红外制导的高超：中国又领先了

晨枫

$ s! m- s, t0 z" F% l1 o5 Z5 h) q高超音速的热防护是大问题，这也决定了以热特征为基础红外制导在高超音速导弹上非常难实现。但红外制导又是非常诱人的，因为红外制导不怕隐身飞机，在雷达隐身，也难消除发动机炽热的尾焰和机身蒙皮的气动加热。舰船也一样，舰体与海水的温度有明显差别，发动机的排烟温度更是难以掩盖。
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, Q) K& N# T) X5 ]5 K1 |6 L在理论上，红外制导的窗口能达到降温，就能解决红外制导的问题。但耐热金属弹体的热管理都不好解决，非金属而且娇贵的透明材料更不好解决了。多年来，各国试过很多办法，比如在镜头上喷洒降温液体达到蒸发降温，或者在透明材料里埋设液冷管路，但都因为各种原因而效果不好。在镜头表面喷注冷气，利用迎面的动压形成气膜，将镜头与气动加热相隔离，是另一个办法，热量还随气体流动而自然带走，但流场太复杂，气体受热导致的热畸变影响成像，图像模糊、闪烁，根本不能用。在日常生活里，能“看见”滚烫铁板上的“热浪滚滚”，就是热畸变导致的，而不是热表面真的冒烟了。
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& U8 o. e- X8 N7 K! _' a- Q' t但这个问题被中国解决了。《南华早报》报导，据2021年6月的《现代防御技术》杂志介绍，易师禾（音译）教授（估计是国防科大的）的成果获得军内科技进步奖。12月15日，《空天防御杂志》刊发了易师禾的论文，介绍了成功。

成果是多方面的。首先，团队研发了可以3倍音速喷射的微型冷气喷嘴，形成超冷气流，这本身就是不简单的成就。这是用收敛-扩散喷管实现的，收敛段将亚音速气流加速，在喉道达到跨音速，在扩散段内进一步加速到超音速，但气流的总能量是恒定的，加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低，对冷却来说倒是正好。
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( p* t1 a9 N( w8 e& _9 i第二是用40个仔细设计的喷嘴控制流场，保持气流的速度和温度分布均匀，减少畸变。这样的主动控制比被动规划流场要精确得多，也可靠的多，但要难得多，弄不好就是弄巧成拙。
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第三则是系统的设计方法和经过风洞校验的数学模型。这确保了可以把同样的设计举一反三，但建立数学模型难，要有可靠的风洞数据用于校验更难，因为全世界就没有多少高超音速的风洞。
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) L8 @/ F- G4 P/ V, }可巧，中国有，而且有好几个，包括长沙的KD-01高超风洞，这是专业用于高超音速条件下红外制导研究的。团队的成果就是在KD-01上实现的。
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美国不是在这方面一点建树也没有，萨德的速度达到高超音速，也是用红外制导的。问题萨德的工作区间是在超高空，空气稀薄，环境温度低，气动加热小，红外制导的问题比较容易解决。这也是萨德只能用于大气层外反导的原因，在高层大气开始捕获和跟踪，进入大气层外正好可靠工作。
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% s5 h" r$ x/ t) V! B# v但要是高超音速导弹用于打飞机，就必须考虑在稠密大气里工作的问题，必须解决镜头冷却的问题。这也是高超音速导弹防御的关键，在稠密大气里就要开始可靠的捕获和跟踪，这才谈得上到高层大气里的追踪和最后会合。
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0 e0 `' O) L& c换句话说，中国不仅在高超音速导弹方面领先，在高超音速的导弹制导和导弹防御方面也领先了。

高超音速导弹当然要首先解决能飞得快的问题，但从来就不只是一个飞得多快的问题。只会傻跑，一点准头也没有，不要也罢。但美国还在解决傻跑的问题。

/ ]) x" J, |8 k: |" O8 d& ]2 Q+ ^美国空军的AGM-183已经连续三次试验失败了，美国陆军的LRHW说是要在2023年开始服役，但也只是试验过而已，带推力转向的助推器在2021年10月7日刚试验过，完整实弹试验要2022年“某个时候”才开始。
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# L! v: `1 j/ x- j在最理想情况下，这些都只是打击固定目标的导弹，没有追踪机动目标的能力。美国离高超音速反导的距离更远。其他国家就更远了。别听俄罗斯瞎吹。
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鳕鱼邪恶

兔子这是可以按住美国任意揍的节奏了吗？怪不得美国有人开始嘟囔要控制核武啥的了。。大概一个原因是没钱维持了，一个是吓唬不了兔子没用了。
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# \) J7 Z! ?+ C5 E+ G' ^杨老虎说美国没资格在兔子面前扯啥子以实力说话，难道那时候兔子就已经评估了中美实力的改变了？

可梦之

这个太牛逼了，想想都很难。

jellobean

司机发个红包吧

老财迷

jellobean 发表于 2022-1-1 08:10
司机发个红包吧

' D! e8 ~0 A, [1 N你这是虎口拔牙了
" u+ c1 h  O! v: W" E+ ~再说中国军事科技的好消息不断，司机要是每个都发，他肯定发不起。要不发几次试试

风云际会

加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低

. Q& u8 j' W. c: E( @
温度是热平衡状态下定义的，这么短时间内的气体速度改变，以及最后数倍音速的喷出，这感觉是一个完全的非平衡态过程，这时候还有“温度”的概念？

晨枫

风云际会 发表于 2022-1-1 05:13
% o$ x- }# {4 [9 }8 S$ [温度是热平衡状态下定义的，这么短时间内的气体速度改变，以及最后数倍音速的喷出，这感觉是一个完全的非 ...

9 b, l' \3 b  {$ y核弹爆炸时，爆心也肯定是非平衡态的，那1亿度是哪来的？

jellobean

老财迷 发表于 2022-1-1 10:10
9 T! D0 u4 F! s' O( j你这是虎口拔牙了
* Y, L+ \! B5 H7 j( \: E' `再说中国军事科技的好消息不断，司机要是每个都发，他肯定发不起。要不发几次试 ...

敲一杆子是一杆子

法乎其上

鳕鱼邪恶 发表于 2021-12-31 22:40
3 H. P5 A: l: N- ^兔子这是可以按住美国任意揍的节奏了吗？怪不得美国有人开始嘟囔要控制核武啥的了。。大概一个原因是没钱维 ...

后半句是一定的。

法乎其上

我是坚信制导问题解决了的，但技术细节唔知。
  U3 v, v0 m; X& A3 G* F/ I最后那句我也是坚信的，毛子最近吹大牛吹的厉害。

老财迷

jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
! Y% j# W. e# t# s0 {! V" G& q敲一杆子是一杆子

% L! \1 B! E, ?, q/ F& ]: |* j+ ^敲成功时告诉我一句啊

料理鼠王

jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
( r( ?/ o- Q& ^, Y敲一杆子是一杆子

$ M* N* u% f# w2 z( N正所谓，有枣没枣。

风云际会

晨枫 发表于 2022-1-1 22:25
核弹爆炸时，爆心也肯定是非平衡态的，那1亿度是哪来的？

: o& ~/ \/ A- }- F7 H3 Z! b那是能量的等价定义。1eV = 11000K的能量 （11000K乘以玻尔兹曼常数）, 如果是氢弹的话，聚变时需要穿透的量子势垒应该是在0.1MeV到1MeV之间（凭记忆了，不一定准确，但应该在这量级左右），最后的质量损失应该在10KeV至几十KeV，损失的质量全部分转化为能量释放，这样等效的就是1亿度了。意思是说，在那核心区域如果有一个处于1亿度的平衡态，那么其所释放出的能量就是氢弹所能释放的。

数值分析

风云际会 发表于 2022-1-1 19:13
+ b' i* k" w8 O; H. B" v' `2 I9 U温度是热平衡状态下定义的，这么短时间内的气体速度改变，以及最后数倍音速的喷出，这感觉是一个完全的非 ...

' b3 i* O! X; v. m
4 p: j" w9 w8 c% q6 G8 Q我记得温度的概念本身的定义是不依赖于热平衡态的,但是用能量均分定理（Equipartition Theorem）计算平均动能和温度的数值的关系的时候需要假设热平衡状态.

风云际会

数值分析 发表于 2022-1-5 22:25
我记得温度的概念本身的定义是不依赖于热平衡态的,但是用能量均分定理（Equipartition Theorem）计算平均 ...

( g. {0 j# d9 P1 s温度有几种常见的定义，互相等价。比如，温度可以由“熵”来定义【参考朗道热统卷一】，无论哪种定义，热平衡是必需的【您说的定义也是需要热平衡条件的】。非平衡态，只有在准稳态的情形可以局部近似定义温度，一般情形下是无法定义温度的。