論是彈道導彈還是戰略轟炸機發動攻擊後,攻擊者無法確認自己的核彈是否達到毀傷目標的能力,對手的二次核打擊反擊強度將無法評估,這就是為以核制核威懾的一種表現!當然更多的可能是,當對手的核導彈打擊一旦升空,自家的偵查衛星已經前線的預警雷達就會發現,而己方的戰備值班的一次核打擊力量也會一併發射,來一場同歸於盡的核戰爭,這就是核戰的可怕之處!


狼煙火燎


一般來講攔截彈速度應當大於被攔截物,現有化學燃料🚀很難直接攔截這個速度級別的彈頭


武川司馬


你看國防科技嗎?


紅島海邊人


〔馬赫數〕
命名是紀念奧地利學者“恩斯特.馬赫”而得名。
(Ernst.Mach恩斯特.馬赫)


(世界第一次飛行速度超過聲音的飛機美國的x-1)

1馬赫等於1225km/h、約每秒340米、每分鐘20Km、由於聲音在空氣中的傳播速度隨著不同條件而不同“馬赫數”是一個相對的單位、每一“馬赫數”具體速度並不是固定的。

“馬赫數”一般用於飛機✈️導彈、火箭🚀的速度表示。

大於1馬赫(M)屬於超音速、1馬赫就是一倍音速、20馬赫就是20倍音速!
(飛機突破“聲障”達到超聲速瞬間)





(目前裝備的飛行速度最快的是俄羅斯的“先鋒”高超聲速武器系統達到20馬赫數以上)

導彈整個飛行過程分初始階段、加速度入太空階段(速度最快)、降落階段受到空氣阻力速度降低、打擊或者攔截目標。

目前、攔截高超聲速武器仍然是有困難的、隨著科技發展有“矛”就有“盾”、武器裝備的發展規律是交替上升的……

未來、一定會出現打擊攔截高超聲速武器的裝備。


孔乙己亂彈


攔截洲際導彈的最佳時機永遠不是導彈的最終攻擊階段,以目前的地面反導系統反應時間基本攔截不了,即便攔截成功也會對當地造成很大的影響甚至損失。這也是為什麼美國一定要把反導系統弄到對手家門口的主要原因,那就是在發射階段爭取早發現,在爬升階段或者飛行階段就進行攔截,這個時間段導彈的速度不快,彈道也基本確定,攔截的難度是相對較低的。基於同樣的原因,這也致使美國部署薩德遇到了極大阻力,這等於變相的擠壓對手的戰略空間和抵消對手的反擊手段。


小蓓尤嬌安堪折


20馬赫約合每小時24800km,接近第一宇宙速度23.5馬赫,意味著再加一點速度就可以飛出大氣層,這個速度大約3分鐘可以從北京飛到上海


真昰奇怪le


20倍音速,音速每秒340米,20倍是6800米。意味著擊中你死了後20秒鐘才能聽到導彈飛行時的聲音。


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