#頭條深一度-深度閱讀計(jì)劃#

在討論“錢學(xué)森”彈道的時候有人有這樣的回復(fù)：

不得不說，@睿智餅干Fj 這位同學(xué)有一定的想法，也知道一些反推、斜推的概念，并不像很多無腦軍迷一樣沉迷于超出了物理定律的“科幻”意境中。

如果情商高一些，可以說這樣的想法很有英倫范，但W君給出的答案依舊是——這事不成。

先說為什么很有英倫范：

在W君看來毫不客氣的說“西歐島國的人腦子都有病”，而且病得不輕，之前給大家Diss過很多英國的軍工航天產(chǎn)品，其核心思想其實(shí)就像回復(fù)里這位同學(xué)的思路，在一個設(shè)計(jì)需求被提出來之后，英國人就會加上一些部件來解決眼前的問題。然后再加上其他部件來解決額外加上部件所帶來的問題。最終得到的結(jié)果就是——英國設(shè)計(jì)多奇葩。

如果不明白，咱們舉幾個例子來給大家建立概念。

這是英國的“挑戰(zhàn)者2”坦克，英國的主戰(zhàn)坦克是自研的，和美國的M1、法國的勒克萊爾、德國的豹2一樣都是這些軍事大國的主要陸戰(zhàn)裝備。和其他主流的坦克不同的是，這型坦克用的是線膛炮。

為什么這樣做呢？英國的設(shè)計(jì)師一直很固執(zhí)的認(rèn)為只有經(jīng)過膛線高速旋轉(zhuǎn)彈丸才可以獲得足夠的精度，而對滑膛炮不屑一顧，這一點(diǎn)和主流的坦克炮設(shè)計(jì)就相左了。但是滑膛炮無法發(fā)射傳統(tǒng)的尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈。

何為“尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈”？這是一種最大化效率的次口徑彈藥，是世界上的主流穿甲彈設(shè)計(jì)。

簡單的說下原理：尾翼穩(wěn)定脫殼穿甲彈的彈芯是箭形的長桿，一般的情況下這根長桿的直徑為30-45毫米。由于是狹長的箭形，在飛行的過程中所受到的阻力極小，可以在彈道末端最大限度的保留速度，同時狹長的形狀可以在命中目標(biāo)的時候增加侵徹力。

那么只有30-45mm的直徑是不是就不需要直徑120mm的炮管了呢？這里就有一個次口徑的概念了，我們把彈丸質(zhì)量設(shè)為m，在炮膛內(nèi)的單位所受到的推力為f，那么彈丸在炮膛內(nèi)的加速度就是f/m 也就是加速度a——這是牛頓第二定律。

問題來了f哪里來的？又是由什么決定的？其實(shí)f的來源很簡單——f=膛壓p*炮管橫截面積s。

如果用30mm的口徑的火炮發(fā)射這根“大鋼纖”，30mm的直徑轉(zhuǎn)化為炮口截面積大約是7.07 cm2，而對比120mm口徑的火炮截面積則是113.1 cm2，兩種相差16倍。按照標(biāo)準(zhǔn)坦克炮穿甲彈的初速度1600米/秒來對比計(jì)算，用30mm火炮在相同膛壓下發(fā)射相同的彈藥，其速度大約也就是100-120米/秒，就完全達(dá)不到擊穿裝甲的目的。

因此加個彈托的目的也就很簡單了，適配更大口徑的炮管獲得更大的推力f。這個輕質(zhì)材料所制作的彈托在飛出炮口后由于約束消失就會在氣動作用下輕松的拋棄掉。

但是，這種彈藥就顯然不適合線膛炮了。在膛線的作用下彈丸會被帶動旋轉(zhuǎn)，會使得彈丸的尾翼失去效果。

英國人怎么做呢？

在彈托上開槽，預(yù)留出滑道，在滑道內(nèi)放置特氟龍材質(zhì)的滑動帶利用特氟龍的潤滑特性，讓這些特氟龍材質(zhì)雖然嵌入到膛線內(nèi)高速旋轉(zhuǎn)，但只是在滑道內(nèi)滑動而不帶動彈托旋轉(zhuǎn)。

這種設(shè)計(jì)堪稱工程學(xué)上的奇跡！為什么說是奇跡？看這里！

在正常人的腦子里不采用這種帶有特氟龍滑環(huán)的彈脫倒不是擔(dān)心這玩意能不能有效的在開炮的時候阻止彈芯轉(zhuǎn)動，但在離開炮管的時候這個滑環(huán)就得立刻斷裂開釋放彈托。天才的設(shè)計(jì)就來了，英國的設(shè)計(jì)師在滑環(huán)上刻痕，在離開炮管的時候，滑環(huán)轉(zhuǎn)動的離心力會讓滑環(huán)立刻斷裂打開彈托。要計(jì)算這個刻痕的深淺，并且保證后期生產(chǎn)這些刻痕的深淺一致性就需要極高的設(shè)計(jì)加工水平，能做到這點(diǎn)W君就得說大英牛逼了。

在感嘆之余，我們回頭看整個系統(tǒng)，你會發(fā)現(xiàn)這么天才的設(shè)計(jì)本質(zhì)上就是為了補(bǔ)線膛炮的鍋，換個角度——你用滑膛炮不香嗎？

這種事情在英國的武器設(shè)計(jì)或者整個英式設(shè)計(jì)中并不罕見。例如SA80槍族：

仔細(xì)看圖片能看出問題嗎？在斯登沖鋒槍沖壓成型降低成本成功后，英國就進(jìn)入了另一條不歸路。

斯登沖鋒槍的沖壓成型件

從斯登沖鋒槍到斯特林沖鋒槍，以至于SA80槍族都在標(biāo)榜沖壓成型。所以因?yàn)槭菦_壓件即便是剛剛給大家的圖片中的樣槍，上面也由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的問題出現(xiàn)大量坑坑洼洼的瑕疵。瞄準(zhǔn)鏡下的部位變形，你決定這個瞄準(zhǔn)鏡能“瞄準(zhǔn)”嗎？不僅僅如此，這個槍本身沒有拋殼方向的調(diào)節(jié)能力，沖壓件嘛，如果要做左側(cè)拋殼還得弄一套新的鈑金折彎流程。這就導(dǎo)致了SA80步槍由左撇子握持的時候，彈殼傷人的事情層出不窮。英國怎么做的呢？花巨資請HK公司研制了一個左手轉(zhuǎn)換套件。

但后來由于成本劃不來，最終就定義了一條英軍的鐵律——只允許右手持槍，即便是英國士兵中有11%是左撇子，只要持槍就得遵循這個鐵律。

所以你看——當(dāng)一個英軍士兵躲在一個墻后的時候，你猜他們大概率會從墻的哪一邊探出式頭來呢？

黑色幽默嗎？那咱們拿數(shù)據(jù)說話：在1990年至1991年的海灣戰(zhàn)爭中，英國和美國的軍隊(duì)都參與了對伊拉克的軍事行動。

其中美國部分叫做沙漠風(fēng)暴行動，派遣了約697000名士兵，其中在戰(zhàn)斗中死亡148人，占比0.021%；英國的部分叫做格蘭比行動（OP Granby），派遣了53462名士兵，在戰(zhàn)斗中死亡38人，占比0.071%！

換句話說——英國軍人戰(zhàn)死的概率，是美國人的3.38倍。一個是世界頭號軍事強(qiáng)國，一個是靠技術(shù)立國的西歐老牌強(qiáng)權(quán)，為什么打同一個敵人，在同一個戰(zhàn)場，英國士兵的死亡率高出三個數(shù)量級？

當(dāng)然你可以說是任務(wù)類型不同、部署區(qū)域不同，但W君的觀點(diǎn)很簡單：

如果你的設(shè)計(jì)邏輯從來不是為了提升戰(zhàn)場生存率，而是為了讓零件湊得上、流程跑得通、預(yù)算不過線，那你早晚會讓人命為此埋單。

從這件事上，你能不能理解為什么英國硬要士兵“右手持槍”所帶來的問題了嗎？

其實(shí)要吐槽英國設(shè)計(jì)，W君可以給大家整整的寫一本書，回頭說粉絲的那個回復(fù)：

說到底，其實(shí)就是在導(dǎo)彈上加一個變軌發(fā)動機(jī)而已。

這話乍一聽有理，是不是？導(dǎo)彈軌道有偏差？那就點(diǎn)個小火箭推一把；姿態(tài)不對？那就左右對稱來個斜噴管；方向還沒調(diào)過來？那就分段點(diǎn)火……其實(shí)這條路走的還是“英式補(bǔ)鍋”方案。在思路上跟英國人給線膛炮加滑托一個調(diào)調(diào)。

其實(shí)說個透底的話——我們的東風(fēng)-17并不是靠某些“程序”來機(jī)械的改變飛行軌跡的。所以它的“錢學(xué)森彈道”只是“虛有其表”，所謂的錢學(xué)森彈道并不是東風(fēng)-17的飛行本質(zhì)。

講這個東西之前先看一個“回旋鏢紙飛機(jī)”：

有一種紙飛機(jī)的折法

可以讓紙飛機(jī)無論在任何角度任何速度拋出最后都能飛回來，通常很多人會認(rèn)為這是給紙飛機(jī)折一個空氣動力面，讓紙飛機(jī)在飛行的過程中形成一個圓周軌跡。但這種做法往往只能適應(yīng)一個很窄的速度和角度范圍。并不會像大家期待的那樣回到放飛者的手中。這個紙飛機(jī)的飛行原理其實(shí)被歸納到混沌動力學(xué)中。有興趣的人可以去找下這本書：

其實(shí)在19年還是20年的時候給大家詳細(xì)解釋過這個問題，簡單的來說這是混沌動力學(xué)中一個歸零問題。首先說什么是“混沌”（Chaos）：混沌是非線性動力學(xué)上的一種典型現(xiàn)象，它有幾個特點(diǎn)，第一、混沌系統(tǒng)對初始環(huán)境及其敏感，第二是這個東西對結(jié)果卻是確定的，系統(tǒng)可以由數(shù)學(xué)方程所描述，從宏觀上并不涉及隨機(jī)性和概率波動，也就是說結(jié)果會很明確。混沌的表現(xiàn)就是運(yùn)動軌道在有界空間內(nèi)非周期運(yùn)動。

最簡單的混沌動力學(xué)其實(shí)也就是W君給大家推薦的那本書中的拋物線。我們可以以不同的速度不同的角度拋出一個球，球的運(yùn)動軌跡和拋出的速度和角度密切相關(guān)，這些初始變量不同球的飛行軌跡也是不同的，但無論如何球的最后運(yùn)行狀態(tài)都是到達(dá)地面這一確定的結(jié)果。在這個例子里面所謂的“有界空間”其實(shí)就是地面的支撐力讓球最終可以保持到靜止?fàn)顟B(tài)。而地球的引力則是這個系統(tǒng)的“奇異吸引子”

當(dāng)混沌體例如東風(fēng)-17導(dǎo)彈再入的時候，其切入大氣層的再入點(diǎn)是在計(jì)算機(jī)和制導(dǎo)系統(tǒng)的精確計(jì)算下的。但初期進(jìn)入大氣層的角度差別、氣壓差別，以至于東風(fēng)-17導(dǎo)彈上的裝配誤差都給予了這個混沌體一個“初始變量”

因此在飛行過程中東風(fēng)-17的飛行軌跡會遵循著一個典型的混沌系統(tǒng)的演化路徑。這里的“遵循”不是說它按照某一套預(yù)先設(shè)定的程序精確執(zhí)行，而是它的整個軌道是在多重物理擾動與氣動響應(yīng)之下“自然”生長出來的。這個軌跡對初始條件極其敏感，從大氣層入口角度、速度、空氣密度梯度到導(dǎo)彈自身外殼微小形變甚至表面涂層的溫度反射系數(shù)，都會成為“混沌初值”的組成部分。在這些因素作用下，導(dǎo)彈開始并維持一個“在可控邊界內(nèi)的非線性無周期軌道”，這正是混沌的精髓。

換句話說，東風(fēng)-17的飛行軌道是“生長”出來的，而不是“規(guī)劃”出來的，它并不是被一步一步“修正”到目標(biāo)方向的，而是通過高度耦合的氣動外形與可控引導(dǎo)面動態(tài)地“滑出”一條軌跡。這種軌跡對雷達(dá)跟蹤系統(tǒng)尤其是高超攔截系統(tǒng)具有極強(qiáng)的干擾性，因?yàn)閭鹘y(tǒng)攔截算法依賴軌道穩(wěn)定性與可預(yù)測性，而混沌軌道恰恰在“不可預(yù)測但有邊界”的范圍內(nèi)持續(xù)演變。你無法預(yù)判下一步的“軌”，但又不能說它是隨機(jī)的。

而這種飛行特性本質(zhì)上是對所謂“程序變軌”、“點(diǎn)火調(diào)整”的降維打擊。在傳統(tǒng)方案里，如果姿態(tài)不對，就啟動小發(fā)動機(jī)推進(jìn)、修正，甚至為此設(shè)計(jì)出復(fù)雜的推力矢量系統(tǒng)。但在東風(fēng)-17這里，它不靠“補(bǔ)鍋”，而是靠“鍋本身就有生命力”。這是一個從“命令-執(zhí)行”邏輯轉(zhuǎn)向“結(jié)構(gòu)-反饋”邏輯的范式轉(zhuǎn)換。其混沌軌道的本質(zhì)是氣動系統(tǒng)與環(huán)境的非線性耦合，通過內(nèi)部反饋持續(xù)擾動自身，讓軌道在敵人眼里始終無法“鎖死”，卻又始終在我們手中掌控。

其實(shí)，這才是真正的武器設(shè)計(jì)理念，大多數(shù)武器設(shè)計(jì)都是簡單粗暴的，遠(yuǎn)沒有大家想象的那么優(yōu)雅。但也是這種“簡單粗暴”才是真正需要設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)并且體現(xiàn)出真正的“高科技”感的。你覺得要解決一個偏航問題就給它加一個兩個火箭發(fā)動機(jī)，你要再解決另一些問題你又得加其他部件，最終只能出現(xiàn)一個臃腫昂貴的系統(tǒng)。但類似于咱們的東風(fēng)-17，就是經(jīng)過計(jì)算設(shè)計(jì)外形，最小化外部支持部件的需求，這樣才是真正的設(shè)計(jì)。

當(dāng)然了，不僅僅是東風(fēng)-17秉承著這種設(shè)計(jì)思想。世界上大多數(shù)成功的武器都是精心設(shè)計(jì)且結(jié)構(gòu)簡單。

至于為什么W君特別愛DISS英國設(shè)計(jì)，這其實(shí)和當(dāng)初上學(xué)的時候老師有關(guān)，當(dāng)時老師就受不了英國的設(shè)計(jì)，而且他經(jīng)常說的是“設(shè)計(jì)是減法，你要真聰明過人，就不會嘗試給一個系統(tǒng)加?xùn)|西，而是盡量的減少部件讓系統(tǒng)維持或超越原本的功能”——這是W君一生中受益良多的觀念。