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本帖最后由 晨枫 于 2021-12-31 13:03 编辑
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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。2 g) x, N/ P0 L9 [& `# L0 n
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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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) j8 r2 }5 ^! e0 p( w' {& j" y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。# A1 ]% v& W% e2 E! b
0 z8 y' U2 V6 Q m, ~2 w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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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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: E/ C) I+ q7 R# b) r$ N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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7 H3 Q) f. k$ v1 Z) j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。# s# w `2 i; V$ l4 |
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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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( }. s. m1 `% i5 \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。+ W% {) K* E7 Y% L$ x
7 y2 c) M! _- f$ }8 R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。
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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。
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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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& Y3 `6 |. {* ?9 @4 Z' 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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