  【原创首发】新概念兵器创意征集——滑翔增程制导火箭弹 [博客帖]
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新概念兵器创意征集——滑翔增程制导火箭弹
前言
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 滑翔增程理论继枣核弹、底凹弹、底排弹、火箭增程弹之后新出现的外弹道增程理论，目前美国已经进入到实践阶段，正在研制阶段的垂直发射炮、“神剑”制导炮弹均采用了滑翔增程技术，我国正处于前沿技术理论研究阶段，滑翔增程技术是目前增程技术领域研究的热点。所谓滑翔增程就是当炮弹依靠惯性或火箭推动飞行至最高点或下滑段时，依靠打开的升力翼面、舵面、弹体，依靠空气升力进行滑翔，从而达到增加射程的目的。目前研究大都集中在身管火炮发射的、带有火箭发动机的、精确制导滑翔炮弹。由于技术难题较多，进展缓慢，而笔者认为在火箭弹上采用滑翔增程更容易实现，滑翔增程火箭弹与身管火炮发射滑翔炮弹相比，滑翔增程火箭弹存在以下优势：
火箭弹的口径与长度不受身管火炮的口径、炮室容积的限制，可以采用较大的口径，体积、外形、重量限制比炮弹要小，甚至可以采用不规则外形设计，降低了技术难度。
火箭弹加速段较长，与身管火炮发射的炮弹相比，过载更小，便于实现精确制导和设计升力翼面结构。
火箭弹加速段长，不受身管火炮限制，可以打得更高，所以射程更远。
火箭弹依靠弹翼稳定，不必面临身管火炮发射炮弹螺旋稳定的影响。不用解脱螺旋状态，便于升力翼的设计。
而火箭弹射程如果超出120公里，即使采用各种提高精度的措施，精度也难以满足作战要求，而且滑翔增程方式由于受气流影响大，所以必须安装精确制导系 统，实现精确命中。所以，笔者提出了滑翔增程制导火箭弹的创意。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 结构功用 滑翔增程制导火箭弹（如示意图所示）主要分为助推段与滑翔体，助推段主要由火箭发动机和其燃料构成，作用是将滑翔体送往尽可能高的高度上。滑翔体的滑翔比是固定的，火箭弹助推段将滑翔体送到的高度越高，其水平射程就会越远。
滑翔体从前至后，可分为末制导模块、弹体战斗部、GPS天线、伸展升力翼、尾舵、小型火箭发动机（战斗部引信主要采用触发、定时延发等，本文不在详细说明，而惯导以及舵面控制系统等在示意图中不再显示）等。
末制导模块为可拆卸模块，为滑翔体提供末端制导。种类主要包括激光末端引导、反辐射制导模块、配重整流罩等，其中配重整流罩是在确定采用GPS全程制导有效的情况下而采用的，只起到配重合保持气动外形作用，这是为了控制成本。
弹体战斗部主要由弹体和弹体内部填充的高能炸药构成，成为高爆弹，战斗部还可采用子母弹，反机场弹药等。
GPS天线共有三处，两处在弹体前部，一处在尾部，这种布置方式是为了能够在任何姿态下获取GPS信号，GPS制导系统应有抗干扰电路。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 升力翼是滑翔体进行滑翔的主要构成部分，升力翼是可伸展的。在助推段升力翼闭合，收缩在弹体内，在平飞段获下落段展开升力翼并锁定，通过增大升力翼面积，最大程度的借助空气升力滑翔，提高射程，升力翼采用4片双翼结构，采用双翼结构有如下好处：
双翼结构增加升力翼面积，从而增加升力，提高滑翔比，增加射程。
同侧翼片，通过加强筋连接固定，增加升力翼结构强度。
上下对称布置防止火箭弹发射时因为重心偏移而导致误差过大。
尾舵通过制导系统进行控制，通过偏转舵片，控制滑翔体飞行姿态和飞行方向
小型火箭发动机通过在弹道最高点点火，抛离火箭弹助推段，增加水平方向速度。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 滑翔增程制导火箭弹想象图
滑翔增程制导火箭弹更像是火箭弹与滑翔制导炸弹的结合体。滑翔制导炸弹是通过飞机带到高空投放，通过滑翔翼、舵面、弹体产生升力，利用空气升力进行滑翔，达到增程得目的。滑翔增程制导火箭弹只不过不是通过飞机将滑翔制导炸弹带到高空取投放，而是通过火箭助推将其发射到高空，滑翔体在利用空气升力实现增程的目的。
滑翔增程制导火箭弹工作过程是这样的（见下图）。火箭弹以一定角度发射，发射依靠火箭发动机将火箭弹发射至尽可能高的高空，然后在弹道最高点抛离火箭推进段，打开升力翼面并锁定，增大产生升力面积，从而能够借助空气升力滑翔，达到增加射程的目的。在打开升力翼面的同时，制导系统也开始启动，控制舵面飞向目标。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 火箭弹的射程跟火箭助推段能将火箭弹滑翔体送到的高度有很大关系，高度越高，由于滑翔体固定的滑翔比，射程也会越远。滑翔体一旦确定，滑翔体的滑翔比也固定下来。滑翔比=滑翔距离/滑翔高度。目前我国的雷石系列组件改装的滑翔制导炸弹的滑翔比可达5.3：1，而美国欧洲联合研制的钻石背组件改装的航弹滑翔比可达8：1，美国的钻石背组件，仅仅是在普通航弹进行加装而成，其滑翔比也可达到8：1之多，那么我们通过风洞模拟所得出的滑翔体最佳滑翔气动外形，其滑翔比应远超钻石背改装的航弹。如果我们按照保守的估算，一枚射程70 公里的普通火箭弹，其最大弹道高取30公里，按照滑翔比8：1，水平速度分量所造成的增程效果为30%（国外某型火箭助推滑翔炸弹，在马赫数0.7时，可获得30%的增程效果，而火箭弹滑翔体通过助推段所提供的水平速度分量和自身的小型火箭发动机产生的速度要远远超出马赫数0.7，我们取其保守值30%），其射程有30+30*8*1.3=342（公里）。也就是说，同样是同等级的射程70公里的火箭弹，经过这套滑翔增程方案的设计的射程足有350公里之多。
制导系统主要分为滑翔中段制导与末制导，滑翔中段制导可采用的指导方式有卫星GPS制导和惯性制导，末制导可采用卫星GPS制导和激光制导。其中，卫星GPS属于全程制导，可以涵盖中段制导与末制导，其精度在10米左右。虽然GPS制导成本低廉，而且精度能够满足要求，但是，如果采用美国的GPS信号受制于人，在战时可能会受到干扰、误导，甚至关闭。所以我们应该使用我国北斗、俄国格罗纳斯或欧洲伽利略卫星导航系统。而惯导，不受外界干扰影响，但是会随着距离的增大，精度不断的下降。但是其精度完全能够满足应引导火箭弹进入激光制导的引导区。还可采用可替换的反辐射导引头，用来对敌方雷达等目标进行打击，压制敌方雷达。至于电视、红外、雷达等末制导方式，成本过于高昂，或需要复杂的前期准备，而对控制成本极为不利。
所以，笔者认为在中段应采用GPS与惯性制导进行联合制导，如果GPS失效，那么还可由惯性制导将滑翔体导向激光引导区域，然后由前方的激光指示器照射目标引导采用激光末制导的滑翔体命中目标，或采用反辐射模块把滑翔体变成一个巨大的反辐射导弹。如果，敌人仅仅是用置于目标附近的GPS干扰装置进行干扰，这种干扰的作用距离往往是有限的，大约在几十公里左右，那么GPS制导系统就可在还没有进入干扰区前进行比较精确的中段制导，在进入敌方干扰区后，转为惯性制导，几十公里的距离，即使使用千分之一精度的陀螺仪，其精度也可保证在30米以内。而在末制导段则可通过可换装的导引头，来实现可能需要的激光引导。而如果敌方对我方采用得GPS制导束手无策的话，则可摒弃惯导，生产简化版本，也就是只装有GPS卫星制导的制导火箭弹，来降低成本。
工作过程示意图
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 红色虚线：普通火箭弹二维弹道。
蓝色实线：滑翔制导火箭弹二维弹道。
坐标系单位为千米。
几点说明
火箭弹发射角应选在45-85度之间，火箭弹倾斜一定角度发射，可以解决火箭弹从上升的助推段过渡到平飞段这个过程中飞行姿态控制问题。如果倾斜一定角度发射，火箭弹会因为惯性而沿着弹道飞行，由倾斜平滑的转为水平飞行。而且还会获得水平方向上的速度分量，从而增加了射程。而在45-85度具体选择什么角度，需要大量的计算机模拟和数学计算才可确定。
之所以要设计成二级推进体制，在弹道最高点抛离助推段。是因为在到达最高点之前火箭发动机的燃料已经消耗殆尽，推进段在之后的过程中将不能发挥任何作用。如果不抛离火箭助推段，无法确定火箭弹重心，给滑翔翼的布置与设计带来巨大的难度；滑翔翼会布置在火箭发动机两侧，这样的火箭弹会很粗壮，影响火箭发动机的设计，影响气动外形，最终导致射高有限，因其射程降低；携带消耗完燃料的无用的助推段，会降低火箭弹的射程。而且，滑翔体通过启动其自身的小型发动机抛离助推段的同时，可增加滑翔体的水平速度，这对于增加射程极为有利。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 滑翔体伸展锁定升力翼时机应在平飞段或下滑段，具体时机应进行计算机模拟与数学计算确定。
水平速度包括：由火弹箭倾斜角度发射的水平速度分量、滑翔体自身的小型火箭发动机推力所提供的速度。这应远远超过马赫数0.7，甚至可超过马赫数2，应根据此速度进行风洞试验，获得较佳的气动外形，从而得到最大滑翔比的滑翔体。
项目风险与设计原则
滑翔制导火箭弹所采用的技术师目前相当成熟的技术，诸如火箭弹设计、二级火箭助推、动力滑翔机设计、末段制导、GPS制导、惯导、舵面控制技术等。虽然基础技术已经非常成熟，但是作为一个研究项目来说，其风险与技术难点是现实存在的。
滑翔体气动外形的设计，滑翔体气动外形决定了滑翔体的滑翔比，而滑翔比则决定了射程的大小，所以必须精心设计滑翔体的气动外形，滑翔体的气动外形应接受大量风洞试验，优化选择在超音速条件下（助推段水平速度与小型火箭发动机所赋予的速度之和），在弹体结构限制下，滑翔比最大的气动外形。
滑翔体最佳气动外形与滑翔体结构强度之间的矛盾，滑翔体由于需要火箭助推段将其带往高空，所以滑翔体结构强度、重心分布以及助推段裸露的气动外形必须能够符合火箭弹发射的条件，而这些要求与滑翔体所追求的最佳气动外形是相互冲突的，所以如何另辟蹊径，或在二者之间取得最佳平衡，将是项目成功的关键所在。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 滑翔体必须满足高速滑翔和助推段得高过载，对可伸展升力翼、舵面、制导系统的结构强度设计，材料提出了很高的要求。
助推段转为平飞段的姿态控制问题，需要计算机模拟验证。
滑翔翼展开与GPS制导发挥作用的具体时机的确定，这需要计算机模拟以及数学计算。
双翼对称结构使得滑翔体具备自动调平能力和防止滑翔时滚转具备一定难度，所以双翼结构应有一定角度上反，并且应增大尾舵舵面面积。
系统工作可靠性问题。
此项目必须进行严密的成本控制，此项目存在的意义在于，使用低廉的成本，增强陆军远程打击火力，使陆军获取一种集团军级，可以进行深远纵深打击的廉价兵器，用于替代射程400 公里的远程火箭弹和中近程战术导弹，减少陆军对空军远程火力投送的依赖。所以，成本控制是项目存在意义的重中之重。其成本应在低于同等级同射程的远程火箭弹才具备意义。
[ 转自铁血社区 http://bbs.tiexue.net/ ] 应用前景及意义 建立生产线，使生产规模化，还可进一步降低成本，大量装备。滑翔制导火箭弹的成本低廉，所以在同样经济条件下，可以大量的使用，这在某种程度上，增强了陆军的火力，如果大量装备可以使陆军的远程打击从对空军的依赖解脱出来，使集团军获得一种可以大量使用的，压制敌军深远纵深建制内远程火力。而弹道导弹与远程火箭弹精度有限，成本高昂，仅能作为威慑恐吓力量使用，而不能作为真正节点打击的远程兵器。滑翔制导火箭的成本如果相当于同等级远程火箭弹的1/2-1/3，相当于同等级弹道导弹的1/4-1/5，那么这个项目就十分具有意义。
在对可能爆发的台海战争，射程可高达350公里以上的滑翔制导火箭弹可为解放军提供一种廉价的远程投送火力，弥补空军队地攻击和二炮导弹数量的不足。如大量使用，完全可以对台领导人、指挥中心、通讯枢纽、交通枢纽、发电厂、导弹基地、雷达等节点目标进行攻击，瘫痪敌作战系统。
滑翔制导火箭弹这种远程精确打击兵器，不属于弹道导弹，不受“反导条约”的限制，但是其射程、威力、节点打击能力却不亚于弹道道弹，最令人心动的是其低廉的价格。这正是某些缺乏安全感的第三世界国家所渴求的，滑翔制导火箭弹可以使这些国家花去很小的代价就获得境外反击能力。滑翔制导火箭弹不但可以为国家赚取大量外汇，还可作为珍贵的外交筹码，使我国获取政治外交的利益。
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屠 龙
砺剑十二载，屠龙技初成；
欲待显身手，可惜龙已没。
黑 暗
安得倚天破长空
洪流激荡洗乾坤
神女补天五彩石
再还世间一片清
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