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瀚海狼山:返回式飞船和洲际导弹弹头再入大气层的区别

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发表于 2019-3-12 19:38 | 显示全部楼层 |阅读模式
http://blog.sina.com.cn/s/blog_ca108f4c0102z2hu.html


当今世界,真正能实现独立载人外空间飞行的国家只有3个。甚至更严格的说,当前能确保送人上太空并且保证安全返回的国家,只有2个。因为堂堂的美利坚目前居然没有实际可用的载人飞船。尽管美国人正在搞新飞船,而且不止一种,甚至私人公司也在搞,但是在通过足够次数的实际发射证明他们的载人飞船安全可靠以前,美国人上天下地,仍然需要依靠俄罗斯的“老旧”飞船。
而且全球航天界都把某方的神舟飞船,默认为国际空间站的备用救险的最后一道隐形保险。虽然在这方面没有任何国际文件,甚至当年国际空间站还特意拒绝某方参与,但是全球都知道某方是古道热肠的,真有国际空间站上的人员上的去却下不来的情况,某方不会见死不救。要具备安全载人航天的技术和整个可靠的系统,一个基本的技术前提,就是具备航天器安全再入大气层的技术。
也就是说,任何国家在确实实现安全载人航天以前,起码要有先把无人的航天器安全送上轨道,再安全返回地面才行。否则只上去却下不来的一锤子买卖,这样系统,不用说载人,就是载动物也会引起全球的声讨。当今世界有能力独立发射卫星的国家已经有大约十个左右,而能安全载人上下太空的仍然是三大国。这绝不是偶然的。因为目前能具备返回式卫星发射和回收全套技术的国家,似乎仍然只有5常。虽然有的国家,比如日本,一直对外暗示他有全套的返回式卫星的技术;但是却一直没有真正试验过。航天技术说到底是一门验证科学,只在PPT上的能力是无法让全球信服的。还有一个“大国”,说自己已经成功的回收过卫星甚至是载人实验舱,但是回收物表面却一点烧蚀痕迹都没有,怎么看都像是把飞机空投回收硬说成了成功的太空返回。
说到底,中远程弹道导弹和洲际导弹弹头的再入大气层,本身也是一种特殊的太空返回物体。虽然导弹的弹头不需要在落地前开伞减速,但是不论常规弹头还是核弹头,都必须确保在进入距离地面5公里之内的底层稠密大气时,仍然保持内部设备的安全可靠。要确保安全可靠就必须确保弹头内部的温度、压力、加速度在可接受的范围内。虽然没有载人飞船那么要求严格,但是综合指标也相差不大。在这点上,其难度甚至比载人飞船还高。
这是因为远程导弹和洲际导弹的弹头,目前都必须克服越来越先进的反导技术,这样就要求这些弹头的再入大气层的速度必须全程保持足够的高。而且弹道非常陡峭,几乎等于垂直下落穿越大气层,这样才能穿越距离最短、受到的高层和低层大气的摩擦减速最小。一般来说,当代的洲际导弹,要求在击中地面目标(有时候大当量核弹头也会在几公里的高度空爆,杀伤大城市等大范围软防护的目标)时,仍然保持至少5马赫以上的高速度,以躲避反导拦截。
这要求就其比载人飞船降落到距离地面大约20到15公里高度,出黑障时的速度高的多。载人飞船之所以在打开降落伞以前就已经急剧减速,是因为他们大都采取了钝头再入体设计,甚至专门把最钝的一头朝向再入面。这样会和高层大气急剧摩擦而强烈减速。而且钝头设计,产生的冲击激波不容易扩散,反倒形成了一个特殊的自然隔热层。这导致再入的载人飞船,包括航天飞机,在再入全过程,表面最高温度不会超过2200K,也就是不会超过1850摄氏度,低于普通气焊枪的火焰温度。而且在15公里的高度,再入的飞船和航天飞机速度都已经降低到亚音速。可以逐步打开多层降落伞或者靠自带的气动机翼滑翔着陆。
在洲际导弹发展的早期,反导技术和弹头防热技术都不成熟,因此不止一个核大国采取过和飞船差不多的钝头弹头再入体的设计,确保核弹安全穿越大气层,可以在落地前炸响。但是随着反导导弹打的越来越高,拦截越来越精准。再用钝头弹头,等于给反导拦截送菜。
因此当今全球5个核大国的再入弹头,都改成细长圆锥体的高速再入体设计。这种弹头在高空大气中减速不明显,直到落地仍然速度极高。但是代价是,这种弹头在突破黑障时,弹头加热可能超过8000K,甚至上万摄氏度,其防热和结构设计,就成了核大国绝不外传的绝密。某些正在寻求洲际导弹能力的后来者,试验弹头明显还是钝头设计,并且被观察到有再入时弹头烧毁的嫌疑,说明关键技术,还是没有彻底突破。

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发表于 2019-3-14 13:09 | 显示全部楼层
因此当今全球5个核大国的再入弹头,都改成细长圆锥体的高速再入体设计。这种弹头在高空大气中减速不明显,直到落地仍然速度极高。但是代价是,这种弹头在突破黑障时,弹头加热可能超过8000K,甚至上万摄氏度,其防热和结构设计,就成了核大国绝不外传的绝密。某些正在寻求洲际导弹能力的后来者,试验弹头明显还是钝头设计,并且被观察到有再入时弹头烧毁的嫌疑,说明关键技术,还是没有彻底突破。
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你说的其实是热障问题。洲际导弹核弹头再入大气层的热防护问题,为防止弹头没落地就灼烧焚毁,肯定有热防护技术。但是,你有两个错误:
1、用词不当。乱用黑障一词,黑障是通讯概念。洲际导弹核弹头打击的是固定目标,末端使用惯导,根本不与外界通讯,不存在黑障问题。你要说的是热障,热障指:宇宙飞行器再入大气层到时,速度如果还是20多倍,温度会达万度以上,航天器可能焚毁。人们把这种高速导致高温航天障碍称为热障。
2、对洲际导弹核弹头再入热障的速度有误解。洲际导弹核弹热防护早就彻底解决,如:弹头外部包裹有多层隔热层,不是简单隔热层,层与层之间有高技术解决方案。就算20马赫以上速度再入也毫无问题。所以你暗示洲际导弹核弹核弹头只能有5马赫以上速度,绝对是误解。
当然,如果你想说的是有末端雷达红外制导系统的常规反舰弹头则是另一回事。不过,制导系统在大气层5马赫以上工作毫无问题。红旗9、S300、S400都是5--6马赫以上的,都能在大气层内使用。更高速度也应该有,近两年获奖国防科技项目就有超高速飞行器制导技术,5-10马赫才叫超高速。我国水飘弹就是这个速度。水飘弹是邻近空间飞行器,20--100公里空间都算。

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发表于 2019-3-14 14:13 | 显示全部楼层
大气层热障熔融核弹头的热防护层,与电焊熔融钢材不一样,主要区别:
1、电焊熔融是静止熔融,如果把核弹头放在地上用电焊熔融肯定很容易。但是,核弹头是每秒20马赫运动的,熔融点不断变化。如果给一块1米长金属棒,用手提着焊枪快速来回运动,熔融速度肯定很慢。
2、被焊接的钢材没有冷却装置,核弹头的热防护层内很可能有冷却装置,你外面加热,它里面冷却。就像烧开水,如果锅中有水,锅底就烧不穿。
3、核弹热防护层被焚毁的时间肯定比普通被焊接材料长,例如:也许万度高温100秒钟才能熔融核弹防护层,可是核弹也许在稠密大气层仅仅10秒钟就爆炸。

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发表于 2019-3-14 14:23 | 显示全部楼层
飞船、卫星的再入大气层风马牛了,例如飞船是按人的生命健康需求设计再入速度的,甚至有些无人飞船也是按按有人飞船标准设计,做载人之前的各种实验。所以,飞船再入都是火箭反吹发动机和降落伞结合逐步减速的,反吹就是用火箭发动机朝相反反向反吹减速,降落伞就不说了。。。。。。

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