晨枫 ：一周内试射两发高超音速导弹，朝鲜这么厉害了？
【文/观察者网专栏作者 晨枫】
1月5日，朝鲜发射了一枚高超音速导弹。不到一个星期后，在1月11日再次发射一枚高超音速导弹。如果说在2021年9月29日朝鲜宣布首次发射高超音速导弹的时候，人们还将信将疑，3个多月后的两次密集发射打消了人们的疑惑。这是真的。但也使得人们很好奇：朝鲜的导弹技术这么厉害了吗？
1月5日，朝鲜发射了一枚高超音速导弹（图源：劳动新闻）
这不是朝鲜第一次试验高超音速导弹，在2021年9月29日进行的才是第一次发射（图源：朝中社）
据报道，在1月5日的试验里，导弹检验了多种高超音速技术，滑翔体与助推火箭成功分离，多次滑翔跳跃飞行与强横向机动成功结合，操纵性与稳定性得到检验，实现了从初始发射方位角向目标方位角横向机动120公里，准确命中700公里外的目标，最高速度达到M6。
在1月11日的试验里，导弹更是达到M10的速度，击中1000公里外的目标。
9月29日的试验参数不明。
韩国军方在1月5日的导弹试验后宣称，朝鲜发射的不是高超音速导弹，而是具有机动再入能力的弹道导弹。难说1月11日的试验是不是朝鲜特意为打韩国军方的脸而进行的：“看清楚了，这是高超音速导弹！”也可能这是原来就安排的另一次试验，为了测试不同的技术参数。
在“自卫2021”中展示的一枚导弹（左二）与试验中使用的导弹很相像（图源：朝鲜中央电视台）
同时展出的还有另一种高超音速导弹，据称型号为火星-8（图源：朝中社）
为了纪念朝鲜劳动党建党76周年，朝鲜于2021年10月11日在平壤举行《自卫2021》军事装备展，展出了多种新型装备，其中包括两种高超音速导弹。对比发现，9月29日发射的是展示中高调展出的乘波体高超音速导弹，据报道型号为火星-8，外观与中国东风-17很有几分相似。但1月5日发射的是更加传统的双锥体结构，型号不明，这里暂且称为火星-高超。
两种高超音速导弹都采用火星-12助推级的改进型，这是液体燃料的，但具有长期贮存技术。也就是说，可早早加注液体燃料，随时准备发射，避免了发射前加注所需的时间和可能导致的遗失战机问题。
在不长的时间里，朝鲜接连试验两种不同构型的高超音速导弹，自然引出一个问题：为什么？
高超音速上是一个框，什么都可以往里装。真正有意义的高超音速不仅速度要超过M5，还要有足够的横向机动能力，否则再入的弹道导弹早就达到高超音速了。
高超音速也分三种典型模式：
1、高抛-滑翔
2、水漂-滑翔
3、大气层内滑翔
高抛-滑翔弹道就是钱学森弹道，水漂-滑翔弹道就是桑戈尔弹道，大气层滑翔弹道在关机点和滑翔段之间直接连线，不出大气层（图源：网络）
高抛-滑翔是最简单的高超音速滑翔弹，用火箭像弹道导弹一样发射到高空，通常达到大气层外的高度，然后在重力作用下返回，在进入大气层后改平，转入滑翔。由于惯性，从拉起到水平滑翔之间实际上有一段“下沉-浮起”过程，这是弹体受到过载最大的时候，也是能量控制的关键。再入角度较浅的话，“下沉-浮起”的幅度差不多可以忽略不计，如图中所示的情况。这时弹体受到应力较小，速度和射程受到的损失较小。但这也决定了离去角度较小，弹道较低，射程较短。射程较大的话，弹道必定较高，再入角度必然较大，“下沉-浮起”就接近水漂-滑翔弹道的第一段“浮起”，只是在弹出大气层之前就转入水平滑翔了。
水漂-滑翔是高抛-滑翔的进一步发展，在再入中，利用大气层边缘的密度差，像石片打水漂一样，在“稠密”的大气层边缘弹起，重回空气密度接近真空的大气层外，在两个水漂点之间是弹道飞行。水漂-滑翔在每一次再入后，继续在水漂点之间利用大气层外低阻力飞行的优点，速度高，射程远。在每次打水漂的时候，还可利用空气动力控制改变反弹方向，形成横向机动，使得飞行轨迹难以捉摸，甚至实现迂回攻击，绕过反导防御最强大的方向。
大气层内滑翔就像滑翔机一样，飞行轨迹的改变是连续的，慢说横向机动，兴趣来了，绕圈子飞都是做得到的。但与高抛-或者水漂-滑翔相比，空气阻力的作用明显，速度较低，射程也降低。一般采用大气层内起滑，也就是说，在飞出大气层前，助推火箭关机，导弹在重力作用下自然低头，在转入水平的时候，助推火箭再次开机，水平推进，直到燃料耗尽，弹体分离，转入滑翔。
从反导来说，三种高超音速模式都超过M5，都超出典型防空导弹的拦截包线。三种高超音速飞行都属于极限飞行，而且极限之处不在于速度，而在于机动性。反高超弹的机动性需要比高超弹更强大，难度可想而知。这是奥运百米冠军之间的追逐，多吃鸡腿是没用的。
相对来说，水漂-滑翔的弹起-弹道段可近似为弹道导弹处理，速度快，但弹道简单，只要在下一次水漂和改变方向之前完成拦截，技术上相对成熟。对于水漂-滑翔弹来说，水漂点间距越小，弹道越不可测，横向机动能力越大，但速度和射程损失也越大。朝鲜报导里提到“多次滑翔跳跃”，应该是指火星-高超具有水漂-滑翔能力。有可能在1月5日和11日的两次试验里，利用不同再入角和水漂点的数量，测试了最大横向机动和最大速度-射程的两个极端情况，液体火箭的可调推力和再点火能力使得弹道可控能力更高。
全程大气层内滑翔的机动性更强，尽管速度低一点，飞行更加不可预测，甚至有可能做对抗性的反机动，拦截更加困难。
高抛-和水漂-滑翔的飞行轨迹高，早期预警的探测距离大；大气层内滑翔的飞行轨迹低，预警距离小，进一步增加拦截困难。
但这些都只是针对中段拦截而言，进入末段拦截时，水漂-和高抛-滑翔都进入最终的水平滑翔段，和全程大气层内滑翔没有本质差别。
在技术上，高抛-滑翔最简单，具有再入-拉起能力的远程火箭炮弹都可说具有近似高抛-滑翔的能力，如中国供出口的A300火箭炮。水漂-滑翔的难度高一点，大气层内滑翔的难度最高。
在构型上，高抛-滑翔通常采用双锥体，大气层内滑翔采用乘波体。
双锥体是传统的子弹头外形的改进型，重点在于提高再入后的拉起和末制导能力，具有末端制导能力的弹道导弹经常采用双锥体，如东风-15B。
东风-15B是典型的双锥体（图源：新华社）
美国陆海军的“通用高超音速滑翔体”也是双锥体（图源：美国陆军公关视频截图）
与助推火箭相结合，就成为LRHW高超音速导弹（图源：美国陆军）
双锥体由于轴对称，气动设计比较简单，但升阻比较低，不适合远距离滑翔。双锥体用于水漂还是不错的，在水漂中转向也相对容易设计和控制。火星-高超就属于这样的构型。美国陆海军通用的“通用高超音速滑翔体”（C-HGB）也是双锥体，换句话说，与朝鲜的火星-高超在本质上处于同一水平的技术。
乘波体像扁平的箭簇一样，升阻比高得多，适合远距离滑翔，但气动和飞控的设计难度也高得多。更重要的是，高超音速飞行时间越长，热管理问题越大，如何在高超音速飞行中不使气动加热烧毁飞行器是一个世界难题。东风-17是世界上唯一可确认达到实战水平的乘波体高超弹。俄罗斯的“先锋”据说也是乘波体，但从未公布过构型，无法确认；美国AGM-183也是一样，而且三次试验都由于不可言说的低级错误失败了。在这方面，双锥体因为轴对称，气动加热产生的热负荷相对均匀，耐热性较好，较短的滑翔飞行时间也降低了热管理的难度。
AGM-183的三次试验都失败了（图源：美国空军）
中国的东风-17是世界上唯一可确认达到实战水平的乘波体高超弹（图源：新华社）
乘波体的潜力大，技术难度高，一步到位困难，不是谁都有中国这样的高超音速风洞群的条件的。两条腿走路，或者用双锥体先过渡一下，不失为技术上较稳妥的做法，至少可以较快就拥有可用的高超弹，美国陆军的LRHW就是这样。
但更高的升阻比意味着更大的射程，或者同样射程下更大的投掷重量。乘波体的诱惑是不可阻挡的。美国空军的AGM-183要求最终能用F-15E携带，只有乘波体才可能满足要求。朝鲜需要高超弹至少能可靠覆盖日本全境，还不能一味依靠加大助推火箭，所以也需要乘波体。
火星-8在火星-高超之前就开始试验。但起个大早不等于赶上早集，甚至有可能在研发过程中意识到离技术成熟尚远，只好加上火星-高超作为过渡，并非原来发展路线图上的一步。这能解释两者试验时间的“倒挂”。但乘波体的潜力也更大，火星-8也因此值得更多的关注。
必须说，火星-8和中国的东风-17在外观上很相象，远看还真不好分辨。这不等于说朝鲜的乘波体技术来自中国。中国首先在军控方面始终是负责任的国家；其次高超音速技术的敏感度高，中国未必愿意转让。在琳琅满目的珠海航展上，中国展出了高度隐身的无人机，展出了射程达到甚至超过战术地地导弹下界的制导火箭炮弹，但是没有展出高超音速导弹，具有再入-拉起能力的火箭炮弹不算，那更多的是增程技术，与有意义的高超音速技术还有距离。
但外观相像只是外观相像，细节决定水平。
运载车辆的差别不与导弹本身相关，这是朝鲜在重型运载车辆技术方面的差距。朝鲜是有更大的运载车的。火星-8用的是6轴车，火星-15用的是9轴车，火星-16更是11轴车，肯定够长了，但那成本太高，没必要。
火星-8的下弹翼很小，几乎可以忽略不计（图源：网络）
东风-17的下弹翼和上弹翼一样大（图源：新华社）
东风-17的侧弹翼的安装位置是在弹体两侧“削平”的部位，也就是说，侧弹翼可有显著的转动范围。这意味着东风-17具有强大的俯仰控制力矩。火星-8也有这样的结构，所以侧弹翼也可以偏转，控制俯仰。
最大的差别在于底面，火星-8的底面是平直的（图源：朝鲜中央电视台）
东风-17的底面就是饱满的弧面（图源：简氏防务）
两者的设计水平差别好比F-117和F-22（图源：美国空军）
但火星-8的底面是简单的平直多面体，下弹翼很小。东风-17的底面是饱满的弧面，下弹翼和上弹翼一样大。这意味着火星-8只是简单粗暴的平面激波设计，而东风-17的激波设计更加精细、先进，好比F-117和F-22的设计水平的差别。
在速度很高的时候，弹翼升力的阻力代价太大，可以用弹体本身直接产生升力，这时弹体本身就是升力体。简单的升力体与滑水很相像。换句话说，利用前进运动对水的压力直接产生升力，在航空上也叫压缩升力。比升力体更进一步就是乘波体。升力体用弹体直接产生升力，但乘波体用弹体产生激波，然后通过激波产生升力，而弹体“坐在”激波上飞行，好像坐在魔毯上一样，故名乘波体。
压缩升力的原理和滑水很相像（图源：维基）
简单的楔形体用紧贴下斜面的平面激波产生升力，本身骑乘在上面（图源：Aerospaceweb.org）
二十年前的X-43就是基于这样的原理的设计（图源：NASA）
火星-8也是这样的基本设计，所以不能有太大的下弹翼，否则会破坏平面激波（图源：朝鲜中央电视台）
最简单粗暴的乘波体用平坦的下弹体产生平面激波，乘波体本身骑乘在上，这就是早期多平面乘波体的基本设计，火星-8的下弹体也是这样。但平面激波针对的是无限宽度的理想乘波体，实际乘波体不仅不会无限宽度，宽度还常常很有限。有限宽度的乘波体不可能产生平面激波，而是锥形激波，锥形的形状由乘波体构型和速度决定。为了简化分析和设计，常用简单的圆锥形激波来近似分析，而忽略具体锥形形状的影响。现有工具反正也分析不了太具体的复杂锥形，只能做简化的近似分析。
可以看到，X-43的激波也不是平面的，很接近圆锥（图源：NASA）
低马赫时，可用大直径锥形激波近似分析；高马赫时，可用小直径锥形激波近似分析，乘波体的翼展与锥面相接（图源：Science Direct）
可以看到，速度越低，下激波越接近平面激波，乘波体的底面与下激波的锋面越近；速度越高，下激波越接近弧面激波，乘波体的底面与下激波反而有一点距离。以此推断，火星-8的速度相对不高。作为比照，按照多面体设计的X-43的设计速度为M10，一共试飞过三次，第一次失败，第二次在29000米达到M6.83，第三次在33000米达到M9.64。火星-8的起滑速度估计不会超过M10一级。相比之下，东风-17据说达到M15-20。
火星-8的橙色弹体上有大片黑色，那是帮助散热的防热涂料。高超音速飞行时，气动加热严重，表面对流已经不足以带走足够的热量，需要加强辐射散热。广东老太在夏天爱穿黑绸衫乘凉，一方面是因为绸料透风，另一方面是因为黑色是辐射散热的最好手段。夏天人们爱穿白色，那是因为白色在户外反射太阳的热辐射最好，但在背阴的地方，反而是黑色最有助于散热。SR-71“黑鸟”采用全黑涂装，部份原因就是有助于蒙皮散热。
X-43（前面的小黑东西）是通体漆黑的，后面白色的是助推器（图源：NASA）
X-51技术进步了，就不再通体漆黑了（图源：NASA）
东风-17不用黑色涂料，因为更好地利用了激波。乘波体的奥妙在于，激波是致密的空气层，不仅提供升力，本身也是良好的导热体。东风-17的下激波锋面远离弹体，弹体处在相对凉快的激波尾流里，热管理问题不大。火星-8只利用激波的升力，但热管理的作用利用得不好，必须用黑色涂料加强散热。
火星-8小小的下弹翼也削弱末段气动控制能力，可能命中精度方面也差一点。
高超音速飞行体的热管理是中国的独门绝技。美国高超音速导弹试验好几次就栽在热管理不善上，飞到中途就自己烧毁了。朝鲜解决不力是很情有可原的。
就朝鲜在1月两次密集发射火星-高超来看，火星-高超已经接近或者达到实战水平了，大量部署只是时间和投资问题。这也接近传统弹道导弹的机动再入技术，韩国“贬低”朝鲜1月5日的高超试验并非全无道理。但在更多试验之前，还不能断定技术水平更高的火星-8是否完成技术研发了。
这与火星-15/16一级的洲际导弹不同。对于洲际导弹，“让我们的心上人自己去猜想”本身就是一种威慑力，测试多了反而有可能露怯。火星-8和火星-高超属于战役打击导弹，使用门槛低，需要可靠、好用，“不需要让自己人猜想”才是要紧的。
朝鲜的高超弹给美日韩造成不少困扰。朝鲜的战役弹道导弹和巡航导弹已经是大麻烦，但“爱国者”、“萨德”、“宙斯盾”总还是应对的办法。高超弹就没有已知的应对办法了，而无所作为是不可接受的。
日本计划以美国海军放弃的电磁炮为基础，发展反高超弹的武器（图源：日本防卫省）
韩国的办法是以矛对矛，研发Hycore高超弹。这是采用超燃冲压推进的高超巡航弹，技术要求比大气层滑翔的高超弹还要高。韩国声称2022年试飞，但除非是“哲学意义的超燃冲压高超巡航弹”，韩国很需要一点奇迹才能实现这个“赶中超美”的目标。
美国可能推出“萨德ER”，具备某种反高超能力，但什么时候能成不好说。
日本则试图把美国海军丢下的电磁轨道炮拾起来，用于反导。只能说，祝君好运。
朝鲜的各种导弹（图源：BBC）
对于中国来说，中国支持朝鲜半岛无核化，中国也支持朝鲜拥有正当的自卫力量。先进的战役和战术打击手段实际上是提高核门槛的，只有在快要满盘皆属的时候，才会诉诸玉石俱焚。从这个意义来说，朝鲜发展高超弹其实是降低半岛核风险的，当然，前提是朝鲜的高超弹有足够多、足够精确。就现在来看，朝鲜的高超弹技术是超出其一般经济、科技发展水平的，还是比较厉害的。
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