作者iaminnocent (人生无常)
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标题[分享] 极音速滑翔体能量论文分析
时间Sat Aug 23 12:48:05 2025
最近几篇极音速滑翔体HGV的文章因为分散在几篇讨论里面，没有办法很完整的来讨论HGV的
整体包含速度、轨迹等等的情形。
正好最近有相关论文是专门讨论HGV滑翔体的能量设计，可以让版友了解极音速HGV实际情形
，也可以用来破除很多中国吹把HGV吹的毁天灭地，但实际上并没那麽厉害。
论文名称：利用受限能量机动性设计极音速滑翔体载具轨迹
原论文出处：
https://bit.ly/47biiYu
本论文出自
明尼苏达大学双城校区航太工程系研究生Sam A. Jaeger及助理教授Maziar S. H
emati完成，并於
2025年8月12日发表。(热腾腾的新论文)
论文概要内容：
这篇论文提出用能量机动性(Energy Maneuverability, EM)的概念去快速求取HGV的轨迹以
及相关动态数据，能用於快速设计HGV弹道。
简单来说：
1.HGV总能量是位能+动能E=mgh+mV^2/2。
2.计算每个单位的能量(即比能Es)，同除mg，Es=h+V^2/2g
3.为了要模拟轨迹，要以时间对比能Es进行微分(即知道每时刻的单位比能变化量)，。Es=
qCD/（W/S），
。Es表示比能量损失率；W/S 表示翼载荷（wing loading），即飞行器重量除以翼面积；q
为动压；CD为阻力系数
4. 从比能量损失率就可以构建整个HGV的全程飞行比能量变化，以及速度及高度变化等图，
因此构建整体飞行轨迹
5.再来由於是飞行运动物体，必须要套用运动方程式，很复杂自己看>>
https://i.imgur.com/vVokh62.png
6.上面这两个方程式就是要来进行联立求解，但我知道没人想看，所以我就讲结论
总而言之：
HGV要同时遵守比能变化率以及运动方程式，还有所谓飞行路径角限制(与升阻比有关)，而
这篇论文使用的HGV参数如下：
· 质量：1000kg
· 绕俯仰轴转动惯量=429.3kg/m2
· 翼面积：S=4.4m2
· 平均气动弦长：c =3.6m
· 重心位置：xcg=2.04m（由机鼻向後量测）
由上面数据会得到这个HGV的飞行角度角变化需介於 0.17<γ˙<=0(deg/s)
基本知道了上面这些东西後，我们就可以开始看这论文的作图了，论文规划了三种HGV飞行
遵守条件：
· 最小阻力系数条件（Minimum CD）
· 最大升阻比条件（Maximum L/D）
· 指定飞行路径角变化率条件（Specifiedγ）
可以看下方图表
1.弹道图(高度对距离图)
https://i.imgur.com/3r51kea.png
2.飞行时间对速度图
https://i.imgur.com/Z6lSChk.png
3.高度对速度图
https://i.imgur.com/jlur5C0.png
绿线以及粉红线是最大动压q=175kPa线跟热通量100W/cm2的约束限制，超过到线右侧可能会
超出HGV承受限制而结体(EX：太空梭热通量为30W/Cm2，阿波罗指令舱为200W/cm2，但两这
构型有差异，HGV偏向太空梭构型)
在
最大升阻比条件（Maximum L/D）下(深蓝与深紫色线图)，HGV有最长的射程(1200公里)，
中间会有多次跳跃，但这些跳跃伴随着大量的能量消耗，因此
在最终20公里的高空时，HGV
的速度约只剩600m/s，大约1.76马赫(以海平面340m/s计算，如果用高空的299m/s则约是2马
赫)，10公里高空时速度只剩300m/s左右，不到1马赫，这个反而末段是最好拦截
在
最小阻力系数条件（Minimum CD）下(橘色与黄色线图)，HGV射程会大幅缩减(只剩400-60
0公里)，中间只有一次跳跃，但
其在最终20公里高空时，HGV速度可以是1250m/s到2250m/s(
3.6马赫到6.6马赫，但是2250m/s的这个超出绿线与粉红线限制，HGV实际飞行可能会爆掉)
，10公里高空时，两者速度约为600m/s(大约1.76马赫)，在20公里高空比较难拦截，但20-1
0之间拦截情形能大幅上升
在
指定飞行路径角变化率条件（Specifiedγ）下(剩余4线)，HGV飞行路径平滑无跳跃，对
於雷达轨迹预测很容易，
其在20公里高空速度约是750m/s(约2.2马赫，黑线超出动压上限应
该会爆掉)，10公里大约350m/s左右，大概还有1马赫左右的速度，但因为轨迹容易预测，可
能更高空(20-30)就能被拦截
从上面这些情形其实就能看出来，这些HGV在20公里左右的高空时，其实大都能落入Sm6跟爱
国者的拦截情境内(Sm6极速3.5马赫以上，如果是1B的话可能可以5-7马赫，爱国者5马赫
以上)，而更低空时都能落入ESSM甚至RIM滚体反飞弹系统的拦截速度范围内。
真正影响极音速滑翔体拦截能力的是雷达侦测能力，由於其多数飞行高度介於40-70公里区
间，并且会有跳跃轨迹情形，雷达有可能会暂时失去追踪能力，而当雷达侦查到HGV出现时
，其接战时间被压缩到仅有几分钟，这才是真正影响拦截的最重要要素，而美军会先建置太
空的HBTSS卫星追踪极音速滑翔体的原因就在此，要能全程追踪其路径，才能提前制定拦截
计画。
至於极音速冲压巡弋导弹，则因为中段有燃料加速能保持较好的末段速度，但结构比较脆弱
又会限制最高速度，那是别的论文讨论的问题了。
另一篇HCM讨论：
#1egVrSDw (Military)
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1F：推 wahaha99 : 推资料08/23 13:03
2F：推 Wooctor : 感谢分享08/23 13:15
3F：→ chordate : 翼面积要放在分式分子吧?要不然就是(W/S)括号起来08/23 13:30
4F：→ chordate : 另外这篇的q作者拿去当pitch rate用了08/23 13:33
5F：→ iaminnocent : 我这边打不出来那个方程式，所以呈现的有点丑，还08/23 13:37
6F：→ iaminnocent : 是看原本的才是最对的公式08/23 13:37
※ 编辑: iaminnocent (223.137.181.67 台湾), 08/23/2025 13:37:37
7F：→ iaminnocent : 我有修改一下了08/23 13:40
※ 编辑: iaminnocent (223.137.181.67 台湾), 08/23/2025 13:52:43
※ 编辑: iaminnocent (223.137.181.67 台湾), 08/23/2025 13:59:13
※ 编辑: iaminnocent (223.137.181.67 台湾), 08/23/2025 14:10:54
8F：推 raistlinwolf: 感谢分享08/23 15:49
9F：→ iaminnocent : 就...纯粹看到太多人把极音速武器当成什麽大杀器，08/23 19:53
10F：→ iaminnocent : 但事实上他就是个中间飞很快，压缩很多反应时间的08/23 19:53
11F：→ iaminnocent : 武器，有提前预警，要拦截并不困难，乌克兰的爱国08/23 19:53
12F：→ iaminnocent : 者就是例子 08/23 19:53
13F：推 aquarius360 : 专业推08/23 20:00
14F：推 iamstudent : 虽然确实可以改变轨迹，但并非完全不可预测 08/23 20:27
15F：→ iamstudent : 这篇就把这种武器的轨迹限制都点出来了08/23 20:27
16F：→ iaminnocent : 而且改变轨迹只能在40公里-700公里间，低於30以下08/23 20:36
17F：→ iaminnocent : 不能变轨，会超过动压解体08/23 20:36
18F：→ iaminnocent : 70公里，打错字了08/23 20:39
19F：推 BW556 : 推08/23 22:26
20F：推 mudmud : 推个08/23 22:32
21F：推 daydream314 : 推专业分享08/23 23:12
※ 编辑: iaminnocent (220.133.200.9 台湾), 08/24/2025 11:45:33
22F：推 stja : 08/29 17:22