Хиперзвук. Колко струва това? Свръхзвукова скорост Тънък слой ударна вълна

Типичен пътнически самолет лети със скорост около 900 км/ч. Военен изтребител може да достигне приблизително три пъти по-голяма скорост. Съвременните инженери от Руската федерация и други страни по света обаче активно разработват още по-бързи машини - хиперзвукови самолети. Каква е спецификата на съответните понятия?

Критерии за хиперзвуков самолет

Какво е хиперзвуков самолет? Това обикновено се разбира като устройство, способно да лети със скорост, многократно по-висока от тази на звука. Подходите на изследователите за определяне на специфичния му показател са различни. Обща методология е, че един самолет трябва да се счита за хиперзвуков, ако е кратно на показателите за скорост на най-бързите съвременни свръхзвукови превозни средства. Които са около 3-4 хиляди км/ч. Тоест хиперзвуковият самолет, ако се придържате към тази методика, трябва да достигне скорост от 6 хиляди км/ч.

Безпилотни и управлявани превозни средства

Подходите на изследователите могат да се различават и по отношение на определянето на критериите за класифициране на дадено устройство като самолет. Има версия, че само онези машини, които се управляват от човек, могат да бъдат класифицирани като такива. Има гледна точка, според която безпилотното превозно средство също може да се счита за въздухоплавателно средство. Ето защо някои анализатори класифицират машините от въпросния тип на такива, които са обект на човешки контрол и такива, които функционират автономно. Такова разделение може да е оправдано, тъй като безпилотните превозни средства могат да имат много по-впечатляващи технически характеристики, например по отношение на претоварване и скорост.

В същото време много изследователи разглеждат хиперзвуковите самолети като единна концепция, за която ключов показател е скоростта. Няма значение дали човек седи на кормилото на устройството или машината се управлява от робот - основното е, че самолетът е достатъчно бърз.

Излитане - самостоятелно или с помощ?

Има широко разпространена класификация на хиперзвуковите летателни апарати, която се основава на класифицирането им в категорията на тези, които могат да излитат сами, или такива, които изискват поставяне на по-мощен носител - ракета или товарен самолет. Съществува гледна точка, според която като устройства от разглеждания тип е правилно да се включват предимно тези, които са способни да излитат самостоятелно или с минимално участие на други видове оборудване. Въпреки това, тези изследователи, които смятат, че основният критерий, характеризиращ хиперзвуковия самолет, скоростта, трябва да бъде водещ във всяка класификация. Независимо дали самолетът е класифициран като безпилотен, управляван, способен да излита самостоятелно или с помощта на други машини - ако съответният показател достигне горните стойности, това означава, че говорим за хиперзвуков самолет.

Основни проблеми на хиперзвуковите решения

Концепциите за хиперзвукови решения са на много десетилетия. През годините на разработване на съответния тип устройства световните инженери решават редица съществени проблеми, които обективно възпрепятстват пускането в производство на „хиперсоника“ - подобно на организирането на производството на турбовитлови самолети.

Основната трудност при проектирането на хиперзвукови самолети е създаването на двигател, който може да бъде достатъчно енергийно ефективен. Друг проблем е подреждането на необходимата апаратура. Факт е, че скоростта на хиперзвуковия самолет в стойностите, които обсъдихме по-горе, предполага силно нагряване на тялото поради триене с атмосферата.

Днес ще разгледаме няколко примера за успешни прототипи на самолети от съответния тип, чиито разработчици успяха да постигнат значителен напредък в успешното решаване на отбелязаните проблеми. Нека сега разгледаме най-известните световни разработки по отношение на създаването на хиперзвукови самолети от въпросния тип.

от Боинг

Най-бързият хиперзвуков самолет в света според някои експерти е американският Boeing X-43A. Така по време на тестването на това устройство беше записано, че то достига скорости над 11 хиляди км/ч. Това е приблизително 9,6 пъти по-бързо

Какво е толкова специалното на хиперзвуковия самолет X-43A? Характеристиките на този самолет са както следва:

Максималната скорост, регистрирана при тестовете, е 11 230 км/ч;

Размах на крилата - 1,5 м;

Дължина на тялото - 3,6 м;

Двигател - прямоточен, свръхзвуков двигател;

Гориво - атмосферен кислород, водород.

Може да се отбележи, че въпросното устройство е едно от най-екологичните. Факт е, че използваното гориво практически не отделя вредни продукти от горенето.

Хиперзвуковият самолет X-43A е разработен съвместно от инженери на НАСА, както и от Orbical Science Corporation и Minocraft. е създадена преди около 10 години. В развитието му са инвестирани около 250 милиона долара. Концептуалната новост на въпросния самолет е, че той е замислен с цел да тества най-новата технология за осигуряване на задвижване.

Разработка от Orbital Science

Компанията Orbital Science, която, както отбелязахме по-горе, участва в създаването на X-43A, също успя да създаде свой хиперзвуков самолет - X-34.

Максималната му скорост е повече от 12 хиляди км/ч. Вярно е, че по време на практическите тестове това не беше постигнато - освен това не беше възможно да се постигне показателят, показан от самолета X43-A. Въпросният самолет се ускорява при задействане на ракетата Пегас, която работи на твърдо гориво. X-34 е тестван за първи път през 2001 г. Въпросният самолет е значително по-голям от самолета Boeing - дължината му е 17,78 м, размахът на крилата му е 8,85 м. Максималната височина на полета на хиперзвуковия апарат на Orbical Science е 75 километра.

Самолет от Северна Америка

Друг известен хиперзвуков самолет е X-15, произведен от North American. Анализаторите класифицират този апарат като експериментален.

Той е оборудван, което дава основание на някои експерти да не го класифицират всъщност като самолет. Въпреки това, наличието на ракетни двигатели позволява на устройството, по-специално, да изпълнява Така, по време на един от тестовете в този режим, той беше тестван от пилоти. Целта на апарата X-15 е да изучава спецификата на хиперзвуковите полети, да оценява определени конструктивни решения, нови материали и да контролира характеристиките на такива машини в различни слоеве на атмосферата. Трябва да се отбележи, че той е одобрен още през 1954 г. X-15 лети със скорост над 7 хиляди км/час. Обхватът на полета му е повече от 500 км, височината надвишава 100 км.

Най-бързият сериен самолет

Хиперзвуковите превозни средства, които изследвахме по-горе, всъщност принадлежат към категорията за изследване. Ще бъде полезно да се разгледат някои производствени модели на самолети, които са близки по характеристики до хиперзвуковите или са (според една или друга методология) хиперзвукови.

Сред такива машини е американската разработка на SR-71. Някои изследователи не са склонни да класифицират този самолет като хиперзвуков, тъй като максималната му скорост е около 3,7 хиляди км/ч. Сред най-забележителните му характеристики е излетното му тегло, което надхвърля 77 тона. Дължината на устройството е повече от 23 m, размахът на крилата е повече от 13 m.

Руският МиГ-25 се счита за един от най-бързите военни самолети. Устройството може да развива скорост над 3,3 хил. км/ч. Максималното излетно тегло на руски самолет е 41 тона.

Така на пазара на серийни решения с характеристики, близки до хиперзвуковите, Руската федерация е сред лидерите. Но какво можем да кажем за руските разработки по отношение на „класическите“ хиперзвукови самолети? Способни ли са инженерите от Руската федерация да създадат решение, което да е конкурентно на машините на Boeing и Orbital Scence?

руски хиперзвукови превозни средства

В момента руският хиперзвуков самолет е в процес на разработка. Но върви доста активно. Става дума за самолета Ю-71. Първите му тестове, съдейки по съобщения в медиите, са извършени през февруари 2015 г. близо до Оренбург.

Предполага се, че самолетът ще бъде използван за военни цели. По този начин хиперзвуковото превозно средство ще може, ако е необходимо, да доставя разрушителни оръжия на значителни разстояния, да наблюдава територията, а също и да се използва като елемент от щурмова авиация. Някои изследователи смятат, че през 2020-2025г. Ракетните войски със стратегическо предназначение ще получат около 20 самолета от съответния тип.

В медиите се появи информация, че въпросният руски хиперзвуков самолет ще бъде монтиран на балистичната ракета "Сармат", която също е на етап проектиране. Някои анализатори смятат, че разработваното хиперзвуково превозно средство Ю-71 не е нищо повече от бойна глава, която ще трябва да бъде отделена от балистичната ракета на последния етап от полета и след това, благодарение на високата маневреност, характерна за самолета, да преодолее противоракетната отбрана системи.

Проект "Аякс"

Сред най-забележителните проекти, свързани с разработването на хиперзвукови самолети, е Ajax. Нека го проучим по-подробно. Хиперзвуковият самолет Аякс е концептуална разработка на съветските инженери. В научната общност разговорите за това започнаха още през 80-те години. Сред най-забележителните характеристики е наличието на система за термична защита, която е предназначена да предпазва корпуса от прегряване. Така разработчиците на апарата Ajax предложиха решение на един от „хиперзвуковите“ проблеми, които идентифицирахме по-горе.

Традиционната схема за термична защита на самолетите включва поставяне на специални материали върху тялото. Разработчиците на Ajax предложиха различна концепция, според която не трябваше да защитава устройството от външна топлина, а да пропуска топлина вътре в машината, като същевременно увеличава нейния енергиен ресурс. За основен конкурент на съветския самолет се смяташе хиперзвуковият самолет „Аврора“, създаден в САЩ. Въпреки това, поради факта, че дизайнерите от СССР значително разшириха възможностите на концепцията, на новата разработка беше възложен широк спектър от задачи, по-специално изследователски. Можем да кажем, че Ajax е хиперзвуков многоцелеви самолет.

Нека разгледаме по-отблизо технологичните иновации, предложени от инженери от СССР.

И така, съветските разработчици на Ajax предложиха да използват топлината, генерирана в резултат на триене на тялото на самолета с атмосферата, и да я превърнат в полезна енергия. Технически това може да се осъществи чрез поставяне на допълнителни черупки на устройството. В резултат на това се образува нещо като втори корпус. Неговата кухина трябваше да бъде запълнена с някакъв вид катализатор, например смес от запалим материал и вода. Топлоизолационният слой от твърд материал в Ajax трябваше да бъде заменен с течен, който, от една страна, трябваше да предпази двигателя, от друга, да насърчи каталитична реакция, която междувременно може се придружава от ендотермичен ефект - движение на топлина от външните части на тялото навътре. Теоретично охлаждането на външните части на устройството може да бъде всичко. Излишната топлина от своя страна е трябвало да се използва за повишаване на ефективността на двигателя на самолета. В същото време тази технология ще направи възможно генерирането на свободен водород в резултат на реакцията на горивото.

В момента няма информация за широката общественост относно продължаването на развитието на Ajax, но изследователите смятат въвеждането на съветските концепции в практиката за много обещаващо.

Китайски хиперзвукови превозни средства

Китай се превръща в конкурент на Русия и САЩ на пазара на хиперзвукови решения. Сред най-известните разработки на инженерите от Китай е самолетът WU-14. Това е хиперзвуков управляван планер, монтиран на балистична ракета.

ICBM изстрелва самолет в космоса, откъдето превозното средство рязко се спуска, развивайки хиперзвукова скорост. Китайското устройство може да се монтира на различни междуконтинентални балистични ракети с обсег от 2 до 12 хил. км. Установено е, че по време на тестовете WU-14 е успял да достигне скорост над 12 хиляди км/ч, като по този начин се е превърнал в най-бързия хиперзвуков самолет според някои анализатори.

В същото време много изследователи смятат, че не е напълно легитимно да се класифицира китайската разработка като самолет. Така че има широко разпространена версия, според която устройството трябва да се класифицира конкретно като бойна глава. И много ефективен. При полет надолу с определена скорост дори най-модерните системи за противоракетна отбрана няма да могат да гарантират прихващане на съответната цел.

Може да се отбележи, че Русия и САЩ също разработват хиперзвукови превозни средства, използвани за военни цели. В същото време руската концепция, според която трябва да се създават машини от подходящ тип, се различава значително, както показват данни в някои медии, от технологичните принципи, прилагани от американците и китайците. По този начин разработчиците от Руската федерация концентрират усилията си в областта на създаването на самолети, оборудвани с прямоточен двигател, който може да бъде изстрелван от земята. Русия планира да си сътрудничи в тази посока с Индия. Хиперзвуковите превозни средства, създадени по руска концепция, според някои анализатори се характеризират с по-ниска цена и по-широк спектър от приложения.

В същото време руският хиперзвуков самолет, за който споменахме по-горе (Ю-71), предполага, както смятат някои анализатори, разполагане на междуконтинентални балистични ракети. Ако тази теза се окаже вярна, тогава можем да кажем, че инженерите от Руската федерация работят едновременно в две популярни концептуални направления в конструирането на хиперзвукови самолети.

Резюме

Така че може би най-бързият хиперзвуков самолет в света, ако говорим за самолети, независимо от тяхната класификация, все още е китайският WU-14. Въпреки че трябва да разберете, че истинската информация за него, включително тази, свързана с тестове, може да бъде класифицирана. Това е напълно в съответствие с принципите на китайските разработчици, които често се стремят да запазят своите военни технологии в тайна на всяка цена. Скоростта на най-бързия хиперзвуков самолет е повече от 12 хиляди км/ч. Американската разработка на X-43A го „догонва“ - много експерти го смятат за най-бързия. Теоретично хиперзвуковият самолет X-43A, както и китайският WU-14, могат да наваксат разработката на Orbical Science, предназначена за скорост над 12 хиляди км/ч.

Характеристиките на руския самолет Ю-71 все още не са известни на широката публика. Напълно възможно е те да се доближат до параметрите на китайския самолет. Руските инженери също разработват хиперзвуков самолет, способен да излита самостоятелно, вместо да се базира на междуконтинентална балистична ракета.

Настоящите проекти на изследователи от Русия, Китай и САЩ по един или друг начин са свързани с военната сфера. Хиперзвуковите самолети, независимо от възможната им класификация, се разглеждат предимно като носители на оръжия, най-вероятно ядрени. Въпреки това в трудовете на изследователи от различни страни по света има тези, че „хиперзвуковите“, като ядрените технологии, могат да бъдат мирни.

Въпросът е появата на достъпни и надеждни решения, които дават възможност за организиране на масово производство на машини от подходящ тип. Използването на такива устройства е възможно в най-широк кръг от сектори на икономическото развитие. Хиперзвуковите самолети вероятно ще намерят най-голямо търсене в космическата и изследователската индустрия.

Тъй като производствените технологии за съответните превозни средства стават по-евтини, транспортните предприятия могат да започнат да проявяват интерес към инвестиране в такива проекти. Индустриалните корпорации и доставчиците на различни услуги могат да започнат да разглеждат „хиперзвуковия“ като инструмент за повишаване на конкурентоспособността на бизнеса по отношение на организирането на международни комуникации.

Тази седмица се проведе третият тестов полет на американския хиперзвуков самолет (HLA) X-51 AWaveRider, прототип на перспективна ракета. Въпреки това, 15 секунди след изстрелването, дори преди главният двигател да започне да работи, WaveRider губи контрол и пада в океана.

Предишният тест, който се проведе миналата година, също се провали - ускорителят, който ускорява устройството до скоростта, необходима за стартиране на главния двигател, не работи навреме и не се отдели. Въпреки това, по-рано, през 2010 г., двигателят на „машината“ успя да работи 200 секунди (300 бяха планирани), ускорявайки устройството до пет скорости на звука (5M). По този начин продължителността му на работа утрои предишния рекорд, поставен от руско-съветската хиперзвукова летяща лаборатория (HFL) Kholod. В същото време, за разлика от домашното устройство, „американецът“ използва като гориво авиационен керосин, а не водород.

Сегашният провал със сигурност ще забави американската хиперзвукова програма, за която са похарчени 2 милиарда долара. двигател (scramjet, известен още като scramjet).

Потенциално такива двигатели са способни да ускорят самолет до 17 скорости на звука на водород и до 8 на въглеводородно гориво. За да работи обаче, е необходимо да се постигне стабилно изгаряне на гориво в свръхзвуков въздушен поток - което според един от разработчиците не е по-лесно от това да държите запалена клечка в епицентъра на урагана. Въпреки това, не толкова отдавна се смяташе, че това е невъзможно по принцип при използване на въглеводородно гориво и единственото подходящо гориво за scramjet двигатели е експлозивен водород, който създава оперативни затруднения и "надува" обема на резервоарите за гориво поради ниската си плътност . От 2004 г. насам обаче Западът проведе редица сравнително успешни тестове на самолети - както на водород, така и на "керосин".

Какъв е практическият смисъл на програмата за два милиарда долара? Проектната скорост на X-51 е 7M (около 7 хил. км/ч за височина 20 км), проектният обсег е 1600 км, височината на полета е около 25 км. С други думи, по отношение на "обсег" той приблизително съответства на крилатата ракета BGM-109 Tomohawk (1600 км, с ядрена бойна глава - 2500 км) или балистична ракета със среден обсег - например, изтеглена от въоръжение под Пършинг -2 Договор INF (1770 км). Какви са предимствата на "вълнохода" в сравнение с неговите "конкуренти"?

BGM-109 развива дозвукова скорост от 880 км/ч. Така полетът до максималния обхват отнема около два часа. През това време ракетата може да бъде открита и унищожена, а целта може да се движи. Разбира се, крилата ракета, летяща на височина около 60 м над земята и имаща ниска радарна видимост само поради размера си, е много проблематична цел за противовъздушна отбрана. Известни са обаче и успешни примери за защита на атакувани обекти от Tomahawk - например иракският ядрен център по време на Пустинна буря.

Балистична ракета с обсег от същия порядък има средна скорост около 10 хиляди км/ч. Въпреки това, първо, „балистиците“ могат да бъдат открити от космоса още в момента на изстрелването - впечатляващ факел от работещи ракетни двигатели се вижда доста ясно. Второ, максималната надморска височина на траекторията на балистичните ракети от този обхват е близо 400 км, така че те се появяват на радарите на противоракетната отбрана доста рано. Трето, „балистиците“ са неманеврена цел, което позволява прихващането им дори от противовъздушни ракети, насочени към водещата точка. Като цяло, със съвременното развитие на системите за противоракетна отбрана, балистичната ракета със среден обсег е доста уязвима цел.

В същото време балистичните ракети са феноменално неефективно средство за доставка по отношение на съотношението на стартова маса към полезен товар. Химическите ракетни двигатели съчетават огромна тяга с още по-чудовищна лакомия, а балистичните полети по принцип са енергоемки. В резултат на това, например, Pershing 2, с тегло на изстрелване 7,4 тона, носи бойна глава от 399 kg. За сравнение, Томахавките носят почти същото количество със собствено тегло от около тон и половина.

Сега да го сравним с хиперзвукови ракети. Скоростта и времето за полет като цяло са сравними с тези на Pershing 2. В същото време X-51, първо, използва много по-икономичен въздушно-реактивен двигател. Второ, той не се изкачва на височина от 400 км, „отчитайки“ присъствието си на всички околни радари за противоракетна отбрана. Трето, той е в състояние активно да маневрира. Имайте предвид, че както показаха тестовете, проведени през 2007 г. от шведския SaabBofors, при скорости от 5,5 M са възможни сложни маневри дори в плътни слоеве на атмосферата. В резултат на това прехващането на WaveRider е възможно само ако прехващачът значително превъзхожда последния по скорост и маневреност. Сега просто няма такива прехващачи.

Съществуващите системи за противоракетна отбрана също не са в състояние да се борят с хиперзвукови ракети клас X-51. Освен това, дори в случай на фундаментална възможност за унищожаване, високата скорост на целта рязко намалява зоната на прихващане.

С други думи, WaveRider съчетава полетно време, сравнимо с това на балистични ракети със среден обсег, с много по-ниска видимост и виртуална неуязвимост срещу съвременната противовъздушна отбрана/противоракетна отбрана. Междувременно, по едно време, ръководството на СССР положи големи усилия, за да премахне Пършингите от Европа, разменяйки ги за много по-голям брой свои собствени ракети със среден обсег - и има защо. 8-10-минутното време на полет на американските ракети ги превърна в почти идеално средство за обезвреждане и „обезглавяване“ на удара - атакуваните просто нямаха време да отговорят. Ако Kh-51 бъде въведен в серийно производство, ситуацията ще бъде възпроизведена в по-лоша версия - въпреки факта, че създаването на ядрени варианти на „вълнови кораби“ е напълно възможно.

В същото време използването на двигатели с пръснати реактивни двигатели не се ограничава само до превозни средства със среден пробег. От една страна, според Консултативната група на НАТО за космически изследвания и развитие (AGARD), scrumjets могат да бъдат широко използвани в чисто тактически системи с малък обсег - това са противотанкови ракети (също предназначени за унищожаване на укрепления), въздух- -въздушни ракети и малокалибрени (30-40 мм) снаряди за поразяване на въздушни цели. Друга вероятна посока е използването на двигатели за ПВРД в противоракети, предназначени за прихващане на балистични ракети в началната част на траекторията.

От друга страна, използването на хиперзвукови технологии може да доведе до появата на принципно нови класове стратегически системи. Най-консервативният вариант е да се използват хиперзвукови превозни средства като „маневриращи бойни глави“ за традиционните балистични ракети.

Имайте предвид, че балистичната ракета с голям обсег е леко уязвима в средната част на траекторията (тъй като е заобиколена от огромен брой светлинни примамки, диполни отражатели и заглушители), но е уязвима в началната и крайната част на траекторията ( леките примамки се елиминират от самата атмосфера, в резултат бойната глава е придружена само от малко количество тежки LC). В същото време както бойната глава, така и нейната „свита“ представляват набор от неманевриращи балистични цели, което радикално опростява задачата за противоракетна отбрана. Въпреки това, високоскоростна и маневрена „машина“ с двигател с пръстов двигател е практически неуязвима за настоящите системи за противовъздушна отбрана и противоракетна отбрана. В резултат на това чрез комбиниране на класическа ICBM с хиперзвукова маневрена бойна глава е възможно да се постигне надежден пробив на съответния ешелон на противоракетната отбрана.

С други думи, говорим за технология, която може наистина да революционизира военните дела. Хиперзвуковата заплаха неизбежно ще стане реалност в съвсем обозримо бъдеще.

Хиперзвукова скорост – това е полет от скоростот ЧЕТИРИ скорости на звукаи още. Между авиацияспециалисти, най-често използваното наименование не е "скорост на звука",А "Мах."Това име идва от Австрийски фамилни именаучен физика на Ернст Мах (Ернст Мах ), който е изследвал аеродинамиченсъпътстващи процеси свръхзвуковадвижение на телата По този начин, 1 Мах –Това ЕДНА скорост на звука.Съотв хиперзвукова скорост –Това Мах ЧЕТИРИи още. IN 1987 ггодина 7 декември V Вашингтондържавни глави СССРИ САЩ, Михаил ГорбачовИ Роналд Рейгънподписан споразумениена ликвидация ядренракети средно аритметичнодиапазон "Пионер"И "Пършинг 2".В резултат на това събитие имаше Спри серазвитие Съветски стратегически круизракети "Х-90"което имаше хиперзвукова скоростполет. Създатели на ракети Х-90получи разрешение само за провеждане ЕДИН тестполет. дадени успешентестът може да доведе до грандиозен превъоръжаване на съветските ВВСсамолет с хиперзвукова скоростполети, които биха могли да осигурят превъзходство V СССРвъздух.

IN 1943 ггодина американскиавиокомпания « звънец» започна да създава самолет,което трябва да има преодолее скоростта на звука. куршум,изстрел от пушки,мухи по-бързо от скоростта на звука,следователно над форма на фюзелажанов самолет за дълго време не мислех така.Неговата дизайнпредполага се голям марж на безопасност.На някои места обшивкапревишен дебелина ЕДНОсантиметър. Куршумполучи се тежък.ОТНОСНО независимаМахам от себе си, събличам не можахбъдете и реч.В небето новсамолетът е излетял от с помощбомбардировач Б-29. американскисамолет, предназначен за нарушавайки скоростта на звука,получи името "X-1" (виж статията "Неизвестен самолет") X-1 форма на фюзелажаможе да бъде подходящ за хиперзвукова скоростполет.

Граждански пилот-изпитател Чалмърс Гудлинслагам условие – бонусза преодоляване скорост на звука 150 000долара ! Тогава заплатакапитан ВВС на САЩвъзлиза на 283 долара на месец. Млад капитаностарял 24-кигодини Чък Йегър, биткапилотен офицер задник,свален 19 фашистки самолети, 5 от тях към единбитка, реших, че е така ТОЙ ще преодолее скоростта на звука.Никой не знаеше това по време на полета нарушаване на скоростта на звукатой се беше счупил две ребраи се движеше зле дясна ръка.Това се случи в резултат на това падас конепо време на ходис съпругаденя преди. Чък Йегърразбра, че е негово екстремнилетящ пред болницаИ остана мълчалив,Летя НЕ е отменен.Преодоляване скорост на звукаще стане първия етаппо пътя към придвижване към хиперзвукова скоростполет .

IN 1947 ггодина 14 октомврив вторниксе издигна в небето от секретна въздушна база Американски стратегически бомбардировач B-29с приложен към бомбен заливсъс самолет . На височинаприблизително 7 км от него пилотиранустройство по това време необичайноформи. През Няколко минутиимаше оглушаване памук,като при уволнение от няколко пистолета едновременно,но то беше НЕкатастрофа. На този ден американскипилот-изпитател Чарлз Елууд Йегърпо-известен като Чък Йегър (Чък Йегър ) или Чък Ейгър първив човешката история надмина СКОРОСТТА НА ЗВУКАНа ЕКСПЕРИМЕНТАЛЕНна самолет X-1. Свръхзвуковасамолет X-1имаше максимум скорост на полета – 1 556км/ч и това е от директенкрило, практичен таван X-1 – 13 115метра, максимум тяга на двигателя - 2500 kgf. Кацнал X-1себе си, в планиранережим. По-късно същото въздушна база,по-известен като "Зона 51",намиращ се на дъното сушено соленоезера Младоженец (Младоженец ), На югсъстояние Невадабяха извършени тестовеустройства с хиперзвукова скоростполет .

След приемане в САЩдоктрини ядренвоенно количество стратегически бомбардировачи V САЩувеличен с четирипъти. Бомбардировачите трябваше да защитават хиляди джетовебойци Е-80 И Е-82. През една годинаслед Чък Йегър разби скоростта на звукаИ съветскипилот-изпитател Иван Евграфович Федоровна боец "Ла-176".

Първата съветска КРИЛАТА ракета "Буря" на стартовата площадка по време на изстрелване

Измитанекрило Ла-176възлиза на 45 градуса, максимум тяга на двигателя - 2700 kgf, практичен таван – 15 000м, максимум скорост - 1 105км/ч В този момент лимитза пилотирани самолети изглеждаше 2-3 скорости на звука.Но на тайнатренировъчна площадка СССРДори тогава се тестваше оборудване, което имаше хиперзвукова скоростполет. Беше ракета "R-1"с максимум скоростполет 1 465 m/s и диапазонполет 270 км . Итестове R-1се проведоха на полигона "Капустин Яр" V Астраханрегион . Бъдещите самолети се движат с хиперзвукова скорост,бяха необходими не само нови двигателии нови материали,но и нови гориво.Тайното гориво за балистиченракети R-1обслужен етанолнай-висока категория на почистване.

Първата съветска КРИЛАТА ракета "Буря" в полет

БАЛИСТИЧНИракета R-1е разработен под ръководството Сергей Павлович Королев.За да бъдем честни, нека кажем, че е в процес на разработка R-1също взе активно участие част от немскияракета специалисти,който се премести в СССРслед Втората световна войнавойна. Ракета R-1стана Начална точкав развиващите се МЕЖДУКОНТИНЕНТАЛЕН балистиченракети, които имаха хиперзвукова скорости трябваше да бъде абсолютно С НЕУЗАЩИМИ СРЕДСТВАдоставка ядреноръжия. Първо Изкуствен спътник на Земятаи първи полет човек V пространствовече се оказаха порадивъншен вид междуконтинентална балистичнаракети.

Американски космически кораб за многократна употреба "Спейс совалка", докато се движи към стартовия комплекс

Първоуспешно стартиране Съветски балистиченракети R-1беше реализиран 10 октомври 1948 гна годината. За постижение военен балансс САЩнеобходими ракети с диапазонполет НЕ стотициА хилядикилометри. Тестове Корольов ракетиходеше успешно,и всеки следващ модел придобива все повече и повече хиперзвукова скоростполет и още и още диапазонполет. На дневен ред беше въпросът за замянаракета гориво. Етанолкато гориво спря да идвапоради недостатъчното му скорост на горенеи поради недостатъчната си топлинен капацитет,това е количество енергия.Въпросът е, че за да лети хиперзвукови скоростикато горивоподходящи само ВОДОРОД.Нито едно Накойто друг химичен елементТака бързлетя забранено е! Водородима страхотен скорост на горенеи голям топлинен капацитет,тоест високо температура на горене,като в същото време минимален възможен обемводородно гориво. Съответно при използване ВОДОРОДОказва се максимална тягадвигател . Освен всичко това ВОДОРОДгоривото е АБСОЛЮТНО ЕКОЛОГИЧНО ЧИСТгориво !!! С. П. Королеввярваше, че е така това е горивоще реши проблема с движението в близо до Земятамясто на хиперзвукови скоростиполет.

Американски космически кораб за многократна употреба Space Shuttle по време на работа в орбита

Имаше обаче Другопция за решение космически скорости.Той е предложен от известни академици Михаил Кузмич ЯнгелИ Владимир Николаевич Челомей.Беше течност с амонякмиризма и за разлика от водородбеше простои много евтинов производството. Но когато Королевоткрих какво е,той дойде на себе си УЖАС!Това прекрасно ракетно гориво се наричаше ХЕПТИЛ.Той се озова в ШЕСТ ПЪТИ ТОКСИЧЕН ОТ ПИРОЦИКЛОВАТА КИСЕЛИНАи по отношение на степента на опасност съответствали БИТКАтоксични вещества "ЗАРИН"И "ФОСГЕН"!въпреки това правителството на СССРреши това ракетните оръжия са по-важнивъзможен последствияи че трябва да се създаде на всяка цена.Впоследствие на гориво хептиллетяха ракети ЯнгеляИ Челомея.

IN 1954 ггодина съветското разузнаване получи секрет съобщениеот жител в ж САЩ,благодарение на което в СССРзапочна работа по създаването авиацияс хиперзвукова скоростполет. IN САЩтози проект беше кръстен "Навахо."През два месецаслед тайна съобщенияоказа се резолюциясъветски правителствоза началото на сътворението стратегически КРИЛАТИракети. IN СССРбеше възложено разработването на такава ракета KB S.A. Lavochkin (виж статията "Семьон Алексеевич Лавочкин").Проектът беше кръстен "Буря".Общо в ТРИна годината "Буря"започна да минава тестовена тренировъчната площадка "Капустин Яр"!!!Оформление "Бури"отговаряше на съвременните Американски космически кораб за многократна употребакъм кораба "Космическа совалка".По време на тестването "Бури"стана известно, че американскипроект Навахо беше ЗАТВОРЕНО.Това се случи най-вероятно поради факта, че американски дизайнерив този момент се провалисъздайте необходимото двигатели.

"Буря"не е предназначен за хиперзвукова скоростполет, но за малко по-ниска скоростНа ТРИ при ПОЛОВИНАТА скорост на звука.Това се дължи на факта, че по това време те все още не са създали материали,което би издържало ЗАГРЯВАНЕ НА КОЖАТАсъответстващ хиперзвукова скорост.Също така на борда устройстватрябваше да запази производителностна свобода температура на нагряване.Докато създавате "Бури"току що започнаразвиват се материалииздържащи данни температураусловия на отопление.

В момента ТРИ късметлиистартира крилатракети "Бури"притежаващ ПРЕДИ хиперзвукова скорост,ракети Королев, "Р-7",вече е изведен в ниска околоземна орбита първият изкуствен спътник на земятаИ първото живо същество - мелезпо псевдоним "Лайка".По това време лидерът СССР Н.С.Хрушчовв интервю за западеннатиснете навътре силнозаяви, че на ракетата R-7може да се инсталира ЯДРЕНАзареди и удари ВСЯКАКВА ЦЕЛна територията САЩ.От сега нататък ОСНОВАНИЕпротиворакетна и космическа отбрана СССРда стане междуконтинентална балистичнаракети. Крилата ракета "Буря"беше направено да изпълни същотоповечето задачи,но след това правителството на СССРреших, че си струва да го влача и двететези програми, в същото време, също ще бъдат скъпоИ ЗАТВОРИХА ЛИ “Бурята”???

IN края на 1950 ги това е всичко 1960 ггодини и в САЩи в СССРбяха извършени експериментивърху създаването перспективна авиацияоборудване с хиперзвукова скоростполет. Но в плътенслоеве атмосферасамолет също прегряла на места дори разтопенследователно постижение хиперзвукова скорост V АТМОСФЕРАотново и отново беше отложеноза неизвестно време . IN САЩсъществува програмасъздаване експерименталенсамолет, наречен "Х",с помощта на които се изучава полета хиперзвукови скорости. американскивоенните поставени страхотно надеждаНа експерименталенсамолет "X-31"Но 15 ноември 1967 ггодини след това 10 секунди полет хиперзвукова скорост X-31избухна. След това пилотна програмасамолети "Х"беше спряноно само на за малко.Така че в средата на 1970-тегодини за американски експериментна самолет "X-15"На височинаблизо до 100 км е достигнат хиперзвукова скоростполет равен на 11 скорости на звука (3.7км/сек )!!!

IN средата на 1960-тегодини и САЩИ СССР независимоедин от друг и едновременновече са започнали да създават сериенсамолет, летящ от крейсерска скорост Мах ТРИ!Летене със ТРИ скорости на звука V АТМОСФЕРАМного комплексзадача ! Като резултат CB Кели Джонсънв офиса ЛокхийдИ Конструкторско бюро на А.И. МикоянНа МиГе (виж статията "Артьом Иванович Микоян")създаде две шедьовър на авиациятатехнология. американците -стратегически разузнавач "С.Р.-71″Черен кос (виж статията « С.Р.-71"). руснацинай-добрият на света изтребител-прехващач "МиГ-25" (виж статията "МиГ-25"). Отвън SR-71То има черенцвят Не зарадичерен бои,но поради ФЕРИТпокритие, което е много ефективно премахва топлината.По късно С.Р.-71 беше доведено до хиперзвукова скоростполет 4 800 км/ч МиГ-25успешно използвани по време на войната Израелс Египеткато самолет за разузнаване на голяма височина.Целият полет МиГ-25по-горе Израелзаети ДВЕ МИНУТИ!!! Израелска противовъздушна отбранатвърдят, че МиГ-25има ТРИ И ПОЛОВИНА скорост на звука (4410км/ч или 1 225 Госпожица )!

Превъзходствовъв въздуха може да осигури и космическото пространствоавиация. В резултат на работата по тази тема, пространствокораби МНОГОКРАТНО ИЗПОЛЗВАНЕизползване Американска космическа совалкаИ съветски "Буран" (виж статията "Космически кораб Буран").При кацанена земята пространствокораби за многократна употребаупотреби са включени в атмосферас Първа космическа скорост, 7,9 км/сек – вътре е 23,9 пъти повече скорост на звука.За защитаот прегряванепри влизане атмосфера, пространство за многократна употребакорабите са покрити със специално покритие отвън Керамични плочки.Ясно е, че дори и с НЕМного голямо нарушениетова керамично покритиеНа хиперзвукова скоростще се случи катастрофа.

След безплоднатърсения универсаленфинансови средства защитаот прегряванеборба за шампионатвъв въздуха се премести в друг - ултра ниска височина. КРИЛАТИракети преминаха към височинаполет около 50метри, на, ПРЕДИ хиперзвукови скоростиполет, около 850 км/ч с технологията ПОЛУЧАВАНЕ НА РЕЛЕФтерен. Американски крилатиракетата беше кръстена "Томахоук" (Томахавка ), А съветскианалогов "Х-55". Откриване на крилатирадар за ракети трудентъй като самата ракета, благодарение на най-новата система за самонасочванеТо има малки размерии съответно малка отразяваща площ.Също поражениекрилата ракета трудензащото активно, непредсказуемо маневриранеПо време на полета. Създаване съветскикрилата ракета X-55беше инструктиран КБ "Радуга"чийто лидер беше Игор Сергеевич Селезнев.

въпреки това изчисленияпоказа, че е почти завършен крилата неуязвимостмогат да се предоставят само ракети хиперзвукова скоростполет до пет шестпъти повече скорост на звука (5-6Махов) , което съответства на скоростприблизително двекм/сек. Още на първия тестовенова технология, дизайнерите отново бяха изправени пред същото проблем с прегряване.При достигане на определените хиперзвукова скоростполет повърхностракетата се нагрява до почти 1 000 степени Целзийи бяха първите, които се провалиха контролни антени.Тогава Игор Селезньовотидох до Ленинградкъм предприятието "ленинист",къде са направени бордова радиоелектроника.Експерти дадоха НЕутешително заключение. Направи управляванаракета, която лети към хиперзвукова скорост V плътенслоеве атмосфераневъзможен.

Но един от служителите изследователски института именно той предложи оригинал идея.Защо керосин,на борда крилатракети като горивоне използвайте и като ОХЛАДИТЕЛглави за самонасочване . Бяха задържани експериментипри създаването на система охлажданеизползване на борда гориво, керосин.По време на работа Фрайнщатстигна до извода, че керосин НЯМАдостатъчно количество енергияда лети до хиперзвукова скорости за какво е необходимо гориво хиперзвукова скоросте ВОДОРОД.Но Фрайнщатпредложи да получи водородот керосиндиректно на бордаракети. Концепциятакива двигателполучи името "Аякс".

Съветският космически кораб за многократна употреба "Буран" Ясно се вижда топлоизолационното покритие на кораба, състоящо се от специални КЕРАМИЧНИ плочки

По това време това идеяизглеждаше твърде много фантастично.В резултат на това на оръжиябеше приет крилатракета с дозвукова скоростполет X-55.Но дори такава ракета стана изключителна научно-технически постижения.Кратко техническо характеристики на крилатитеракети X-55:дължина — 5,88 m; диаметър на тялото — 0,514 m; размах на крилата — 3,1 m; начално тегло — 1195 килограма; обхват на полета — 2 500 км; въздушна скорост — 770 км/ч ( 214 Госпожица); височина на полета от 40 преди 110 m; маса на бойната глава — 410 килограма; мощност на бойната глава — 200 КТ; точност до 100 м.в 1983 ггодина след осиновяването крилатракети X-55 V Министерство на отбранатабеше повдигнат въпросът за прекратяване на работатавърху създаването двигателосигуряване хиперзвукова скоростполет. Но точно в тази годинапредмет хиперзвуковсамолетите стават все по-чести трептенев отчети Съветското разузнаване.

Съветски космически кораб за многократна употреба "Буран" в орбита

В рамките на програмата "Междузвездни войни" американскизапочна правителството финансиранеразработване на устройства, които летят еднакво успешно и в двете атмосфераи в пространство.Принципно нов космическото пространствооръжията трябваше да бъдат устройства с хиперзвукова скоростполет . След успешно създаване X-55, Игор Селезнев,без да чака сътворението текущмодел на устройството "Аякс"започна развитие крилатракета, летяща от хиперзвукова скорост.Такава ракета стана крилатракета "Х-90"който трябваше да лети на традиционен керосинс скоростПовече ▼ Мах 5. Конструкторско бюро Селезневуспя да реши проблема температурно прегряване.Предполагаше се, че Х-90ще започне от СТРАТОСФЕРА.По този начин температураотопление жилищаракети се спуснаха до минимум.Имаше обаче и друга причинаосиновяване на такива надморска височина на изстрелванеракети. Факт е, че до този момент те повече или по-малко са се научили да стрелят балистиченракети, научиха да свалят самолети се научи да стреля крилати ракети,летене на ултраниски височинис дозвукова скоростполет . Само остана недокоснат единслой стратосфера –това е слоят между атмосфераИ пространство.Възникна идея "промъкнат" незабелязаноконкретно в района стратосфера,използвайки хиперзвукова скорост.

Американската крилата ракета Tomahawk е изстреляна от корабна установка

Въпреки това след първи успешенстартиране Х-90цялата работа по тази ракета беше прекратено???Това стана благодарение на по поръчканов лидер СССР, М. С. Горбачов.По това време в Ленинград, Владимир Фрайнщаторганизира група научни ентусиастиза създаване хиперзвуковдвигател "Аякс".Тази група Фрайнщатне просто създаде съвкупност според обработка на керосин V водород,но и аз учих управлявамвъзникващи по време на полет хиперзвукова скорост,разрушителен ПЛАЗМАоколо устройството . Това очерта технологичните пробиввсичко пилотиран самолет!Група Фрайнщатзапочна подготовката първиполет хиперзвуковмодели. Въпреки това, в 1992 ггодишен проект Ajax ЗАТВОРЕНОзащото прекратяване на финансирането??? IN 1980 ггодини, в СССРразвитие на самолети, летящи с хиперзвукови скоростибяха включени напредналпозиции в свят!!!Това основабеше изгубенвече само в 1990 ггодини.

Американска крилата ракета Tomahawk точно преди попадение в целта

ЕФЕКТИВНОСТИ ОПАСНОСТ биткасамолет, летящ с хиперзвукови скоростибеше ОЧЕВИДНОоще тогава, в 1980 ггодини. IN 1998 ггодина в началото на августв непосредствена близост до американскипосолства в КенияИ Танзанияизгърмя мощно експлозии.Тези експлозии са причинени от световен терористорганизация "Алкаида"на който той беше лидер, Осама бин Ладен. IN това същотогодина 20 август американецкораби, които са били в арабскиморе, произведени битказапочнете осем крилатиракети Томахавка".През двечаса ракетите удариха териториялагери терористи,намиращ се в Афганистан.Следващ в тайнадокладва на президента САЩ, Б. Клинтънтова съобщиха агенти основната целракета ударпо база "Алкаиди" V Афганистан НЕ е постигнат.През половин часслед СТАРТракети Бин Ладенза летене срещу него ракетибеше ПРЕДУПРЕЖДЕНот сателитни комуникацииИ налявобаза за около единедин час преди това експлозииОт това Резултати на американцитеСвършен заключениетакава, че тази борба задачаможе да направи ракетисамо с хиперзвукова скоростполет.

През няколко дниотдел за напреднали разработки Министерството на отбраната на САЩподписва дългосрочен договор с фирмата Боинг. Авиациякомпанията получи много милиардиред за създаване универсален крилатиракети с хиперзвукова скоростполет, Мах ШЕСТИ.Заповедта стана мащабенпроект, който ще позволи САЩсъздавам обещаващсистеми оръжияИ авиация.По-нататък хиперзвуковустройства в процеса на тяхното развитиемогат да се превърнат в устройства МЕЖДИНЕН,кой може много пътипреместване от атмосфера V пространствоИ обратно,докато активно маневриране.Такива устройства, благодарение на техните нестандартниИ непредсказуемтраекториите на полета могат да бъдат много големи опасност.

IN Юли 2001 ггодина в САЩстартирането беше извършено експерименталенсамолет "X-43A".Трябваше да достигне хиперзвукова скоростполет, Мах СЕДЕМ.Но устройството се срина. Като цяло създаването на технология с хиперзвукова скоростполет от ТРУДНОСТИсравнимо със сътворението атомни оръжия.Най-новият Американски хиперзвуков крилат самолетракети вероятноще лети нататък височини на стратосферата.Последен път расавърху създаването хиперзвуковапарат започна отново.Двигател нов хиперзвуковракетите могат да станат плазма,това е температурагоримата смес, използвана в двигателя, ще стане равна на гореща ПЛАЗМА.Прогнозирайте времевъншен вид на устройства с хиперзвукова скоростполет до Русия,поради недостатъчно финансиранеЧао невъзможен.

Вероятно в 2060 ггодини в святще започне масапреход пътникавиационно летене разстояниянад 7 000 км, на хиперзвукови скоростиполет при надморски височиниполет от 40 преди 60 км. IN 2003 ггодина американцифинансира техните изследванияза техните бъдещеразработки пътниксамолет с хиперзвукова скоростполет до Съветски свръхзвуков пътниксамолет" Ту-144" (виж статии "Ту-144"И "Алексей Андреевич Туполев").По мое време Ту-144е произведено в количество 19нещата. IN 2003 ггодина единот триоставащи на склад Ту-144реновирана и превърната в летяща лаборатория V РУСКО-АМЕРИКАНСКИпрограма за тестване на самолетни системи нова генерация. американцибяха в удоволствиетоот Съветския Ту-144!!!

Първо идеи за ракетни самолети - хиперзвукови самолети,летящ от скорост 10-15 Маха,се появи обратно в 1930 ггодини. Въпреки това, тогава дори най визионерскидизайнерите нямаха представа с какво трудностиидеята ще трябва да се изправи, ДОСТИГНЕТЕ ДО ВСЯКА ТОЧКА НА НАШАТА ПЛАНЕТА ЗА ЧАС И ПОЛОВИНА!!!На хиперзвукови скоростиполет до атмосфера на ръбовете на крилата, въздухозаборниции други части на самолета се нагряват до температури на топене на алуминиеви сплави.Следователно създаването на бъдещето хиперзвуковавиация, е свързана изцяло с химия, металургияи развитие нови материали.

Конвенционални джетовевключени двигатели скорост Мах ТРИстават по-тесни НЕ е ефективен (виж статията „Новини в авиацията“).С по-нататък увеличаване на скоросттатрябва да се даде възможност за ONLASH ПОТОКвъздух за изпълнение, роля компресор,компресиращ въздух. За това достатъчно, ВХОДНА ЧАСТмарка на двигателя СТЕСНЯВАНЕ.При хиперзвукова скоростлетателна степен компресиране на свободен потоквъздухът е такъв, че температурастава 1 500 степени. Двигателят се превръща в т.нар ПРАВ ПОТОКдвигател като цяло без въртящи се части.Но в същото време той наистина работи!

По мое време съветскиучен Владимир Георгиевич Фрайнщатсе справи с проблемите охлаждане с керосин,лети от космоса ядрени бойни глави.Сега дизайнери от цял ​​свят,благодарение на неговите изследвания те използват ефектът от внезапно увеличаване на енергията на горене на прегрят керосинпоради използването привличащи вниманиетос такива високи температури ВОДОРОД.Това Ефектдава много Още силадвигател, който осигурява хиперзвукова скоростполет. IN 2004 ггодина американциинсталиран два пъти рекорди за скоростбезпилотен ракетни самолети. X-43Aотделен от реактивен бомбардировач " B-52"На надморска височина 12 000метра. Ракета "Пегас"го ускори до скорост Мах ТРИ,и тогава X-43Aстартиран вашия двигател.Максимум скоростполет X-43Aвъзлиза на 11 265 км/ч (3 130 Госпожица ), което съответства на 9.5 скорости на звука.Полет до максимална скоростзаети 10 секунди за надморска височина 35 000метра. На скорост 9,5 Machполет от Москва V Ню Йоркщеше да вземе малко по-малко 43минути !!! американскипродължават учените напредък в авиационната наука!!!

Първо, разбира се, трябва да решите колко е хиперзвук? Общоприето е, че хиперзвукова скорост е скорост над 5 Маха, тоест повече от пет, а най-просто казано, това е скорост пет пъти по-голяма от скоростта на звука.

Чудите ли се колко е това в километри в час? От 5380 км/ч до 6120 км/ч в зависимост от параметрите на средата (за самолет - въздух), тоест от плътността на въздуха, която е различна на различните височини на полета. Така че, за по-лесно възприятие, все пак е по-добре да използвате числата на Мах. Ако скоростта на самолета надвишава 5 Маха, това е хиперзвукова скорост.

Всъщност, защо точно 5 M? Стойността 5 е избрана, защото при тази скорост започва да се наблюдава йонизация на газовия поток и други физически промени, което разбира се се отразява на свойствата му.

Тези промени са особено забележими за двигателя, конвенционалните турбореактивни двигатели просто не могат да работят с такава скорост, необходим е коренно различен двигател, ракетен или прямовъздушен (въпреки че всъщност не е толкова различен, просто му липсва компресор и турбина, и изпълнява функцията си по същия начин: компресира въздуха на входа, смесва го с гориво, изгаря го в горивната камера и получава струен поток на изхода).

Всъщност ramjet двигател е тръба с горивна камера, много проста и ефективна при висока скорост. Но такъв двигател има огромен недостатък: той се нуждае от определена начална скорост, за да работи (няма собствен компресор, няма с какво да компресира въздуха при ниска скорост).

История на скоростта

През 50-те години имаше борба за постигане на скоростта на звука. Когато инженерите и учените разбраха как се държи един самолет при скорости над скоростта на звука и се научиха как да създават самолети, предназначени за такива полети, беше време да продължим напред. Накарайте самолетите да летят още по-бързо.

През 1967 г. американският експериментален самолет Х-15 достига скорост от 6,72 Маха (7274 км/ч). Той беше оборудван с ракетен двигател и летеше на височини от 81 до 107 км (100 км е линията на Карман, условната граница на атмосферата и космоса). Следователно е по-правилно X-15 да се нарича не самолет, а ракетен самолет. Не можеше да излети сам; имаше нужда от бустерен самолет. Но все пак това беше хиперзвуков полет. Освен това X-15 лети от 1962 до 1968 г., а 7 полета на X-15 са направени от същия Нийл Армстронг.

Струва си да се разбере, че полетите извън атмосферата, независимо колко бързи са, не се считат правилно за хиперзвукови, тъй като плътността на средата, в която се движи самолетът, е много ниска. Ефектите, присъщи на свръхзвуков или хиперзвуков полет, просто няма да съществуват.

През 1965 г. YF-12 (прототип на известния SR-71) достига скорост от 3331,5 км/ч, а през 1976 г. самият сериен SR-71 достига 3529,6 км/ч. Това е „само“ 3,2–3,3 M. Далеч от хиперзвук, но за полети с тази скорост в атмосферата беше необходимо да се разработят специални двигатели, които да работят в нормален режим при ниски скорости и в режим на ПВРД при високи скорости, и за пилоти - специални системи за поддържане на живота (костюми и системи за охлаждане), тъй като самолетът се нагряваше твърде много. По-късно тези скафандри са използвани за проекта Shuttle. Много дълго време SR-71 беше най-бързият самолет в света (спря да лети през 1999 г.).

Съветският МиГ-25Р може теоретично да достигне скорост от 3,2 Маха, но оперативната скорост беше ограничена до 2,83 Маха.

През същите 60-те години в САЩ и СССР имаше космически проекти X-20 "Dyna Soar" и "Spiral", съответно. Първоначално за Spiral беше планирано да се използва хиперзвуков самолет-носител, след това свръхзвуков, а след това проектът беше напълно затворен. Американският проект претърпя същата съдба.

Като цяло проектите за хиперзвукови самолети от онова време са свързани с полети извън атмосферата. Не може да бъде иначе, плътността и съответно съпротивлението са твърде високи, което води до много негативни фактори, които тогава не могат да бъдат преодолени.

Сегашно време

Армията, както обикновено, стои зад всички обещаващи изследвания. В случай на хиперзвукови скорости това също се случва. В момента изследванията се провеждат основно в посока космически кораби, хиперзвукови крилати ракети и т. нар. хиперзвукови бойни глави. Сега говорим за „истински“ хиперзвук, полети в атмосферата. Имайте предвид, че работата по хиперзвукови скорости беше в активна фаза през 60-70-те години, след което всички проекти бяха затворени. Те се върнаха към скорости над 5 M едва в началото на 2000-те години. Когато технологиите направиха възможно създаването на ефективни въздушно-реактивни двигатели за хиперзвукови полети.

През 2001 г. безпилотен летателен апарат с прямоточно-реактивен двигател направи първия си полет.

Боинг Х-43. Още през 2014 г. той ускори до скорост от 9,6 M (11 200 км/ч). Въпреки че X-43 е проектиран за скорости 7 пъти по-високи от скоростта на звука. Освен това рекордът не е поставен в космоса, а на надморска височина от едва 33 500 метра.

X-43 на снимката изглежда като малък черен триъгълник, прикрепен към ракета-носител.

През 2009 г. започнаха тестовете на прямоточен двигател за крилатата ракета Boeing X-51A Waverider. През 2013 г. X-51A се ускори до хиперзвукова скорост - 5,1 M на височина 21 000 метра.

Подобни проекти се изпълняват на различни етапи от други страни: Германия (SHEFEX), Великобритания (Skylon), Русия (Cold and Needle), Китай (WU-14) и дори Индия (Brahmos), Австралия (ScramSpace) и Бразилия (14-X).

GLL-31 проект "Студен"

Интересен проект на самолет за летене с хиперзвукова скорост в атмосферата, американският Falcon HTV-2, се счита за провален. Предполага се, че Falcon успя да се ускори до огромна за атмосферата скорост - 23 Маха, но само предполагаемо, тъй като всички експериментални устройства просто изгоряха.

Всички изброени самолети (с изключение на Skylon) не могат самостоятелно да достигнат скоростта, необходима за работата на прямоточен двигател и използват различни ускорители. Но Skylon все още е само проект, който все още не е направил нито един тестов полет.

Далечното бъдеще на хиперзвука

Има и граждански проекти на хиперзвукови самолети за превоз на пътници. Това са европейският SpaceLiner с един тип двигател и ZEHST, който трябва да използва до 3 вида двигатели в различни режими на полет. Други държави също работят по свои проекти.

Предполага се, че такива лайнери ще могат да транспортират пътници от Лондон до Ню Йорк само за час. Ние ще можем да летим с такива самолети не по-рано от 40-те и 50-те години на 21 век. Междувременно хиперзвуковите скорости остават домейн на военните или космическите кораби.

Главна информация

Полетът със свръхзвукова скорост е част от режима на свръхзвуков полет и се осъществява в свръхзвуков газов поток. Свръхзвуковият въздушен поток е фундаментално различен от дозвуковия и динамиката на полета на самолета при скорости над скоростта на звука (над 1,2 M) е фундаментално различна от дозвуковия полет (до 0,75 M; скоростният диапазон от 0,75 до 1,2 M се нарича трансзвукова скорост ).

Определянето на долната граница на хиперзвуковата скорост обикновено се свързва с началото на процесите на йонизация и дисоциация на молекулите в граничния слой (BL) в близост до превозното средство, движещо се в атмосферата, което започва да се случва при приблизително 5 M. Тази скорост се характеризира също така с факта, че въздушно-реактивен двигател („ Пневмодвигателният двигател с дозвуково горене („Sramjet“) става безполезен поради изключително високото триене, което възниква, когато протичащият въздух се забавя в този тип двигател. По този начин, в диапазона на хиперзвукова скорост, за продължаване на полета е възможно да се използва само ракетен двигател или хиперзвуков линейно реактивен двигател (scramjet) със свръхзвуково изгаряне на гориво.

Характеристики на потока

Докато определението за хиперзвуков поток (HS) е доста противоречиво поради липсата на ясна граница между свръхзвукови и хиперзвукови потоци, HS може да се характеризира с определени физически явления, които вече не могат да бъдат игнорирани при разглеждане, а именно:

Тънък слой ударна вълна

С нарастването на скоростта и съответните числа на Мах, плътността зад ударната вълна (SW) също се увеличава, което съответства на намаляване на обема зад удара поради запазване на масата. Следователно, слоят на ударната вълна, тоест обемът между устройството и ударната вълна, става тънък при високи числа на Мах, създавайки тънък граничен слой (BL) около устройството.

Образуване на вискозни ударни слоеве

Част от голямата кинетична енергия, съдържаща се във въздушния поток, при M > 3 (вискозен поток), се преобразува във вътрешна енергия поради вискозно взаимодействие. Увеличаването на вътрешната енергия се осъществява при повишаване на температурата. Тъй като градиентът на налягането, нормален към потока в рамките на граничния слой, е приблизително нула, значително повишаване на температурата при високи числа на Мах води до намаляване на плътността. По този начин PS на повърхността на превозното средство нараства и при високи числа на Мах се слива с тънък слой от ударната вълна близо до носа, образувайки вискозен ударен слой.

Появата на вълни на нестабилност в PS, които не са характерни за суб- и свръхзвукови потоци

Поток с висока температура

Високоскоростният поток в предната точка на апарата (точка или област на спиране) кара газа да се нагрява до много високи температури (до няколко хиляди градуса). Високите температури от своя страна създават неравновесни химични свойства на потока, които се състоят в дисоциация и рекомбинация на газови молекули, йонизация на атоми, химични реакции в потока и с повърхността на апарата. При тези условия процесите на конвекция и радиационен топлообмен могат да бъдат значителни.

Параметри на подобие

Параметрите на газовите потоци обикновено се описват чрез набор от критерии за сходство, които позволяват да се редуцират почти безкраен брой физически състояния в групи за сходство и които позволяват да се сравняват газови потоци с различни физични параметри (налягане, температура, скорост и т. .) един с друг. На този принцип се основават експериментите в аеродинамични тунели и прехвърлянето на резултатите от тези експерименти към реални самолети, въпреки факта, че при тръбните експерименти размерът на моделите, скоростите на потока, топлинните натоварвания и т.н. могат да се различават значително от реалните условия на полет, в същото време параметрите на времето, сходството (числа на Мах, числа на Рейнолдс, числа на Стантън и др.) съответстват на полетните.

За трансзвуков и свръхзвуков или свиваем поток в повечето случаи такива параметри като числото на Мах (отношението на скоростта на потока към локалната скорост на звука) и Рейнолдс са достатъчни, за да опишат напълно потока. За хиперзвуков поток тези параметри често са недостатъчни. Първо, уравненията, описващи формата на ударната вълна, стават практически независими при скорости от 10 M. Второ, повишената температура на хиперзвуковия поток означава, че ефектите, свързани с неидеалните газове, стават забележими.

Отчитането на ефектите в реален газ означава, че са необходими по-голям брой променливи, за да се опише напълно състоянието на газа. Ако неподвижният газ е напълно описан от три величини: налягане, температура, топлинен капацитет (адиабатен индекс), а движещият се газ е описан от четири променливи, което също включва скорост, тогава горещ газ в химично равновесие също изисква уравнения на състоянието за неговите съставни химични компоненти и газ с процеси на дисоциация и йонизация трябва също да включва времето като една от променливите на своето състояние. Като цяло това означава, че във всеки избран момент неравновесният поток изисква между 10 и 100 променливи, за да опише състоянието на газа. В допълнение, разреденият хиперзвуков поток (HF), обикновено описван от гледна точка на числата на Кнудсен, не се подчинява на уравненията на Навие–Стокс и изисква модификацията им. HP обикновено се категоризира (или класифицира), като се използва обща енергия, изразена чрез обща енталпия (mJ/kg), общо налягане (kPa) и температура на стагнация на потока (K) или скорост (km/s).

Идеален газ

В този случай преминаващият въздушен поток може да се разглежда като идеален газов поток. GP в този режим все още зависи от числата на Mach и симулацията се ръководи от температурни инварианти, а не от адиабатната стена, която се появява при по-ниски скорости. Долната граница на този регион съответства на скорости около 5 Mach, където SPV струите с дозвуково горене стават неефективни, а горната граница съответства на скорости в района на 10-12 Mach.

Идеален газ с две температури

Част от случая на високоскоростен идеален газов поток, при който преминаващият въздушен поток може да се счита за химически идеален, но температурата на вибрациите и температурата на въртене на газа трябва да се разглеждат отделно, което води до два отделни температурни модела. Това е от особено значение при проектирането на свръхзвукови дюзи, където вибрационното охлаждане, дължащо се на молекулярно възбуждане, става важно.

Дисоцииран газ

Режим на доминиране на преноса на радиация

При скорости над 12 km/s преносът на топлина към апарата започва да се осъществява главно чрез радиален пренос, който започва да доминира над термодинамичния пренос заедно с нарастващата скорост. Газовото моделиране в този случай е разделено на два случая:

• оптически тънък - в този случай се приема, че газът не реабсорбира радиация, която идва от другите му части или избрани единици обем;
• оптически дебел - където се отчита поглъщането на радиация от плазмата, която след това се излъчва отново, включително върху тялото на устройството.

Моделирането на оптически плътни газове е сложна задача, тъй като поради изчисляването на радиационния трансфер във всяка точка от потока, обемът на изчисленията нараства експоненциално с броя на разглежданите точки.