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高超音速弹头的“水漂”运动本质上是靠它的高升力气动外形+可动舵面来实现的。水漂运动其实就是桑格尔1930年代提出的“桑格尔弹道,即飞行器可以多次进出大气层,看起来好像打水漂一样。而钱学森弹道则是助推-滑翔弹道,在进入大气层后不会再次飞出大气层,而是在大气层内维持较长距离的滑翔飞行。

水漂运动指的其实是桑格尔弹道,而非钱学森弹道


这两种弹道不论哪一种,都需要两个必备的因素:1、飞行器要获得足够的升力;2、有可动的气动舵面进行控制。

飞行器要获得足够升力这个很好理解,因为要能往上飞,或者滑翔,都必须克服重力才行。我们见到的常规的弹道导弹用的都是锥形弹头,这种弹头几乎没办法产生升力,所以打出来就是一道完美的抛物线(所以叫弹道导弹嘛)。高超音速武器要想实现水漂运动,必须采用可以产生较大升力的外形,最合适的当然就是乘波体外形,这个也是最近这几十年高超音速武器最热门的研究方向。这种弹头可以利用紧贴在弹头下表面的激波(shock wave)对空气进行剧烈压缩,从而产生额外的升力,由于看起来弹头是踩在激波上向前运动,故得名乘波体。我国大阅兵亮相的DF-17就是典型的乘波体弹头。而传统圆锥型弹头是导波体,且是对称外形,所以激波对升力没有贡献。

圆锥弹头和乘波体弹头形状

大阅兵亮相的DF-17就是典型的乘波体弹头


进入大气层后,乘波体开始产生升力,而升力作用的气动中心则应该在重心之前,否则会导致弹头以更加垂直的角度向下运动。在大气层中飞行时也少不了可动弹翼参与控制来改变飞行器的姿态,只有这样才能保证打击精度。所以弹头的确是有软件参与控制可动弹翼的,只不过不大可能接收来自外部的指令。

最佳贡献者
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高超音速弹头打水漂运动,是通过弹体升力体外形设计获取升力,通过空气动力舵面/燃气舵等手段进行姿态航路控制。这个过程一般不需要接受指令,弹载计算机就可以根据预设程序进行控制。

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所谓导弹打水漂,这样的运动并不是指弹头在末尾阶段还会接受什么软件指令,之所以能够造成这样的运动轨迹,一方面是由于火箭在重返大气层时的相关的推力和重力的影响下,使得弹头不断的提高自己的速度。另外一方面在弹头完全进入自由落体的状态之前是会对弹头的初步弹道进行一定的修订的,而最最末端的时候,弹头是主要根据惯性的原理进行自由式的打水漂运动的。也正是因为没有绝对的指令软件,所以才会造成这种弹头的运动轨迹,几乎不可计算也给拦截的一方造成了极其困难的应付方式。

目前放眼全世界,在主要的航空大国之中,能够掌握这种技术的国家屈指可数,很荣幸我们的国家就是这几个国家之一。而拥有这种技术不一定非要使用,本身就是一种非常强悍的威慑作用。

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东风17不是高超音速导弹,俄罗斯的匕首也不是高超音速导弹。高超音速导弹和打水漂式运动也没半点关系!

并不是飞的快的就叫高超音速导弹。超过5倍音速,甚至达到8倍、10倍音速,通常这叫高超音速导弹。但问题是弹道导弹几十年前就能十几倍、二十倍音速了,也没见谁管弹道导弹叫高超音速武器。

高超音速导弹指的并不是单纯速度快,它还得有个重要的前提:吸气。

有这样进气口的才叫高超音速飞行器!

它要有一台发动机,这台发动机在工作的时候要吸进来空气,然后空气和自带的燃料混合,燃烧,推进导弹飞行,这才叫高超音速导弹。

飞行过程中不能吸气的,是弹道导弹。单纯讲速度,弹道导弹比高超音速武器快的多。

所以判断是高超音速武器还是弹道导弹很简单:高超音速导弹前端有进气口,就像飞机机头进气口、两侧进气口,甚至背部进气口,反正得能进去空气,才叫高超音速武器。而弹道导弹的战斗部是完全封闭的,没有进气口。

东风17和匕首导弹都没有进气口,都是标准的弹道导弹。东风17在本质上和其他弹道导弹还是一样:先依靠火箭发动机飞到高空,然后弹头和弹体分离。分离以后,弹头自身就没有发动机了,也不产生推力。在整个发射、飞行的过程中都不吸收外界的空气。是依靠惯性,按弹道滑行的状态,砸向目标。只不过其他的弹道导弹是按照标准的抛物线弹道飞行,东风17的弹道是打水漂,不但漂的更远,对手也无法预测它的飞行轨迹,无法拦截。

以前的弹道导弹是按照比较规律的抛物线圆弧弹道飞行,这样对手可能会按照这里面的规律计算出弹道,并在合适的时间、位置进行拦截。而东风17的弹道非常复杂,不规律,不是一条圆弧弹道,而是忽上忽下的弹道,这就无法计算出它的飞行轨迹了,更谈不上拦截。

但不规则的弹道也是弹道。所以像钱学森弹道、打水漂这些概念指的还是弹道导弹,升级版弹道导弹。

俄罗斯的匕首导弹同样没有进气口,飞行过程中,不能吸收空气,更是传统的不能再传统的弹道导弹。它是用米格31取代了正常导弹的火箭发动机。正常的弹道导弹是用火箭把弹头送上高空,然后分离,弹头自己抛过去。匕首导弹是用米格31拉着弹头起飞,作用和火箭其实完全是一回事。到了高空以后,飞机和弹头分离,然后弹头再自己以抛物线的形式飞向目标。

米格31+匕首导弹,相当于战机投掷大炸弹,飞的稍微远一点。美国退出中导条约,俄罗斯用米格31挂匕首导弹,能把射程提升到2000公里,虽然不是中程导弹,但效果和中程导弹是很接近的。所谓的匕首导弹,只是伊斯坎德尔导弹的战斗部,稍微修改一下。而米格31又是现成的。它俩组合,使俄罗斯迅速拥有了中程导弹。而且成本极低。

这毕竟不是研制新式的弹道导弹,只是把现有的设备组合一下,略显屌丝。米格31+匕首导弹,其实就是攒出来个东风21。但这个组合确实便宜。米格31重复使用,烧油的。其他弹道导弹的火箭发动机都是一次性的。米格31+匕首导弹也没有什么研发成本。

技术、资金不行,用智商弥补,俄罗斯人这点还是很优秀。他的伊斯坎德尔只能打500公里,研制全新的中程弹道导弹既缺乏资金,时间又很紧,即便研制出来,大量装备更费钱。把伊斯坎德尔弹头稍微修改一下,直接用米格31投放,一下子解决了上面所有问题。既能把射程提高到2000公里,又便宜,见效还快。

不过匕首导弹终究还是弹道导弹,不论是用战机投放还是用火箭投放,它的弹道飞行,不吸收空气的本质没任何改变。

高超音速导弹飞的很高,但也没有弹道导弹飞的高。弹道导弹是在大气层外飞行,或者是在大气层边缘打水漂。高超音速导弹飞的再高,也是在大气层内飞行,因为飞行的过程中它需要不断的吸收空气。大气层外或者边缘没空气了,它没发飞。

所以这也是高超音速导弹的最大难点:在几倍音速的飞行过程中,还要保证发动机顺利工作。

东风17在大气层边缘飞,采用的是打水漂的弹道。而高超音速导弹是在大气层内飞行,吸收空气、混合燃料、燃烧。它无法打水漂,也不需要。高超音速导弹和飞机、巡航导弹一样,还是依靠弹翼,也就是翅膀,甚至是矢量喷口进行机动。

这也是各国为什么要花大力气搞高超音速导弹的重要原因,之一。

普通弹道导弹按抛物线飞行,好一点的会在弹头上安弹翼,可以在最后阶段改变飞行轨迹,这就很难拦截了。东风17这类导弹,飞行轨迹更加复杂,更难预测,更难拦截。

而高超音速导弹可以像飞机、巡航导弹那样依靠弹翼、矢量喷口随时改变飞行轨迹,可以任意飞行,比打水漂的弹道更复杂、更难以预测。弹道导弹打水漂是在高低上做文章,忽高忽低的飞。高超音速导弹上下左右都可以,可以左侧兜个圈飞过去。

东风17的弹道再复杂,也没高超音速导弹的飞行轨迹复杂。

当然,弹道导弹在速度上还是处于绝对优势,十几倍音速,再来个末端变轨,根本拦不住。所谓的高超音速导弹和弹道导弹比,还是太慢。

高超音速武器在大气层内飞行,5-8倍音速。在这样的条件下,通讯、制导完全不是问题。可以随时接收外界指令,然后根据指令随时调节飞行姿态。这是弹道导弹不能比的。弹道导弹再入大气层,十几倍、二十倍音速,与大气层摩擦,产生高温以及其他气体。这时候想通讯、向导弹发出指令,这很难,但可以......而且接到指令以后,速度太快,导弹调节飞行轨迹的程度比较有限,只能小幅度调整。所以弹道导弹在正常情况下只能打固定目标。中国的反舰弹道导弹能打移动的舰船,这就是相当了不起了。

高超音速导弹则没有这些限制,随时随地接受指令,调整自己的飞行轨迹也更容易。导弹,在“导”的这一块,高超音速导弹比弹道导弹更简单,更容易实现。自身携带制导系统,在攻击中,自动调整,都不是大问题。成本也就更低。

打击固定目标,可以提前把坐标输入到高超音速导弹导航系统,然后导弹向目标飞过去。半路,也可以继续给导弹输入指令,譬如停止攻击、攻击另外的目标。导弹完全可以接收到指令。通过不断与卫星导航系统联系,导弹也能更精确到定位。

弹道导弹无法做到这些,基本上就是一锤子买卖,飞出去以后无法停止也无法改变目标。定位也是事先规划好的路线,不能随时调整。

打移动目标,譬如军舰。高超音速导弹打军舰和现在的常规导弹打军舰是一回事。导弹能不断的接收指令,一直咬着军舰,即便是移动中,导弹也能随时调节,始终保持锁定目标。如果它是打水漂的弹道,就很难实现,因为打水漂也是事先设计好的弹道。如果目标移动中,脱离了弹道,那就打不着了。

东风17是弹道导弹的升级版。而高超音速导弹是巡航导弹的升级版,工作的原理都是一样的,只不过换了更先进的发动机,飞的更快。高超音速武器跟东风17不是一回事,也根本不像。它跟鹰击12更像:有进气口。鹰击12是3倍音速,要是能提高到5倍、6倍,那就是高超音速导弹。

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打水漂我想大多数人都应该玩过吧,就是在水面上以接近水平的角度扔出一块石头,石头接触水面不会立刻沉入水底,而是被多次弹起来,直到速度不够后才会落入水底!我们也都知道,选择的这块石头当然是越扁平越好了!

而目前曝光的中俄高超音速导弹都比较喜欢用这样的打水漂方式,这种模式其实与水面打水漂是一样原理,所以我们看到打水漂的导弹同样是扁平的。首先第一段还是火箭助推导弹升空,让导弹飞到大气层的边缘上空,并赋予导弹一个超高速,只要上1500的导弹基本都能在这个火箭发动机的助推下达到10马赫左右甚至以上,然后火箭反动机脱离,剩下一个高速飞行的扁平的乘波体弹头。

这个扁平的弹头在大气层边缘以接近水平的角度高速重返大气层,就像打水漂的石头落在水面上一样,然后扁平弹头就会被大气层不断的弹起来,这就是所谓的高超音速打水漂运动了!这种打水漂的高超音速导弹最大的好处就是无规律的机动变轨能力,这样的变轨能力让地面反导系统根本摸不清规律,自然也就无法拦截了!

而且乘波体弹头会随着打水漂的进行速度会不断的降低,最后肯定只能返回大气层,这个过程也是可以选择的,比如可以通过高速计算机计算来改变乘波体弹头的姿态并提前进入大气层。进入大气层后,这种扁平弹头的机动变轨能力依然无法琢磨,因为他在大气中高速飞行又变成了滑翔弹头,通过高速计算机计算自己的姿态并向预定目标飞去!这样的高速武器目前还真没有任何武器能够拦截,除非有一天激光武器成熟并能够拦截100~200公里的目标,否则凭借现有反导系统是无法拦截的!

至于这样的高超音速导弹弹头在飞行中能否接受指令问题?以前弹道导弹发射后都不需要地面指令也根本无法接收,外界也干扰不了!但自从我国的东风21D开始,这不是要打移动航母吗?这个必须要中继制导,很多军事专家推测在重入大气层后东风21D会将速度降低到6~7马赫,这种中继制导和末端制导也就没有任何问题了。另外俄罗斯最新的反舰导“锆石”最大速度8马赫,射程1000公里,这就是典型的打水漂的高速导弹,打水漂降速到7马赫左右接收指令也不成问题。至于俄罗斯10马赫飞行的先锋导弹,俄罗斯号称在中段飞行时能绕开敌方反导系统,这必须在导弹飞行预定轨道上进行卫星侦查,发现后才能通过卫星信号传输给导弹便重新进行轨道规划,中段可是速度最快的10马赫,这要实现了,只能说明俄罗斯的技术水平已经取得突破,但俄罗斯太喜欢吹牛了,因此个人对这个表示怀疑!

以上就是个人见解,同意观点的麻烦点个赞,不同意的可以留言探讨!

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这几年中俄两国在高超音速武器领域的发展速度很快,并且各自已经装备了各种类型的超音速导弹,比如我国率先装备了东风17高超音速导弹,俄罗斯则相继装备了包括匕首、先锋、皓石在内的三款不同类型的超音速导弹。而对于这类高超音速导弹而言,除了其最大飞行速度相比传统导弹更快之外,还有一个最大的优势其更加诡异的飞行弹道也使得地方反导系统别说准确拦截了,就是追踪锁定都很难实现。其实现阶段中俄两国虽然已经率先装备服役高超音速导弹,但是不管是哪一款导弹都还不是“真正意义上的打水漂飞行弹道”,因为包括东风17在内的多款高超音速导弹使用的还是优化后更为简单的钱学森弹道或者只是单纯的高超音速弹道而已。比如钱学森弹道最大的优势就在于通过不断在大气层边缘打水漂的方式速度在不断提升,同时因为外界因素的影响,整个飞行弹道也变得不可预测,所以不光提升了飞行速度和突防能力,而且从东风17的飞行弹头气动外形来看,其应该是具备末端加速和末端机动飞行能力的,这也就意味着东风17借助滑翔打水漂的方式速度能提升到10马赫左右,然后末端突防过程中借助飞行器自身的动力加速优势最大提升到15马赫左右,而且东风17的弹头采用三角翼设计下,两侧边条翼直接采用截断设计,这样突出的边条翼和截断设计就能够很好的从最尖端开始的高超音速气流中分离出来一个低压区域,那也就产生了一个亚音速气动区域,这样就能够为亚音速区域内的三个气动翼面产生机动控制力矩提供可操控环境,这也就意味着东风17的末端突防能力特别强,可以说说现阶段全球范围内末端机动能力最强的高超音速武器了,毕竟我国可有全世界最先进的各种类型高超音速风洞群。至于这类高超音速弹头是否会接收末端指令制导能力?这个怎么说呢?让末端突防的导弹具备指导能力是未来发展方向,但是现阶段想要实现困难还不少,比如最核心的是末端突防速度超过15马赫以后,遇到的“黑障”和“热障”问题都是直接阻挡其是否具备末端制导能力的关键。比如黑障就是指导弹飞行速度特别快,超过一个速度临界点后,外界气动力会在导弹表面产生一层电磁层,这个电磁层会阻挡弹头内部的通信设备和外界联系,所以无法解决黑障问题也就无法继续谈弹头末端制导的问题;其次热障指的是在十几马赫的高速下空气摩擦造成导弹表面产生的高温问题,上千度的高温不仅会影响弹头内部的电子设备正常运转,同时热障也会在一定程度上破坏导弹的气动减阻,减低导弹的末端突防能力。所以现阶段末端突防速度很高的洲际导弹、高超音速导弹虽然末端突防能力更强,同时这些导弹自身也同时具备卫星、惯性等多种复合制导能力,但是在末端突防过程中基本就只能仰仗“不受外界影响能够保持自主运转”的惯性导航了,也就是说惯性导航技术好不好直接决定了这类高超音速导弹的“点阵”目标摧毁能力。

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不是所有高超音速导弹都是打水漂飞行的弹道,比如中国的“星空二号”、CM-401高超音速反舰巡航导弹、俄罗斯“锆石”高超音速反舰导弹、美国X-51A吸气式乘波体等都不是打水漂飞行的弹道。

水漂滑翔弹道有两种,一种是钱学森弹道,比如DF-17导弹就是钱学森弹道;另一种是桑格尔弹道,比如俄罗斯的先锋高超音速洲际导弹。打水漂的高超音速导弹首先必须是乘波体滑翔弹头,火箭助推器把导弹发射到太空,并且上升到弹道最高点时,助推器与弹头分离,弹头再入大气层;这时,由于高超音速的速度快,因此速度产生强压缩波,又称为激波;激波附着在乘波体弹头的前缘,速度越快,产生的激波就越强,乘波体弹头的前端就会翘起越高;波后的高压气体完全作用在乘波体弹头的下表面,使之产生弹跳式滑翔的弹道轨迹,因此,俗称“打水漂”。桑格尔弹道的飞行器速度更快,弹跳幅度更大,弹道高度更高,滑翔距离也更远;而钱学森弹道的飞行器速度更慢,弹跳幅度更小,弹道高度更低,滑翔距离更短。

乘波体弹头都是高精度打击的弹头,肯定有制导指令引导。首先其内置的制导芯片会根据接收到的卫星导航、飞艇导航和无人机导航信息,经过筛选、甄别、对比和计算后,分发给各个控制系统,使之水漂滑翔的速度、弹跳幅度和方向陀转向等控制符合目标方向,从而击中目标。

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从飞行模拟动画可以看出,打水漂和其它机动动作主要是依靠空气舵和姿控火箭来实现的。在高超音速导弹飞行过程中,弹头装有卫星天线,接收更改目标指令、自毁指令、北斗信号等等,弹头还要回传目标雷达图像,以便指挥部评估打击效果。

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不是,打水漂是依靠惯性实现的。

生活中都玩过打水漂用扁一点的石头好一点,很明显石头打水漂有在石头里面安装控制软件或者指令吗?很明显没有,石头是依靠惯性和其它的力实现跳跃的。

高超音速弹头一般有两种弹道,一种是桑格尔弹道另一种是钱学森弹道,桑格尔弹道叫做跳跃弹道,钱学森弹道叫做助推滑翔弹道。当然用超燃冲压发动机的导弹也是高超音速导弹,但是它的飞行轨迹更像巡航导弹,只是速度超过了5马赫。

桑格尔弹道是利用火箭助推到大气层以外,然后释放轨道器调整弹头姿态,当姿态调整完毕轨道器制动释放弹头,这时候由于弹头还有动能所以会继续往前飞,而轨道器由于做减速所以会跟弹头脱离。采用桑格尔弹道的导弹会直接冲向大气层,太空中基本上没有空气,所以从太空然后接触到带密度的空气的时候就会反弹,因为力的作用是相互的空气受到弹头的力,所以弹头也会受到空气给的反作用力,而且速度越快与空气接触面积越大作用力与反作用力越大,所以空气会把弹头弹出去,然后弹头飞行方向是没变的所以弹出去还能继续飞跃一段距离,然后再次接触空气实现弹跳。

钱学森弹道叫做助推滑翔弹道,这种弹道利用火箭助推飞出大气层,同样利用轨道器调整姿态和释放弹头,但是钱学森弹道的弹头是利用弹头本身的势能+重力加速度+合适的角度接触空气,它利用弹头和空气的夹角可以让超音速飞行产生的激波在弹头的下方,也就是超音速飞行在空气中产生的激波托住了弹头,这样的情况下弹头不需要格外的动力,可以大幅增加导弹射程(1/3左右)。

二者之间的区别就是桑格尔弹道是多次弹跳型的,而钱学森是助推滑跃弹道,其中弹跳或者滑跃都是依靠惯性和力的相互作用实现的不需要依靠额外的施加力(包括姿态引擎或者空气舵)。

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高超音速导弹是通过“钱学森弹道”的方式实现打水漂式运动,实现其高速突防的。也就是说高超音速导弹以飞翔导弹与运载火箭技术相结合,采用助推-滑翔式弹道的形式。利用弹道导弹的火箭发动机,把导弹推至弹道顶点,然后助推加速到高超声速,导弹在大气层边缘飞行,利用下滑动作时带来的负压,实现打水漂式10马赫的波段式跳跃-滑翔飞行。

中国的东风-17高超音速导弹,就是以这种“钱学森弹道”实现的打水漂式突防技术,东风-17高超音速导弹是一种单级的弹道导弹,是一款单级的战术导弹,射程达2000公里,采用主动雷达和红外成像复合制导方式,是一款“航母杀手”武器。

高超音速导弹的弹头有接收指令的软件,像俄罗斯的“先锋”高超音速导弹,使用俄罗斯第四代的SS-19“短剑”洲际导弹助推火箭技术,“短剑”助推火箭的飞行速度达到了10马赫,当10马赫助推火箭在中段飞行时,释放出先锋高超音速滑翔导弹弹头时,先锋高超音速滑翔弹头的飞行速度将达到20马赫的速度飞行。先锋高超音速滑翔弹头通过接受到的指令对攻击路线进行更改,这种变轨能力与打水漂式的滑翔能力,不仅可以使先锋高超音速弹头具有滑翔跳跃的机动能力,还具有不同方向的S型机动能力。

这样一来,高超音速导弹就能突破现有任何的防空导弹系统。图片来源网络

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