前情提要：#1egKWBio (Military) 前一篇讲完极音速滑翔体HGV的情形，本篇该进入极音速巡弋导弹HCM的范畴了，目前我找到 最近的文章是以下这篇需付费解锁的文章(先不用急着解锁，後面会有反转说明) 文章名称：极音速巡弋导弹Hypersonic Cruise Missiles 文章出处： https://bit.ly/4mspxjf 本文章由麻省理工博士David Wright以及Cameron L. Tracy於2025年1月发表在科学与全球 安全月刊上。 由於这种付费文章(单篇56美金)不是我们这种免费会员蹭得起的，我这边只能以摘要来讲一 下，该文章摘要写HCM在大气层巡航阶段的机动性比HGV更强，但机动性不如超音速巡弋飞弹 (因为HCM巡航阶段有燃料加速，机动性会比HGV好)。 之後我会使用之前我之前文章有提到过的HCM双模式引擎优化的论文来进行解说，该论文只 模拟了巡航阶段的HCM轨迹以及速度，并没有模拟末段俯冲阶段情形，我会藉由ChatGPT依据 其给定的相关限制值以及公式去绘制末段俯冲阶段情形。 本文开始： 论文名称：空气吸入式极音速载具之混合控制轨迹最佳化 论文出处： https://bit.ly/4kSlo6C 本论文是由韩国科学技术院（KAIST）航空太空工程学系的硕士生Jaebong Song以及指导教 授Han-Lim Choi於2020年7月在IFAC(国际自动控制联合会)发表之论文。 论文摘要内容： 这篇论文主题主要是在讲如何将HCM的航程最远化，藉由引擎在无动力/Ramjet/Scramjet双 模式的混和作用下，於给定的初始条件下能最大延长巡航阶段的射程，由於里面有提及双模 式以及单模式的情形，我这里都以单模式(仅Scramjet)的限定条件来进行末端俯冲阶段的估 算，另外由於Scramjet有最低启动条件(大约3马赫以上，并且空气密度不能太高(也就是高 度不能太低)，因此假设俯冲段巡弋导弹没有开启Scramjet。 论文单模式Scramjet条件： 单模态 scram巡航阶段使用之限制条件 迎角：∣α(t)∣<= 10° 高度：25km<=h<=80km 终端能量：hf<=25km, vf<=1500m/s 路径上限：ny,max=10、动压 q<=50 kPa、热通量 Q˙ <=250 kW/m2、FN,max=4000 N 燃烧後质量mf=548kg 因此我这边直接套用假设单模式末段俯冲阶段的条件如下： 高度：<25km 初始能量：hi<=25km, vi<=1500m/s 路径上限：ny,max=10、动压 q<=50 kPa、热通量 Q˙ <=250 kW/m2 迎角：∣α(t)∣<=10° 然後透过ChatGPT学习HGV论文的计算公式，套用上方数据去计算结果与作图 另外为防起疑虑，要解释一些内容 HGV的动压q值常见的范围是100kPa至200kPa，上篇论文取175kPa，属合理偏上的动压值 HCM的动压q值常见范围是40-60kPa，本篇论文取50kPa，也是合理范围内 动压的公式为q=1/2×pv^2，其中p为空气密度，因此在低层大气中动压会占主导地位，而高 空中则是热通量占主导地位（计算单位面积承受的热量是多少），因此计算20公里以下的估 算可以只对动压进行限制计算，因为热通量通常达不到上限。 ChatGPT以Python计算之程式码部分截图： https://i.imgur.com/GoXaiVt.png https://i.imgur.com/l2ez6Yj.png https://i.imgur.com/kLr6iuG.png 後略 作图的结果如下： 1.高度对剩余距离图 https://i.imgur.com/9AlakoT.png 2.高度对剩余秒数图 https://i.imgur.com/ktXWkP5.png 3.高度对速度图 https://i.imgur.com/dpUHIjI.png 由此我们也大概得到了HCM末段俯冲情形，20公里高空约1190m/s(3.5马赫，以海平面340m/s 计算)，10公里高空速度约为580m/s(约1.7马赫)，其实都是Sm6跟爱国者的拦截区间内。 ---------------------分隔线---------------------- 最後如果有看到这里的，下面这篇是我最一开始提到的两位作者David Wright以及Cameron L. Tracy在2024年3月撰写的文章，标题直接就是「极音速武器很平庸。是时候停止在这 些武器上浪费钱了。」 https://bit.ly/4fQILgf 这文章先讲一下极音速武器优点： 1.透过缩小地面雷达的探测范围，使其具备隐身能力 2.允许其在长滑翔阶段进行机动 3.以及允许其在只在大气层外运行的远程导弹防御系统(指Sm3类)打击范围之外飞行。 但是缺点比优点劣势更大： 1. 高速穿越大气层会产生巨大的阻力（阻碍物体在空气中移动的机械力）。由於阻力会减 慢极音速武器的速度，它们的速度并不会比其他弹头运载系统（例如采用低速轨道飞行的弹 道飞弹）更快，而且实际上可能需要更长的时间才能到达目标。 2. 低空飞行时大气密度高於高空飞行，因此飞弹会持续强烈加热。极音速飞行器在滑翔 过程中承受的灼热限制了其性能。弹道飞弹弹头的加热率也很高，但仅限於飞行轨迹末端的 短暂再入阶段，对於俯冲轨迹的弹道飞弹来说，这一阶段持续不到一分钟，而对於远程极音 速武器来说，大气层内的滑翔阶段可能持续 30 分钟。 3. 易於探测和攻击。极音速武器的隐身性也并不像其倡议者经常宣称的那麽高。为了达到 高速飞行，它们必须由大型火箭助推器发射，而目前部署的预警卫星能够探测到助推器明亮 的尾喷气流。 4. 极音速武器在低空飞行时受到的巨大阻力使其速度减慢，更容易被防御系统拦截。这意 味着舰船和其他资产受到极音速武器攻击机率比官方声称的要小。 5. 机动性有限，精度未见提升。极音速武器确实能够在滑翔阶段利用类似维持其飞行高度 的空气动力进行机动并改变轨迹。但这些武器所能达到的机动性通常被夸大，而且成本高。 在如此高的速度下，改变飞弹的方向需要非常大的力，而产生这样的力会进一步增加阻力， 并可能显着降低武器的速度和射程。这些缺点限制了极音速飞弹在实际操作中达到有效射程 的情况下所能实现的机动能力。 所以，极音速武器其实不比弹道导弹好多少，反而更可能因为速度慢被防空系统拦截，不论 是HCM或是HGV，末端速度都会落在防空系统拦截区间，甚至末段表现可能不如超音速导弹( 因超音速导弹末段仍具有机动力)，各位在面为即将到来的中国93阅兵时，礼貌的微笑即可 ( ^ ^ ) --

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