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人类首次突破黑障,中国反导技术再上一个大台阶
原创:一棵青木
日期:2023-07-16

  人类飞行器运行共有三大障碍,分别是音障、热障和黑障,其中音障和热障已经被人类突破,只差黑障。

  所谓音障就是当飞行器的速度接近音速时,空气会在飞行器附近出现激波,导致飞机遇到的空气阻力剧增并对飞机外壳造成极大的压力。

  人类第一次察觉到音障的存在是在1945年6月英国试飞DH-106时,因飞机接近音速导致机身被突然出现的激波给撕裂,最终机毁人亡。

  英国科学家对此事研究后说:

  “音速像是飞机面前的一堵障碍墙。”

  从此,音障就成了描述这种现象的一个专业术语。

  在经历千难万险之后人类终于找到了破除音障的办法,第一是采用后掠翼等先进气动布局来削弱激波,第二是进一步加大发动机推力来抵消阻力,第三就是研发先进材料加固机身。

  1947年10月14日,美国研发的X-1试验机成功突破音障,24岁的查克·耶格尔成为了全人类第一个飞的比声音更快的人,他的名字从此载入航空史册。

  突破了音障后,人类的飞行器继续迈步向前,飞的越来越快。

  直到在3倍音速时,人类遭遇了热障,被迫停下了脚步。

  突破音障后,飞行器会受到激波和剧烈空气摩擦的影响,导致机体温度显著提高。

  刚突破音障时这个问题并不大,当速度提升到2倍音速的时候,机头处的问题也刚刚超过100℃,情况也还算好。

  但当飞机的速度接近3倍音速时,机头处的温度会提升到350℃,这个问题就很大了,因为机身的材料为铝合金,350℃为铝合金正常工作的极限温度,一旦超过这个温度铝合金的强度就会大大降低,飞机会直接空中解体。

  为突破热障,人类科学家给飞机表面覆盖了复合热障涂层,用烧蚀材料来对抗热量,同时加装隔热设备、安装冷却系统等,保证飞机不会因高温而损毁。

  1956年9月27日,美国研发的X-2成为了全人类第一架突破3倍音速大关的飞机,虽然不幸出现了事故坠毁,但在试飞中最高飞到过3.2倍音速。

  热障的出现直接导致空气动力学诞生了一个新的分支学科,名叫气动热力学,一般来说速度超过2.5倍音速的高度飞行器必须要按照气动热力学的要求来设计,没超过这个数值则可以按普通飞机的要求来设计。

  解决了热障的问题后,人类在飞行的路上越走越远,很快就遭遇了黑障。

  当飞行器的速度超过5倍音速的时候,遭遇的问题就不仅仅是激波和高温了,仅仅靠牺牲烧蚀材料来降低飞机表面温度也没用了。

  因为此时的温度高到已经足以把飞行器表面的气体分子给直接电离,在飞行器周围形成了一个等离子层,科学家把这个叫做等离子鞘套。

  这个等离子层不具备破坏飞行器的能力,但具有极强的吸收和不规则反射电磁波的能力,飞行器被这样的等离子层包裹后,实质上就在外表形成了一个电磁波屏蔽层,雷达无法精确定位飞行器的位置,只知道模糊的大概方位,偏差非常离谱,而飞行器内外的联系也被隔绝,飞行器外的信号进不到飞行器内,飞行器内的信号也传不到飞行器外。

  当人类发射运载火箭、洲际导弹的时候,其速度可达到音速的十几倍甚至几十倍,从太空返回大气层的时候外壳温度将高达上千甚至数千摄氏度以上,会产生巨大的黑障现象。

  在黑障区内,飞船和导弹都是完全失控状态,只能凭借惯性制导按初始计划一路前进,也无法对外进行任何探测以进行机动应变。

  因此飞行器进入黑障区的时候风险会急剧加大,是航天领域里最危险的时刻。

  你解决不了等离子层的问题,就解决不了黑障问题,进入黑障区就只能惯性制导。

  对于洲际导弹而言,理论上来说进入黑障区后那就成了活靶子,彻底丧失了机动规避的能力。

  但一直以来大家都不怎么关注这个,因为进入黑障区后洲际导弹也直接从雷达上消失了,只留下一片模糊的虚影,精确拦截不可能。

  所以黑障区现象的存在不仅没有阻碍洲际导弹战力的发挥,甚至反过来成为了洲际导弹发挥战力的最大保护。

  只要洲际导弹以5马赫以上的速度从太空中进入大气层间就会激发黑障现象,然后雷达就无法精确定位洲际导弹的位置,而洲际导弹的末端速度高达20倍音速以上。

  所以末端状态的洲际导弹是不可拦截的,大家只考虑中段拦截的可能性,一旦让洲际导弹进入黑障区那就只能闭着眼等被炸了。

  黑障区的存在虽然是好事,但各大国一直都在研究破解黑障的办法,毕竟最佳状态肯定是让黑障区只保护自己而不保护敌人。

  不过破解黑障很难,在人类破解热障之后又过了半个多世纪,黑障依然没能破解。

  但是在今年,人类成功破解了黑障。

  2023年6月4日,中国研发的设备成功在神舟十五号载人飞船进入黑障区的时候实现了精确跟踪测量,成为了全人类首次在黑障区内对高超音速物体的精确定位。

  这项技术到底是怎么实现的属于国家机密,目前大家并不清楚,过于先进不便展示。

  在以前,载人飞船返回舱的落地是无法判断的,虽然初始预定了位置,但如果中间出现了轨迹错乱是无法及时修正的,这就导致很多时候飞船的落点会比预期的位置偏差几十公里甚至更多,救援人员无法及时赶到返回舱落点,宇航员必须原地等候,危险很大。

  而如果能精确跟踪测量黑障区的返回舱,我们就可以及时去接应宇航员,节约了很多时间。

  当然这个其实都还好,更重要的是从此中国的反导技术会再上一个大台阶。

  之前说了,黑障区不仅隔绝了内外通信,而且等离子体对电磁波的吸收和不规则反射作用会让雷达无法精确定位洲际导弹,让末端反导成为不可能。

  我们今天能精确定位返回舱,明天就能精确定位洲际导弹在黑障区内的位置,而洲际导弹在黑障区内反而是一个僵直的活靶子,黑障区的保护单方面消失了。

  这项技术一旦成熟之后,对反导能力的提升是很恐怖的。

  而关于黑障区的通信中国也濒临突破,研究进度遥遥领先于美国。

  一旦这玩意也突破了,那意义就更大了,绝不仅仅只是反导。

  美国是高超音速导弹技术的创造者,但这些年美国的高超音速导弹研发进度很缓慢。

  一方面是美国在二战时从欧洲掠夺的人才用光了,一方面是美国确实没有研发高超音速导弹的必要性。

  刚才说了,5倍音速以上导弹就会在大气层内触发黑障现象,直接在雷达的显示屏里变成模糊的一大块,但同时自身会完全失去制导能力,只能凭惯性前进。

  对于瞄准敌方城市的洲际核导弹而言,这无所谓,甚至是好事,美国也研发出来了,但对于更小的反舰导弹来说就没任何意义了。

  中国的东风-17、鹰击-21等高超音速导弹,专为美国的航母研发,速度、射程、变轨等多项战斗参数都远高于美国,技术远远超过美国,但美国并没有拼命追赶。

  第一个原因就是中国以前没有航母,俄罗斯也没几个,美国研发出来了这种导弹后甚至连个假想敌都找不到。

  第二个原因就是中国的这种高超音速导弹虽然可以达到10倍音速,但只要敢在大气层内突破5倍音速以上就会彻底失去制导能力,只能凭惯性前进。

  而航母是会动的,这就导致如果鹰击21在很远的距离外就加速到5倍音速以上,那航母只要随便不规则移动就可以避开,拦截弹也是会动的,你要敢在很远的距离就突破5倍音速那就是拦截弹的活靶子。

  因此中国的高超音速导弹想要命中,很多时候并不能实现理论上的最高速度,有时候甚至要踩刹车控制住速度,完成最终制导后再加速,一旦开始最终加速那就没办法再变轨了。

  所以中国的鹰击-21等高超音速导弹的命中是一个概率问题,双方都是看运气,突破5倍音速后雷达无法精准定位,美方确实很难反制,但中方其实也很难命中,因为无法制导,最后到底能不能打中完全看天意。

  因此高超音速导弹对航母要饱和攻击,要在最终加速前提前封死航母所有可能的机动轨迹,确保自己至少有一发导弹可以命中,用十几发甚至几十发同时攻击的数量来弥补无法制导的不足。

  所以5倍音速以上的反舰导弹其实没那么好用,威力并不能完全发挥,就是因为黑障的存在。

  既然如此,美国自然没必要花血本去研发高超音速反舰导弹,差不多够用就行了。

  中国拼命研发高超音速反舰导弹的科技树那是因为没办法,需要依靠这个东西对付航母,所以能提升一点威力是一点。

  导弹一旦不能制导,对付移动物体就是会很难受,比命中城市的难度要大太多了。

  目前中国已经拥有了黑障区的精准定位能力,如果再实现黑障区的通信技术呢?

  那就会带来一个极其可怕的能力提升,对我国目前已经拥有的高超音速导弹技术带来巨大增幅,因为这意味着我们中国的导弹以后可以在黑障区内进行制导变轨了,不断盯着航母的位置修正轨迹,直接10倍音速冲过去,而航母甚至完全不知道黑障区的内的导弹目前在哪,轨迹如何。

  这样的话,高超音速导弹对航母的威胁就会出现几十倍的提升,以前要十几发甚至几十发密集发射才能确保命中,现在一发就能确保命中。

  对手如果没有黑障区内的精确定位技术,那连拦截能力都没有,来袭导弹只要提升到5倍音速以上触发黑障现象,那雷达直接全废。

  对手想要防御拦截,那就必须拥有对黑障区导弹的精准测量定位能力。

  而对手想有同等的制导攻击能力,就必须同样有黑障区的通信技术。

  因此中国这些年投入了大量的人力物力来解决黑障问题,在首次实现在黑障区内的精准跟踪测量之后立即昭告世界。

  这是中国反导能力的巨大提升,以后黑障现象将是中国导弹的单方面保护屏障,别国无法精确定位我国导弹在黑障区内的位置,而我国可以精确定位别国导弹在黑障区的位置。

  中国点亮了这个科技树之后,美国就必须得跟,必须同样砸钱去研发,不能和以前那样无所谓了,不然以后就只能被吊着打。

  而对于研究进度我国遥遥领先的黑障区内通信技术,我只能说一旦正式突破,那在反舰导弹领域我国就是一枝独秀,航母可以随便摁着打,以后的海战就彻底成了高超音速导弹对轰的天下,航母飞机会和当年的战列舰一样被彻底淘汰。

  当然,前提是对手也得有黑障区内的跟踪测量以及通信技术,不然连对轰的资格都没有。

  目前人类首次突破黑障的壮举是中国完成的,全世界目前只有中国有跟踪测量黑障区内移动飞行器的能力,大幅度提升了中国的反导能力,对不正义的导弹形成了巨大威慑。

  黑障区内的通信中国只是拥有遥遥领先的的巨大研究优势,而黑障区内的跟踪测量已经从研究优势直接变成了战力优势。

  很明显,这对于维护世界的和平与稳定,有着重要的价值。


来源:公众号 远方青木
作者:一棵青木
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精选留言

Ocean_Earth
--来自美国
很庆幸科技掌握在文明手里

清风
--来自山西
好些日子不在,还删文!担心的不行。还以为你被关小黑屋了!

远方青木
(作者)
😂😂有时候很多大事是因为小问题引发的,比如说夫妻吵架后生气的老公可能停更,生气的老婆可能操作后台删文章。一个人运营公众号会带来内容质量上的稳定,代价就是运营上可能会有那么一点点不稳定~~~

欣宇
--来自内蒙古
回复 远方青木:5.24后的所有文章跟购买链接都删除了,气性够大的啊[笑脸]

斌郎
--来自甘肃
把青木的文章截屏打印出来,明天去杭州拜见钱老故居,有机会烧给钱老!
让他老人家乐呵乐呵!

玄先涛
--来自浙江
青木大大,国家把黑障碍突破的消息发出去是要震慑美帝吗?闷头研究不好吗?成熟了再官宣?

远方青木
(作者)
就是震慑啊,不然和美国打核战争么?核武器漏一发下来都是巨大灾难

ETY001
--来自山东
所以鹰击21到底能不能干航母?之前国内外媒体都说是航母杀手。杀手的意思,不应该是做不到100%,也得是八九不离十吧。怎么文中说到鹰击21,变成了能否击中完全看运气了?你们谁说的是真的?

远方青木
(作者)
是航母杀手,航母不躲必死无疑。躲的话,1发那就是看运气,航母赌命,十几发甚至20几发齐射那就是必死无疑。

方志明
--来自海南
杀手不一定是一击必杀,十击白击必杀也行——只要成本小于对方就行

FiFine非凡
--来自云南
只有这些精尖技术才是破解霸权的最大利器!加油,伟大的祖国,伟大的人民,伟大的科学家

刘枫
--来自四川
美国没有高超音速风洞,要解决黑障区内的跟踪和通信,都要麻烦得多吧。

远方青木
(作者)
美国以前压根没这方面的需求,这东西的研发难度也太大太大,投入产出不成正比,所以美国都没怎么去研发。我国对这个有刚需,多少年持之不懈的投入,美国现在已经急了,这几年在疯狂的投入资金研发这个,看看他们多久能追上我们的研发进度吧~

胡瑞 盈科律师事务所
--来自江苏
网上一些“慕洋犬”在委屈抽泣,它们每次都是这样,但凡中国人民有点什么喜事乐事,它们就一定要出来嚎两声,降低一下大家的欢乐值。[呲牙]

茶水蛙-耿
--来自河南
最近这是咋了,祖国各种黑科技[强][强][强]

〆大鲲灬坤
--来自北京
感谢!长见识了,第一次知道黑障,影响这么大,估计10倍音速后面还有什么障或者没有。

远方青木
(作者)
目前洲际导弹快接近30倍音速了,暂时还没发现其他障碍,还是黑障


--来自河北
能战方能止战,越不能打越会挨打

宣夜
--来自四川
感谢这次科技掌握在文明世界手里,颤抖吧,文明世界的敌人!!!
[旺柴][旺柴][旺柴]

寻昭强
--来自湖北
终于等到你[捂脸],恭喜祖国又向星辰大海迈进一大步!

袁新鹏
--来自湖北
有没有可能在进入黒障之前设置一个定时,比如十分钟之后,自动减速,直到退出黒障区,然后就会恢复通信能力,再调整方向,再继续攻击敌人航母

远方青木
(作者)
你都减速了,那攻击能力就没有了啊,哪还有再次加速的机会,没那么多燃料的。

🇨🇳霖婧上心🇨🇳
--来自重庆
技术过于先进,不便展示。请谅解!!!!![捂脸][捂脸][捂脸]

Bohemian
--来自湖南
真的不敢想象航母被淘汰的样子。。。男人的浪漫终究还是得对轰吗[得意][得意][得意]

Fmaj7
--来自浙江
鹰酱:算了吧,给自己一个台阶,不想跟了,太累了

三尺铁为谁提携
--来自江苏
穷则各种航母杀手,达则维护世界和平!

杨心一
--来自四川
好家伙,以为出什么事了,大后方还是得稳定啊[破涕为笑]

X
--来自浙江
虽然是早早就知道了突破黑障的消息,但是一直没有人专业的讲解,终于等来了青木大大深入浅出的讲解

腐哥rhAB(充电站加盟)
--来自重庆
兔子🐰:维护世界的和平与稳定,是我们兔兔一族不可推卸的责任与义务。

高纪伟@天津金蝶15822345652
--来自天津
鹰酱:什么?我的大船成了摆设?兔子:我就吓唬吓唬你,别当真。

Michael H
--来自广东
在座各位都别慌,这个玩意我们是将来对付外星人的[旺柴]


--来自山东
感觉就像钢铁侠说的,东西方保持了和平,是因为我

K2
--来自四川
文明之光

随意行走
--来自江苏
如果突破黑障通信意义如此重大,美帝即使二十四小时不睡觉也要研究破解之道。



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