（同上，搬运）

　　

　　

　　

　　

　　——————————

　　1. 施加 亲电物 质

　　向再入飞行器 天线上游等离子流场中施 加亲电物质 , 是 一种很有吸引力的减 轻 “ 黑 障” 的方案 。 国外对此 曾作过 多次飞行试验 (见表 1 ) 。 试验证 实, 喷注亲电液体 ( 如 氟 里 昂 ) 和采用亲电物质 ( 泰氟隆) 烧蚀技术 可使再入清洁流场中的 电子密 度 分 别 下降 3一 2 个数 量级 (见图 3 ) 。 但是这种减轻技 术在载人飞行和弹头的 实际试飞中是否收到预期效果 , 仍值得加 以探讨。

　　从获取 再入段遥测数据的角度来看, 美 国弹头 飞行 试验大致可划 分为 两 个 阶 段。 1 9 6 6年以前 , 美国的 洲 际 导 弹— “ 宇宙 神” , “ 大力 神” I 、 I 以及 “ 民兵 ” I 和 I 等 , 装备的都是单弹头。 弹头的气动外形较 短 、 较钝或为锥一柱一裙 组合体 , 如 M K 一 3 , M K 一 4 , M K 一 5和 M K 一11 弹头 。 再入黑障出 现在高空, 黑 障区 信号多通 过 回收数据容器 或磁记录器的办 法来获取。 因 弹头脱出黑障 后 至落地的一段 时 间较长 , 也可 以采用 记 录 重 发而不 必使用 任何减轻中断的措施。 自多 弹头出现后 , 由于母 舱尺寸 和子 弹头数 量 的 限制以及突防的要求 , 子弹头多选用长 细 比 大的尖锥外形 。 这种弹头虽然增加了气动热 问题 , 但却能 减少 再入遥测信 一号 的 中 断时间。

　　据资料报道 , 美 国用 “ 阿西纳” 火箭试 验缩比子弹头时 , “ 再入过程 中信号 电平大约 以 5 分贝 /秒的速 率下 降 , 这种现 象 持 续 8 秒钟 , 最大信号衰减为 3 5 分贝 的时间 仅为 2 ~ 4秒” 。 “ 除干扰外 , 实际没有收到遥测数据 的时间只有 2一 4秒” 。 另一 资料说 : “ 喷液试验 进展较慢的原 因是 尖头再入体 的出现排除了 对它 的需要” 。 这表明利用喷液减轻中断的技

　　术在弹头实际试飞 中并没有使用。 有关的研 究发现: 在较低空, 为显著降低 自由电子密 度而 需要喷注的亲 电液体质量较大 , 甚 至可 能 吹落边界层并形成羽扇状激波 , 造成二 次 电离 , 使问题 复杂化。 另外 , 采用 减轻中断 技术还应考虑弹头能否 实际 使用。 子弹头的 尺寸较小 , 一 般也不愿意在防热层上打孔 , 而 安装喷射系 统又会使复杂性 增加 , 可靠性 下 降。 美空军进行 “ 喷液 试验 ” 的 目的不 单 是为了减轻通信 中断 , 更 主要的是研究拖曳 等离子体尾迹 的特性。 对于 再入等离子体 , 武装部队关心 的是不 同拖曳等离子 体尾 迹 的 雷达效应 , 以便识别再入体 。 关于 烧蚀减 缓 技 术: 1 9 6 4 年 , 美 国在 M K 一 1 2 弹 头 的端头上加 了一个 特制的泰氟 隆端头帽, 很像1 9 7 3 年 “ 开路先锋” I 进行 “ 泰氟隆烧蚀减轻中断” 试验时使用 的再入 体端头。 据 资料介绍 , 这 种端头帽主 要用 于 高空防热 , 到 3 0 , 一 4 0 公里时 , 低空端头帽 已被烧掉。有迹 象表明 , 别 的弹头也可能 使用泰氟隆。

　　看来 , 泰氟隆端头帽不 仅可用作高 空 防热 , 而且 由于 它能降低流场电子密度和 减少尾 流 , 对突防有利 。 在高空段 的清洁流 场 中, 泰氟隆烧蚀对降低流场电子密度的效 果是 明显 的 , 但在受防热材料烧蚀污染的低 空 , 效果 不大 。 R A M C 一 I 飞 行 试验获得 的 低空段 数据 与按碱金 属杂质污 染流场 计算结 果的一致性 , 排除 了附面 层 中泰氟隆的大量 亲电作用 , 因为 从锥体上脱落下 来进 入附面 层 的泰氟隆 , 要比端头烧蚀产 生 的 碳 酚醛 ( 碱金属含量 4 0 0 0 p p m ) 产物多。 如果泰氟 隆产生了亲 电作用 , 飞行测 量 的衰减数据就 不 会同按 “ 空气 十 碱金属 ” 理论计算的结果 相符合。 要想使泰氟隆在低空能 起到减轻再 入通信中断的作用 , 首先应 减少 防热材 料烧 蚀造成的污 染— 减小防热材料中的 碱金属 含量 ; 其次是 提高泰氟隆的 耐 热 性 能 , 否 则 , 还 没有到需要它发挥作用 的 低空 , 涂层 就会被烧掉 。 据资料介绍 , 有一 种碳 酚 醛 一泰氟隆防热材料既能防热又可 降低流场电子 密度 , 但它对加工工 艺要 求较高。 泰氟隆含 量 少起不到 减轻中断的作用 , 含量 大 防热性 能 降低 。 再 入时 , 因烧蚀不 均匀 , 可能 出现 不对称现象 , 使弹头漂 移量增大 。 这种材料 是否 已用 在再入环 境恶 劣的子弹头上 , 尚缺 少 资料依据。

　　2. 改进 防热 材料

　　当防热材料 中含有较多的 电离 电势低的 碱金属和 碱土金属 时 , 其烧蚀产物的电离会 使附面层 内电子密度 急 剧增加 , 使流场受 到 污染 。 理论分析和实测结果表 明 , 防热材料 的烧蚀污染是造成低空 区遥测信号中断的主 要原 因。 此外 , 边界层 内大 量 自由 电子进入弹 头尾 流 , 又会使尾流雷 达反射截面 增加 , 大 大降低弹头的突防能力。 美国在六十 年代 已注 意并着 手解决这个 问题 , 以后 又分析 了防热材 料 中碱金属含量 对 电子密度及对射频信号衰减的影响。 从图 1 和 图 4 可 以 看 到 , 碱 金 属 ( 钠 ) 含量为 1 0 0 p p m 时 , 电子 密度 比清洁空气中 增 加 2 个数量级 , 射频信号衰减增大 1 5 分贝 。 碱金 属含量 达 4 0 0 0 p p m 时 , 电子 密度增加 近 3 个 数量 级 , 射频信 一 号衰减增至 3 0 分贝 。 由此不 难看出 , 降低防热材料中的碱金属 含量 , 减 少烧蚀 污 染, 是减轻通 信中断的一个 很有效 措施 。 在分导式多弹头出现后 , 子 弹头 的再 入环境更为恶 劣 , 对防热 材 料 的 要 求 也更高 , 为此 , 美国加紧 了防热材料的研究。 在 近 2 0 年的 时间里 , 防 热材料的烧 蚀热从 2 0 0 0 英热单位/磅提高到 2 0 0 0 0 英热单位/磅。 与 此 同时 , 碳酚醛 防热材料中的碱金属含量也 大幅度下 降。 1 9 6 7年 R A M C一 I , C一 l 试验 时使用的碳酚醛 ( N a r m e o 4 0 2 8 ) , 碱 金 属 含量达 4 0 00 p p m ; 七十年代 已降至 4 0 p p m 。 碳酚醛是 美国七十年代 以来一直 成功应用 的 洲际导 弹头部防 热 材 料 。 “ 民兵” I 的头部 M K 一 1 2 和 M K 一 1 2 A , “ 三 叉戟 ” C 4和 M X 导 弹头部 , 都先后采用碳酚 醛 作 为 防热 层材 料 。 这就从根本上解决了烧蚀污 染问题 , 减 少 了再入 遥测 信号的 中断时 间。

　　3. 改善气动 外形

　　减轻再入通信中 断的另一种有效方法是 改善再入体的气动外形 , 即把钝头再入体改 为尖锥细 长体。 众所周知 , 围绕尖锥再入体 的等离子 鞘要 比围绕钝头再入体 的薄得多。 美国在 1 9 6 1 年 8 月利用 R A M 计划 (R A M A 一 1 ) 就进 行 过这种试验 。 R A M A 一 1 的端头 半径为 1 英寸 , 后体是 半锥角为 9 °的锥一柱一 裙组合体 。 试验结果表明 , 再入信号衰减很 小 , 而在同一 条件下较大的再入体 出现 了信 号 中断。 图 5 是一个半锥 角为 1 8 “ 的尖锥再 入体同钝头 体 在相同 条件下 的信 号衰 减情 况。 从图中可 以 明显看 出, 尖锥的信号衰减 要小得多 。 然而 , 尖锥体却会带来载荷能力 减小和气动热增大的 问题 , 这在当时还难 以解决 , 因而影响了它的实际应用 。

　　随着防热 材料的进展和 多弹头的需要 , 子弹头 也就改 用细 长尖锥 , 从而改善了再入等离子 流场环 境, 减弱了弹头尾迹 , 压 低了转挟高度 , 缩 短了射频信号中断时间。 据资料报道 , 美国 在军事上 已通过改 善气动 外形来减弱围绕弹 道导弹再入体 的等离子 鞘套。 图 6 列出几 种 弹头外形 , 可看出其演变过程 。 民兵 I 导弹的 M K 一1 2 (或 M K 一1 2 A ) 弹头 、 技术发展试验弹头 ( T D V ) 以及 M X 导弹的高级弹道式弹头 ( A B R V 现改名 M K 场 l ) 的长细比均大于 3 。 流场计算表明 , 对 于长细比大于3的再入体，后体区 流场内的 电子密度要比前身区低得多。 遥测天线一般 均装在电子密度较低的尾裙部。 这样 , 通过 改善气动外形 , 使用含碱金属杂质 少 的高性 能 防热材料 以及合理地设计和安装天线 , 便 可 以 大大缩短再入遥 测信号 的中断时 间。 据 报道 , 1 9 7 5 年发射的 N R V (端头 回收弹头 ) 未采取任何措施 , 再入信号除受到干扰外实 际上 没有中断 。 1 9 7 7年 T D V 飞行 试 验时 , 遥 测信号 中断时间少于 1 秒。 据我们 分析 , T D V 也 未采用减轻 中断技术。 因为 : ( 1 ) 气动外形为细 长尖椎。 端头半径 2 5 毫米 ( 或5 0 毫米 ) , 长细 比等于 3 。 再入等离子 鞘套薄 , 尾裙 部电子 密度较低 ; ( 2 )使用新的 防热材 料 。 端头为细 编碳一碳 , 再入过 程 中 烧蚀 量 很少 , 烧蚀表 面均 匀对称 。 大面积 防热使用的碳酚醛防热材料中碱金属含量很低。 单从 这两 点上得到 的实际效果就 比喷注氟里 昂要 好 , 因此无 需再使用减 轻技术 。 加上 弹上天 线设计合理 , 地面采用 大抛 物面天 线接收 , 同时使用遥测飞机和遥测跟踪船; 这样 , 遥 测 信号 中断少于 1 秒并不 是不 可能 的。 六十 年代 初期 , 美国就提 出利用尖锥气动外形来 消除弹道导 弹的再入黑 障 , 利用 “开窗” 来 解决 载人 飞行器钝 头再 入体 的 实时 通信间题 。 看来军方正是沿 着这条路走 过来的。

　　4. 外加磁场

　　【略】

　　5. 频率选择

　　通信系统工作频率高于预 料的最大等离 子体频率时 , 再入衰减将 显著 减轻 。 R A M 计划也 曾为验证这 一论 点进行过飞行试 验。 由于提高频率受到波束宽度、 噪声 、 大气吸 收 以及设备的 限制 , 试验仅限于甚高频和 X 波 段之 间。 试验结果表明 , 在高空 时频率特 性明显 , 高频优于 低频 ; 而到低空时频率对 衰减影响不大 。 从图 7 可看 出 , 9 . 2 千兆周 和 5 . 7 千兆周 到 4 0 公里左右才 出现 黑障 , 而 2 2 5兆周和 2 5 9兆周 早在 8 0 公 里左右就出现了 黑 障。 但是在低空 , 这 四个频率的黑障下 限 却相 差无几 , 都发生在 M ~ 1 4 ( 高度为 2 2 一2 3 公里 ) 左右。 图 5 同样说明了这点 。 当时 , 美国 的技术发展水平可 以制造1 0 千兆周 以上 的结构紧凑且重量 轻的射频系统 , 但要将遍布世界各地的大量 踉踪站装上这种设备 , 耗 资就太多 了。 而且 , 当时作战 试验弹头脱 出 黑障后至落地的时 间较长 , 使用记 录回收或 记 录重 发的办 法可 以获得满意 的再入遥测数 据 , 故此法未被采用 。 随着弹头气动外形得 到改善 , 1 9 6 6年美国 白沙导 弹靶场使用 S 频 段两次获得 “ 阿西 纳” 试验弹再入飞行段的 全程遥测数据 。 这一成功为 再入遥测 指明 了 方向 , 即弹头气动外形改善后使用 S 频段基 本 可 以满足 再入 试 验要 求 , 无须 再提高频 段 。 1 9 7 0年后 , 按国防部指示 , 美军方的遥 测工 作频段均 改 用 S 频段 , 包括 弹体 和弹 头 。 从公 开 报道 的资料 看 , 使用 S 频 段遥 测的几 种弹头 , 再入 信号中断时 间都很短。 N R V 再入时遥测信号没有中断 ; T D V 的再 入速度 为 6 . 7公里 /秒 , 信号 中断少于 1 秒 。 1 9 7 9年 A M A R V (高级机 动弹头 )飞 行试验 中再入等离子 鞘持续 1 1 秒钟 , 但遥测 信号没有中断。

　　由于 改善气动外形和 改进 防热材料 等措施大 大改 善了再入通 信环境 , “ 民兵” I 使用 M K 一 1 2 A 弹头按两 种 不 同 弹 道 再 入 时 , 等离子体造成的衰减最大只有 2 2 一 2 6 分 贝 ( 图 8 夕 。 一 般 的遥测系 统均有 2 0 多 分贝 的 抗衰耗能力 , 因此再入 遥测信号 中断时间不 会很长 。 从资料看到 , 机载遥 测站选用 某一 种相控 阵遥测天 线而遥测 飞机沿 一定 航线 飞 行时 , 即使同时 接收 4 个子弹头 的再入 遥测 信号 , 也可 以不 中断。 目前 , 国外毫米波技术 发展很快 , 但 尚 未见 到用 于 再入遥测。 T D V 飞 行时 做过一 次 K 频 段等离子体试验 , 目的不详 。 但 更 多 的是试验 S 和 L 频段 的等 离子 体特 性 , 如A M A R V、A B R V 等。

　　当前 美国 再入 试验的重点是解决恶劣天气的影响。 恶劣气候不 仅损伤弹头表面 , 影响命中精度 , 雨 、 雪等 的水滴也将引起毫 米波散射和 吸收 , 影 响引 爆雷达性能。 A B R V 试验 未提 高频 率也许 与此有关 。 就再入遥测本身来说 , S频段 (有 时加 记忆 重发 ) 基本 上 已 可满足要求。 美国 的弹头落 区是在海上 。 弹头 落 区夸贾林珊瑚 岛上 的遥测站装有 6 部 S 频段 自跟踪 天线 , 其中 4 部天 线直径 为 3 米 , 一部 8 , 5米 , 一 部7.3米。