長文解析東風-100超音速巡航導彈——用魔法打敗魔法


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先來看一看維基百科上的標準描述:(有增刪)

東風-100是我國自行研發的新一代陸基超音速巡航導彈,其突防能力強、命中精度高、反應速度快,是火箭軍精打要害、克敵制勝的“撒手鐧”裝備。東風-100全長超9米,彈徑0.7米-1米(有多種說法,個人支持0.7米多),彈頭載荷超過500公斤,速度高達4馬赫。由於全程超音速飛行,不僅時間大大縮短,動能毀傷效果和打擊精度也顯著提升,因此不僅可以攻擊地面和半地下固定目標,也可以攻擊航母等海上大型慢速運動目標。東風-100飛行線路是3萬米以上高空之稀薄空氣層,即在臨近空間飛行。採用慣性制導、地形匹配製導、景象匹配製導、衛星定位導航等組成其複合制導系統,在飛行全程高精度導航和控制,最終實現對預定目標米級命中精度。

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東風100超音速巡航導彈是我國快遞業務的新秀,目前公佈的信息還非常有限,我將根據整理已知信息和自己的推斷對其進行分析,可以肯定的是它應該不是我們傳統意義上理解的巡航導彈。他可能兼具類似於彈道導彈的彈道,以及末段是巡航導彈的彈道。本文將從發動機,制導,和突防方面根據已知信息對其進行分析和推測,而這三項中都含有各自的高科技“魔法”加成。最後我將推測一下我國為什麼需要東風100這樣一型導彈

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1、發動機

東風100據曝光的發射照片推測在飛行階段採用兩級固體火箭和一級超燃衝壓發動機,彈頭部分還有可能有姿態控制發動機組(參考下圖)

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1.1 固體火箭發動機

固體火箭發動機由藥柱、燃燒室、噴管組件和點火裝置等組成。固體燃料以可預測的速度燃燒以產生燃氣。通過計算燃燒室和噴嘴大小以維持特定的壓力,同時產生排氣的推力。固體火箭燃料推進劑是由氧化劑、燃料和其他添加劑組成的固態混合物。不需要外界氧簡單的固體火箭發動機一旦點燃,就不能關閉。 更先進的固體火箭發動機不僅可以節流,而且還可以熄滅,可以控制噴嘴幾何形狀或使噴口重新點火。 此外,還有可提供分段燃燒並可根據指令點燃的脈衝火箭發動機。

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其在東風100中主要負責兩段,第一是發射時的加速,達到一定速度時,拋第一級固體火箭,啟動超燃衝壓發動機繼續加速。第二是在臨近空間段(高空段),超燃衝壓發動機無法獲取足量外界氧時,拋超燃衝壓發動機,啟動第三級固體火箭。第三是末段(個人推測),從臨近空間返回大氣層內,甚至在接近目標時達到低空(100--1000m),用第三級固體火箭保持高速,用彈翼和姿態調整發動機機動(第三段是我個人推測,大家可以自己衡量其他博主的推測)

1.2 超燃衝壓發動機

超音速燃燒衝壓式發動機,它簡稱超燃衝壓發動機,可以在爬升過程中從大氣裡獲取氧氣。不需要攜帶氧化劑,從飛行中獲取氧氣,節省重量,就意味著在消耗相同質量推進劑的條件下,可以產生更大推力,超燃衝壓發動機甚至能夠產生4倍於固體火箭的推力。

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鷹擊12採用整體式衝壓發動機

從原理上講衝壓發動機的原理比渦輪噴氣發動機的原理髮現要早很多,就是空氣以高速進入發動機燃燒室與燃料混合點燃,體積膨脹噴出。由於其本身的能量,空氣已經不需要再壓縮,所以可以完全省略渦輪和相關的複雜設計,把噴氣發動機的結構最簡化。

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但氣流速度一旦達到了5馬赫的高超音速以上時,氣流減速增壓所帶來的高壓強高溫度會超過發動機材料承受極限。所以解決最好的辦法就是以高超音速吸氣後經過燃燒後馬上高超音速噴出。這樣發動機內滯留的靜壓靜溫就不會威脅發動機正常運作。而其中超燃衝壓發動機關鍵技術難點之一是點火技術,在高超音速中添加燃料並點火就是我們在採訪中聽到的“無異於在龍捲風中點燃一根火柴”,現在大家明白這句話的意思了吧,這是發動機中的高科技魔法。

其在東風100中主要負責起飛後在大氣層內到大氣上界的加速段。全程平均速度可能為3-4馬赫,而加速段和臨近空間段的速度可能超過5馬赫。

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1.3 姿態控制發動機

姿態控制發動機主要用於運載火箭末級、導彈彈頭和各類航天器的姿態控制。這類發動機有時也用於推進劑沉底、速度修正、軌道修正和位置保持。姿態控制系統是航天飛機軌道器入軌、再入、以及發射衛星等不可缺少的動力裝置。此外,姿態控制系統還可以為輔助動力系統提供動力源。東風100的姿態調整發動機在彈頭上。

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2、制導

東風100採用慣性制導、地形匹配製導、衛星定位導航、景象匹配製導等組成複合制導系統。

2.1 在飛行段

使用慣性制導、地形匹配製導、衛星定位導航。慣導和衛星制導組成從發射到中段的制導過程,慣導是通過慣性測量裝置測出物體的運動參數,形成制導指令進行控制。組成慣性制導系統的設備,工作時不依賴外界信息,也不向外輻射能量,不易受到干擾,是一種自主式的閉環制導系統。衛星制導就不用說了。而在其返回大氣層後再增加一個地形匹配製導。地形匹配製導多用於遠程巡航導彈攻擊過程的中段制導;靠雷達掃描匹配已知的地形信息修正航線,是巡航導彈基本的控制和制導系統。三種方式複合制導提高飛行路徑的精度和變軌等擴展能力。

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2.2 在末段

除了以上三項外末段還增加了景象匹配製導。與地形匹配方式一樣,數字景象匹配要實現制導,首先也要通過戰前偵察、獲得目標圖像。也就是在目標附近選擇地貌特徵明顯的地區作為景象匹配區域,並把這個區域細分成海量的正方形小單元,類似於顯示器的一個個像素點。再根據每個單元的平均光強度換算成相應的數值,構成反映各單元光線強度、灰度等級的數字圖像,存儲在制導系統中。也就是說,要先給目標“拍照”,這種拍照可以通過無人機、高分辨率偵察照相衛星實現,當然也可由特工人員潛入敵後實施。

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數字式景象匹配製導系統主要由計算機、處理器、以及圖像傳感器等部分組成。在導彈發射前,要進行導彈程序的設定,也就是規劃任務。此時,由計算機模擬確定航向及導彈飛行的縱向、橫向制導誤差,對預定航線下的某些確定景象都準備一個基準地圖,用於景象比對和誤差修正。景象制導是近些年來大力發展的制導技術,可以輕鬆將10米級的精度提高到米級,這是制導中的高科技魔法。除此之外還可能包括有(微波)雷達、紅外、毫米波、電視和激光等制導方式中的某種或某幾種,目前未知。

3、突防

東風100是2000到3000公里射程的導彈,留給中段反導的窗口並不大,而且飛行高度在30千米的大氣上界,剛好在的主動雷達制導的愛國者3的射程上界,而薩德的紅外導引頭在大氣層內無法使用,這就是鑽了個空子。哪怕有威脅到它的導引頭,東風100也可以像彈道導彈一樣釋放誘餌氣球。

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東風100的主要目標包括堅固地面目標和航母戰鬥群。除了極少數特殊加強的永備工事,艦載武備的能力其實要強於地面裝備。以打擊航母戰鬥群為例,能直接攔截東風100的不僅有遠近程艦空導彈之類的硬殺傷方式,還有電子戰系統軟殺傷方式。

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SLQ-32

去年諾普公司公佈了最新的SLQ-32(V)7電子戰系統,SLQ-32(V)7對抗反艦導彈的方式是,先通過宙斯盾系統和安裝在桅杆高處的SPQ-9B x波段雷達負責搜索跟蹤,再使用防空導彈擊落部分來反艦導彈後,SLQ-32(V)7主動發射干擾波束,使得剩餘反艦導彈導引頭無法工作而墜海;而且其還可以發射主動製造假信號特徵的主動干擾彈上,誘騙反艦導彈飛離,從而解除威脅。

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SPQ-9B

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去年諾普公司公佈的最新的SLQ-32(V)7電子戰系統,發射干擾波束


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將假信號特徵轉移到發射升空的主動干擾彈上

而對付這樣的艦載電子戰系統的最好辦法就是自己也擁有電子戰系統。首先進行電子偵察,並主動壓制對方的雷達和電子戰設備。所以除了搭載熱焰彈和箔條彈以外,東風100還搭載有電子戰系統。這就是在突防時的高科技魔法。對於艦載誘餌彈的話,在飽和攻擊下,誘餌起到的作用就比較有限了,就比如一艘福特級航母加全部艦載裝備據保守推測價值超過500枚東風21D,而且對於核動力航母的救援成本也高的多,總是划算的。

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從上往下第二個是東風100,不過根據之前經驗東風100應該是矩形進氣道,不是圓形,其他的大家可以在評論區猜

4、下面說說我國為什麼需要這樣一型導彈呢?

對於關島和其一線水域的打擊手段還不夠多嗎?我認為這可能是有以下幾點考慮,1、為了針對不同目標種類,2、覆蓋所有可能的射程和彈道,精準分割任務區劃,3、作為其他未知項目的備份或臨時補充。

首先東風100的戰鬥部載荷據國內外分析都小於500千克,而更遠射程的東風26載荷則達到兩噸,東風26更適合以核常兼備的巨大的威力壓制和摧毀更遠距離的敵大型目標或目標群,而2000到3000公里射程的東風100,則是在更熱點的距離上更精確的摧毀戰術目標。

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要素不全且數據有誤,這是老圖了,大家姑且可以看一下距離

在關島(2600公里)的距離上,之前已知的能針對性的在這個距離對高度設防目標發動打擊的只有東風26(轟6K發射的亞音速巡航導彈,哪怕是超低空飛行,在敵方預警機值班下,突防能力也不足),雖然東風26性能足夠強勁,但是可能其負責的射程範圍過大了(從4000公里-1700公里),前文提到的載荷加之彈道導彈本身的特性使這個距離打擊手段較單一,而且對於一些低價值目標來說威力過剩。所以需要一款相對小威力的具備精確戰術打擊能力,且彈道靈活的導彈。所以一款兼具類似彈道導彈中段和巡航導彈末段彈道的東風100應運而生。其末段以巡航導彈的飛行方式配合複合制導系統可以極大的提高精度,並且由於其末段高度降低,就可以利用地球曲率壓縮對方的攔截窗口。

但是隨著敵人未來反導系統的進一步升級,這個級別是否會有更快突防能力更強的高超音速武器入役,目前還未知。東風17已經出來了,更大射程的還會遠嗎?


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