“天下武功为快不破”这一观点在军事战略中得到了认可:
速度能够带来出其不意的优势,让敌人防不胜防。迅速的行动不仅可以先发制人,占据主动地位,更能打乱敌人的整体布局,引发其心理上的慌乱,迫使其陷入被动;
速度使得部队能够迅速集结力量、灵活机动,并抓住敌人未曾预料的时机,占据有利位置。在发起攻击时,速度可以确保攻击的突然性,保护攻击力量的安全,同时阻止防御方做出有效应对。
速度即是胜利的关键,能够比对手更快地做出决策,制造心理上的混乱,实现攻击的突然性,并牢牢掌握战场主动权。
今年珠海航展上就是发布了东风100超音速巡航导弹和GDF600高速平台;
东风-100导弹,也被称为长剑-100巡航导弹在2019年阅兵后,终于在珠海航展上公开了射程3000-4000千米,全程4倍超音速突防等基本信息,超过本号前段时间做的预计,网传说该弹列装部队,但生产数量可能有限,现在已经停产,但实际情况没有正式发布;该弹是世界第一种正式装备的4倍音速的巡航导弹,还是有很多看点的;
亚音速巡航导弹速度在1000公里/小时,同等射程在3-4小时,除非是固定目标,否则等导弹飞的地方,很容易扑空;而东风100全程时间40到50分钟,更加合适用来打击时敏目标,这就是快带来的优势;但同样问题也来了就是,全程高空突防,容易被发现和拦截;
东风100导弹是三级结构,第一级为起飞段使用了一个大型固体火箭发动机作为一级助推器,而第二级是四个小型助推器继续帮助导弹加速作为加速阶段将速度提高到4倍音速以上,然后巡航冲压发动机开始工作,但这个是亚音速燃烧冲压发动机,在马赫数3~4范围内具有良好的巡航性能;巡航高度在30至40公里;
冲压喷气发动机需要在导弹达到一定速度后才能激活冲压发动机,接管推进任务。冲压发动机不需要携带氧化剂,而是利用大气中的氧气进行燃烧,从减轻了导弹的整体重量,还缩减了弹体尺寸,具有高比冲和高效能的特点
冲压发动机也有其局限性。亚燃冲压发动机比传统的涡轮喷气发动机更重,在相同重量尺寸和射程的情况下需要更多的燃料。东风100采用的是冲压发动机主要是用来巡航,推力不大;
东风100气动布局类似传统头部进气的细长飞机机身,属于轴对称锥形体,通过马赫锥减小波阻、并且为发动机提供入口进气条件,弹身中部采用小展弦比弹翼。这种气动布局的优点是控制系统设计简单,技术比较成熟。但是升阻比只有2到3,内部容积小,最多只能考虑在高超声速导弹方面使用,而且其内部较长的空间中三维激波系的设计要满足发动机的进气和喷气条件具有较大的难度。
根据航程布列盖公式假设第三级超音速巡航体弹体重量1000公斤,巡航速度3.5M,巡航升阻比2.5,单位耗油量2公斤/小时,弹上载油量350公斤,预估航程在2200公里:
东风100的成本效益:
东风-100导弹采用固体火箭助推器与冲压喷气发动机的组合,使其能够在超音速状态下飞行近4000公里。这种组合设计充分发挥了两种发动机的优点:
固体火箭发动机作为助推器,具有结构简单、推力大、工作时间短等特点,但其推力不易控制,且比冲较小(300秒左右)。固体火箭发动机通常用于提供初始推力,帮助导弹快速加速到一定速度,然后切换到冲压喷气发动机进行持续推进。这种组合能够充分发挥固体火箭发动机的高初始推力优势和冲压发动机的高效率特性;
冲压喷气发动机的优势在于其构造简单、重量轻、体积小、推重比大,且成本低,比冲高(1200秒)。这种发动机能够在导弹达到一定速度后自动启动,无需携带额外的氧化剂,从而减轻了导弹的整体重量并缩减了弹体尺寸。此外,冲压发动机能够在飞行过程中实现全程动力飞行,提高了导弹的机动性;
GDF600高速平台
但可能由于突防能力,射程原因该弹生产数量不多;但展会上出现了更加有内涵的高超音速滑翔载具(HGV)-GDF600
根据展会资料该平台起飞重量5000公斤,平台重量1200公斤,最大速度约为2100米/秒,最大弹道高度为40公里,平台采用楔形乘波体设计,这种设计能够有效提高飞行器的升阻比和飞行性能。GDF600通过调整助推火箭大小可以让射程在600到6000公里范围内进行变换;
超音速乘波体是一种利用激波压力来提高飞行器升阻比的高超音速飞行器设计。其基本原理是,当飞行器以超过音速的速度飞行时,会在其前缘形成附体激波,这种激波会压缩空气并产生较大的压力差,从而在飞行器的下表面形成可观的压力,使得飞行器获得额外的升力。乘波体的设计通常采用流线形外形,所有前缘都具有附体激波的特点。在飞行过程中,乘波体的前缘平面与激波的上表面重合,就像骑在激波的波面上一样,依靠激波的压力产生升力。这种设计可以显著增加飞行器的升阻比,东风17和无侦8就是乘波体结构,东大国在高超研究范围广阔也非常深入,无论理论还是研究成果都比较多;
结束语
虽然展会上没有看到GDF600整体外观,应该就是固体火箭助推+高超音速滑翔载具(HGV)形式,整体样式和DF17相似;但如果要把射程GDF600达到4000公里射程,一级助推火箭关机速度要达到3000米/秒左右,那么弹体重量要达到20-25吨,体积重量都较大,而对于弹道导弹来说,固体火箭成本占了70%,成本占比很高,而东风100由于高比冲的冲压发动机,占比就低了很多;
楔形乘波体在4倍音速下已经可以实现乘波飞行,适当调整弹翼后升阻比要比回转弹体的东风100能够高一倍以上,而且单体还具备一定的低RCS,所以完全可以结合DF100冲压续航发动机与楔形乘波体的4M超音速巡航导弹,射程能够达到6000公里以上,而还具备较好的成本效能;
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