錢學森彈道

彈道式導彈在飛行過程中，它的彈道可分為3個階段：主動段（OK）、自由段（KE）和再入段（EC）。主動段即導彈的主發動機工作，導彈擺脫地球引力上升、離開大氣層的階段。自由段即導彈主發動機關閉、發動機艙脫落後，導彈在基本無空氣阻力的太空中運動的階段。再入段是在導彈在地球引力作用下不斷降高，最後重新進入大氣層直至擊中目標的階段。

在普通的彈道導彈彈道中，導彈發動機關閉後，彈頭進入自由段，只受地球引力和由於地球自轉而產生的離心慣性力和哥氏慣性力的作用。彈頭再入大氣層後，由於普通彈道導彈的彈頭正面投影為中心對稱形狀，又受到大氣阻力的作用。

普通的彈道導彈彈道

此時，彈道導彈質心的運動軌跡仍近似於標準拋物線，只是在大氣阻力作用下，再入段的運動軌跡變得更陡峭。

1、射程短，或者說沒有充分利用導彈能量來增加射程；

2、導彈再入大氣層後，隨著不斷接近地面，飛行速度不斷增大，在進入大氣層最稠密的區域時速度達到最高，熱峰流值和壓力值相當大，對導彈的隔熱性能、外殼散熱系統提出了很高的要求。

為了解決這兩個問題，錢學森於20世紀40年代末開始構思新的彈道概念，在50年代，與兩名同事共同提出了「錢學森彈道」。

錢學森彈道的基本原理，就是讓彈頭在「臨近空間」（距地面20—100千米的高度上）進行增程滑翔，然後再進入稠密大氣。這需要重新設計彈頭的外形，使其具有升力體滑翔的能力，並在再入大氣層時對彈頭的迎角進行控制。在100千米的高度上，大氣層依然非常稀薄，即便彈頭設計成升力體外形，其在稀薄大氣中產生的升力也不足以抵消彈頭的重力，因此彈頭的飛行路徑依然是降高度狀態，但因滑翔效應，其飛行的距離會更長。隨著彈頭在大氣中繼續飛行，高度不斷降低、大氣密度逐漸增加，但同時彈頭的速度也逐漸降低，在進入稠密大氣時，它的飛行速度會明顯低於傳統彈道導彈的彈頭。

由於在再入段充分利用了空氣動力學和滑翔效應，因此「錢學森彈道」又被稱為「助推滑翔彈道」。在《蘇聯軍事百科詞典》中也對錢學森彈道進行了定義：它是由彈道式彈道和在稠密大氣層內依靠空氣動力面升力的滑翔段相結合而成的，以便增大射程。參與滑翔彈道的導彈通常具有不大的空氣動力面和自主式或複合式控制系統。

「錢學森彈道」、「桑格彈道」的彈頭質心運動軌跡

在「錢學森彈道」的基礎上，德國人桑格提出了另一種滑翔式彈道，稱為「桑格彈道」 。「桑格彈道」與「錢學森彈道」的區別在於，它通過改變彈頭進入「臨近空間」的姿態、速度和時機，或採用更優化結構的升力體彈頭外形，大大提高彈頭的升阻比，從而實現「跳躍式彈道」，這個過程可以理解為「用石頭打水漂」。

「桑格彈道」與「錢學森彈道」都屬於簡單的非現行力學控制研究，均未考慮到氣動熱影響和大氣變化的影響。從彈道上來看，「錢學森彈道」更為簡潔，但「錢學森彈道」的計算量較之「桑格彈道」更為複雜，主要是因為「錢學森彈道」研究重點是高層稀薄大氣的流體力學問題，再用彈道理論對這些問題進行解算，過程十分複雜。而「桑格彈道」過程僅發生在大氣低層，此時研究的重點是助推力，因為在大氣低層的環境下，只要提供一個足夠的力，就能形成下一個「跳躍彈道」。

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