高超音速导弹的关键技术有哪些?它们难在哪里?
高音速导弹的关键技术有很多,不是普通国家能够制造的。
第一、气动布局技术良好的气动布局可以让导弹飞的更稳、更快。然后要掌握高音速导弹的气动布局就需要拥有高音速风洞,只要在风洞中反复测试才能掌握高音速导弹的气动布局。
可是高音速风洞是那么好搞得吗?全球拥有高音速风洞的国家并不多,两个巴掌可以数的过来,如果是高超音速风洞的话那么一个巴掌都凑不够。
可以这么说吧,没有高超音速风洞,就无法研究出高超音速导弹,当前全球只有4个国家拥有高超音速风洞,分别为:美、俄、中、印。(印度的高超音速风洞很小,直径只有1米,中国的是2.5米)
第二、耐高温材料与隔温材料。导弹以高超音速的速度在空气中飞行,会与大气层产生激烈的摩擦,从而让导弹的温度非常高(超过2000度),这个温度足以融化钢铁,以及里面的电子仪器。
如果没有耐高温材料在以及隔温材料,那么高音速导弹会在飞行过程中与大气产生摩擦而融化掉。
由此没有耐高温的外层防护材料,以及隔高温的材料保护导弹内部,想研究高超音速导弹是不可能,使用普通材料的话飞着飞着就会融化掉。
第三、穿越电离层的通讯技术高音速导弹飞行过程会由于与空气摩擦产生高温,而高温会产生电跃迁,形成电离层。
电离层对无线电信号具有反射作用,即使是航天飞船在返回地球时也存在一段“黑暗时刻”也就是信号中断的时间,原因就是与大气摩擦形成厚厚的电离层,导致联系信号中断。
由此,高超音速导弹以高超音速飞行的过程中会产生高温,而高温会产生电离层,被电离层包裹,如果没有可以穿透电离层的电子通讯技术,那么指挥部就会与高超音速导弹失去联系,从而无法对其进行控制。
第四、高速导航定位技术高音速导弹要躲避拦截,就需要拥有变轨能力或者机动变轨能力,而变轨后躲避后能够继续朝着目标飞去,就依赖精确的导航定位技术,没有这项技术高超音速导弹的威慑力就会被严重的打折扣。
而要想拥有高速导航定位技术,那就必须掌握全球定位技术,拥有自己的全球卫星定位系统。如果没有自己的全球卫星定位系统,而是使用别人的卫星定位系统,在别人关闭对你服务的情况下,你还如何给高超音速导弹进行定位导航?
所有全球拥有高超音速导弹的国家并不多,没有自己卫星导航系统的国家即使他拥有高超音速导弹,那么在档次上也是不一样的。
俄罗斯高超音速导弹的飞行速度虽然很快,但是命中误差率很大,俄罗斯采取了增加导弹杀伤范围的方式弥补。(比如误差是10米,俄罗斯把弹药的杀伤范围增加到20米,保证在存在最大误差的情况也能对目标进摧毁。)
第五、弹体的一体化制造技术高超音速导弹的要发挥气体布局的全部优势,就需要进行一体化制造,只有在一体化制造的情况下,才能让导弹的表面更流畅,各部位的厚度与重量分布均衡。
由此,要拥有高性能的高超音速导弹,就需要拥有能够对大型部件进行一体化加工精密加工的机床。
因此,没有足够好的机床,想制造出高性能的高超音速导弹是不可能的,因为导体精密度不够好的话,操控起来会产生很大的偏差,会影响对目标的命中概率。
当超音速的主要技术基本就是以上五个,但这个五个技术只基本的。因为导体里面还有很多精密的零件,有些零件的制造难度也很高,只不过由于高超音速导弹属于保密的武器,我对里面的零件也不了解。
最后说一下激光技术对超音速导弹的影响。据欧洲媒体以及俄罗斯媒体说,中国的高高音速导弹性能如此高,原因是中国把激光技术运用在高超音速导弹上。
主要是中国在高超音速导弹前段安装了激光发射装置,利用激光改变了导弹前方的冲波结构,同时改变了导弹的飞行速度以及压力分布,从而改变了导弹飞行中所遇到的空气阻力问题。
至于是不是真的,我也不知道,反正他们就是这么说的。
高超音速导弹的关键技术有哪些?它们难在哪里?
谢邀请。
超高音速导弹是除核弹头外,用于常规战争杀伤力最大,最难于拦截的导弹,因为超高超音速导弹突防能力太强,可以攻击地球上任何目标,超高超速导弹属于洲际轨道式导弹,是将弹头送入地球卫星的轨道上,并控制弹头在目标区域上空制动,使弹头再入大气层垂直攻击目标。
制导系统,动力引擎及耐高温的弹体弹头复合材料是超高音速导弹的先决硬件,目前除俄罗斯外,就连美国这个世界霸主都想做梦拥有,美国科技一流,军工体系庞大完整,这款导弹的引擎动力系统和制导系统一直是美国越不过去的一道坎,研制了多年,到头来颗粒无收。如今俄罗斯装备了“匕首”,“先锋”,“锆石”三款超高音速导弹,用于常规战争攻击美国本土指挥大本营,战略目标及游戈于大洋中任何角落的美国十一艘核动力航母,俄罗斯三款导弹一直是美国挥之不去的心头阴影。
瘦死的骆驼比马大,俄罗斯继承前苏联的军事遗产也足够叫美国及北约忌惮三分,夹缝中生存的俄罗斯只能背水一战,研发超高音速导弹用于自卫。
美国并非行行世界第一,也有它的短板,高精密军用轴承比不过瑞典,战机仪表依赖瑞士,隐形材料离不开日本,气动系统更是不如英国的罗罗公司。俄罗斯航天发动机更是捏住美国的命脉,俄罗斯超高音速导弹技术是独门绝活。等美国搞出了超高音速导弹,相信俄罗斯现在当下正研制拦截超高音超导弹的大杀器。
超高音速导弹的难点关键是动力推进系统制导系统精密电子电路原件要经受住大气层运行过程中产生的高温高压而正常运行。
高超音速导弹的关键技术有哪些?它们难在哪里?
作为21世纪出现、具有划时代意义的高超音速导弹,因飞行速度快、突防能力强、作战范围广、效能高,能进行瞬间摧毁的武器受到各国青睐和推崇,目前仅有我国和俄罗斯研发成功。
那么,高超音速导弹的关键技术有哪些?它们难在哪里呢?
一、动力引擎技术是基础难点打击1000公里外目标只需10分钟不到,5倍音速是高超音速导弹的优势之一。它采用超音速燃烧冲压式发动机,在推进剂质量相同情形下、推力是火箭发动机的4倍,可将导弹速度轻松提升到6马赫以上。
这种发动机是从大气中收集氧气,与氢燃料混合从而产生高推力所需的燃烧。关键是其新型的进气道设计、使超音速气流进入产生激波压缩空气,与氢燃料混合点燃后直接从尾喷管喷出。这项技术使导弹高速在大气层上长时间飞行,扩大了射程並形成惊人动能,对钢筋混凝土透彻深度可达十几米后产生爆炸。
二、先进的通信和制导技术构成高速机动和强突防能力高超音速导弹在高速下具有机动性变轨是它最大优势。它的轨道无需提前设定,而是通过制导系统规避现代大多数导弹防御和跟踪系统。
制导系统各种精密电子元件、要能经受住导弹在大气层上运行过程中产生的高温高压影响而正常工作,保持对导弹通信制导、变轨机动、中止及改变攻击方向,使导弹实施强突防的作用。
高超音速下导弹会将热能传递在空气中,高速气流使电子离解后在导弹周围产生等离子体,屏蔽通信信号的射频波。因此必须突破这层等离子体实现信息的传输,获取导弹空间位置与三维座标互应关系,需要精准的定位、导航、授时系统的支持,确保导弹在高速中任何机动产生的气动载荷都能够产生必要的力,保证高速机动前行。
三、导弹各类复合材料的热保护技术是关键导弹高升阻比地远程高速飞行,与空气摩擦会产生约2200摄氏度热量。在大气层外高空飞行,虽可采用钨、钛、镍等多种粉末冶炼、精密加工的合金材料和碳热保护板,但会限制射程和机动性。
所以必须采用新的复合材料制造,使之既轻又强,形成强大的热结构保护系统。否则,精密的电子设备或元器件与导弹周围的自由流空气影响后会失效,甚至弹体也会扭曲变形或起火自爆。
四、系统集成是必不可少的技术高超音速导弹是集成度很高的先进武器。作为一个武器系统要飞得快,除适应空气动力学要求、热保护等技术外,导弹外形、结构形状和气道布局设计,各机械重量、尺寸、内部空间比例、适配的操作系统一体化设计等因素都需制定合理的设计方案,能与其他不同类型的军用设备和作战单元有效链接,信息数据共享共用都是系统集成的难题,也是决定高超音速导弹巡航效率的关键点。
正确研发高超音速导弹有着开创性意义,是保障瞬间精准摧毁中远程目标的有效武器,可喜的是我们走在了世界前列。
高超音速导弹的关键技术有哪些?它们难在哪里?
目前的高超音速导弹有多种,按照速度超过5倍音速来定义的话,广义上可分为:普通弹道导弹、机动变轨弹道导弹、乘波体滑翔导弹、临近空间巡航导弹、空射弹道导弹和吸气式乘波体巡航导弹等。
从精确打击来定义的话,应该把普通弹道导弹和空射弹道导弹排除在外;因为弹道导弹采用的是惯性制导模式,惯性制导存在误差累积,射程越远误差越大,全凭威力大来实现大概率的毁伤效果。
上图为俄罗斯“伊斯坎德尔”短程弹道导弹挂载在米格-31战机上,然后改名为“匕首”高超音速导弹,其实就是弹道导弹空射,不具备精确打击能力。
中国DF-15A与俄罗斯“伊斯坎德尔”一样都是短程弹道导弹,明显可以看出头部没有方向陀和反向推力喷嘴,所以,没有机动变轨能力,不是精确打击导弹。而DF-15B、DF-11A、DF-21C/D和DF-26都是弹头部位安装有方向陀和反向推力喷嘴,因此,都属于精确打击导弹。
其制导方式为,惯性+卫星+中继+雷达等多种方式的复合制导模式;而我国临近空间反舰巡航导弹的制导模式也一样,只是导弹头部没有方向陀,采用火箭喷管和尾部方向陀转向来调节方向,最大飞行速度6马赫,巡航速度4马赫,远远低于机动变轨弹道导弹的速度。
上图为珠海航展上CM-401高超音速反舰巡航导弹的宣传广告。
乘波体滑翔导弹和吸气式乘波体巡航导弹,人们常常狭义的把这两种导弹称为:高超音速导弹。
乘波体滑翔式导弹,比如我国的DF-17和俄罗斯的“先锋”高超音速导弹。这两种导弹是利用火箭助推器发射到太空最高点,然后弹头与助推器分离,弹头再入大气层,利用弹头再入大气层产生的激波,使激波始终保持在弹头的前沿和下表面,利用激波的浮力打水漂机动滑翔飞行。制导方式为,惯性+中继+雷达的复合制导模式。
上图为俄罗斯“锆石”高超音速反舰巡航导弹的想象图
俄罗斯“锆石”、美国X-51A和中国“星空二号”都是吸气式乘波体高超音速导弹。这种吸气式的乘波体导弹弹头安装有超燃冲压发动机,利用火箭助推器发射,使速度逐步达到3马赫以上超燃冲压发动机点火启动,然后抛弃助推器,弹头利用超燃冲压发动机提供动力,使速度逐步加速到6~10马赫之间;飞行高度一般在2~3万米,超过3万米高度空气稀薄,氧气稀少,不利于超燃冲压发动机吸取氧气作为氧化剂,就算自带氧化剂,也不利于发动机工作的条件。这种导弹一般也会采用复合制导模式,使导弹能够进行机动变轨飞行,从而精确打击目标。
高超音速机动导弹最大的特点就是速度快,机动变轨能力强,打击精度高。要保证这些性能的发挥,最关键的就是让制导系统稳定工作。众所周知,弹头在大气层高速飞行时会与空气摩擦,从而加热导弹外壳,速度越快产生的温度越高,弹头容易被高温烧蚀,也会产生等离子效应,从而影响制导系统稳定工作,甚至因高温烧坏电子元器件,导致高超音速导弹在飞行中自毁。美国的高超音速飞行器试验常常失败就是这个原因——耐热材料不过关。所以,高超音速导弹的关键技术就是材料技术。
高超音速导弹的关键技术有哪些?它们难在哪里?
高超音速导弹有点小难难,对于一流的科技大国来说,面前还有数只拦路虎。俄罗斯2019年有三款高超音速导弹入役,既有战略导弹,也有战术导弹,面对记者为何如此之难的提问,普京一语中的,弹体表面高达1700多摄氏度的高温,这对弹体内部精密的元器件是个考验。
普京的话不是空穴来风,当是意有所指。世上就有一个超级大国,被挡在了表面温度上面,陆海军三军开发不下4款高超音速导弹,全都归于失败。失败的原因自有很多,其中一项,可能就是温度。温度都解决不了,其它无从谈起。关于高超音速,美国开发得最早,宣传也比较高调,导弹未出,就要一小时打遍全球,口号喊得山响没有用,起了一个大早,赶了个晚集。
2020年抖擞精神,誓言2023年即入役成军,话说面对温度之问,得到答案没得?更何况俄之高超音速导弹的绝活不只温度一个,还有诡异飘忽的弹道,还有高超机动的设计等等,美国不缺技术基础,毕竟身为高科技大国,似乎一切皆可搞得掂,目前信心满满,信誓旦旦,可得而得吗?仍具有很大不确定性。与其说信心十足,不如说着了急,拉在他人后面不甘心,投入重金,相信重赏之下必有勇夫。
科技大国没问题,多少先进武器都是一流的,然而并非所有武器都能高出他人一头,乍出一臂来,有些装备落后再正常不过。只是这态度不成,技不如人,兀自不服,不服不成,事实就摆在面前了呢。
最后说助推滑翔式导弹与吸气式导弹区别,各有优劣,滑翔式导弹似乎射程是一个限制,不过已在“先锋”得以成功解决。
高超音速导弹的关键技术有哪些?它们难在哪里?
首先先解释一下助推滑翔式高超音速导弹和吸气式高超音速导弹的含义。
助推滑翔式高超音速导弹
该型导弹主要是利用火箭把弹体发射到亚轨道,进入大气层后就可以利用气动升力进行远距离滑翔飞行。当飞行器达到40千米左右高度时,关闭发动机,弹体靠惯性滑行到60千米。然后弹体回落,升力逐渐增大,当达到35千米高度时,短暂启动发动机,弹体再次爬升。这样反复进行几次,每几分钟进行一次“跳跃”,与打水漂有类似之处。这就是著名的钱学森弹道,我国的DF-17导弹就是此类导弹。
助推滑翔式飞行弹道图
DF-17高超音速导弹
该型导弹主要的技术难点如下:
高超音速滑翔弹头气动布局技术
热防护技术
材料与制造工艺
自主制导与控制技术
2.吸气式高超音速导弹
该型导弹是利用超燃冲压发动机作为推进系统,把导弹以5马赫以上的速度在大气层中长时间高速飞行的导弹,典型是美国的X-51A。
该型导弹技术难点如下:
超燃冲压发动机技术
需要发动机具有较高的冲压比,且具有较长的工作时间,技术较为复杂,只有少数国家掌握该技术。
发动机与弹体一体设计技术
由于全程需要动力支撑,需要把发动机与弹体一体化设计,技术难度很大。
热防护技术
与前面讲的一样,不过多赘述。
自主指导与导航技术
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