什么是乘波体高超声速武器?
乘波体,顾名思义,就是骑着波在飞行的飞行体。这种武器的原型是在1959年被提出,Nonweiler首次提出适用于平面入射激波的高超声速飞行器的设计方法,并将其命名为楔导乘波体。乘波体高超音速武器可以达到5马赫以上的飞行速度,并形成一层贴在下表面的激波层,经过激波的空气将被均匀地压缩,从而使这种飞行器的下表面产生可观压力,上下表面的巨大的压力差使得飞行器获得足够的升力,使其在大气层临近空间像打水漂一样高速滑翔飞行。由于这种武器没有特定弹道,使得导弹拦截系统难以拦截,是目前中美俄正在研究的最热门武器之一。
这种武器与导波体的概念相对,导波体是将激波劈开,不会贴合飞行体的表面,比如弹道导弹的锥形弹头就是一种典型的导波体,这种形状就无法获得升力,但是阻力小,末端速度可达到25马赫,可以进尽快击中目标,但其抛物线弹道比较容易被解算并实施拦截;而乘波体的激波则是紧贴在飞行体表面,飞行的形状是按照激波的形状来设计的,乘波体赋予飞行器很高的升力,因此可以不断滑翔飞行;虽然速度一般在5~10马赫,但其可以滑翔非常远的距离,并且难以预测其弹道。
导波体和乘波体的区别
两种滑翔弹道:钱学森弹道和桑格尔弹道
要想彻底搞清楚乘波体的概念,首先要知道什么是“激波”(Shock Wave)。这种波的形成是因为物体飞行超过音速的时候,会在飞行器前端产生一个强烈的压缩波。经过压缩波的空气将被减速增压,好像撞到了一堵墙上一样。根据激波的形成种类,可以分为正激波和斜激波。
正激波的波阵面与来流方向垂直,而斜激波波阵面与来流方向不垂直,成一定斜角。当飞行器斜坡角度突变且和气流方向不一致的时候,就会在坡面不连续点产生一个斜激波。经过正激波压缩过的气流不会改变运动方向,而斜激波不然,它会使气流的方向发生改变。斜激波在飞行器设计中有很重要的应用,比如战斗机的超音速进气道,就是利用多个斜激波将空气逐渐减速并调整角度,使之与发动机进气适配。
米格-21度激波锥进气道就是利用了斜激波对空气进行减速压缩
现在回到乘波体。乘波体一样是利用了斜激波对空气的压缩效应,经过激波的空气将被减速增压,同时将上下表面的空气压力完全隔绝开。这样,在上下表面就获得了一个压力差,从而产生升力。利用这个思想,将高超音速武器进气道下表面的外形,修成在斜激波的形状,就可以获得一个能够让空军在表面均匀压缩的效果。我们可以看一下高超音速条件下激波波阵面的曲线形状(虚线部分):
这个时候的斜激波其实是一个与飞行体运动方向成一个角度的曲线。所以要想设计出合适的乘波体,只要按照这个形状进行修形,就能获得压力分布可控的飞行器。模拟出来的就是这么个样子:可以看到通过外形的修饰,进气道上表面的压力分布达到了从小变大的预期结果。
我们再来看看美国人设计的X-51吸气式高超音速武器:
是不是和理论模拟的情况非常类似?所以我们可以再和普通弹道导弹的弹头对比一下:
可以看到弹头是非常规则的一个圆锥形。因此机动能力有限。而乘波体高超音速飞行器,凭借着高升力,可以实现灵活的机动变轨,绕过末端导弹防御系统的防御范围再实施攻击。这种武器一旦服役,就会使目前各国部署的导弹防御系统变得几乎失去作用。
看了刚刚一个哥们的回答,图片配了不少,没回答到点子上,关键问题没回答。。。可能是知识面不足的原因吧。。。
想知道乘波体是什么,首先要知道乘的是什么波。
波这种东西很难描述,图片也基本上没有什么特别有辨识度的。抄一个百度百科上的图吧。
图就是激波。也就是乘波体乘的那个东西。激波容易被人理解的方式就是音爆。7爷进气口中间那根锥子就是激波调节椎。就是调节激波产生的位置以调整进气量的。
高超音速条件下,通过特殊设计的机体构形,利用激波产生升力的高超音速飞行器,就是乘波体了。网上照片一大把,但是wz和星空2到底长啥样?没见过。美国有几个模型基本上就是网络版的上流传的所有资料了。
大体也只能回答这么多了。具体的原理我要是懂的话就不能说了对吧。。。
所谓“乘波体”,顾名思义,就是“乘坐着激波的物体”。在介绍乘波体飞行器前,我们先来简要了解一下激波。激波也称冲击波,是物质在受力、压强或密度和温度条件突然发生变化时产生的一种强压缩波。飞行器在大气内进行超音速飞行时,由于会对空气造成剧烈压缩,因此会在飞行器前缘产生激波,这正是乘波体飞行器能够在空气中飞行的基础。
从外形上看,虽然乘波体飞行器属于大气层内的飞行器,但并不具有传统的机翼、尾翼等翼面结构,其外形呈流线型,飞行时其前缘会产生激波,由于乘波体的前缘下表面与激波上表面重合,因此能够通过激波的压力获得升力。
用形象一点的说法,如果将空气视为平静的水面,那么乘波体飞行器的飞行方式就是“打水漂”。由于乘波体的这种特性,对于普通飞行器来说造成极大阻碍的激波,却成为了乘波体飞行器维持高度和速度的必要条件。
而由于对激波效应的利用,乘波体飞行器能实现普通飞行器所难以媲美的高速度。与常规飞行器所不同的是,乘波体飞行器在设计时需要先考虑空气动力流场,然后再根据气动流畅的分析结果设计构型。具体来说,目前乘波体飞行器分为楔形流乘波体、锥形流乘波体、倾斜锥、锥流乘波体、吻切锥乘波体、定常/变楔角法和星型体等构型,其中楔形流乘波体是目前较为常见的乘波体飞行器类型。