高超音速导弹为什么难以防御

晨枫

中国在高超音速技术方面世界领先，这使得美国很焦虑，也使得很多人很不解：速度更快的弹道导弹都能拦截，高度更高的卫星都能击落，为什么高超音速飞行器就那么难打呢？
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GBI相当于用洲际导弹打洲际导弹

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海基的SM3有一定的中段拦截能力，甚至有用于洲际导弹中段拦截的成功试验
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  R( W# T; W9 X+ @# r4 G萨德介于中段拦截与末段拦截之间

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4 f  y0 O3 z/ J$ g3 s7 J爱国者PAC3只有末段拦截能力

( B2 y6 j" e. g+ T1 m3 W防空导弹用来拦截飞机、巡航导弹和弹道导弹。飞机的典型飞行高度在3万米以下，速度在M3以下。巡航导弹的飞行特征与飞机相似。除非飞机对防空导弹的拦截没有任何反应，保持航速、航向和高度，反飞机的防空导弹哪怕从前向来接，也需要在速度和机动性方面超过飞机，才能在拦击不成时转入有效追击。
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弹道导弹的速度更高，但弹道呆板。不算对防空导弹拦截意义不大的上升段，弹道导弹的弹道也分大气层内的中段和大气层外的末段。这对弹道导弹只是气动加热的差别，但对防空导弹就是拦截机制的差别了。
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在三万米以下的高度，空气稠密，防空导弹的气动舵很有效，达到20g以上的高机动过载没有问题，火箭推进更是给力，速度超过M4-5没有问题。在探测方面，稠密空气和超高速使得防空导弹本身的气动加热严重，红外制导难以正常工作，只能以雷达制导为主，最好还是主动雷达制导，随着距离的接近而精度迅速提高。
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问题是，短程弹道导弹再入也至少是M4-5，中程以上的更高，只给防空导弹极短的拦截窗口，通常不到5秒钟，因为在较低高度上，即使拦截成功，也难以保证弹道导弹被击碎成无害碎片，否则高速残骸落到目标上依然造成损害。据计算，300公斤重的实心物体以M8速度击中地面，向前方锥形内释放的动能达到2吨TNT当量，依然相当可观。在第二次伊拉克战争中，PAC-2多次击中伊拉克“飞毛腿”导弹，但只是把“飞毛腿”推离预定目标，依然造成不小的附加损害。
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由于防空导弹没有速度优势，不可能追击，所以只能逆向拦截，只能用于目标区的点防御，保护半径很小。这与防空导弹本身的射程无关，不可能及时赶到转入逆向拦截的弹道，再大的射程也没用，就像海巡船对远方海岸的走私大飞无能为力一样。
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- d5 t& B3 L8 U* y在四万米以上的高度，空气稀薄，气动舵已经无效了，这不仅对拦截导弹如此，对来袭的导弹也如此，一般都是弹道飞行为主，顶多加上有限的变轨。换句话说，谁都没有多少机动余地，拦截的关键在于对于来袭导弹弹道的精确预测和拦截导弹弹道的精确汇合。
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但高超音速导弹不一样。高超音速飞行分大气层内的飞行（包括滑翔和动力飞行）和大气层边缘的水漂，前者在3-4万米高度，利用空气密度低、阻力小的特点，后者高度更高，利用大气层边缘空气密度跳变的特点，用受控水漂控制弹跳的跃起角和偏转角，前者控制下一次水漂的“触水点”，后者使得水漂在横向上有所转向，增加弹道的不可测性。如果有火箭补速的话，水漂可以大大增程，而较少受到每一次“触水”都要减速的限制。不过在跃起到下一次水漂之间，导弹还是大体按照弹道飞行的。
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' I. f+ s$ z  g4 d' v' f' r这两种方式都使得拦截十分困难。在3-4万米的高度，气动舵的舵效已经显著降低，但高超音速导弹不是弹道导弹，还有足够的机动能力，加上扁平弹道，使得传统的弹道计算为基础的拦截已经无效了。这使得常用的拦截方式两头不靠。
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* U  r" G. m8 B# w8 Q在大气层边缘的转向水漂更难拦截，只有跃起后很小的窗口能做一点弹道预测，但根本不可能有足够时间发射导弹、进入汇合弹道，而且来袭导弹可能马上就要“触水”，进行下一次转弯水漂，使得弹道和方向完全不可预测。
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即使是简单的助推-滑翔，弹头进入高超音速滑翔阶段时，分离高度和姿态由射程要求决定。射程包括前向和侧向，侧向可达上千公里。换句话说，HGV可以向目标大角度包抄攻击，这样的指东打西能力是弹道导弹难以做到的。HGV也可以在远近方向大幅度调整命中点，不管是在滑翔初段还是末段，只要在射程之内，可以在任一点俯冲攻击，全然不受抛物线弹道的限制。比较之下，弹道导弹只能向目标方向发射，即使是机动再入弹头，弹道的主体依然是抛物线弹道，在远近上还有一定的调整命中点的能力，在侧向只有有限的机动能力。HGV的迂回攻击能力极大地降低了高度依赖来袭导弹弹道特性的传统导弹防御的有效性。
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除了再入后的大气层内机动段，弹道导弹的弹迹高度可预测；但HGV就难以预测了

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. [. n, _0 x' [) V0 JHGV只有助推段还与弹道导弹相似，分离后的弹迹不管在横向还是纵向都高度不可预测
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2 j. p2 a6 U3 Y如果缺乏天基预警的话，HGV相对较低的弹道也使得地面雷达预警距离大大缩短

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- N. @8 B! o$ y5 q/ `% |高超音速武器即使没有装药，但靠质量和动能也有很大威力
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导弹防御的第一环是预警，传统上这主要由红外预警卫星构成，从空间凝视地面，在第一时间捕捉导弹发射时尾焰的强大红外特征，并根据初始弹道推算全弹道和命中点（对机动再入弹头则是命中区域），同时启动拦截准备。在导弹进入地基或者海基的雷达或者红外的视界之后，精确测定实际弹道并校正先前的弹道计算，然后才谈得上下令发射和实际拦截。但HGV使得弹道计算和以此为基础的中段拦截变得徒劳。

# J, C/ n; l4 u4 O# x进入高超音速滑翔后，HGV由于蒙皮气动加热而具有显著红外特征，但依然比发射时的火箭尾焰要弱得多，给天基跟踪带来困难。地基雷达或者红外探测受到地球曲率的影响，只有等到HGV进入直视视界后才可能捕捉到，大大缩小了探测窗口，缩短了反应时间，提高了拦截难度。对于缺乏天基预警能力的国家来说，HGV在实际上是无法预警的，因为地基探测手段很可能无法提供有意义的预警时间。
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HCM的航迹比HGV更加不定。HGV除了初始弹道与弹道导弹相近，发射场也只有有限的选择。HCM则不然，不仅无法预测最可能的发射场，也不可能从发射时的指向确定目标，预警和拦截更加困难。另外，HCM的发射方式非常灵活，进一步增加了拦截的困难。不过典型HCM的射程在1000多公里级，更远射程所需要的超燃冲压在可预见的将来还难以实现。
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  ^* g2 [- o4 b# _3 p另外，由于弹道导弹的横向机动能力基本不存在，弹道导弹预警雷达只要观察潜在导弹发射方向就足够了，可以“目不斜视”，大大提高搜索和跟踪效率。但高超音速导弹动辄上千公里的横向机动能力首先就迫使预警雷达必须极大地增加搜索范围，大大增加系统负担。

  r% X4 r3 ?7 F5 {( O用导弹拦截的话，速度上还有可能用蛮力追上高超音速导弹，但高超音速导弹本来就是极限机动，机动性更好的速度不够，速度更高的机动性不给力，再次陷入两难境地。但作为拦截导弹，必须速度和机动性大大超过被拦截目标，这也是防空导弹打飞机的必要条件，但打高超音速导弹就难以做到。

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% O- c& F. y/ J; u' S- X# e实用级的激光反导则还有距离

6 `5 P' j/ }! M; G" p; E激光武器在理论上可以避开很多反导弹的技术困难，但在实用上并不乐观。高能激光具有能量集中、传播速度大、命中精度高、转移火力快、抗电磁干扰、能多次重复使用的特点，作战效费比高。高能激光主要通过直接加热来造成破坏，需要保证激光束在同一点上稳定照射足够长的时间，才能积聚足够的能量，技术难度很高。如果目标在机动中，距离又远，光斑本来就大，能量密度不足，跟踪误差导致光斑在目标上反复“涂抹”，进一步耗散能量，降低杀伤力。

另一方面，高超音速导弹为了承受气动加热产生的高温，本身就在耐热方面下足功夫，在客观上起到“热装甲”的作用，也削弱高能激光的效果。另外，高能激光受到气象条件的影响较大，距离越远，光斑越大，能量密度越低，还可能由于激光加热大气而造成光束抖晃、折射。激光武器的功率越高，大气影响越严重。其他粒子束武器也有类似的问题，尽管机制不同。
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1 R' W9 k% _6 w5 o假以时日，高超音速导弹也会有办法防御的，但现在不行。

老财迷

我的狭隘理解就是：第二岛链内，固定目标不要想防御、都是靶子，活动目标难以确保生存。
: V# t% k; X; t; B) v9 A不要与那只兔子开战

tangotango

估计只有重启“星球大战”计划里的天基预警雷达+天基激光拦截武器，不过都不是几年内能实现的。

料理鼠王

胡乱猜想一下，当中美这种长矛能够直接对峙时，大家都没有合适的盾作为防御，就是G2共同统治地球的时候。

晨枫

料理鼠王 发表于 2020-12-4 20:29
胡乱猜想一下，当中美这种长矛能够直接对峙时，大家都没有合适的盾作为防御，就是G2共同统治地球的时候。 ...

冷战不就是这样的嘛

料理鼠王

晨枫 发表于 2020-12-5 11:08
$ B1 Y* H1 O6 {, C冷战不就是这样的嘛

只是这常规武器，用起来没负担嘛！

smileREGENT

请教斯基，新闻上提到，嫦娥5号返回舱进入大气层使用“打水漂”的方式。
5 ], _0 i! x5 D# e5 f% A# P" [
6 S( B, Q( L- J7 i8 v6 l这个，和高超音速的“水漂”是不是同一个原理？


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' e7 h, Y# G7 G嫦娥五号返回器要“跳”一下再回地球！这一“跳”大有讲究→
https://news.sina.com.cn/c/2020-11-24/doc-iiznezxs3433712.shtml

嫦娥五号T1试验器https://baike.baidu.com/item/%E5 ... C%E5%99%A8/15961336

; W6 F+ {% _* _- q, @“嫦娥五号飞行试验器返回地球的速度非常快，将达到每秒11.2公里的第二宇宙速度，以这样的速度进入大气层，势必会因为高温而被烧毁。要在进入大气层阶段把速度降下来，我国选择了“弹跳式”再入返回技术。

当嫦娥五号飞行试验器以计算好的某个角度与大气层接触后，和大气层产生相互作用力，嫦娥五号飞行试验器就像碰触到水面的小石子一样，弹跳起来，然后再次接触大气层，又跳起来，就像人们时常玩的‘打水漂’，反复升降多次，达到减速目的。每一次弹跳都经过精确计算，为克服气流等引起的不确定因素，在弹跳过程中，还有多台小发动机在适时点火，控制姿态，确保每一步升降都准确。只有每一步都准确，才能准确降落至内蒙古中部的预定降落场。”

晨枫

smileREGENT 发表于 2020-12-5 08:31
9 V4 L! X. N& E4 U; U8 a3 m0 E8 e请教斯基，新闻上提到，嫦娥5号返回舱进入大气层使用“打水漂”的方式。
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) y$ L& }2 z7 N- ~这个，和高超音速的“水漂”是不 ...

应该是。这说明中国人水漂已经玩熟了，这种过去并无必要打水漂的航天返回也打水漂了。可能是为了降低再入速度。

法乎其上

「大气层内的中段和大气层外的末段。」？？？
8 q/ O1 D# B7 n: B5 ^1 f$ `中段当在外，末端当在内。

晨枫

法乎其上 发表于 2020-12-5 09:13
「大气层内的中段和大气层外的末段。」？？？
中段当在外，末端当在内。 ...

; _" ?8 d' Z5 q0 M" ]9 F+ R准备再入的时候已经是弹道末端了

法乎其上

smileREGENT 发表于 2020-12-5 15:31
& }9 s  W, n+ v! g- }1 |- q  t请教斯基，新闻上提到，嫦娥5号返回舱进入大气层使用“打水漂”的方式。

这个，和高超音速的“水漂”是不 ...

: B" p  W. ]3 W) Q  e. k+ p) `% ^这是鹰酱感觉到恐怖的地方。
一般来说，这个过程极难精确计算和控制，而兔子居然敢在未来需要载人的装备上使用这一技术，这充分说明兔子对大气层边缘的了解有多么的深刻。
" B8 d2 L  a6 Z) @$ |就像鸭翼，鹰熊都玩过的，但兔子却后来居上，玩到了极致。
  V; f2 F. ~; J+ B6 O) i这也充分说明，兔子的武器上对这一技术的使用，必然是极为成熟的。

法乎其上

老财迷 发表于 2020-12-5 03:02
我的狭隘理解就是：第二岛链内，固定目标不要想防御、都是靶子，活动目标难以确保生存。
不要与那只兔子开 ...

, n8 M# ~* b8 t, ^8 i5 @/ k- x9 G第二倒链内，鹰酱已经无法与兔子抗衡了，已经彻底失衡啰。
1 @4 U: M" J$ S固定目标，早就标定，完全覆盖，保证摧毁；大型移动目标，数量有限，兔子有足够的 DF 保证摧毁其作战能力。
. v4 u; G" C/ g* L( g这将使得作战极其依赖装备的鹰酱无法将有效装备送入第二倒链。
如此，鹰酱彻底失去了对兔子的作战优势和作战决心。
- I. C& W+ e: y; X3 O
所以，近一年来，鹰酱飞来飞去的，兔子安稳的很，看着它在那里耍，根本就是无动于衷的样子。

鳕鱼邪恶

怪不得川普上台美国就要文斗不要武斗了～

法乎其上

鳕鱼邪恶 发表于 2020-12-5 17:28
怪不得川普上台美国就要文斗不要武斗了～

% ]% d0 _4 l: ?$ O! d2 B放眼全球来看的话，关键还在于 懂王是个和平爱好者。

陈比尔

美国人知道吗？反正公知是装不知道，老是渲染中美开战的可怕性。

法乎其上

陈比尔 发表于 2020-12-5 23:55
" ?5 a4 b0 ~; ~9 K美国人知道吗？反正公知是装不知道，老是渲染中美开战的可怕性。

公蛭说话是不需要事实的。他们不想要的就不存在，他们想要的就存在。

美国精英是清楚的，但老百姓就呵呵、呵呵了，政府和政府首脑都可以公开说谎，老百姓哪里去知道真相啊。
最近兔子就表演过精确命中大型舰船给世界看，我们是知道的，你问问美国人知道吗？不知道。
这次水漂回家，更是大型、公开表演，美国人懂吗？

法乎其上

「嫦娥5号的工程师们突破性地发明了“打水漂”式返回，当返回舱下降到大气层弹道一半的时候，就不能再下降了，让它跳出大气层，再下降。就像小孩儿在水面上用石头打一个水漂，把石头砸进去，再冒出来，再落下去，如此返回舱的速度就慢了。

6 U6 i& l- W4 O" X6 p% m　　 然后我们就可以利用降落伞让它降落下来，就比较安全了。

' p$ J0 _  O' K　　 由此可以看出，我国对“打水漂”的功夫已经达到了炉火纯青的地步，记得我们的东风17也是水漂弹头。
: I. @/ R: n, G" v, y3 U6 {
% [+ L% y0 q% F　　 2014年，我国就利用“嫦娥五号T1”试验器“舞娣”开展了测试，再入器样件在经过了长时间的再入之后，平稳地落在了预定的落区范围内，验证了再入技术的可靠性。」

我也没有注意到兔子对于水漂掌握到如此精准而可靠、成熟的程度了。这绝对是世界上蝎子粑粑，独一份。
8 Y' f( P' N# l- M* V4 S$ H恐怖，太恐怖了。
中国庞大、齐全、先进的风洞群绝对是功不可没，特别是高超音速风洞，牛掰。
没有风洞，玩个p的飞行器啊。

鳕鱼邪恶

HGV/HCM有高速没有高G，防空导弹有高G没有高速。那么把放空弹搞到十几个M的高速就可以了。

大家猜猜是鹰还是兔子先搞出来既有高G又有高速的防空弹？

鳕鱼邪恶

另外，用打水飘技术降落航天器，是不是就可以把降落伞做的小一点轻一点？

hsb

鳕鱼邪恶 发表于 2020-12-6 00:28
. d. a  [0 T2 Y怪不得川普上台美国就要文斗不要武斗了～

2 Q  |3 l- c  S/ i; Q- S喷屁獒来撩过，说不承认一中。