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2020-11-18 08:47
兵器知识 2020年11期
关键词:兵器冰棍炮弹

@Andy157:据说俄罗斯总统普京在谈到“先锋”高超音速导弹时,曾说这种导弹飞行就像冰棍,会边飞边融化,是什么“冰棍效应”。这是怎么回事?

李文盛:2020年9月,俄罗斯总统普京在谈到最新服役的“先锋”高超音速导弹时,说:这种导弹在飞行中会像雪糕一样融化,因此能承受极高的表面温度。在与俄核工业代表举行的会议上,他又说:“这就像是‘冰棍效应……”这看似一个玩笑,实际是对导弹弹头抗烧蚀机理的一个非常恰当的比喻。

导弹高速飞行时有气动加热现象,而且温度与飞行速度、高度有关。因此设计它们的弹头时必须考虑热防护问题,科研人员先后找到了四种方案:热沉式、辐射隔热式、烧蚀式、发汗冷却式。

使用最广、效率最好的是烧蚀式,特别是对中远程导弹弹头。普京说的“冰棍”,就是这种方式里的一种。

烧蚀式防热,是利用材料在受热条件下产生汽化、蒸发、升华、流失等一系列物理化学变化,消耗部分质量,同时将大部分气动加热在表面消耗或带走。其关键是烧蚀材料的选择与制造。根据烧蚀机理和烧蚀特征,目前大致可以分成四类:碳化塑料烧蚀材料,热塑性烧蚀材料,耐高温氧化物烧蚀材料,耐高温陶瓷烧蚀材料。

弹道导弹、高超音速导弹,飞行时面临的环境条件范围很宽,因此没有固定的某种材料比其它材料特别优越。但相比而言,碳化烧蚀材料,应用范围最广,因为它兼有辐射式、发汗冷却式热防护方法的一些优点。

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@GhostTEL:坦克炮的炮管寿命多长?

徐志伟:坦克炮的身管寿命,一般是以打出去的炮弹发数来计算。如果非要用时分秒这类单位未计算,可以说不到5秒,也可以说很多很多年。在封存状态下,炮管内会灌满黄油等以防锈蚀,放几年后装到坦克上使用,毫无问题。只要保存得当,更长时间都没问题。

但在战斗情况下,坦克炮更适合以打多少炮弹来衡量寿命,一般500~1000发。之后如果硬要接着用,也可以,但炮弹弹丸的初速、动能都要大大降低,从而影响其射程、穿甲威力、命中精度,达不到战术要求。

以德国“豹”2的120毫米滑膛炮为例,发射时膛压非常高,相当于6 300个大气压,这样炮口初速才能达到1600~1800米/秒,穿甲弹的动能有10兆焦。而一般的榴弹炮,炮口初速也就是600~900米/秒。超高的膛压使得炮管内壁严重烧蚀,于是该炮的身管寿命只有700~1000发,而同口径榴弹炮身管,寿命可以达到5000~10000发。坦克炮弹通过炮管的时间一般只有5毫秒左右。因此按有炮弹飞过的时间算,坦克炮管的寿命不到5秒钟。

@Dr.Hu:什么叫逆合成孔径雷达?

熊伟:逆合成孔径雷达,可以看作是把合成孔径雷达,反过来:后者装在一个运动平台上,探测固定目标;前者是一部固定雷达,探测一个运动目标。

合成孔径雷达、逆合成孔径雷达具备高分辨率的原理,在电子理论上有多种解释方法,下面是其中一种。

普通雷达的角分辨率,可以看作是雷达波束的宽度。比如下图中,三个目标都在一个波束内,雷达天线发射一个雷达波过去,三个回波基本上同时返回。因此在雷达眼里,那里有“一个”目标。但如果存在横向移动,这三个回波就会有细微差别。

先说合成孔径雷达。上图中,左边的雷达在向上移动,右边三个目标不动。这时右边返回的三个雷达回波,中间那个频率和发射波一样。而上面的回波,因为目标和雷达间的距离在缩短,因此回波频率会升高,也就是有多普勒频移。这个变化当然很小,但如今的技术条件已经能检测出来,只需要积累足够数量的雷达回波。下面坦克的回波,因为正远离雷达,频率降低。

区分出多普勒频移是高是低还是零,而且高多少低多少,就能分辨出目标具体在哪个位置。如果能把多普勒频移的变化区分出5档,就能在原来一个波束宽度内,区分出11个目标,相当于角分辨率提高了10倍。当然,这个分析过程在信号收集、检测上,并不容易。

反过来的逆合成孔径雷达,雷达是固定的,目标在飞行。比如下图中的飞机,头尾都在一个雷达波束范围内,但它们相对于雷达的角度不同,反射的回波信号也有不同的多普勒频移。于是在接收足够多回波,完成频率分析后,雷达可以看出这架飞机的长度、大致外形。

当然,合成孔径雷达为了获得高分辨率,也得有些牺牲。比如机载雷达要尽量以稳定速度和固定方向,飞行足够的时间,积累足够数量、强度的回波信号。逆合成孔径雷达,则要假设目标在一个探测周期内是匀速直线飞行。而且这种雷达的数据更新率不如其它雷达。因此现在逆合成孔径雷达适合探测和识别卫星、轰炸机等机动少的飞行目标,不适合火控等任务。

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