全球高超音速导弹全面解析与对比(2)
5、速度10马赫及以上(典型航天器再入情况)
东大的宇宙飞船、返回舱(如神舟返回舱)等等,再入大气层时,都会经历这个10马赫及以上的速度。通常在35公里到80公里之间。在这个区间,大气密度开始显著增大,足以产生强烈的气动加热,但密度又不足以让飞行器迅速减速。
10马赫以上的再入速度,气动加热极其剧烈,等离子体鞘的电子密度,可以轻松超过通信频率),甚至更高。能够完全屏蔽从UHF、L、S到C波段的所有常规通讯和测控频段。即使是频率更高的Ku波段(12-18 GHz)也可能受到严重影响。
由于速度极高,在黑障区内飞行时间可能持续数分钟,对载人航天任务(如神舟返回舱)的安全是重大挑战。
最近2025年4月30日13时,神舟十九号载人飞船返回舱在东风着陆场成功着陆,中间和航天员也是有中断通讯的。


以我国神舟飞船的回收经验,黑障是距离地面80-50公里之间出现,此时没有任何信号,这阶段再入速度由23马赫降到15马赫左右。50-40公里之间可以不稳定通讯,再入速度为由15马赫降到13-10马赫以下,才可以通讯,注意这还是载人返回舱的技术水平。
总的来说,黑障现象是神舟飞船,回收过程中必须面对的一个挑战。但通过科研人员的不断努力和探索,已经逐渐找到了应对这一挑战的有效方法。航天员可以持续与地面保持联系,地面测控雷达也可以无间断跟踪飞船。
同样的,我国的DF21D、DF26、鹰击19等高超音速弹道反舰导弹,通过类似的技术,在末端10马赫以下,将能实现对海面移动目标的持续探测跟踪,不再有丢失目标的风险。

因此对于10马赫以上的再入导弹,黑障是必然且严重的,是必须克服的技术难关。目前分析发现,东大攻击移动目标的高超音速导弹,末端速度大致就在10马赫左右,暂时没有明确的产品,支撑超过10马赫以上,可能这个难关还在继续攻关。
有人可能会问,神舟飞船回收都没有问题,怎么导弹就差很多呢?这个应该和小型化,以及性价比有关,大家还是拭目以待吧。
6、东大高超音速飞行器解决方案
大约在2013年,工程院院士包为民,牵头启动了名为“黑障通信模拟”的国家重大项目。西安电子科技大学联合11家单位,经过6年的艰苦努力,建成了全球首屈一指的等离子体鞘套地面模拟装置,这是目前全球唯一的此类装置。这个长达12米、直径3米的真空舱,能够精准地模拟从3马赫到15马赫的速度范围,以及从500℃到5000℃的温度范围,为研究黑障环境下的通信技术,提供了一个至关重要的试验平台。
据说真正的技术突破,来自于原理层面的创新。段宝岩团队发现,频率低于300MHz的电磁波在等离子体中存在一个透明窗口,基于这一发现,他们研发出一套“低频电磁通道+动态自适应算法”体系。安装在返回舱上的相控阵天线,能够以每秒10万次的频率进行信号扫描,实时匹配等离子体密度的变化,即便在鞘套电子密度急剧增加100倍的情况下,也能确保通信链路的稳定。


