雖然是軍事內容,但是這件事先從我媽說起。至于鳴鏑到底是什么,在文章的末尾咱們一步步揭曉。
W君的老媽迷上各種“保健品”有那么一段時間了,經常會把一些來路不明的保健品往家里帶。W君就本著救人于水火的心思告訴我媽這些保健品不僅沒有用,而且有的對身體有害。但換來的往往就是你不懂別瞎說、人家專家沒有你懂得多?直至W君看到了這個:
咱就不藏著掖著,這就是天津本地產的一瓶醋,還是一個大品牌。不過,看配料表,里面的三氯蔗糖是怎么回事?
三氯蔗糖的甜度是蔗糖的1000倍,由英國Tate&Lyle和倫敦大學合作在1976年研發成功,在1997年我們批準可以作為食品添加劑使用,但是這個東西的安全性一直有爭議。
簡單的說三氯蔗糖會在130度的溫度下在金屬的催化作用下產生二惡英。這東西很多人都知道是可以在人體內積累的頂級致癌物,因為它是可以積累的,甚至可以跳出“拋開劑量談毒性就是耍流氓”理性區分的范疇。
W君和老媽的說法是“這種醋用來拌涼菜,蘸餃子是可以用的,但用來烹魚、炒菜沿著鍋邊往鍋里熗是不行的。”這時候老媽就會質疑哪家的醋是不能熗鍋的?這醋好、大品牌、你不懂、你在沒事找事……
其實W君自己家里用的醋很簡單
在不同的用途中選對要用的醋就可以了。對于老媽的問題在于她不知道現在她用的醋里面有三氯蔗糖而已,屬于典型的認知影響思維、思維決定錯誤的行動的問題了。
這兩天,W君經歷了無數“互聯網老太太”:
例如:
或者:
其實,“互聯網老太太”們更傾向于接受符合自己已有認知的信息,而對與之沖突的科學事實采取防御性抵抗。這些老太太們習慣接受短平快、片面化的內容,而非完整的科學論證,而且她們更關注信息背后的情感共鳴,而不是信息的科學性。所以,互聯網老太太的群體并不是W君的目標讀者,請一退兩寬,各生歡喜。
好了,到今天的答題時間了。
首先很多人認為鳴鏑寬域驗證機是武器,在W君之前的文章中有這樣的認知,覺得即便是鳴鏑自己不能投彈,也可以以高速優勢沖擊目標達到作戰效果。
為了達到上面的留言所能做到的效果,這個東西咱們早就有了,根本是用不到再研制一個“鳴鏑”出來的。這就是咱們的東風-17彈道導彈,早就正式服役了。
2019年國慶閱兵的時候東風-17導彈橫空出世,實際上已經達到了這位網友所說的效果,而且,東風-17彈道導彈本身的飛行性能并不比“鳴鏑”差,其末段最高的飛行速度是10倍音速,在東風-17面前,如果說速度,“鳴鏑”其實是一個弟弟。
但,我們為什么有“東風-17”彈道導彈,這卻是很多人完全不理解的一件事情了。其實相對于傳統彈道導彈來說,東風-17的速度雖然已經很高了,只不過和傳統彈道導彈的速度相比依然算不上快。
這里就會給大家帶來一個疑問,為什么“東風-17”比傳統彈道導彈速度慢還要發展“東風-17”呢?這里面有一個和速度無關的軍事應用問題——敵人的反應時間是怎么樣的。通常敵人是依靠彈道導彈早期預警雷達來發現彈道導彈來襲的。
這種雷達有著幾千公里的監測范圍。如果一枚彈道導彈在幾千公里的距離上被早期預警雷達發現,那么雷達就可以根據彈道導彈的飛行軌跡迅速的計算出彈道導彈的目標點。敵方就可以根據落點和彈道導彈的飛行數據來評估損失和反擊方案。
理想很豐滿,但現實很骨感——地球是圓的,只是一個半徑6400千米的球體。那么建立在地球上的早期預警雷達的視野是會受到地平線的阻擋的。因此只能在敵方的彈道導彈上升到一定的高度后才有可能被早期預警雷達發現。
而東風-17的飛行彈道很怪異,其彈道的最高點在敵方雷達的探測范圍之外,后期采用了高超音速滑翔的方式逼近目標。這時候我們看兩者的對比圖:
你就會發現傳統的綠色彈道導彈彈道在未完成上升段的時候就進入了敵方雷達的視野范圍,而紅色的高超音速滑翔彈道幾近臨近目標的時候才會進入雷達的監測范圍。這樣一來東風-17這樣的導彈雖然整體飛行時間要比傳統彈道導彈的時間長,但是只要敵人看不到你發射東風-17,依靠早期預警雷達偵測到來襲的東風-17所剩下反應時間就很短了,用嚴格一些的數據來說就是高超音速滑翔彈會大幅度的削減留給敵人的反應時間,一枚彈道導彈在落地前半小時就可能被敵方發現,那么一枚高超音速滑翔彈從被敵人發現到命中目標的時間不足10分鐘。
這就是東風-17存在的必要性。
當然了,還有一件很多軍事博主沒有告訴大家的是——東風-17的射程3000余公里是一個最優解。未來不太可能存在所謂的東風-47這樣的導彈。彈道導彈的飛行距離和動能和導彈高度是密切相關的,過了卡門線大氣的效能就不明顯了。這就導致彈道導彈如果要獲得更遠的射程就需要更大的關機點速度也需要完成更高的拋物線。更高的拋物線就更容易被敵方的早期預警雷達偵測到。這樣一來為了增加射程提高彈道高度,將勢能轉化為東風-47的動能的設計就會遇到天花板。所以,當有一個軍事博主告訴你東風-17的設計是可以放到東風-41上的,其實這種論斷就不專業了。畢竟任何武器都有自己的適合范圍。
那么“鳴鏑”可以飛到馬赫7,而且有8000公里的最大航程是不是就比東風-17最大3000余公里的射程香甜了呢?
其實最大速度和最大航程是兩回事。這是一個飛行器的一體兩面,任何飛行器都難以以最大速度飛完最大航程。原因也是因為最大速度下的燃料消耗遠高于巡航飛行時候的燃料消耗,所以鳴鏑的介紹板上的最大速度和最大航程只是說了鳴鏑飛行器的兩個性能指標,但并沒有提到最大速度可以飛行的距離以及最大航程所采用的速度。所以,別弄混了。
按照一般經驗推算,鳴鏑飛行器的最大飛行速度馬赫7基本上可以維持500-1000公里的飛行距離,而其最大航程8000公里的飛行距離則僅僅在馬赫1附近。并不會比東風-17更出色。
那么“鳴鏑”自身投彈呢?這是很多人特別關心的問題——放心且死心,鳴鏑是投不了彈的。
說下理由,第一理由其實在上一篇鳴鏑的文章中已經寫過了,速度太快,很難讓載機和射彈分離。計算了一下,分離的速度矢量垂直于載機的飛行方向也要5800米/秒,才可以在馬赫7的速度下完成分離。
有一些人會有這樣的想法:
在臨近空間飛行,如果能夠讓稀薄的空氣有足夠大的力量托舉起“鳴鏑”,那么速度就需要是高超音速。說個下基本原理,不難理解:
當我們在空氣中有一個速度為V的物體向一個方向運動,由于機翼翼形的設計機翼上面的空氣流速增加,根據伯努利原理,流體流速增加壓力就會降低,于是就產生了升力。
但是,要知道這么一點,升力的產生并不僅僅是依靠伯努利原理產生的。當飛行器碰觸空氣中的空氣分子的時候,飛行器切入空氣的前端還會壓縮空氣。
這一部分會產生壓力導致飛行器的阻力增加,但是如果這個部分壓力不均勻,實際上也會產生升力,只是在亞音速飛行的時候由于前緣氣壓的壓縮空氣的作用產生的升力并不顯著,因此我們在計算亞音速升力的時候都會把這部分忽略掉。
但是被壓縮的空氣的能量傳輸是依靠機械能釋放掉的,這種釋放的的機械能實際上就是聲音。如果被壓縮的速度大于等于音速的時候,被壓縮的空氣就難以釋放掉能量,于是一個大家熟悉的名詞就出現了——音障。理論上認為達到音速后,飛行器千米的氣流是不可再繼續壓縮的,因此這些被壓縮的空氣就會向著飛行器外側釋放出去——這就是激波。當然了,這是忽略了很多效應的白話,有助于大家理解問題。
在形成激波后,激波也就是前面說的被壓縮的空氣所形成的升力就不是一個可以忽略掉的數值了,反而成了飛行器獲得升力的主要來源。
早期設計的飛機在到達音障的時候沒有辦法有效的獲得激波升力,而且因為激波的作用飛機機翼的固有亞音速的升力下降導致的飛機失速往往會造成飛行事故。這也是當年很多飛機設計者認為音障是堵墻的核心原因。
現在的超音速飛行器可以有效的利用激波升力,這個問題也就成了讓飛機飛的更快更平穩的一個技術前提條件。
我們把視線放在高空飛行或者臨近空間飛行,這時候我們會發現像網友說的一樣,高空或者臨近空間空氣稀薄。
這時候空氣分子間的滑移距離會顯著增加,因此激波的厚度會迅速展開。實際上從微觀上來看這件事就是動量守恒。飛行器在單位時間內沖擊了一定量的空氣分子改變空氣分子動量后獲得的反作用力。當然了我們不可能去計算飛行器作用于每個空氣分子的受力分析,于是基于統計物理的概念我們就會得出
這個是超音速的飛行公式,簡化了我們計算超音速飛行的計算工作。其實也就是計算上下兩個激波角的壓力所帶來的升力差從而得知飛行器是不是活動足夠的升力。那么P怎么來的?
這里就出現了大家熟悉的M了也就是馬赫數,當高空壓力P0(就是高空的空氣密度)比較小的時候,我們提高馬赫數。這樣一來最終的P也就直接增大了,當P1和P2兩個數值不同的時候也就帶來了升力。說白話就是空氣稀薄,提高速度,在單位時間內撞上更多的空氣分子來獲得足夠的升力。
所以,這樣也解釋了為什么“鳴鏑”飛行器在高空飛行需要那么高的速度,速度低會導致升力不足,是無法在高空飛行的。
這也是為什么我們看到鳴鏑在釋放過程中迅速下墜的一個主要原因了——載機的速度無法為鳴鏑提供足夠的升力。
那么投彈呢?——鳴鏑本身在空氣中運行已經獲得了足夠的升力,投出的彈藥和鳴鏑的速度相同也會獲得相似的升力,但是激波角不同,會射到鳴鏑機體導致載機損壞。或者在自身升力的作用下撞擊到載機。這些都是任何高超音速飛行器做承載物分離的時候所面臨到的技術難題。目前無解。
有人曾經拿著這個圖問過W君:
美國的X-15在實驗的過程中脫離載機時是攜帶著助推火箭和燃料箱的,它在高速飛行的時候釋放那么大的燃料箱為什么不會出現問題?
這并不是美國比中國先進,而是釋放時機的選擇了。
攜帶X-15的載機時B-52本身是一架亞音速轟炸機,它在投出X-15的時候和鳴鏑所遇到的問題相同,速度慢無法獲得足夠的升力,這時候需要依靠助推火箭把X-15推到足夠高的速度,讓X-15獲得一定的升力。我們來看完整視頻:
脫離開B-52不久X-15開始加速飛行,火箭燃料箱和火箭發動機的脫離其實都在速度很低的階段,之后X-15依靠內部燃料箱的燃料繼續提高速度飛行。這已經是脫離附帶物的最高速度了。要知道X-15火箭機的速度也是將近馬赫7,也并不可能在最高速度下把附帶物脫離掉的。
另外,還有粉絲問,能不能從機背發射導彈?這件事也不靠譜。在高速飛行的時候,并不會存在“上”和“下”的太多差別。除非是特殊的設計,例如我們的騰云系列機。
“騰云”的設計目的確是可以攜帶一艘“神龍”飛行的并完成入軌的任務的。但是,這里就有一個飛行任務不同的區別了。和“鳴鏑”不一樣的是“騰云”是一臺專門設計用來做太空發射的載機。它在臨近大氣層頂端的時候會啟動額外的助推火箭以火箭的推力暫時取代升力,越過卡門線。然后和背后的神龍進行分離。
這就有點像助跑后帶著籃球挑起,然后投籃的動作。
整個的運作會分為爬升階段(助跑)、火箭助推階段(跳起),載荷釋放階段(投籃)。釋放后“神龍”會繼續依靠自身攜帶的燃料加速完成入軌過程;騰云則會進入亞軌道飛行(也就是入不了軌道),以拋物線的形式返回大氣層,進入大氣層依靠氣動結構完成自主飛行返回地面跑道。這只是一個“空中大灌籃”的機器,其實也和武器沒什么關系,這樣做的目的其實就是為了降低發射成本提高發射頻率。并不會存在什么直接的軍事用途。
那么咱們得說下“鳴鏑”的真正用途了。
和軍迷們期待的“亞軌道轟炸機”以及“高超音速自殺機”不同,鳴鏑就是一個試驗機。我國的航空航天發展和技術發展都會出現概念設計和實體設計的一個漸進的步驟。有一些設計只是為了驗證概念設計的可行性。并不會把所有的事情都指向軍事用途。
“鳴鏑”是一個“寬域飛行器”所謂的寬域是指寬空域、寬速域、寬包線,地面起飛降落是鳴鏑可以做的,臨近空間的飛行也是可以做的,從速域上講,可以飛到最高馬赫7最低馬赫0.2。這就保證了鳴鏑有很高的飛行適應性。一個寬域飛行器不要看飛行的最高速度,那只是這個飛行器的一面,而更要看飛行器的最低速度參見(被忽悠成傻子了:鳴鏑-22只是驗證機,也并不以“高超音速”見長)。鳴鏑的低速特性決定了它可以在任何具備基本條件的機場進行著落。這才是鳴鏑真正的意義。
在能在機場著落的飛機多了去了,我們為什么需要“鳴鏑”這樣的驗證機呢?目前我們缺乏一種簡單廉價高效且有適應性的返回器,事情就是這么簡單了。天上的天宮空間站實際上已經表現出了自己的價值,但真正建立更大型的太空站以及實現太空站中的生產環境,就需要我們有一型可用的載機讓太空站上的“人”或“貨”有更高效的返回地面的方式。寬域飛行器的價值就在此了。返回地面將不再受到咱們幾個在無人區的著陸場的限制,而實現太空基地和地面的城市直接“通航”。
畢竟,中國人的目標不會僅僅是一個藍星那么簡單,所有人的想法其實都是星辰大海。
不過,現在的這兩屆“軍迷網友”真的讓人下頭,告訴他一個飛行器試驗機不是軌道轟炸機,就好比W君殺他爹了。W君能理解大家希望咱們的國家軍強大,但不能不說真話瞎忽悠吧?全憑那些虛假的東西能滿足什么虛榮心是嗎?現在直接告訴這些“互聯網老奶奶”,軍武數據庫,從來就不是以娛樂性為目的存在的。我們只會討論和分析技術內容,想找那種虛假快樂的,請移步隔壁。
一顆玻璃心,只能在虛假的“好好好”中滋養,對不起這里沒這服務!
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