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晨枫 :一周内试射两发高超音速导弹,朝鲜这么厉害了?
必须说,火星-8和中国的东风-17在外观上很相象,远看还真不好分辨。这不等于说朝鲜的乘波体技术来自中国。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。
但外观相像只是外观相像,细节决定水平。
运载车辆的差别不与导弹本身相关,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。火星-8用的是6轴车,火星-15用的是9轴车,火星-16更是11轴车,肯定够长了,但那成本太高,没必要。
火星-8的下弹翼很小,几乎可以忽略不计(图源:网络)
东风-17的下弹翼和上弹翼一样大(图源:新华社)
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。火星-8也有这样的结构,所以侧弹翼也可以偏转,控制俯仰。
最大的差别在于底面,火星-8的底面是平直的(图源:朝鲜中央电视台)
东风-17的底面就是饱满的弧面(图源:简氏防务)
两者的设计水平差别好比F-117和F-22(图源:美国空军)
但火星-8的底面是简单的平直多面体,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。这意味着火星-8只是简单粗暴的平面激波设计,而东风-17的激波设计更加精细、先进,好比F-117和F-22的设计水平的差别。
在速度很高的时候,弹翼升力的阻力代价太大,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,利用前进运动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。
压缩升力的原理和滑水很相像(图源:维基)
简单的楔形体用紧贴下斜面的平面激波产生升力,本身骑乘在上面(图源:Aerospaceweb.org)
二十年前的X-43就是基于这样的原理的设计(图源:NASA)
火星-8也是这样的基本设计,所以不能有太大的下弹翼,否则会破坏平面激波(图源:朝鲜中央电视台)
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,这就是早期多平面乘波体的基本设计,火星-8的下弹体也是这样。但平面激波针对的是无限宽度的理想乘波体,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,锥形的形状由乘波体构型和速度决定。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。
可以看到,X-43的激波也不是平面的,很接近圆锥(图源:NASA)
低马赫时,可用大直径锥形激波近似分析;高马赫时,可用小直径锥形激波近似分析,乘波体的翼展与锥面相接(图源:Science Direct)
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,下激波越接近弧面激波,乘波体的底面与下激波反而有一点距离。以此推断,火星-8的速度相对不高。作为比照,按照多面体设计的X-43的设计速度为M10,一共试飞过三次,第一次失败,第二次在29000米达到M6.83,第三次在33000米达到M9.64。火星-8的起滑速度估计不会超过M10一级。相比之下,东风-17据说达到M15-20。
火星-8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。
X-43(前面的小黑东西)是通体漆黑的,后面白色的是助推器(图源:NASA)
X-51技术进步了,就不再通体漆黑了(图源:NASA)
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。火星-8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。
火星-8小小的下弹翼也削弱末段气动控制能力,可能命中精度方面也差一点。
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。
就朝鲜在1月两次密集发射火星-高超来看,火星-高超已经接近或者达到实战水平了,大量部署只是时间和投资问题。这也接近传统弹道导弹的机动再入技术,韩国“贬低”朝鲜1月5日的高超试验并非全无道理。但在更多试验之前,还不能断定技术水平更高的火星-8是否完成技术研发了。
这与火星-15/16一级的洲际导弹不同。对于洲际导弹,“让我们的心上人自己去猜想”本身就是一种威慑力,测试多了反而有可能露怯。火星-8和火星-高超属于战役打击导弹,使用门槛低,需要可靠、好用,“不需要让自己人猜想”才是要紧的。
朝鲜的高超弹给美日韩造成不少困扰。朝鲜的战役弹道导弹和巡航导弹已经是大麻烦,但“爱国者”、“萨德”、“宙斯盾”总还是应对的办法。高超弹就没有已知的应对办法了,而无所作为是不可接受的。
日本计划以美国海军放弃的电磁炮为基础,发展反高超弹的武器(图源:日本防卫省)
韩国的办法是以矛对矛,研发Hycore高超弹。这是采用超燃冲压推进的高超巡航弹,技术要求比大气层滑翔的高超弹还要高。韩国声称2022年试飞,但除非是“哲学意义的超燃冲压高超巡航弹”,韩国很需要一点奇迹才能实现这个“赶中超美”的目标。
美国可能推出“萨德ER”,具备某种反高超能力,但什么时候能成不好说。
日本则试图把美国海军丢下的电磁轨道炮拾起来,用于反导。只能说,祝君好运。
朝鲜的各种导弹(图源:BBC)
对于中国来说,中国支持朝鲜半岛无核化,中国也支持朝鲜拥有正当的自卫力量。先进的战役和战术打击手段实际上是提高核门槛的,只有在快要满盘皆属的时候,才会诉诸玉石俱焚。从这个意义来说,朝鲜发展高超弹其实是降低半岛核风险的,当然,前提是朝鲜的高超弹有足够多、足够精确。就现在来看,朝鲜的高超弹技术是超出其一般经济、科技发展水平的,还是比较厉害的。
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