“爱国者”连导弹都能拦,为何打不下无侦-8?
发布日期:  2019-11-14 18:26:36 

(记者陈锋)

国庆70周年阅兵式期间,第一批无人机中的两架“高空、高速隐形无人侦察机”引起了关注。但是当方形队伍经过时,人们只看到两个小的尾部通风口,但是他们找不到进气口。这是哪一个?

据说这架神秘而奇怪的无人侦察机正式命名为No Investigation。在游行彩排期间,它出现在帆布罩下,但当时机翼分离,只剩下机身,使得很难判断整体空气动力学布局。当时有各种各样的推测,从最初的超音速远程超燃冲压发动机到超音速中程涡轮喷气发动机动力(可能是J -8fr涡轮喷气发动机14),但事实仍然让每个人都失去了眼镜:那是液体火箭动力。据推测,no-侦察-8使用动臂-6插件,并在高空释放它。然后它在火箭动力下爬升和巡航。任务完成后,它滑行回去,自主降落在常规跑道上。

在no investigation -8正式亮相之前,许多媒体认为它可能是由一个类似于d-21无人机的ram引擎驱动的。

不算各种研究飞机,最后一架进入主流装备序列的火箭飞机是二战结束时德国的me-163彗星战斗机。这个小东西和流星一样快,但它只能维持7.5分钟的动力飞行时间。基本上,在起飞后,它将绕机场运行,必须在一两个回合内着陆。70多年后,中国为什么选择这样一条看似死胡同的技术路线?

没有调查-8使用异常大的扫描角度,这几乎可以被视为升力体。背部隆起,但腹部平坦。这是典型的高超音速滑翔机的空气动力学形状,以压缩升力为主要升力机构,而不是传统的机翼升力机构。弯度双垂尾位于翼尖,后缘设有常规操纵面,机翼后缘设有常规襟翼和副翼。起落架向前三点。

事实令人惊讶。它的动力实际上是两台yf-50a常温液体燃料发动机。

是我从德国来的还是人类实用的火箭飞机?

据说这是用于海上防空航母作战。它用于卫星引导下的攻击前精确定位或攻击后的结果验证,以弥补必要时的射击。

中国拥有东风-21d反舰弹道导弹已经有几天了,但是海洋防空航母不仅是一种强大的武器,而且首先要看到的是对手在哪里。高轨道卫星适用于海洋勘测,但它们无法获得足够的清晰度来识别和确认航空母舰。不可能先打击怀疑是海上航空母舰的大型船只,从随行船只推测也不可靠。低地球轨道卫星可用于详细的目标勘测,但它们受到重访时间和在目标上停留时间的限制,这使得难以稳定地跟踪和及时提供瞄准数据。美国的“钥匙孔12”每天可以飞越同一目标两次。如果将表面轨迹两侧的斜视包括在内,实际上是多了一点,但仍远未实现实时跟踪。在两次扫描之间,航空母舰有足够的时间加速或改变航向逃跑,而且偏移距离比机载传感器的搜索范围大得多,所以实际上下次需要重新捕获。不断变化的轨道可以缩短重访时间,但不仅可变轨道有一定的限制,而且车载油耗太大。卫星群可以解决这个问题,但是成本太高。

超视距雷达没有重访的时间限制,但精度很低,而且受天气影响很大,所以只能提供粗略的方位。

核潜艇可以长时间精确跟踪,但首先存在“粘着”的问题,其次存在长时间跟踪时暴露痕迹的问题,这不仅给自己带来危险,而且影响任务的完成。

无人侦察机也能跟踪长途飞行,但飞行速度太低,不适合在广阔海域巡逻,也不适合随叫随到侦察。“全球鹰”的巡航速度只有每小时570公里。以东风-21c的1500公里航程为例,到达目标区域需要3个小时。在此期间,航空母舰可以机动超过150公里,这使得它很容易失去目标。更大的问题是生存能力。伊朗可以击落“全球鹰”,不能指望美国航母上的舰载机或护航“伯克”级驱逐舰哀叹。

机身体现了许多“短、平、快”的设计元素,作为反舰弹道导弹作战系统的一部分,具有独特的价值。

超高速侦察机可以在短时间内到达目标区域。M3飞机可以在30分钟内离开目标区域大约1500公里,而m4.5只需要20分钟。在这段时间内,航母的移动距离不应超过10-15海里,这完全在机载传感器的搜索范围内。更重要的是,高空高速本身就是生存能力的重要保证。这似乎与20世纪60-70年代以来的总趋势相反,但历史正在螺旋式上升。

现代防空导弹的最高速度通常是m3~6。以美国的“爱国者”防空导弹为例,pac-1为m2.8,pac-2/3为m4.1,海军sm6为m3.5,俄罗斯拥有种类繁多的s300系统导弹,重5v55和48n6系列约为m5.5-6.0,轻9m96系列约为m2.8-3.0。这些防空导弹系统都声称能够以大大超过自身速度的最高速度拦截弹道导弹。例如,48n6e2声称能够拦截m8.5的目标,而速度较慢、射程较近的9m96声称能够拦截m14的目标,但这是一个先决条件。

简单弹道导弹发射后按照固定轨迹飞行,只要拦截方能够准确预测飞行轨迹和到达时间,就可以在导弹必须及时到达的路径前预设拦截导弹,剩下的就是引信及时起爆和弹头有效杀伤的问题。动能杀伤消除了引信和弹头,实现了直接碰撞杀伤。到目前为止,反导是基于这种“布雷”模式,所以反导作战的成功在很大程度上取决于预警和弹道预测。

目前,所有反导拦截技术都是基于这样一个事实,即将来袭的敌方弹头在离开制导舱后成为重力的“奴隶”,并按照设定的轨道飞行。

先进弹道导弹在再入时机动能力很小,但机动范围有限。远近方向都有一点空间,但左右方向有限。“布雷”模式仍然很有效,除了“地雷”需要在最后阶段进行相应的机动以赶上导弹。应该注意的是,这主要是在看到来袭导弹的方向和速度后正面拦截来袭导弹或从侧面追逐它,就像足球后卫拦截带球突破的前锋,而不是追逐它一样。

在“布雷”模式下,反导速度越快越好,但不一定比来袭导弹快。只要有时间及时“布雷”或占领有限机动来袭弹头前的空间,这就足够了。然而,这对于拦截没有固定轨迹的飞机是没有用的。飞机的飞行路线在任何时候都可以被认为是任意的和可变的。预警和飞行路径信息的作用有限,无法进行有意义的飞行路径预测。追求是不可避免的。这首先需要足够的速度差。

战术飞机的一般最大速度不超过m2.0级,只要飞机里有外部弹药和足够的燃料,实际上就离标称最大速度很远。因此,以防空为主的pac-1和9m96有足够的m2.8-3.0,特别是拦截高亚音速巡航导弹。然而,很难拦截m3飞机。

防空导弹发射后立即爬升并加速,很快达到最高速度,但不可能在剩下的旅程中保持最高速度。极端爬升和剧烈机动造成的速度损失甚至更大,因此所谓的m6防空导弹在发射后不久无法到达m6。m5-6飞机通过路径规划、机动规避和电子对抗,很有可能摆脱速度差不足的导弹。舰载战斗机的典型空对空导弹并不比m4一级更快,而M4一级更难赶上。

导弹的机动也是一个问题。大气层外机动依靠工作时间有限的反推力火箭,而在厚厚的大气层中,它们依靠气动控制。然而,在空气稀薄的亚轨道高度,反推力很难长时间连续工作,气动控制也不有效。大气中典型的防空导弹受到空气动力学控制能力的限制。它们的操作高度不超过25000米(如s300pmu2)到30000米(如s300vm),pac-2只有20000米(防空)/12000米(反导),针对反导优化的pac-2增加到20000米(反导)。另一方面,thaad主要是外层大气中的反导弹,其作战高度下限为40000米,上限为100000米。这是因为萨德导弹主要由反推力控制,大气中的空气动力学控制能力非常有限。30,000-40,000米是防空导弹的缺口,因为导弹的飞行控制机制是一个在可预见的未来无法填补的缺口。

即使是最新的thaad和爱国者3mse导弹对30,000-40,000米高度的飞机目标的拦截能力也极其有限。

另一个不调查的护身符是隐形。非侦察8号的具体尺寸和重量数据仍然保密。目视检查可能相当于洛克希德d-21,它比普通战斗机和轰炸机小得多。假设重量相似,它是5吨。较小的尺寸自然有助于降低雷达特性,平腹部更有利于将入射雷达波散射到其他方向,b-2平腹部的情况就是如此。没有调查——8号肯定在中国使用了最高水平的隐形涂料。

隐形对小型厘米波或毫米波雷达搜索者特别有效,它们从远处看不到,但拦截机在短距离被烧穿之前就已经被错过了。大气层外反导常用的红外导引头在大气中存在自身的气动加热问题,难以有效捕获目标。在对抗“常规”隐形飞机(尤其是b-2等高亚音速飞机)的作战中,战斗机也可以由长波雷达引导精确接近、发现和锁定,但侦察-8的速度太快,甚至这是不可能的。

如果m6飞机在40,000米的高度直线飞行,地面轨道和防空导弹发射器之间的最近距离为40公里,那么倾斜距离为56公里。在最极端的情况下,飞机必须在离意外敌人近80公里的倾斜距离处被发现,然后命令、通信、发射准备和导弹发射时间都被忽略。导弹可以瞬间加速到m6,并在整个过程中保持不变,这样当飞机经过最近的点时,就有可能成功拦截。这几乎是不可能和困难的。然而,飞机开始机动和躲避,或者经过最近的点,再也追不上了。即使导弹速度增加到m8甚至m10,考虑到导弹的实际命令、发射延迟、起飞和加速时间,以及可以保持的实际最大速度和持续时间,可靠的拦截也是极其困难的。然而,对于现代侦察技术来说,56公里的倾斜距离是“到鼻尖”,这足以清楚地看到非法藏在逃生坑里抽烟的航空母舰上的黄色背心。

假设雷达锁定在45度角的前方,导弹发射准备开始,从这里到右侧的飞行路径就是飞机的危险区域。经过右侧后,飞机通常会进入安全区。与常规防空导弹的有效拦截面积相比,这将危险面积减少了一半。考虑到防空导弹的速度明显高于常规飞机,即使飞机进入目标侧后方45度,仍有被被追击导弹击中的危险,实际危险区的压缩程度超过一半。这正是No Investigation -8的生存能力差别很大的地方。

除了高空和高速外,非侦察-8还具有隐身特性,机载探测设备主要是高精度光学系统。

通过基于实时情况的路径规划,没有侦察-8可以偷偷接近,它将在其他舰载机和舰载机防空导弹完成拦截准备之前,经过目标区域完成侦察任务。在对方不情愿地发射导弹后,它也可能依靠速度、机动性和电子对抗来发射和拦截导弹。在理想情况下,您甚至可以通过以高海拔和高速度反复闯入目标区域来获得更准确和及时的目标数据。当然,这增加了生存的风险,但这是一架无人侦察机,必要时可以牺牲掉。

值得指出的是,没有一种侦察-8不仅可以用于海洋侦察,还可以用于“海陆空”侦察或穿越岛屿的航天飞机侦察。例如,它从台湾岛的东侧被释放,经过台湾岛进行侦察,然后返回大陆着陆。在上海沿海或广东沿海释放,穿过台湾岛,然后返回大陆着陆。或者它可以在冲绳,甚至在日本主岛以东的太平洋释放,飞越并降落在中国。没有参观印度泰姬陵或南五味子寺的压力。

从广义上讲,与战术飞机如no-侦察-8和j -20合作总是可能的,但很难密切合作。两者的任务包太不同,难以协调。将非侦察8型飞机改装成自杀飞机是不太现实的,这不仅是因为成本高,而且因为很难容纳重型作战单位。中国有高超音速导弹。让导弹做导弹的工作和无人机做无人机的工作更合理。

问题是要有足够的距离,足够的速度和高度。

据推测,在no-investigation -8在高空从动臂-6上坠落后,它用火箭动力爬升,然后进入高空巡航。目前,还不知道爬升段是否有任何额外的火箭助推或巡航段是否一直通电,也没有关于巡航高度和速度的公开信息。合理的估计是大约40,000米的巡航高度。这个高度,空气稀薄,飞行阻力低,也是防空导弹和反导弹之间的中立高度。

考虑到液体火箭发动机的使用,巡航速度可以达到m5-6级,没有必要用火箭发动机降低到m3级。使用火箭助推然后转而使用亚燃冲压是可以的,亚燃冲压是中远程防空导弹、空对空导弹和反舰导弹上常用的技术。经常有人说m4次燃烧冲压即将应用,但这接近于次燃烧冲压的理论极限。进气减速和喷气加速引起的阻力是不可接受的,这使得m4级次燃冲压难以应用。超燃冲压发动机技术还不成熟。

根据发表的论文,没有侦察-8的火箭发动机的工作时间可以达到35分钟,这足以支持它加速到更高的马赫数。此外,由于采用了可变推力液体火箭,发动机可以利用发动机的间歇起动来管理自身的能量,从而不会造成转弯和熄火后速度无法恢复的情况。

没有侦察-8的速度也可以从机翼后掠角外推。马赫数角等于马赫数倒数的反正弦,所以理想的后掠角是m2 60度,m3 70度,M4 75度,M5 78度,M6 80度,等等。另一方面,后掠角越大,起飞、着陆和低速飞行的性能越差。甚至有可能,除了能够高速飞行之外,整体性能什么都不是。为了尽可能减小阻力,早期超音速飞机确实经常使用马赫角来确定机翼后掠角,例如幻影ⅲ的后掠角是60度。米格-21是57度。发动机推力增加后,有条件将阻力换成机动,这使得整体性能更加平衡。因此,现代超音速战斗机的后掠角大多小于理想的后掠角,例如,f-16仅约为40度,f-22约为42度(yf-22为48度)。

另一方面,如果后掠角大于马赫角,这是不合理的,没有额外的减阻效果,使着陆和低速性能非常差。

根据粗略目视检查的结果,无侦察-8的扫描角约为70度。换句话说,巡航速度不可能低于m3。没有侦察-8不具备f-22的机动性要求,但它仍然有空气释放、加速爬升阶段、滑翔返回阶段和自主着陆阶段,还需要一定的中低空、中低速性能,因此后掠角将小于马赫角,巡航速度很可能是m5-6。

液体火箭发动机的持续使用消耗了太多的燃料。液体火箭的优点是相对容易反复启动和间歇使用。它可以在动力飞行和滑行之间交替,以达到更远的距离。这需要机翼设计(尤其是后掠角)同时考虑减阻和升阻比。射程不足的问题可以通过从远处投放轰炸机来解决。在极端情况下,当返回基地时,可以考虑填海造地,没有必要返回基地。轰炸机具有高亚音速,需要时间准备起飞和在空中发射,这限制了原本高超音速无人侦察机的用途。这些都不理想,但是没有办法做事情。

重要的是,非侦察8号不仅弥补了目前海洋侦察和战略侦察的差距,而且在积累高超声速飞行实践经验方面发挥了重要作用。高超音速飞行不仅存在超燃冲压发动机的问题,而且在飞机热防护、飞行控制和基本空气动力学方面也存在许多问题。压缩升力不同于机翼升力,更像冲浪,向前移动时通过冲压流体产生升力,这也使飞行控制不同于常规。例如,船只由方向舵操纵,而冲浪由摇摆操纵。对于依靠压缩升力的高超音速飞机来说,仅仅“摇摆”机身是不够的,还需要解决“摇摆”时的起伏问题。实验室和技术验证者解决技术原理问题,只有大量的实践才能产生成熟的工程产品。高超音速飞机也是一个全新的战术应用领域。无论多少理论和练习都无法与大量实践经验相提并论。除了超音速燃烧冲压式喷气发动机之外,没有研究-8探索高超音速飞机的大多数关键技术问题。它经过了设计、制造、使用和维护,实现了实用性,使中国成为世界上坚实的领导者。

没有调查-8只是起点,而被超级燃料标记的“没有调查-8之子”是星星之海。火箭发动机通过高速喷射高温高压燃烧产物形成推力。燃料消耗与推力和工作时间直接相关,它们还需要自带氧化剂。吸气式发动机(包括普通涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机和先进的超燃冲压发动机)通过燃烧加热环境空气,形成高温高压的燃气,该燃气以高速喷出形成推力,不需要自带氧化剂。前者就像游泳时深呼吸,而后者在游泳时深呼吸,效率和耐力都要高得多。

当然,如果超燃冲压发动机将来成熟,采用吸气式“no detection -8”随动式可能更有价值,如美国b-52轰炸机搭载的d-21无人驾驶飞行器图所示。

中国也是超燃冲压发动机的世界领导者。一系列超燃冲压发动机和联合循环发动机已经开发出来,甚至已经过测试。一旦技术成熟,没有调查-8或其发展类型是自然的基础。事实上,奥托·李·大莲在莱特兄弟之前已经通过大量滑翔机研究和实验学习了空气动力学设计和飞行控制的基本原理,莱特兄弟是第一个为受控飞行提供动力的人。从某种意义上说,没有调查——8是高超音速时代的李大莲滑翔机。

据说世界上的武术只能很快被打破,但是没有调查就会有敌人。使用乘波技术的防空导弹可以达到甚至超过非侦察-8的速度和机动性。激光和粒子束武器不受速度和机动性的影响。然而,这些技术有它们自己的问题,而且离实际作战还很远。在可预见的未来,没有调查-8几乎是不可战胜的。

东风-17自然引起了极大的关注。这是目前最先进的导弹技术,但它仍然是一种相对初级的高超音速滑翔机。No investigation -8是世界上第一个实用的高超音速动力巡航体,在技术成果上比东风-17高出一个水平。没有调查-8并不完美,但这是前进道路上的关键一步,中国正在加紧努力采取第二步和第三步。

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