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红外制导的高超:中国又领先了

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楼主
 楼主| 发表于 2022-1-1 02:50:57 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
本帖最后由 晨枫 于 2021-12-31 13:03 编辑 4 ~0 f- r; U2 w2 k2 l! a1 {& V

! E, j8 o) S6 T$ E, d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。* V. k2 t  O* U- s& d( O- k

  M  l2 i% N. H6 [. e5 c2 \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。9 s1 [3 h7 b0 R3 _3 v  e
% y: c. p0 D+ h6 H8 L) G6 P
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。
, X8 w: R2 N! C+ @/ {
/ X9 W3 g4 Y) |; ?0 s3 M' V8 l( l* Y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。
# j9 o$ X7 Q+ r- f
% p0 s, J  X6 ^' A" V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。
/ u4 B' ?2 w$ Y7 K; ?4 Z( D  y3 M6 ~2 E, T1 b! M% r% X
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。( o. i( f; z, D
# Y9 A, j, d7 m; A6 f
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。5 X/ ]3 L4 L0 y' X) _* B
6 W+ E7 [( `* J' q/ O! b8 Y: ~
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。) |; F' D& D8 M2 ~; X! ]
0 R. b: S& p$ o7 |, j" ?9 F
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。
/ O" ^- `' h! i3 N0 k
. G; h  a* M3 D6 K& W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。
# |# B  I* d. c5 c# N) P& w
4 S0 b. q2 q6 H( m2 f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。" ]8 Z$ y) t& b, K6 H
2 V6 A* U" B3 J7 j$ a
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。2 J! R! c4 ?' T% t/ e

7 J% ~0 A( f: t0 \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。' O" U) I' d2 r/ N- g, K

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  • TA的每日心情
    开心
    2024-9-2 01:41
  • 签到天数: 298 天

    [LV.8]合体

    沙发
    发表于 2022-1-1 05:40:58 | 只看该作者
    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。
      \- K& h7 N+ i7 W% w: O6 |7 c. T: r, J' o3 |) 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?
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  • TA的每日心情
    奋斗
    2021-4-20 05:43
  • 签到天数: 300 天

    [LV.8]合体

    板凳
    发表于 2022-1-1 06:49:50 | 只看该作者
    这个太牛逼了,想想都很难。
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  • TA的每日心情
    开心
    12 小时前
  • 签到天数: 3186 天

    [LV.Master]无

    地板
    发表于 2022-1-1 08:10:22 | 只看该作者
    司机发个红包吧
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2022-8-27 22:14
  • 签到天数: 351 天

    [LV.8]合体

    5#
    发表于 2022-1-1 10:10:07 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 08:10- C2 U* R0 v% U, i/ Y
    司机发个红包吧
    " ]8 T3 n4 C3 j& R
    你这是虎口拔牙了: R) Y' j6 Z$ x9 l" [" e2 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
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    6#
    发表于 2022-1-1 19:13:52 | 只看该作者
    加速导致的动能增加换来的是温度降低的热能降低

    , f/ g5 v3 L/ J% P8 i, w6 X1 z0 M5 W+ F0 v
    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?
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    该用户从未签到

    7#
     楼主| 发表于 2022-1-1 22:25:18 | 只看该作者
    风云际会 发表于 2022-1-1 05:13! j1 X7 `2 Y& q! z. v+ [, m
    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 ...
    5 z2 F6 J9 w2 \" ~' g5 o
    核弹爆炸时,爆心也肯定是非平衡态的,那1亿度是哪来的?
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  • TA的每日心情
    开心
    12 小时前
  • 签到天数: 3186 天

    [LV.Master]无

    8#
    发表于 2022-1-1 23:58:09 | 只看该作者
    老财迷 发表于 2022-1-1 10:10: z. x6 P" y0 l, c6 L  t
    你这是虎口拔牙了8 @1 ^. ]: T5 O( o
    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 ...

    % |  ^$ w$ e; A敲一杆子是一杆子
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  • TA的每日心情
    无聊
    2021-7-28 01:44
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    9#
    发表于 2022-1-2 00:09:31 | 只看该作者
    鳕鱼邪恶 发表于 2021-12-31 22:40! Y  _/ n" V6 x5 A
    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 ...
    / z/ H. X  `' b$ e
    后半句是一定的。
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  • TA的每日心情
    无聊
    2021-7-28 01:44
  • 签到天数: 1 天

    [LV.1]炼气

    10#
    发表于 2022-1-2 00:12:40 | 只看该作者
    我是坚信制导问题解决了的,但技术细节唔知。8 X  x. [5 v" D$ B/ ]
    最后那句我也是坚信的,毛子最近吹大牛吹的厉害。
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2022-8-27 22:14
  • 签到天数: 351 天

    [LV.8]合体

    11#
    发表于 2022-1-2 07:40:29 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
    ! I5 d5 L1 p7 t: A' a) y敲一杆子是一杆子
      T0 E' _* }) n6 x# e
    敲成功时告诉我一句啊
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  • TA的每日心情
    慵懒
    4 天前
  • 签到天数: 2937 天

    [LV.Master]无

    12#
    发表于 2022-1-3 09:16:14 | 只看该作者
    jellobean 发表于 2022-1-1 23:58
    2 W; M0 o# w4 c4 x; G' V% H2 P敲一杆子是一杆子
    ( V* j0 x1 _* [2 j
    正所谓,有枣没枣。
    / L1 h: K/ \# U" l3 A6 x8 S( T
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    13#
    发表于 2022-1-5 21:38:10 | 只看该作者
    晨枫 发表于 2022-1-1 22:25: ~* b4 v) p7 I% X( H/ `
    核弹爆炸时,爆心也肯定是非平衡态的,那1亿度是哪来的?
    6 }! n/ a4 @  g  j  @5 V2 M
    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。
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  • TA的每日心情

    14 小时前
  • 签到天数: 1866 天

    [LV.Master]无

    14#
    发表于 2022-1-5 22:25:13 | 只看该作者
    本帖最后由 数值分析 于 2022-1-5 22:29 编辑
    , F/ f9 W! ^7 z7 |' q8 n4 B( m% m
    风云际会 发表于 2022-1-1 19:13
    0 w: J- j, Z! _  l" R- S2 y5 `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 ...
    - e/ B% ]4 F7 o# {! a& t9 o1 n9 B
    . N: o; A- j4 }2 K( M: c2 f0 y1 z
    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.
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  • TA的每日心情
    慵懒
    2021-5-11 22:02
  • 签到天数: 460 天

    [LV.9]渡劫

    15#
    发表于 2022-1-5 22:34:59 | 只看该作者
    数值分析 发表于 2022-1-5 22:25
    * X" ]$ b, U7 V* ?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 ...
    / |9 U) N5 N9 a( Q+ M8 v/ {
    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。
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