在講東風-17的文章中有粉絲在留言：

這件事實際上咱們已經(jīng)研究了有快30年的時間了，最新的公開研究成果也得在2010年之前的文獻中查找了，后來這件事幾乎就銷聲匿跡了。

既然有讀者提到，那么咱們就來詳細的說說。

首先，W君的觀點是——這玩意屁用沒有！這只是一種只能在PPT上能打贏THAAD的戰(zhàn)術(shù)手段。為什么說的這么絕對？讀完這篇文章，如果理解了彈道導彈的彈道設(shè)計和火箭方程或許你也會有和W君相同的觀點。

不過在此之前，咱們先說一下為什么會有這種把“不靠譜”的文章刊登到靠譜的期刊中的現(xiàn)象。《宇航學報》（ Journal of Astronautics ）是由中國科協(xié)主管、中國宇航學會主辦，是國內(nèi)影響最廣泛的航空航天類綜合性中文學術(shù)期刊之一，系Ei Compendex、北大中文核心、中國科技核心期刊數(shù)據(jù)庫收錄期刊，總被引頻次、影響因子等主要引證指標均穩(wěn)居學科前列，入選科協(xié)“航空航天領(lǐng)域高質(zhì)量科技期刊分級目錄”T1級。

而且咱們還得強調(diào)一點是，這是中國“航天之父”錢學森先生、中國導彈與航天事業(yè)奠基者之一任新民院士等幾位航天元老的倡導下于1980年創(chuàng)辦的，錢學森先生特為學報撰寫發(fā)刊詞，并由任新民院士親任創(chuàng)刊主編。

所以，從期刊的權(quán)威性上來說，在國內(nèi)的航天技術(shù)方面今天咱們說的《宇航學報》實際上是無人出其右的。

說來好玩，最新一期的《宇航學報》的封面文章恰恰就是“空天變構(gòu)飛行技術(shù)”，和今天的內(nèi)容也超級切題。

那么為什么會有“不靠譜”的論文出現(xiàn)在靠譜的刊物中呢？這里面研究人員沒有錯，期刊也沒有錯，恰恰這么狗血的事情的出現(xiàn)是對學術(shù)貢獻的核心價值——研究的最終目的其實就是說清楚一件事可行，但不一定是所有可行的事情都有價值。

例如W君在天津，4月下旬需要去北京參加一個展覽。那么對于W君最好的方式就是上午8點到天津站買一張動車車票上車，在8:35的時間點出現(xiàn)在北京南站，然后乘坐地鐵到達展覽中心。天津-北京之間的距離上，只需要花費30分鐘時間，以及54.5元的成本。雖然W君的家住的離天津機場很近，但真心的完全沒有必要從家里到天津機場，坐飛機先飛一圈大連，然后再從大連飛北京機場。天津-大連-北京的路徑可行不可行呢？當然是可行的了，但真心的沒必要。

這就是“說清楚事情可行和所有可行的事情不一定都有價值”的要義了。反過來說吃瓜群眾，在一段旅程中出現(xiàn)了飛機這樣高大上的交通工具了，那就有看點了，于是就會構(gòu)建出“W君從天津到北京都可以坐飛機”這樣的流量話述了。但就從天津到北京坐飛機這件事來看，誰傻誰知道！

在很多期刊和學術(shù)研究中往往會討論一件事情的可行性，一般的情況下都會以“某某某方法”這樣的句式做標題。

大多數(shù)這些文章和“某某某研究進展”、“某某某分析”、“某某某應(yīng)用”、“某某某研究”、“某某某辦法”存在著很多學術(shù)界的微言大義的。

其實，讀論文讀多了的時候，“方法”更有啟發(fā)性、“發(fā)現(xiàn)”更有開創(chuàng)性、“應(yīng)用”更有實踐性、“進展”更有概括性。

所以，這篇論文標題如果是《脈沖異面變軌技術(shù)在彈道導彈被動段突防的應(yīng)用》那分量就“撓”的一下子上頭了。

你品，你仔細品，如果標題不同是不是達到了完全不同的兩個層次？

這其實是W君的職業(yè)習慣，畢竟每天讀很多篇期刊文獻，為了不錯過一些東西也不浪費自己時間，于是在看文章的時候標題就成了一個大過濾器，掃一眼期刊目錄，就知道自己必須馬上立刻去讀哪些文章，哪些文章可以稍后再看，哪些文章其實可以不看……

“方法”不僅僅是“有效方法”，也可能就只是一種“可以用到的方法”，但期刊會刊登這些不靠譜的“方法”，則是學術(shù)的需要，即便是再不靠譜的“方法”也是有研究價值的——這才是學術(shù)的精神。

只不過，一般網(wǎng)民不會這樣，往往會忽略很多有用的信息而只保留特別炸裂的內(nèi)容，于是這個技術(shù)就成了《厲害了我的國：中國彈道導彈采用脈沖異面變軌技術(shù)突防》……這種事情其實很多，例如前幾天盛傳的我們的“16馬赫斜爆震發(fā)動機”，而事實是這項研究還八字沒一撇，目前的研究模型只能有40公斤的推理，而且速度遠遠沒有達到斜爆震發(fā)動機的理論最高速度——馬赫16。大嘴一撇就來一句“就問你美帝跟不跟吧”……

而實際上呢？一個傻子在手腕上用圓珠筆畫了個表，還得四處和人炫耀自己有這么一塊表？

那么，回到正題：為什么說脈沖異面變軌技術(shù)在彈道導彈上是一個偽命題呢？

打根上來說，和很多行外人看到的圖片所理解的彈道導彈軌跡是有差異的。在討論“異面變軌”的一些文章中用這張圖來說事情：

我們在試射洲際彈道導彈的時候彈道導彈飛行的軌跡在地圖上出現(xiàn)了大角度的可感知的彎曲軌跡。這就成了很多人嘴里面異面變軌的證據(jù)。

但要知道，我們的常看到的地圖本身是一個地球球體到平面的投影圖，因此在地圖上兩點之間并不是直線距離最近。這點對于沒有空間-地圖知識的人來說是匪夷所思的。如果不知道這點，那么至少得知道大圓航線吧？

這就涉及到了在球體上兩點之間的距離是怎么畫的，一般的來說是走“大圓”，所謂的“大圓”，也稱為正交場，是球體的表面和穿過球體中心點之平面的交集。大圓線是連接球面上兩點最短的路徑所在的曲線。大圓線是球面上半徑最大的圓弧。

在地圖上測量小尺度兩點上的距離直接劃線就可以了，但是一旦到了大尺度，就得借助大圓線了。

例如從倫敦飛往西雅圖，在地圖上雖然看到一條直線連結(jié)兩個點，如果按照直觀上看地圖上的直線距離最短，但是，如果是在地球上飛行反而是不斷改變航線偏角畫出一條曲線的大圓航線（Great Circle Route）是更近的，這點雖然反直覺，但是它更科學。

因此，在地圖上我們會看到很多飛機的航線都是在不斷的偏轉(zhuǎn)。這并不是飛機的飛行員愿意兜圈子，而是沿著這些看似彎曲的線路在飛則是最近的距離。

所以看到地圖上的彈道導彈飛行軌跡彎了并不是彈道導彈在飛行過程中不斷的改變飛行軌跡，而是即便是彈道導彈也會踐行者大圓是球體上兩點之間最短距離的科學實踐。——那張“導彈彎曲飛行”的圖根本不是軌道在變，而是你用地圖在騙你自己。

繼續(xù)說，那么“異面變軌”這個詞匯怎么解釋呢？

咱們先說“面”，面是指軌道面（Orbital Plane）。這是一個天體物理學概念，這是一個天體環(huán)繞另一個天體時軌道被嵌進去的幾何平面。如果要取這個軌道面，通常我們會取在軌道上運行的天體的兩個不同時間點的位置，然后再取出軌道所圍繞的天體的質(zhì)量中心位置，三個點組成一個平面，這就是軌道面。

例如，一顆人造衛(wèi)星圍繞著地球飛行，我們可以取出這顆衛(wèi)星在20分鐘前后的兩個位置點，同時再取出地球的質(zhì)心點，在空間中我們就可以依靠這三個點來展開計算出這顆衛(wèi)星的軌道面。

在航空航天以及天體物理學中為什么會提到這個軌道面？其原因是有本質(zhì)的物理學意義的——開普勒第一定律說：天體圍繞主星運行的軌道是一個橢圓，恒星處在焦點上；其次，如果按照牛頓的萬有引力定律來看，這是一個保角動量系統(tǒng)。其特征是：運動平面恒定、角動量方向不變；沒有額外力矩時，軌道始終存在于一個固定平面中。

注意——“沒有額外力矩時”，意味著維持這個確定的軌道是不需要額外的能量輸入和輸出的。也正因為有軌道面的存在，我們將復雜的三維運動過程簡化為二維計算過程。

因此，軌道面作為一個慣性幾何參考系，換句話說，你可以在軌道面里任意拉扯自己的速度、調(diào)節(jié)軌道高低、壓縮遠地點近地點，但你一旦想要離開軌道面——那你就要打破整個系統(tǒng)的角動量守恒。這就意味著你要進行額外的能量輸入或輸出。

那么，再進一步——軌道面是怎么形成的？實質(zhì)上這是一個自然形成的過程，是“物體在中心力場中按照角動量守恒規(guī)律自然演化所生成的運動平面”。

我們來看投鏈球的動圖：

當運動員開始甩動練球的時候，你會發(fā)現(xiàn)運動員有兩個階段的動作，第一個動作是站立的姿態(tài)下小幅度的甩動，鏈球的運行的軌道平面和地面呈現(xiàn)一個很大的夾角，在甩動過程中運動員迅速蹲下，高速旋轉(zhuǎn)，這時候鏈球的軌跡和地面夾角迅速變小了。這實際上就是一個異面變軌過程。在動作前期大夾角運動實際上是為了借助地球吸引力讓鏈球更快的旋轉(zhuǎn)，而運動員迅速蹲下，就是利用自己的體重迅速的把能量輸入到軌道系統(tǒng)中讓鏈球變軌。

其實，在投鏈球的過程中還有一次“變軌”，就是運動員松開鏈子將鏈球釋放出去，這時候軌道的向心力由鐵鏈的拉力為主導變?yōu)榱说厍虻奈橹鲗В溓虻倪\動軌跡也就進入了另一個軌道面。在這個新的軌道面內(nèi)，鏈球完成了一個短暫的亞軌道飛行落到地面上，它的飛行曲線實際上我們叫它拋物線。

雖然彈道導彈是一個典型的亞軌道飛行狀態(tài)，亞軌道飛行和軌道飛行的區(qū)別在于是不是能完整的“轉(zhuǎn)一圈”，但是依靠慣性完成大部分飛行路程的彈道導彈也遵循著沿著軌道面進行飛行的基本特征。無他，這樣飛最快也最省燃料。

在彈道導彈部隊的技術(shù)序列中，確實有一個非常專業(yè)、非常“理工科味”的崗位叫做——彈道設(shè)計員。

這幫人不是在那里“畫導彈飛到哪里去”，“飛到哪里去”是題目，而這幫人要做的是解題，在“給定的推進資源、載荷配置、地理限制和作戰(zhàn)目的”下，完成一次最穩(wěn)定、最省力、最難攔、最精確的飛行。

雖然說現(xiàn)在計算機技術(shù)已經(jīng)可以應(yīng)付大多數(shù)情況了，但是彈道導彈的彈道設(shè)計員依舊是要審核計算結(jié)果和裝訂時序數(shù)據(jù)的。彈道導彈這玩意并不是給出一個地面GPS坐標就可能發(fā)射出去的。

而是經(jīng)過計算，依據(jù)咱們之前說的原理讓彈道導彈的彈頭“滑”入一個確定的軌道面中在合適的軌道高度上奔向目標。

到現(xiàn)在，“面”說完了，再說“變軌”。

變軌是什么呢？就是讓航天器脫離原來的軌道，轉(zhuǎn)換到更新的軌道上。這個過程叫做變軌。

在這個過程中，一般的情況下是以加速和減速（制動）來完成的。在軌道的某一點，向衛(wèi)星行進的反方向啟動火箭發(fā)動機，衛(wèi)星的速度得到了提高，這時候衛(wèi)星就偏離了原來的軌道進入更高的軌道上。相反，如果向衛(wèi)星行進的方向上啟動火箭發(fā)動機，衛(wèi)星就開始制動就開始逐漸的降低軌道。

在軌道飛行的時候加速和減速并不會調(diào)節(jié)衛(wèi)星的飛行方向，更多的是調(diào)節(jié)衛(wèi)星的軌道高度。原因就是衛(wèi)星已經(jīng)入軌了，也就是滑入了前面咱們說的軌道面。在大部分情況下衛(wèi)星的火箭發(fā)動機的啟停僅限于改變衛(wèi)星的高度。這個過程就叫變軌。而更嚴謹?shù)恼f法就是“同面變軌”。

而實際上衛(wèi)星即使在軌道面內(nèi)并不可能直接“跳”到另外的軌道上，而是通過多次的啟停火箭發(fā)動機逐漸變軌到需要的高度上的。

這個過程往往需要幾小時至幾天的時間。通常加速的過程都會在橢圓軌道的遠端，每次衛(wèi)星經(jīng)過這個點的時候就加一下速度，衛(wèi)星的軌道就展開一點，由此不斷往復，衛(wèi)星最終可以達到自己的運行軌道。

而異面變軌則是更加消耗燃料的過程。

這是為什么呢？我們回憶一下前面提到的軌道面：一個天體如果沒有受到額外力矩，它的角動量方向就是固定的，也就是說，它會老老實實在一個軌道面內(nèi)運行。

但如果你想讓它改變軌道面本身的方向——也就是從一個軌道面跳到另一個軌道面——那你就必須改變整個系統(tǒng)的角動量方向。

這意味著什么？

意味著你不僅要改變飛行物的速度（Δv），你還要改變它的速度方向，而改變速度方向所需的動量輸入是極其巨大的。

而這個“極其巨大”不是個形容詞，是實打?qū)嵉哪芰肯摹Ｎ覀儊砜匆粋€簡化公式：

Δv = 2 * v * sin(θ / 2)

哪怕是幾度角度的變化實際上都是Δv的巨大改變。經(jīng)常看W君文章的人看到Δv之后就會直接想到火箭方程了吧？簡單的說你得多帶足夠多的燃料才可以達到預計的Δv。這就和彈道導彈走短平快的加速路徑相違背了。一枚彈道導彈得帶著足夠多的變軌燃料再帶上變軌發(fā)動機升空。

這樣看本身“效費比”就不高了。怎么講？要想達到不能被攔截的目的，則需要在再入段進行變軌，讓彈頭獲得一定的機動性。但這樣一來，彈頭體積變大，信號更加明顯，就更加容易攔截。而且再入段那幾十秒的時間里彈頭變軌的幅度有限，對于具有更高機動性的攔截彈來說意義也就不那么大了。

再者，攔截彈是怎么攔截彈道導彈的呢？大部分是依靠分時高頻計算三點彈道軌跡來測算預期攔截點。“變軌”這件事本身本身還是一個連續(xù)軌跡，并不能因為變軌讓攔截彈失去了計算依據(jù)，所以也是一個無效的機動。

那么對于攔截彈的攔截彈道導彈就真的沒辦法應(yīng)對了嗎？其實不然，在發(fā)射的時候多加點燃料，用更高的末端速度沖擊就可以了，現(xiàn)在的攔截彈差不多的攔截上限只是再入斷馬赫14的彈頭。過了這個速度，本身就是攔不住的。要提高彈道導彈的速度，其實很簡單。“多加點燃料”，讓關(guān)機點的速度提高就行，沒必要這么花拳繡腿。

而且，要知道的一點是——利用噴氣推進改變軌道特征本身就是一個特別費力不討好的事情，你得耗費很多的燃料才能有小幅度的姿態(tài)和軌跡改變。利用火箭發(fā)動機動則幾分鐘十幾分鐘的燃燒噴射發(fā)射衛(wèi)星和導彈實際上是我們在追求速度上的上限過程中不得已而為之的事情而已。再入段的彈頭有著豐富的大氣資源和基礎(chǔ)動能可以利用。

當一枚彈頭以超高音速進入大氣層后，只需要修正彈頭性質(zhì)，讓彈頭可以“騎”在超音速激波上就可以獲得巨大的氣動控制力。——沒錯，你想到了，這就是乘波體設(shè)計。

到這里你也應(yīng)該想到了——我們的東風-17，這就是一個典型的乘波體設(shè)計范例，可以依靠這個原理大范圍的機動，而不需要太多的額外的并不那么優(yōu)雅的火箭噴嘴來實現(xiàn)所謂的“異面變軌”技術(shù)。

所以，W君也一直說東風-17是目前我們裝備的頂峰之作，當然了，還有很多人在討論東風-17腿短。這事情吧，給大家一個判斷思路，大家覺得有沒有可能是因為東風-17的射程不那么遠，而把東風-17的再入器露了出來，如果換成更長的火箭和更粗的彈體，那么“東風-17”就被包裹在了整流罩里面，反而看不到了呢？

這事情吧，你還得自己仔細品品吧？