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轉自同名公眾號

  大氣層邊緣的滑跳飛行雖然最早應用於航天器返回領域,但其現實意義遠遠超越了這一層面。這一技術概念源於二戰。1933年,德國火箭科學家尤金·桑格爾提出火箭助推-大氣層邊緣跳躍飛行的概念。其設想,火箭將載荷推出大氣層之後,然後採用彈跳軌跡的方式延長射程。桑格爾計算出,從德國發射導彈的話,需要三次跳躍就可達到美國東海岸。桑格爾彈道的特點是利用近地空間幾乎真空的低阻力延長射程

二戰末期德國開發了V-2導彈,但其攻擊距離有限,遠不能跨國大西洋攻擊美國
彈道導彈拋物線飛行軌跡

當時的V-2導彈並不能實現精確制導,採用彈跳方式雖然能夠延長射程,但反彈的升力機制並不明確彈道控制問題更是空白,即使最後實現,導彈也將豪無精度可言。

尤金·桑格爾

桑格爾的「銀鳥」火箭動力高超音速轟炸機

  1948年錢學森在美國火箭年會上提出火箭助推-再入大氣層滑翔機動飛行的概念。與桑格爾彈道不同的是,錢學森彈道進入大氣層後,完全依靠大氣層內的氣動滑翔維持進一步飛行,實現更大的射程。這樣的好處是保持了常規氣動飛行器的氣動控制和命中精度。在精確制導時代,這樣的複合彈道更可以以彈道導彈為運載工具,把常規的反艦導彈運送到目標區,將其釋放,然後轉入常規的導彈攻擊。彈道導彈的高速可以大大縮小目標的逃逸窗口常規導彈則保證機動追擊和精確命中。這種攻擊方式對於航空母艦、兩棲攻擊艦、補給艦、艦隊油船等行動相對笨拙的大型艦船特別有效,甚至在理論上還可以空空導彈為有效載荷,用於攻擊預警機、加油機、運輸機、電子戰飛機等大型高亞音速飛機。

超音速反艦巡航導彈末段攻擊速度雖已達到1-2個馬赫數,但是相比與彈道導彈末段攻擊的15個馬赫數而言仍然是小巫見大巫

相比之下,常規的超遠程巡航導彈的飛行時間太長,有很大的逃逸窗口或者攔截窗口,戰術價值不高。錢學森彈道的難點在於再入初期,這一段高超音速、高熱負荷的飛行大大超過常規導彈的工作範圍彈道導彈不可能在再入前釋放常規導彈,在再入後也必須充分減速才能釋放常規導彈,大大降低了錢學森彈道的優越性

錢學森

桑格爾彈道用大氣層外無空氣阻力的彈道飛行最大限度地增加射程,錢學森彈道用大氣層內的機動滑翔在增加射程的時候保證精度

  將桑格爾彈道和錢學森彈道相結合,不僅可以大大延長射程,還有助於有效過渡到大氣層內常規導彈的工作環境。桑格爾彈道在最終自由下落時,速度和高度大大降低,使得釋放適當改裝的常規導彈成為可能。

洲際導彈並不是進程導彈的放大版,導彈體積變大後系統穩定性、可靠性將產生驟變,例如,放大版的火箭發動機將面臨燃燒不穩定性帶來的更大挑戰。時至今日長程攻擊武器的小型化依然是各國努力方向之一。圖為山姆大叔的大力神II型 SS-18
在洲際導彈的射程早已達到全球的情況下,大大延長射程依然是有重大意義的,這可以大大減小導彈的尺寸和重量,不僅降低成本,也有助於機動發射。更重要的是,這有助於把彈道導彈戰術化。圖為老毛子的白楊洲際戰略導彈,以7軸載重卡車為機動平臺
導彈小型化後不僅使得搭載平臺多樣化,同一平臺搭載的武器數量也有了質的飛躍,毛子第四代戰略核潛艇可搭載16枚布拉瓦洲際彈道導彈,每枚導彈攜帶6-10枚分導式核彈頭,爆炸當量為55萬噸。

不難想像,中程彈道導彈以常規反艦導彈或者空空導彈為載荷的話,採用桑格爾-錢學森彈道之後,可以在幾千公里的範圍上對敵人的艦艇和飛機造成巨大的威脅。當然,在這樣的距離上發現目標和指揮控制依然是巨大的挑戰,但具有足夠長的矛無論如何也是在這樣的距離上形成有效打擊能力的關鍵一步。

採用錢學森彈道能大幅增加射程,結合桑格爾彈道後不僅可以進一步增加射程,還大大提高飛行速度,增加攔截難度
設想在東西伯利亞發射反艦彈道導彈,能夠攻擊遠在南大西洋的某國軍艦是什麼概念
彈道導彈攻擊水面艦艇效果圖

  另外,隨著反彈道導彈技術的進步,彈道導彈突防的成功關鍵在於變軌。在外層空間變軌需要大量拋射火箭燃氣,成本和難度較高,變軌幅度也有限。桑格爾-錢學森彈道更容易實現變軌,代價是速度有所降低,但機動的高超音速飛行依然是反導攔截的巨大難題

若反艦彈道導彈飛行馬赫數能達到10以上,對付這樣的導彈,攔截彈應達到與之相當的飛行速度才能進行有效攔截
來襲導彈採用高馬赫數攻擊,將大大壓縮預警系統反應時間,圖為美國區域導彈防禦系統效果圖

由於彈道導彈沿固定的拋物線彈道飛行,導彈起飛後不久,就能判斷整個飛行軌跡和命中目標。這也是反導攔截的基礎。反導導彈向來襲導彈預計彈道沿途中最有利的攔截髮射,位置守株待兔,只需要有限的機動能力以補償彈道計算的誤差。

但高超音速機動飛行的話,守株待兔就不管用了,需要對目標有較大的能量差才能保證有效攔截,主要是在攔截終點要有比目標更高的速度和更大的機動性。由於高超音速導彈的預警時間本來就有限,反導系統要具有相當大的射程纔能有效保護己方目標,但這對反導導彈的加速、射程、機動性、終端速度的要求進一步提高,攔截難度實際上超過了速度更高但固定彈道的純彈道導彈。

更長遠來說,如果再入的導彈裝備了適合超高空和高超音速飛行的超燃衝壓發動機的話,桑格爾彈道的射程就只受彈載燃料的限制了。這將是真正的全球打擊系統的基礎。


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