好的,我们先一步步来推理这个问题。
1. 已知条件
射程 R=3500 km
发射点 到 北京 的大圆距离为 3500 km
假设导弹采用最小能量弹道(椭圆弹道,地面距离 3500 km 对应的半长轴、弹道参数可估算)
上升段:从发射到弹道最高点之前的飞行阶段。
假设喜马拉雅山脊在发射点与目标点之间某处,山脊高度 hground=5000 m
问题:导弹在上升段经过山脊正上方时,导弹离山脊的垂直高度是多少?
2. 弹道模型简化
对于射程 3500 km 的弹道导弹,典型参数:
但我们这里只需要上升段中,水平距离(从发射点)为 x 时的高度 y。
2.1 椭圆弹道方程
最小能量弹道是椭圆,地球中心为一个焦点。
椭圆方程(极坐标):
r(θ)=1+ecosθa(1−e2)其中:
已知射程 R(地表大圆弧长)对应的地心角:
Δ=ReR(弧度)Δ=63713500≈0.5494 rad≈31.48∘
最小能量弹道条件:椭圆远地点在弹道中点(地心角 Δ/2 时到最高点),且椭圆近地点在地表下深度为某个值(实际上近地点 rp=Re,因为从地表发射)。
椭圆轨道能量公式:
a=1−2μV02ReRe但我们可以用几何方法:对于地表发射、地表命中的椭圆,已知地心角 Δ:
e=sin(Δ/2)+cos(Δ/2)sin(Δ/2)不过更简单的是用已知的近似:射程 R 与最大高度 Hm 的关系:
近似公式(忽略地球扁率和空气阻力):
ReR=1−α22α×cosϕ1−α2(2−α2)sin2ϕ其中 ,ϕ 为发射角。
更简便:已知典型中远程导弹,3500 km 射程,最大高度约:
查资料:射程 3000 km → 高约 500–600 km;射程 5500 km → 高约 1200 km。
插值:3500 km → 约 700 km 最高点。
4. 抛物线近似(扁平地球)
在扁平地球近似下,忽略地球曲率,弹道是抛物线:
y=xtanϕ−2V02cos2ϕgx2已知射程 R(在平地上):
R=gV02sin2ϕ最大高度:
Hm=2gV02sin2ϕ由 R=3500 km,g=9.8 m/s2:
V02=sin2ϕRg取 ϕ=45∘ 时射程最大,sin2ϕ=1,则
V02=3500000×9.8≈3.43×107 (m/s)2V0≈5856 m/sHm=2×9.8(5856)2×0.5≈19.61.714×107≈874 km这个 Hm 与之前 700 km 接近。
4.1 上升段一半水平距离时的高度
上升段水平距离从 0 到 R/2=1750 km 时到顶点。
山脊位置:假设在发射点至目标点中间附近?题目说“上升段的坐标在喜马拉雅山脊”,没说山脊的 x 坐标。
但喜马拉雅山大约在离发射点 1000–1500 km 位置(如果从印度北部发射到北京,山脊大约在中间之前)。
我们取 x=1000 km 作为山脊的水平距离(沿地面投影)。
抛物线:
y=x⋅1−2×(5856)2×0.59.8×(106)2更清楚点:tanϕ=1,cosϕ=0.5,cos2ϕ=0.5。
y=x−0.5×(5856)29.8x20.5×3.43×1079.8=1.715×1079.8≈5.714×10−7所以:
y=x−(5.714×10−7)x2(x in meters)换 x=1000 km = 1×106 m:
y=1×106−5.714×10−7×1×1012y=1×106−571.4×103 my≈428.6 km
所以当水平距离 1000 km 时,导弹高度约 428.6 km。
山脊高 5 km,所以导弹离山脊的垂直距离:
428.6−5=423.6 km
5. 结论
在给定的简化假设(抛物线弹道、发射角 45°、山脊在水平距离 1000 km 处)下,导弹在上升段飞越山脊时离山脊的垂直距离约 424 公里。
好, 这个算完了,那么贴一下红旗29性能,
红旗-29性能概述
红旗-29(HQ-29)是中国开发的远程反弹道导弹(ABM)和反卫星武器(ASAT)系统。它采用先进的动能拦截技术("撞击杀伤"),旨在通过直接撞击摧毁敌方弹头。