中国高超音速又欺负人了

晨枫

南华早报报道，航天科工的中国航天气动院李建（音译）团队在《气体物理学报》上发表论文，提到用激光拦截高超音速导弹时，适度强大的激光才好，过度强大的激光反而效果不佳。
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就高超音速导弹而言，激光反导的重点已经从直接烧毁转为破坏防热涂层。美国在用150MW激光武器拦截低速无人机的试验中，用了15秒才把小型无人机烧毁击落。高超音速导弹不仅比小型无人机更加坚固，难以烧毁，而且以M6速度飞行的话，15秒钟可以飞行至少25公里，很可能直接飞出激光武器的拦截范围了。
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另一方面，防热涂层是稳定可靠的高超音速飞行的技术关键。一旦涂层损坏，高超音速飞行与空气摩擦产生的高热可能把飞行器烧毁，表面不平整引起的气动扰动可能导致飞行器失稳，局部过热可能导致直接结构解体。用激光剥离防热涂层已经成为激光反导的重点。

但是李建团队发现，与传统认知中激光功率越大、反导效果越强不同，激光功率需要适度，才能导致最大面积的涂层剥离，更大功率反而效果不好。比如说，达到每平方厘米2kW功率密度时，激光造成局部涂层材料气化，在周围空气中形成雾滴和激波，烧穿涂层的激光进一步对基体材料造成损伤，但损伤扩散很慢。
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% l& F, Q4 `' ]2 S/ X3 m( j降低到每平方厘米1kW时，反而造成大片涂层剥离。
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这首先偏离了一个传统认知：激光难以烧坏可以耐温几千度的防热涂层。在传统认知中，环境空气起到降温散热的作用。但在实际高超音速飞行环境里，环境空气因为摩擦加热，反而促进防热涂层的燃烧过程。

相对降低的激光功率造成防热涂层燃烧损坏，弱化与基体的粘接，在高超音速气流的强大冲击下，大片剥离。

. r1 e) j/ ^3 _$ r- I( l, R这实际上和人行道上铲除冰层有点相像。在北方，雪后部分融化后再结冰，容易在人行道上结冰。这是紧贴地面的冰层。如果用巧力，在铲击时造成冰层成块碎裂，就容易成片剥离、铲除；如果用蛮力猛砸，冰层在被砸成齑粉中，实际上被砸实了，更加难铲除。
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铲冰只要实操过，不难明白道理。但高超音速导弹对于世界上大多数国家来说，并无实操经验，不仅自己没有高超音速导弹，连高超音速风洞也没有，所有研究只能是从假定出发的理论研究和计算机仿真研究。要是假定不正确，后面的研究就统统带偏了。
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! k+ D) M) E2 z+ g激光反导要用适度强度正是在高超音速风洞中发现的。

* U+ A8 u2 @2 I6 z% I世界上只有中国有最大、最完整的高超音速风洞群。

晨枫

zhouzp 发表于 2024-3-22 18:08
我有个疑问：是不是把弹体表面做成镜面的，可以反射激光，是不是激光就没啥用了？ ...

有那么简单就好了。镜面反射不是全反射，还对不同频率有不同的反射率。

晨枫

料理鼠王 发表于 2024-3-23 06:07
& j6 T$ K' f) D- v7 M# L高超弹再入大气层时，表面涂层在高温下会气化，带走热量，从而保护弹体。
破坏涂层就是导致弹体摩擦过热 ...

这是烧蚀型防热材料，高超不用这个，因为高超全程在大气层内，没一会儿就烧完了，然后就抓瞎了。而且烧蚀后表面坑坑洼洼的，对于气动外形不利，增加不稳定性。