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小邻居射出了高超音速导弹,东风17被仿制?最优解问题又回到桌面

最近一个月以来军圈内一些资深大佬感觉有点郁闷或者说是有点“慌”。原因就是咱们的小邻居忽然在9月28日射出了一枚导弹,并宣告导弹的飞行稳定,各项性能指标达到了预期的设计要求。

这枚导弹就是“火星-8”型导弹。

先看图:

小邻居射出了高超音速导弹,东风17被仿制?最优解问题又回到桌面

如果可能这张略具有微剪影效果的图或许大多数的人还看不出震撼点,但是在随后他们的2021新武器汇报展览的照片,你会不会发现某件东西似成相识呢?

小邻居射出了高超音速导弹,东风17被仿制?最优解问题又回到桌面

导弹发射车上的赫然就是我们的明星导弹“东风17”!看到这里是不是很多人都坐不住了呢?

其实大可不必,我们就来讨论一下最优解的问题。

每个国家都有自己的假想敌和现实中的敌人,这个国家军队中所采用的武器系统也都会针对着自己的作战目标来不断地优化。但是和国家与国家之间的竞争不同,我们还面对着相对统一的地球物理环境。

这就导致了很多武器系统要用相似的解决方案来解决相同的问题。

例如附面层气流对喷气式发动机进气的影响。

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例如这是一架f-4战斗机的进气道进气道并没有紧贴着机身而是在附面层挡板的隔离之后离开了飞机机身一小段距离,这样就可以躲开附面层,让相对稳定的气流进入进气道。

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即便是到了几代之后的战斗机,例如f-22,我们也会发现对附面层的处理依旧采取了相同的解决方案。只不过那块恼人的附面层挡板被更加合理地进气道切口角度而取代了。

再有一个很明显的例子就是各个国家的榴弹炮炮弹。

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无论是中美俄,还是德意日、或者以特立独行著称的法国和瑞典,大家的榴弹炮炮纵向弹截面形状都是一样的——都是船形。

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这里就不存在谁抄袭谁的问题,而是炮弹在这种形状修形后,飞行的时候空气阻力最低,同时在发射的时候火药燃气的推进利用效率最高。

如果各个国家的炮弹有不同的小设计,那也就只是对自己装备特性的一些小修改了,但总体的路子还是殊途同归的。

这就是最优解的设计。针对于相似的炮弹初速,和相似的射程要求在相同口径的火炮炮弹设计中往往会有且只有一个最优的设计方案。任何偏离了这个最优设计方案的设计都是效率上受到削弱的。

这也是为什么w君一直说,咱们的直-20和美国的黑鹰并不是仿制的关系,而是在设计上都接近了中型通用直升机的最优解。

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有没有革命性质的东西来推倒目前的最优解呢?这就得借助于外力了。以前面咱们说的战斗机进气道为例子。隔离附面层在当年只可以通过让进气道离开机身一段距离来硬性地进行隔离。但是在计算机模拟和仿真技术不断地发展之后,我们就可以对气流进行有限元分析了。

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接下来就让dsi(diverterless supersonic inlet,无附面层隔道超音速进气道)进气道进入了普及阶段。并不是说之前没有进行过尝试。早在1960年代,美国就在f4战斗机上尝试使用dsi技术。

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只不过那时候的没有计算仿真功能,只能一次次地吹风洞模型,所以会导致这种强烈依赖于计算的进气道根本无法手工实现。

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现在的计算机处理已经不成问题,在后面大家所看到的所有新战斗机,几乎会发现dsi进气道成了一个普遍的装备特性。

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这也就是最优解的一个升级换代过程,当然了,喷气式战斗机的进气道设计其实已经经历了五代了。你也会发现每一代都有着相似的设计范例。

咱们回到导弹上,东风-17是咱们在2019年亮相的一型高超音速导弹。

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为的就是在导弹的再入段利用独特的空气动力学特性可以在大气层内高速滑翔,进而增加射程并可以在大气层内高速机动。为了达到这个目的,东风-17有两个很重要的设计特性:第一个是乘波体外形设计,底部扁平这就让导弹在大气层内高速飞行的时候可以取得升力力矩。让弹头可以在相对稠密的大气层内获得升力。

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第二个则是东风17乘波体后面的小型火箭发动机阵列,这个图暂时没办法给大家公布。通过小型火箭发动机阵列的交替开机关机来实现高速乘波体在航向上的不同推力——也就是高速机动性。

这两点其实就是东风17的精髓所在。但这两点其实都不难仿制。尤其是外国研究机构在看到了我们的东风17的外形之后,就很容易利用计算机建模并进行分析。也达到最优解的设计水平。

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其实在2019年咱们的东风17曝光之后,最近两年已经有十几个类似于东风17的乘波体设计被公布出来,基本原理都是一样的。

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所以说即便是咱们小邻居这样的国家拿出“火星8号”导弹的设计也并不是什么奇怪的事情。毕竟是咱们的东风17给世界立起来了一个最优解标杆——毕竟都是在地球大气层内通过高速机动来突破某国的反导弹系统。

但是还得给小邻居泼点冷水,从材料和涂层上看,火星8号还有一些不足。这个部分是没有办法从外观上模仿的。例如东风-17的弹头白色部分,并不是为了好看涂成白色的,这个部分是需要在高速飞行的时候不断蒸发吸收热量的。在这个领域上我们还是世界上最领先的国家。虽然火星8号也是采取了白色弹头的设计,但在w君看来这个部分还仅仅是一个摆设,真正的可靠性恐怕要差了十万八千里。

这个部分不行,就直接导致了乘波体的飞行速度不能提高到东风17的水平,同时在大气层内飞行的时间也会受到限制。当然了,这次公布的火星8号飞行试验达到了设计要求,其实也是小邻居知道这些限制,也没提太高的预期指标所致。

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