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9月28日，朝鲜公布了高超音速导弹发射的图片。老实说，看到消息的时候是将信将疑的。但10月11日，朝鲜举办国防展，金正恩参观展品，其中的高超音速导弹不是最显眼的，但确实是最重要的。看到这图，恍然大悟了，不用怀疑，朝鲜的高超弹是真的。. |0 M% i6 K+ o0 y% R. V
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必须说，朝鲜的高超音速导弹和中国的东风17在外观上很想象，远看还真不好分辨。这不等于说朝鲜的高超音速技术来自中国。中国首先在军控方面始终是负责任的国家；其次高超音速技术的敏感度高，中国未必愿意转让。在琳琅满目的珠海航展上，中国展出了高度隐身的无人机，展出了射程达到甚至超过战术地地导弹下界的制导火箭炮弹，但是没有展出高超音速导弹，具有再入-拉起能力的火箭炮弹不算，那更多的是增程技术，与有意义的高超音速技术还有距离。2 i' S2 v. X% b3 Q9 ^6 k
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10月11日，金正恩参观朝鲜国防展，高超音速导弹值得注意
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; h' M7 S* V) r* ?5 b- D( g; R, I8 ^在外观上与中国的东风17很相像/ X5 H* _! G9 [3 ^
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必须说，粗看起来，两者的外观很像。但细节决定水平，两者还是有细微但是重要的差别的。
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运载车辆的差别并不与导弹本身相关，这是朝鲜在重型运载车辆技术方面的差距。朝鲜是有更大的运载车的。高超弹用的是5轴车，“超大型武器”用的是8轴车，就够长了，但那成本太高，没必要。
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7 y; t2 j) w }朝鲜高超弹的下弹翼很小9 c2 i0 G* w) w, t0 i
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& g& N! {" |$ {: `/ W: v东风17的下弹翼和上弹翼一样大9 X: ?$ Q7 J. H* O1 v
, j$ X& ]0 d- _+ z3 Z东风17的侧弹翼的安装位置是在弹体两侧“削平”的部位，也就是说，侧弹翼可有显著的转动范围。这意味着东风17具有强大的俯仰控制力矩。朝鲜高超弹也有这样的结构，所以侧弹翼也可以偏转，控制俯仰。3 ?, L/ o# O( F, r
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最大的差别在于底面，朝鲜的高超弹的底面是平直的
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1 U2 e) w' K2 z6 D/ |1 o" I东风17的底面就是饱满的弧线' e* Z+ t4 E7 R/ X5 c
& Q, \, E/ j9 B1 Q& t* n2 I c但朝鲜高超弹的底面是简单的两个平面搭接，下弹翼很小。东风17的底面是饱满的弧面，下弹翼和上弹翼一样大。
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0 n$ R" E1 w% F4 l有说法东风17采用的是不彻底的乘波体，这是对的。彻底的乘波体是没有弹翼结构的，只有很有特征的箭簇体。东风17的弹翼可能有玄机。一种猜想是：东风17在滑翔的主要飞行段里是以乘波体构型飞行的，侧棱和弹体形成的激波把尾部的弹翼“笼罩”住了，弹翼在乘波体飞行时不起多少作用。在速度降低到乘波体速度下限时，转入依靠弹翼升力的普通超音速滑翔。这不仅增加射程，也容许卫星导航、弹载雷达发挥作用。在高超音速滑翔阶段，卫星导航和弹载雷达受到黑障影响，无法正常工作。4 c, ?/ q$ h$ P8 q4 e
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在乘波体向弹翼升力过渡时，气动控制面控制跃升-拉平机动。这时速度尚高，但在乘波体滑翔中，高度已经掉了不少。在跃升中用速度换高度，然后拉平转入超音速滑翔，增加射程。在最后到达目标上空时，转入俯冲，高速冲向目标。: f. W6 M0 F. K/ W
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朝鲜高超弹可能也是一样的机制，问题在乘波体这段，东风17采用更加先进的乘波体设计，而朝鲜高超弹还是用简单粗暴的平面激波设计。8 o5 h' Y s; e+ \2 F- F
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压缩升力的原理和滑水很相像
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在速度很高的时候，弹翼升力的阻力太大，可以用弹体本身直接产生升力，这时弹体本身就是升力体。简单的升力体与滑水很相像。换句话说，利用前进中对水的压力直接产生升力，在航空上也叫压缩升力。比升力体更进一步就是乘波体。升力体用弹体直接产生升力，但乘波体用弹体产生激波，然后通过激波产生升力，而弹体“坐在”激波上飞行，好像坐在魔毯上一样，故名乘波体。9 _2 T/ p1 C% S2 W" p
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4 C0 g' F. o' @! [* m& x- l简单的楔形体用紧贴下斜面的平面激波产生升力，本身骑乘在上! I1 r: x! u; i) |, o# N
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二十年前的X-43就是基于这样的原理的设计5 ]7 H, j, Y* o+ j7 u
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E. e0 h. v8 q0 c$ [0 d! }" J$ K朝鲜高超弹也是这样的基本设计，所以不能有太大的下弹翼，会破坏平面激波
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最简单粗暴的乘波体用平坦的下弹体产生平面激波，乘波体本身骑乘在上，这就是朝鲜高超弹的基本设计。但平面激波是假定无限宽度乘波体，实际乘波体不仅不会无限宽度，宽度还常常很有限。有限宽度的乘波体不可能产生平面激波，而是锥形激波，截面形状由乘波体和速度决定。为了简化分析和设计，常用简单的圆锥形激波来近似分析，而忽略具体锥形形状的影响。现有工具反正也分析不了太具体的复杂锥形，只能做简化的近似分析。
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可以看到，X-43的激波也不是平面的，很接近圆锥 C9 b) @( W# _/ N
5 z! M+ h2 U) F; y, ^+ z锥形速度越低，乘波体的截面形状影响越大，下激波越接近平面；速度越高，乘波体的截面形状越小，锥形越接近圆锥。乘波体本身都坐在锥形的底部。% G [! Y. H- g' X
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低马赫时，可用大锥形激波近似分析；高马赫时，可用小锥形激波近似分析
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7 i# z. e; S! [& U f可以看到，速度越低，下激波越接近平面激波，乘波体的底面与下激波的锋面越近；速度越高，下激波越接近锥形激波，乘波体的底面与下激波反而有一点距离。以此推断，朝鲜高超弹的速度相对不高。正巧，X-43的设计速度为M10，一共试飞过三次，第一次失败，第二次达到在29000米达到M6.83，第三次在33000米达到M9.64。朝鲜高超弹的起滑速度估计不会超过M10-15。相比之下，东风17据说达到M20。# h" E: o6 @) b& Z8 s5 J
0 ~3 x2 I1 T, d4 v( d朝鲜高超弹的橙色弹体上有大片黑色，那是帮助散热的防热涂料。高超音速飞行时，气动加热严重，表面对流已经不足以带走足够的热量，需要加强辐射散热。广东老太在夏天爱穿黑绸衫乘凉，一方面是因为绸料透风，另一方面是因为黑色是辐射散热的最好手段。夏天人们爱穿白色，那是因为白色在户外反射太阳的热辐射最好，但在背阴的地方，反而是黑色最有助于散热。SR-71“黑鸟”采用全黑涂装，部份原因就是有助于蒙皮散热。
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X-43（前面的小黑东西）是通体漆黑的，后面白色的是助推器$ t/ r" ^3 K8 n: w
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5 h: T9 V' @9 a7 t+ o: c/ ~X-51技术进步了，就不再通体漆黑了
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东风17不用黑色涂料，因为更好地利用了激波。乘波体的奥妙在于，激波是致密的空气层，不仅提供升力，本身也是良好的导热体。东风17的下激波锋面远离弹体，弹体处在相对凉快的激波尾流里，热管理问题不大。朝鲜高超弹只利用激波的升力，但热管理的作用利用得不好，必须用黑色涂料加强散热。小小的下弹翼也影响末段气动控制能力，可能命中精度方面也差一点。1 l7 r* a' }8 U' U' t2 i1 n7 S
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高超音速飞行体的热管理是中国的独门绝技。美国高超音速导弹试验好几次就栽在热管理不善上，飞到中途就自己烧毁了。朝鲜解决不力是很情有可原的。6 C$ c# n5 Y! ~ L+ F0 I
6 O' a8 B8 O% W j说起来，朝鲜很不容易。印度和台湾的资源和技术条件都好得多，要是有朝鲜那样的倔劲，也不至于如今航天和导弹技术这么拉跨。 |
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发表于 2021-10-31 08:29:23
