空天武器来了，是的，你没看错！
2018年在美国上映的《特种部队-眼镜蛇的崛起》中，一根钨棒在卫星上飞出，一座城市就宣告生命的结束。
看完电影是不是感觉这武器牛的实在是不能再牛了，一根钨棒消灭一座城市。要是较真的观众，不得往死里吐槽啊，这是一个科学的话题。
太空究竟有多大，这是个伪命题的话题。总结下现在已有的空天武器，不得不提两点要素：一、地方大，闪转腾罗，必须空间够大，太空刚好合适，这地方可是比地球大N倍的。二、武器需要用来打仗的，不是用来进行比赛的。这两点谁都离不开谁。
人类极限飞机的速度单位是“马赫”，“马赫”是超音速的意思，多少马赫就是多少倍音速。
在空气稀薄的太空平流层，音速大概是290m/s,那1马赫就是290m/s；在空气稠密的对流层，音速大概就是340m/s，那1马赫就是340m/s。如果再往外，就是臭氧层和外太空，那地方没有空气几乎没有了，声音没法进行传播，就不能用马赫来表示速度了。
一个飞行速度，问题还不是一般的多呀，那为啥这么多信息呢？这就不得不说下飞机飞行的方式了：飞行器在太空中飞行的时候，会产生很大的声音，声音传输的本质是分子的振动，声源速度就是声波速度，波峰波谷就会一直进行叠加；空气也相应的就会一直被压缩，压力就会加大；当压力加到一定的境界就会将水分子液化成水滴，数量一多就成了白雾，飞行器穿过去就会产生音爆。这飞行器就像是撞到了一堵用高密度空气堆成的墙上，这种由声波导致空气压缩产生的阻力，学术上叫做：激波阻力。
飞行器飞行的时候，受激波阻力的影响很大，这就不得不考验飞行器的质量和技术含量了，而我们的飞行器在太空中飞行时，音速又不是一个固定的值，因此为了对飞行器有一个大概的了解，就用马赫来表示大气层内飞行器的速度了。
而飞行器在大气层中飞行的时候穿过空气会产生阻力，而这力会与空气的密度成正比，与速度平方成正比，也就是说：一倍音速四倍阻力！
这激波阻力加上飞行阻力，这是又要造反的节凑啊！如果飞行器全程在对流层一直超音速飞行，外壳承受的压力可想而知。现阶段不管是导弹还是飞机，超过5马赫就是超级牛逼的存在，就算能飞到5马赫，那也是拿油往发动机里灌的出来的，哪个发动机能承受的住啊，这可是高温加高压啊，能飞个10分钟就够撑死了。这差不多就是对流层飞行速度的的极限了，所以要去算在大气层里拦截飞行速度5马赫以上的目标几率，投骰子的几率估计还大点。
收到对流层的空气影响，飞行器的飞行速度不能超越5马赫，那咱们去外太空总可以了把。
可这太空也不好飞啊，那这就有人会问了，这太空不是没有重力吗？不是轻轻推一下就可以飞很远吗？这个问题说实话，但凡是受过九年义务教育和高中三年，就不会发出这样的的感叹了！
太空只是没有空气而已，地心引力还在呢，而且近地轨道的引力跟地面差别不是很大！失重不是说失去了重力，而是说这个飞行器围着地球转圈会产生离心力，这个离心力跟地球的引力差别不是很大，这个解释应该可以理解把。
实际上，人们常说的太空飞行，只是飞行器依靠惯性在太空中按照既定的路线飘着而已，有人就又要有话说了，就不能让飞行器在太空中自由的飞翔吗?飞行的定义说白了就飞行器往背后扔东西，扔的越多飞行的速度也就越快；在对流层还可以使用发动机扔下空气，这外太空是连空气都没有，就只能扔燃料了，想自由飞翔，那就得成吨成吨的扔了。假设我们在近地轨道想加速到第一宇宙速度，那就是几十吨的燃料砸下去了。如果想象战斗机一样机动的话，这个还是找神仙来比较靠谱一点。
举个例子，这在大气层飞行器想转个弯啥的，转个机翼啥的，轻松的很。这太空飞行器想转弯那就难得多了，飞行器先是要把速度降下来，这就要先开启反向
推进器把，先把速度从第一宇宙速度降到0，然后开启横向推进器，把速度从0推进到第一宇宙速度，但凡是速度稍稍慢慢点就有可能因为绕地离心力与地球的引力不成对比，飞行器就有可能掉下来。不是一般的难把！
这飞行器在太空又没法进行悬停，只能绕地球转，用离心力去跟地球引力抵消掉。想转个弯都能把人逼疯，更别说是掉头了。
飞行武器需要高速度，还需要高机动。就不能找个两全其美的办法吗？其实还是有办法的。
物理学家将大气层分为五层：对流层（海平面到10KM）、平流层（10~40KM）、中间层（40~80KM）、电离层（80~370KM）和外太空层（370K以上）。其中有人飞行器一般在对流层飞行，最高也不过是在平流层的最下面飞行。人造卫星一般就是在电离层飞行一下了。
我们的武器想有空气进行支持飞行，那就是平流层的边缘飞行了。这家伙的学术名就是临近空间飞行器，因为这家伙的速度超过了5马赫，所以也叫超高速飞行器。
这有什么好处呢？这可不仅仅是速度的事哦。现在美帝每天都在吹的爱国者，最大飞行速度5马赫左右，平均速度在3.7马赫左右。超高速飞行器最慢的也超过5马赫了，拦截器啥的还是在后面吃灰比较靠谱一点。第二个就是按照惯性的原理，这家伙速度越快，破坏力越强，电影中的“上帝权杖”用一根钨棒瘫痪了一个城市是不可能达到的，但是呢，瘫痪艘把航母还是小kiss的。
这家伙不好拦截战斗力还贼强，还不得抓紧时间进行研究啊，
有人就得提反对意见了，咱们不是有洲际导弹洲际导弹了吗？怎么还要这家伙事呀？
洲际导弹速度几十马赫飞行不假，可这家伙做个比喻就是个加大加强版的火炮，真正的飞行时间就只有20%左右的时间，剩下的80%的时间就是靠着滑行依靠惯性砸向目标的。拦截这家伙，在他飞行时间结束的时间段打还是可以的，提前计算一下来袭导弹的轨道啥的，就是拦截率有点感人了。
不过一般洲际导弹也不会傻傻的飘过去，就想出来变轨呀、诱导弹呀、干扰弹呀啥的，拦截弹也想出了一大堆的鬼点子，双方是在太空中的打的不亦乐乎。但是呢，一旦这弹头飞到了大气层之内，就基本无解了。拦下来也没啥大用了。大气层内的拦截弹速度撑死5马赫顶天了，洲际导弹都是上十马赫飞行的，稍微拐个弯啥的，拦截弹连拦截目标在哪里都不知道了，稍微几秒钟时间，热乎的茶叶蛋就可以吃上了。
那为啥拦截弹一般都是迎头相撞的，那为啥还相互比较速度呢？这边就来简单的解释一下把：假设来袭的弹头速度是10马赫，拦截弹速度5马赫，如果在5秒后进行相撞，如果这边的弹头来个机动，横向移动个几十米就够了，你个拦截弹最高速度也就5马赫把，这小短腿就是累死也追不上呀。
所以呢，大气层内的防空主要是针对相对速度在3马赫一下的目标，如飞机、巡航导弹之类的，对付洲际导弹，这几率实在是不敢恭维啊。
了解了这么多，是不是顿悟了呢？如果一枚洲际导弹的弹头跨越了千里进入大气层，假设速度是15马赫，面对对面速度不到5马赫的拦截弹，此时是多么的寂寞啊，小蘑菇弹可是说炸就炸的哦……
空天飞行器
现在在撸一遍头绪。
在3000公里、50公里高的高空边缘，一架高速飞行器以15马赫的速度冲过来，那现在应该怎么办呢？
首先，得先发射一颗射程足够的中段反导拦截弹把！中段拦截弹说白了就是一门大号的火炮，这家伙打出去只能飞个一两百公里，剩下的上千公里是靠惯性飘过去的。而拦截弹为了赶时间，也为了拦截的灵活性，不能携带太多燃料，所以想大距离变轨是不可能的，只能是在有限的范围内变轨。
美帝一直在自夸黑科技的“标准3”中段反导拦截弹，末端的变轨能力也只有3公里左右，也就是说，这枚拦截弹飞到一千多公里以外，与目标的距离差不能超过3公里。3公里！！！这点距离在太空中算啥呀，高速飞行器稍微偏一点点，就是轻松甩开这3公里了！
假设中段拦截失败了，高速飞行器近身了，这个时候就需要末端反导系统出马了，比如很火的萨德系统，萨德这家伙得从地面起飞往上爬个几十公里，不然速度上不去，而高速飞行器是居高临下的，这两个家伙的极限速度也差不了多少，飞行器稍微的绕个一下，萨德燃料就得告急，甩它不要太轻松了。飞到目标区域后，再以15马赫的速度丢下茶叶蛋搞定收工，事情不用太复杂了。
其实这茶叶蛋也是可以拦截的，比如使用近防炮、密集阵啥的，图一个心理安慰！这些东西最大的射程3~5千米左右，对一个弹头来说，也就是1秒左右的时间，再说了，这茶叶蛋一般是在空中引爆的，留给近防炮的时间不会超过0.5秒的时间，指望近防炮还不如指望天意来的实在点。对了，近防炮的炮弹发射速度一般在3马赫左右，打到了比中双色球还难。
这高速飞行器有导弹的速度 飞机的机动性能，不管飞过去是扔炸药还是送温暖，那情景，不就是热武器跟冷兵器的对战嘛。有这实力各个流氓不得抓紧时间好好研究一下啊。
那现在有成果了吗？
答案是有的：黑鸟SR71是也。
这家伙巡航速度就是3马赫，飞行高度20公里，可以轻轻松松的甩开同时代的防空导弹，从服役至今已三十余载！未逢敌手！高处不胜寒啊。
这家伙没有碰到像样的对手，开挂的人生不要太惬意了。那有对手吗？
这家伙的对手就是他自己，技术要求太高了，即便是想当个惬意的流氓，那也得有文化不是。驾驶一架快如闪电的黑鸟也是很遭罪的活啊，这家伙不能大拐弯，稍微大点就得散架，什么复杂的战斗机经典动作更是想都别想了。所以这家伙就只能是作为一架直来直去的侦察机使用，对对手没啥大的威慑力，不过这家伙不但强在侦查方面，还非常善于自残，公开的资料显示有12架是摔坏的，要知道这好东西一个月的维护费用就是4000万美金，老流氓也只造了32架出来，这自残比例不是一般的高啊！12/32！！
黑鸟从1962年提出计划1964年定型到1998年的退役这段时间里，其中有对以色列的核设施进行侦查过，以方发射了AIM-9型防空导弹，却没有追上黑鸟的速度！不过老流氓也经不起摔啊，只能是退役处理了。
解决方案
问题的集中点就是发动机！要想飞的快，技术不过关是不行的，现在我们就来讲讲关键的技术难点：
一、 超燃冲压发动机
想要飞的快，燃料的就得烧的多，而烧燃料就需要空气的支撑了。
航空发动机的思路是装一台抽气机。而抽气机需要涡轮的驱动，所以叫做涡轮发动机。当然抽气机不能转的太快了，转的太快可是会散架的。转速最快往死里抽气，也就够发动机飞个两三马赫的。
有没有更快的办法呢？
这个还真有，当速度超过3马赫的时候，迎面吹过来的风是足够烧的了，这是冲压发动机的概念。可是呢，火焰燃烧也是有时间要求的，如果风速太快，火焰燃烧的速度跟不上风速，就会被风吹散。如果发动机速度想超过3马赫，就得把空气的速度降下到亚音速状态，才能进入发动机燃烧，这速度是降下来了，可发动机的空间也是有限的不是，容纳空间只有这么大，导致发动机的最快速度也不能超过6马赫。而这一类的发动机一般速度在3-6马赫之间，简称为亚燃冲压发动机。
发动机还能更快！
要想飞的快，就看谁往背后扔的东西多，烧的空气多了，而为了塞更多的空气，就只能是任由超音速空气进入发动机的燃烧室了，这就是超燃冲压发动机了。说白了，就是在超音速的空气中实现点火并稳定的燃烧，这就需要极度精密的设计和超优异的材料了。
在这之前的老毛子一直是做的不错的一块，后来的美帝也跟上了节凑，在十几年前，美帝的X-43就实现了试飞的流程，速度更是达到了十马赫，只是时间有点不忍直视，十几秒钟的时间。后来的美帝进行了改进，时间终于进行了改观，达到了300秒的时间，算是看到了希望把。
天朝一看有发展的空间你，怎么能落下呢，如是也加入了阵营。在2015年实现了6马赫的突破，算是获得了入门券把。在2018年底，中国航天空气动力技术研究院实现了在5毫秒内在3000/S的空气中对氢燃料的点火，这是超燃冲压发动机突破10马赫的关键数据。当然了，这是实现了在风中点火而已，跟美帝的实验完全不在一个档次上，人家是真正的实现了飞行实验。
对与超燃冲压发动机来说，6马赫是入门券，10马赫是实际目标，而15马赫是实验的目标了，超过20马赫就不好意思了，那是理论的极限了。
有人说航天飞机不是更快吗？这个就不好意思了，这个跟航天的解决思路不是在一个层面上的。航天飞机的思路是自带氧气进行飞行，跟空气没啥大的关系，速度是上去了，但是个头超级庞大，做的是有去无回的打算。这就是火箭发动机了。
整个来说，涡轮发动机的速度一般是在3马赫左右，亚燃冲压发动机是在3-6马赫的速度之间，超燃冲压发动机是6马赫以上的技术。
冲压发动机是不能慢了，不然空气不够燃烧了，于是美帝想到了组合式发动机。也就是美帝的黑鸟发动机，这家伙就是涡轮发动机和冲压发动机的结合体，几十年的产物，想不到吧。
二、热防护
飞行的速度上去了，热量也就上升了，而空气少，散热就不好解决了。10马赫的飞行器表面达到了上千度的温度也不是什么稀奇的现象。黑鸟在飞行的时候，因为热胀冷缩的缘故，整个机体会增长30厘米，而内部的零件本身不会增长，光这一点就不知道消耗掉了多少研究工程师的脑细胞。
这热防护技术不是一般的麻烦，当年的黑鸟飞行一次回来就得重新做一次大的维护，所以就算是也只能是放弃了。
三、气动的外形
空气和水都是流体，在流体中运行，外形的作用就显得格外的重要了。这个学科就是“流体力学”管了，飞行控制和外形是一回事，都是流体力学的范畴。
如果你打算用计算的方式去对付流体力学，最后都会败在老师傅的经验之下。就像你折两架纸飞机一样，都不可能飞出一模一样的飞行轨迹。
这个跟中国的老师傅一样，全凭经验说话：觉得这样就行了
中国可以说是这个行业的顶峰，而我们的钱学森更是一个开挂级的老宗师。这个经验也是靠实验数据进行堆砌的，钱学森又不是算命的老先生。钱学森的贡献不只是空气动力学，他的代表作是《工程控制论》，对整个中国工业化体系的建立立下了汗马功劳。
论贡献和不可替代性，在建国时期的中国科学家眼里，钱学森是顶级中的顶级。另外，研究研究外形的钱学森的外形也是一位美男子哦！
因为流体力学需要大量的实验来作为经验的基础，而实验就需要依靠两个手段了，一个是真刀实枪的去进行飞行实验，这个经济价值消耗大。一个就是著名的风洞实验了，这个实验实现时间短。
超高速的风洞实验，实现的时间都是按毫秒进行计算的，获取的信息也就非常的有限了，没有办法跟实际飞行相比，而飞行时间，烧的油是其次的，跟多的是钱。两个各有所长，各有所短了。
美帝尽管风洞技术是相当的不赖，可也架不住人家钱多啊，直接一步到位，直接进行飞行实验，就是这钱烧的比油还快，搞了几年就收敛了不少。飞行实验可以获得宝贵的实测数据，可毕竟实验数量上不去，相应的经验数也就跟不上去了。
从各种消息里来看的话，美帝的玩法就是直接上发动机踩油门，直接玩飙车，速度上去了就行，然后再到处喊一小时打遍全球。这个还真没辙，力大飞砖嘛，谁叫人家的飞行器牛逼呢。
钱学森弹道
太空飙车，省油比速度更重要，速度超过10马赫就行了，再快就形成浪费了，但是航程不要嫌多，这东西要震慑住人，起步就得是5000公里往上走。
如果想着像黑鸟那样，单纯的靠着冲压发动机的蛮力，在大气层的边缘飙个几千公里，来去自如，几乎是不可能是事了。
摸着石头过河，咱们这个是有经验的，美帝在前面做了一个很好的榜样嘛，既然黑鸟的路数行不通。又要省油，那咱们就找下外形的窍门呗，而外形就需要靠经验来说话了。
想当年因为国家穷，只能是不断的发展风洞进行实验，这一玩就玩过头，玩到了独步武林的地步，风洞实验省钱啊，所以还是积累了相当丰富的数据了。于是，钱学森也就开挂了，说是咱们就在太空“打水漂”把，也就是在大气层的边缘进行“助推-滑行”的路数。
二战时期，小胡子想着轰炸美国，于是德国人sanger想出了一个办法：那就是飞行器重返大气层的时候，利用小型的发动机和气动外形进行拐弯，再次飞出大气层，利用这种方式往复运行增加射程。后来这个方案被美国人获得了，而我们的钱学森当时是美国的陆军航空兵上校，恰巧被他看见了。钱学森认为只要热防护技术过关，飞行器就可以在特定的高度滑翔下去，而不是像sanger弹道那样折腾，于是就有了著名的钱学森弹道。
钱学森弹道说的简单点，就是把大气层当成水面，飞行器像滑板一样在上面滑翔。对比弹道导弹，这家伙还是好处的：一，因为气动布局，可以实现机动；二，大幅度的提高航程；三，敌方捕获弹道后很难预知下一步的动向。
因为高速飞行器可以与茶叶蛋完美配合，所以这东西的保密级别嘛，呵呵。据说美帝因为发动机的速度够强，所以就一直加大动力，速度比毛子跟兔子快的不是一点两点；而我们可爱的兔子就利用气动的外形，开着冲压发动机在大气层的边缘冲浪，据说型号都出来了。
从当年外媒捕风捉影的WU-14，到现在全民皆知的26号东风快递，还有现在在量产的J-20和Y-20，几乎是明白无误的告诉世人，咱家的气动布局稳压美帝，这也算的上是兔子的压箱功底把。
我们经常嘲笑阿三、说欧萌个逗逼，话毛子的大块头。但是，千万别小瞧美帝。想当年瑞典想自研鹰狮战机，采用了和J-20一样的鸭式布局，但是因为飞控和气动布局没过关，飞机直接甩地上了，请美帝帮忙，美帝一出手就轻松的解决了问题。后来美帝觉得太麻烦了，直接整发动机才是王道，就一直没把气动布局当一回事，导致发展到现在就落下成了。
后记
话说回来，目前这个气动理论的研究还是主要靠经验，这东西没辙，全靠实验数据攒经验，没法靠公式去解释。空中的影响因素太多了，涡流、气旋无处不在，高速飞行器遇上就会产生无数的变折。
科学，有时候就是这么无奈，只能是靠经验来实现。
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