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DF17详细数据和相关(转)

已有 562 次阅读2019-9-30 23:28 |系统分类:科技教育分享到微信

DF17详细数据和相关(转)_图1-1

根据美国人自己的说法,DF17导弹的性能参数,射程1800-2500km,弹头可以选择普通弹头,核弹头,超音速滑翔弹头。实验的飞行时间为11分钟,精度在十米之内,技术来源至东风16b改进,一共飞行1400米,再入大气层后,在六十千米高度处释放超音速弹头。
虽然关于东风17导弹官方没有更多的报道,但是可以根据我们现在的导弹性能和技术水平来推测一下,显然东风17属于中程弹道导弹。我国现有的弹道导弹中的中程弹道导弹共有四种,分别是东风21d,东风21c,东风21a和东风16。
其中东风21系列导弹的射程为,a型一千七百七十千米,飞行一千七百千米,d型一千五百千米,这三款导弹的,精度都在十米之内,东风16导弹射程在800到一千千米左右,精度也在50米之内,DF16的改进型增加的突防的机动弹头,战斗部1到1.5吨,精度能达到十米之下,射程稍微有所增加,但没有出现过更加具体的数据。
美国认为DF17很可能来自东风16b,但是这一结论不一定对,根据美俄两国历史上数次发射助推滑翔式高超音速飞行器熟结果可知。滑翔弹头在与火箭助推器分离后,可以依靠自身特殊的乘波体构造,继续无动力飞行一段距离,而这段距离往往要大于发射点到弹头释放点距离。
那么这就意味着装备常规弹头的东风17,射程应该在一千六百千米以上的数量级,射程超过东风16很多,达到东风21的数量级,如果单独开发一款射程为1500到一千六百千米的东风16b,那么其射程范围恰好与东风21系列重合,且二者的精度和末端机动方式均类似,这样的重复研发并没有必要。
实际上,这两年以来,我国一直在频繁的进行高超音速飞行器试验,可能确实在开发一款新型武器,2014年到2015年间传得沸沸扬扬的wu14就是此类,这种弹头可能是用来装在东风21导弹上的。
下面的图片中就是中国w14,高超音速飞行器实验记录,以及典型的弹道导弹和助推滑翔导弹的弹道对比。

DF17详细数据和相关(转)_图1-2

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助推滑翔式高超音速飞行器并不是一个新概念,上世纪50年代开始,美苏两国就开始了对高超音速飞行器的研制和试验,当时的高超音速飞行器共分为四类:再入式飞行器,载人飞船,可重复使用的运载器和吸气式高超音速飞行器。这是对高超音速飞行器发展的结果,各自就是助推滑翔式再入飞行器(HTV2,HTV1,DF17),载人飞船,X15/20和近年来大名鼎鼎的x51a。
其中助推滑翔式战斗飞行器是在普通的导弹弹头的基础上使用具有细长双锥体的高升阻比气动布局,采用稳定裙控制系统,通过高空水平滑翔,获得了较大覆盖能力,更长时间的大气飞行,这种弹头相较常规弹道导弹弹头而言,由于前缘角度更小,与空气摩擦时间更长,因而对热防护的要求更是成倍上升,在控制难度也不属于一个数量级,本次高超音速飞行器打靶的成功试验至少可以证明两点:一个是我们在高超音速战斗器的材料,热防护和控制能力上有了很大的飞跃,二是这种飞跃不代表我国将,助推滑翔再度飞行器直接安装在射程更远的导弹上。
美国在助推滑翔,在做飞行器上的发展,可以作为分析东风17的原材料。美国发展的该类再入期的产品主要是DARPA和洛克希德马丁公司联合研发的htv和htv2,但因为city公司负责生产的碳机身前缘因为使用6到7层复合材料,而每一层之间也会存在见习,导致在高速飞行时的高温高热,直接导致机体膨胀瓦解,最终htv1胎死腹中。DARPA直接进入了htv2的研发过程,htv2采用新碳碳材料,减少再入飞行器前缘曲率的方法,克服了温度挑战,最终达到射程一万六千六百七十八千米,横向机动五千五百五十六千米的惊人数据。这是我国目前高超音速飞行器实验所难以企及的,因此也不能因为本次试验成功,就盲目的认为我国的高超音速飞行器制造技术独步世界,超越美国。
我国在发展高超音速飞行器时,可能也借鉴了htv1的相关技术,从央视曝光的高超音速飞行器模型可以看出,这就是典型的细长双锥体的高升阻比气动布局,也就是人们常说的乘波体,而htv2的构造,形状与其基本类似,都有一个上部前等边三角形加下部的边梯形组成,区别仅在于我国的高超音速飞行器三角形/图形的高度之比要略小于htv2。这样的差别体现在气动性能上是我国再入飞行器升阻比稍大一些。
美国在研发htv2的过程中遇到的重大技术挑战,是我国研发东风17时也可能遇到的,这些技术挑战包括:热防护系统,再入器前缘材料,高超声速下的姿态控制。这三个技术中,热防护系统主要是为了飞行器加入一个合作成,这种隔热层,是一种隔热泡沫,为了不让火箭推进剂的温度过高或者过低,箭体的一些部分贴了一些隔热泡沫来进行保温,局部热疗过大的地方采用烧蚀材料吸热,而美国的航天飞机使用的隔层是2万块黑色隔热瓦构成。
一般的隔热瓦的基本材料是普通的沙子,被做成很细的纤维,由于隔热瓦体积的90%是空气,厚度分为25毫米和12.5厘米两种,其重量极轻,最高可耐1260度的高温,所以即使它高速飞行产生的高热能也能完好无损。同类型的材料,我国在2016年发射的神舟11号飞船时,已经有了新闻报道宣传攻克。
再入器前缘材料需要保证飞行器内部温度不高于177度,而外部即使在1900度高温时,仍然不会被融化,美国采用的是碳碳壳体,近年来我国也开始尝试利用特种陶瓷来解决该问题,该材料使得飞行器内部温度保持电子设备可运行的状态,最近进展是中南大学粉末冶金国家实验,是黄伯云院士团队开发出那可承受3000度高温的航天材料,实际上也是一种变种的碳碳壳体
同一个研究院的教授熊祥曾在媒体上公开宣称:由于这种超高温陶瓷兼具的碳化合物的高温适应性和硼化物的抗氧化特性,使上述涂层和复合材料表现出优越的抗烧蚀性能和抗热震性能,是高超声速飞行器关键部位极具前途的候选材料。此外,突破隔热问题也需要飞行器计算机能够提前预测温度分布,该技术可以依靠计算和大量的高超声速风洞实验完成,而目前世界上最大,性能最先进的高超声速激波风洞,就是在北京怀柔雁西湖畔钱学森国家工程科学实验室基地。该风洞名为JF12,可以构建一个飞行器在25到50千米高空,以5到9倍声速飞行时的气流条件。
而高超声速条件下的姿态控制最为困难,htv2在2010年和2011年进行了两次试验,均告失败,htv24图拿到三类控制目标,第一是最初的能量管控,消耗掉多余能量,第二次在飞行过程中的三通道(俯仰,翻滚,偏航)控制,第三是最终的滑翔俯冲,其失败原因被技术专家描述为,我们还不知道在高超声速滑翔阶段如何控制它,因为攻角只要稍稍超过预期值控制就会失效,一般的滑翔导弹最大的横向机动和射程之比是比较固定的。
同时需要注意的是,htv2的预设射程为16000千米以上,速度为22马赫左右,这样的目标过大,相当于洲际导弹水平。我国的东风21导弹属于中程弹道导弹其末端最大速度


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其实高超声速飞行器也并非无懈可击,存在的两个固有弱点也会体现在现在东风17上。分别是载荷过小和战术机动性差,载荷过小指的是,高超声速再入飞行器,为了实现在临近空间的乘波飞行,不得不采取大升阻比细长双锥体构造,这种构造有利于气动但不利于载荷,从体积上可以看出,其几乎只相当于正常弹头的1/3,可以从htv2上得到验证。
HTV-2弹头重907KG,其中有效载荷仅为四百三十五千克,而美国民兵三洲际导弹的火箭推力上不如htv2,但是它的弹头有效载荷就超过了一吨。东风二一的弹头有效载荷为六百千克,与其搭配的滑翔弹头,有效载荷可能仅仅在两百千克之间,其作战威力半径仅为前者的70%,平均需要击中两颗才能达到一颗东风21常规弹头的威力。
战术机动性差,指的是东风17,虽然具有强大的横向机动能力,但小范围机动能力是值得怀疑的,这也是所有双锥体构造超声速再入体的通病。造成这一问题的原因有,一是对控制响应实时性要求比较高,速度在6M时,延迟一毫秒就意味着误差增加两米,但控制误差总是存在,特别是在气流高速冲击东风17再入器舵面时往往不能达到最精确的控制效果,因而只能通过小范围逐渐修正来实施控制,一但使用大舵面控制,这会让飞行器误差达到不可控范围。
二是机身结构力学之间热度分布的强耦合性,这些耦合性导致控制一个量,另一个量往往会发生不可预知的变化,特别是遇到扰动时,飞行动力学特征就会呈现急剧的变化态势,超出作动系统的可控范围内。总之,在路飞行器必须将攻角稳定在极小的范围内,否则飞行器很容易失控。
这种特性意味着,在面对拦截系统时,东风17的再入飞行器不能做出较大的过载的机动动作。飞行轨迹几乎是一条直线,即便拦截武器的速度低于飞行器,也能很好的通过卡尔曼滤波法预测目标的下一步位置,从而实施高效拦截,所以东风17可以通过自身特性搞过宙斯盾和萨德,但面对爱国者时表现可能并不会很好,要想去去突防成功率,可能还要依赖体系作战,对敌末端防御系统的预先压制,干扰和瘫痪。
研发高超声速飞行器是各国争先抢占的技术制高点,从研发的目前情况看,我国狠狠的是第一个研发出可以实战部署高超声速武器的国家,这对大国军事竞争意义重大,不言而喻,但是我们也要认识的,并不是有了东风17就可以横扫世界,在未来世界早就已经不是只靠一件武器就能包打天下的时代了。

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