这段时间的世界新闻相当热闹,前几天伊朗对以色列本土目标发起了史无前例的无人机+导弹袭击,这次伊朗出手着实“大气”,美国和以色列给出的推算数据是,弹道导弹115到130枚,无人机170架,并且以军方声称他们的拦截成功率达到了99%。
但伊朗方面给出的说法是他们只发射了“几十枚”导弹和无人机,并且半数成功命中以色列目标。这么一对比,顿觉双方公开的数据差距怎么会这么大?从目前网络上流传的视频来判断,伊朗自己的说法相对更有可信度。不过美国官员还公开了一个数据,那就是至少有9枚伊朗导弹命中了以色列的内瓦蒂姆和内盖夫两座空军基地,其中就包括伊朗自行研制并生产的高超音速导弹。
说到这里我想到了朝鲜,本月初他们试射了新型导弹,型号为“火星炮-16乙”,该型导弹的显著特征就是弹头采用的类乘波体设计,这个在一开始着实令人大吃一惊,而这也是为什么这款导弹能在军迷圈子里引起热度的主要原因。
这次试射是成功的,但为了发挥战斗部滑翔性能,强行限制了导弹第二级发动机的启动延迟,和在主动区段的急剧轨道变更飞行方式的速度和高度,滑翔战斗部最高高度达到101公里,此次试射射程有1000公里,落点在日本海,为的就是不让导弹打进邻国境内。
在滑翔飞行过程中,滑翔战斗部在发动机关机点的速度达到了16马赫,滑翔过程中的最大速度为12马赫,粗略计算的话,这款导弹能在1小时左右的时间里打击美国本土,当然,前提是它能突破北太平洋区域的美军防空反导网络,而这确实是有可能的。
关于伊朗和朝鲜是怎么造出这些“大杀器”的?这个问题在中文互联网上可以说经久不衰,很多人都觉着这俩背后一定是有“高人”指点,不然就凭他俩的科技和经济水平,也没可能把这种连帝国都没整出来的玩意列装部队啊?
咱就先说说朝鲜小兄弟家里的新玩具吧,不说太多,因为有很多博主已经说了,这很有可能就是朝鲜人民凭借自己的动手能力和智慧,自行制造出来的,主要观点就是其战斗部的做工,并不是真正的乘波体,没看出来一点翼身融合设计,这种设计结果,更像是在朝鲜现有技术条件下,对乘波体理论的自行理解与简单应用,将其称为“类乘波体”也只是为了方便描述。
但即便是如此,也足够打出一波战略威慑了,毕竟这东西真能打出去,而且朝鲜早就掌握了相对成熟的弹道导弹技术,有这个技术打底,其他国家也只敢往“朝鲜掌握了高超音速武器技术”这个方向去猜。所以,咱们平时玩梗归玩梗,我自己也玩了,但千万不能当真,不要对大国们的保密意识,以及他国人民的坚韧意志与智慧有任何怀疑。
至于伊朗,我先卖个关子,跟大家确定一个常识,物体在大气层内运动,速度越快,空气阻力越大,空气与物体表面摩擦产生的温度也会越高。对于高超音速武器,或者飞行器来说,它们要面对的一个主要问题就是,如何在大气层内保持高超音速,通常指5马赫以上,并且在飞行期间保证自身结构完整,不会因为强大的空气阻力和高温,导致形变甚至解体?
现在,人类对于这个问题给出的研究方法就是“风洞”。我们再确定一个常识,任何现代航空器、导弹,或者任何需要在空气中高速运行的机械载具,在完成定型之前,都需要在模拟环境中验证其气动外形的可行性,搜集飞行过程中的气流数据,并建立一个可靠的模型,方便日后的不断完善。
典型例子就是美军为了解决“大黄蜂”的两侧边条翼产生涡流,直接撞击垂尾根部,影响垂尾结构强度的问题,迭代了几个子型号,修改边条翼设计以及机体背部气动外形,还给垂尾加上加强筋,最终这个问题还是要把整个飞机的气动外形重新设计才得到了有效解决,到这会“超级大黄蜂”也出来了。在这个过程中,不用风洞把相关数据吹出来是肯定不行的。
如果不用,其可能造成的结果,国产著名空战大片《XX之X》已经告诉我们了,虽然片中测试的是发动机,但道理是一样的。一架没在地面上把问题尽可能全部排除的新机型,让一个经验丰富的老飞带着一个“亡牌飞行员”飞上天去试验,结果就是让现实中从试飞到列装从未摔过的该机型,在银幕上摔了,老飞也牺牲了。请问老飞是得罪谁了?
回到正题上来,风洞存在的价值,就是为这些需要高速运动的载具,创造一个能模拟指定速度条件下,空气流动情况,以及气流在物体表面流动情况的装置。越是先进越是高速的飞行器,越是要放在风洞里吹够,把材料表面温度和空气动力学数据全都吹出来,吹定型,项目才能进入样机制造阶段。那么问题来了,伊朗有自己的风洞设施吗?
答案是,有。伊朗伊斯兰革命卫队,早在2014年,资料显示就建成了能够模拟8马赫高速运动下气流情况的风洞设施(实际性能存疑),这就符合了高超音速武器对速度的要求。而在火箭和导弹技术这块,我给大家说两个旧闻,2009年时,伊朗就通过自研运载火箭成功发射了该国历史上第一颗人造卫星“希望”号,该卫星的主要作用是科研以及处理通讯数据,这也让伊朗成为了成为了中东地区第一个有能力自研人造卫星和运载火箭的国家。
第二个旧闻,就是在今年1月28号,伊朗成功实现首次“一箭三星”发射,这个消息热度不高,恐怕知道的人并不多。加上现在伊朗对以色列发动的大规模导弹袭击,这些事实都足以证明伊朗掌握了足够的导弹技术,而风洞设施的存在也证明伊朗是确实有可能自己把高超音速武器的气动外形给研究出来的。
当然,从目前公开的照片显示,他们的“手艺”一样是比较糙,甚至也有可能并不是真正意义上的高超音速武器,我认为这还是跟他们国家的整体工业制造与科技水平比较落后有关,但伊朗至少是用自己的能力,把研究这种武器所需要的硬件给造出来了,剩下的就是一步步升级技术,积攒经验。
另外再说一点,朝鲜与伊朗的外交关系也是比较密切的,从这方面来思考,朝鲜也确实存在利用伊朗风洞来为自己的高超音速武器吹气动外形的可能,但他们国内的工业制造和加工水平,还有科技能力,还是限制了其最终产品的气动设计。
再来说说我们国家的吧,我们国家能造出先进航空器和高超音速武器,自然也离不开先进的风洞设施。说个冷知识,我国第一座自行设计建造的风洞设施,是1936年,由清华大学主持设计并建造,但后来在抗日战争中被毁,到了1937年,该校和空气动力学家伍荣林领导,在南昌建设的回流式大风洞,最大能够模拟208.8公里/小时的气流速度,属于低速风洞。
到目前为止,根据公开消息,我国的风洞数量至少有21座,而且还在增加中,在四川绵阳就有规模达到世界第三、亚洲第一的风洞群,小到可以满足汽车和公路自行车的气动设计需求,大到可以模拟航天器与洲际弹道导弹战斗部再入大气层时超过20马赫的气流速度。当然,也有其他不同种类不同用途的风洞设施,也不全是依靠速度来划分,完全可以满足当代中国上至高超音速飞行器、空天飞机,下至高性能汽车和风力发电机叶片的设计需求。
说到这我不得不提一个人,一位功勋卓著的人民科学家,中科院院士,他就是俞鸿儒,本月初刚获得“感动中国”2023年度人物的称号,俞老是“爆轰驱动高焓激波风洞技术”理论的奠基人,使用这套技术的是在2012年顺利通过验收的JF-12高超音速复现风洞,这是当时世界上最先进的激波风洞,最高可模拟9马赫风速,最高模拟温度达3000℃,完全满足试验高超音速飞行器本身的气动外形设计,以及其动力源——超燃发动机的研究需求。
这也不是我国最新的风洞设施,最新的是在去年7月通过验收的JF-22超高速风洞设施,这座风洞最高可模拟30马赫的气流速度,而在当时央视公开的画面中,我们甚至可以看到这座风洞正在测试一种造型奇特的飞行器气动设计,根据后来的公开信息,这就是我国正在研制的一种多级入轨飞行器。有可能,这就是未来中国航空航天事业的又一项耀眼成就。
我想说其实人的智慧都差不多,美国人能搞的,中国人也能搞,同理中国以外的人也未必搞不了,这当中的区别就是现实的经济实力、工业水平能否支持这个国家的工程师和科学家们继续深入研究理论,并创造实际的成果。伊朗和朝鲜能抢在美国之前把高超音速武器搞出来,大概率还是跟他们自己的钻研有关,如果背后真有“高人”指点,那他们的表现只会更加强悍。
至于美国,他们其实在冷战就开始了高超音速武器的研究,技术积累不可能比后发国家还少,可为啥现实是这样的?两种可能,第一种就是前面提到的,伊朗朝鲜搞出来的并不是真正的高超音速武器,第二种可能就是他们自己把路走歪了,这两种可能性谁更大些,那就见仁见智了。