Hyperschall. Wieviel kostet das? Überschallgeschwindigkeit. Dünne Schicht einer Stoßwelle

Ein typisches Passagierflugzeug fliegt mit einer Geschwindigkeit von etwa 900 km/h. Ein militärischer Kampfjet kann etwa die dreifache Geschwindigkeit erreichen. Moderne Ingenieure aus der Russischen Föderation und anderen Ländern der Welt entwickeln jedoch aktiv noch schnellere Maschinen – Hyperschallflugzeuge. Was sind die Besonderheiten der relevanten Konzepte?

Kriterien für ein Hyperschallflugzeug

Was ist ein Hyperschallflugzeug? Darunter versteht man üblicherweise ein Gerät, das mit einer Geschwindigkeit fliegen kann, die um ein Vielfaches höher ist als die Schallgeschwindigkeit. Die Ansätze der Forscher zur Bestimmung des spezifischen Indikators sind unterschiedlich. Eine gängige Methode besteht darin, dass ein Flugzeug als Hyperschallflugzeug gilt, wenn es ein Vielfaches der Geschwindigkeitsindikatoren der schnellsten modernen Überschallfahrzeuge erreicht. Das sind ungefähr 3-4.000 km/h. Das heißt, ein Hyperschallflugzeug muss, wenn man sich an diese Methodik hält, eine Geschwindigkeit von 6.000 km/h erreichen.

Unbemannte und kontrollierte Fahrzeuge

Auch hinsichtlich der Festlegung der Kriterien für die Einstufung eines bestimmten Geräts als Flugzeug können sich die Ansätze der Forscher unterscheiden. Es gibt eine Version, dass nur solche Maschinen als solche eingestuft werden können, die von einer Person gesteuert werden. Es gibt eine Sichtweise, nach der ein unbemanntes Fahrzeug auch als Luftfahrzeug betrachtet werden kann. Daher klassifizieren einige Analysten Maschinen dieser Art in solche, die der menschlichen Kontrolle unterliegen, und solche, die autonom funktionieren. Eine solche Aufteilung kann gerechtfertigt sein, da unbemannte Fahrzeuge weitaus beeindruckendere technische Eigenschaften aufweisen können, beispielsweise hinsichtlich Überlastung und Geschwindigkeit.

Gleichzeitig betrachten viele Forscher Hyperschallflugzeuge als ein einziges Konzept, dessen Schlüsselindikator die Geschwindigkeit ist. Dabei spielt es keine Rolle, ob ein Mensch am Steuer des Geräts sitzt oder die Maschine von einem Roboter gesteuert wird – Hauptsache, das Flugzeug ist schnell genug.

Abheben – selbstständig oder mit fremder Hilfe?

Es gibt eine weit verbreitete Klassifizierung von Hyperschallflugzeugen, die darauf basiert, sie in die Kategorie derjenigen einzuteilen, die selbstständig starten können, oder in solche, die auf einem leistungsstärkeren Träger – einer Rakete oder einem Frachtflugzeug – platziert werden müssen. Es gibt einen Standpunkt, nach dem es richtig ist, vor allem diejenigen als Geräte der betrachteten Art einzustufen, die in der Lage sind, selbstständig oder mit minimaler Beteiligung anderer Ausrüstungsarten zu starten. Allerdings sollten diejenigen Forscher, die glauben, dass das Hauptkriterium, das ein Hyperschallflugzeug charakterisiert, die Geschwindigkeit, bei jeder Klassifizierung im Vordergrund stehen. Ob das Flugzeug als unbemannt, kontrolliert, selbstständig oder mit Hilfe anderer Maschinen startend eingestuft wird – wenn der entsprechende Indikator die oben genannten Werte erreicht, handelt es sich um ein Hyperschallflugzeug.

Hauptprobleme von Hyperschalllösungen

Die Konzepte für Hyperschalllösungen sind viele Jahrzehnte alt. Im Laufe der Jahre der Entwicklung der entsprechenden Gerätetypen haben Weltingenieure eine Reihe bedeutender Probleme gelöst, die objektiv verhindern, dass die Produktion von „Hyperschallflugzeugen“ in Produktion geht – ähnlich wie bei der Organisation der Produktion von Turboprop-Flugzeugen.

Die Hauptschwierigkeit bei der Entwicklung von Hyperschallflugzeugen besteht darin, einen Motor zu schaffen, der ausreichend energieeffizient sein kann. Ein weiteres Problem besteht darin, die notwendigen Geräte bereitzustellen. Tatsache ist, dass die Geschwindigkeit eines Hyperschallflugzeugs in den oben diskutierten Werten eine starke Erwärmung des Körpers aufgrund der Reibung mit der Atmosphäre impliziert.

Heute werden wir uns einige Beispiele erfolgreicher Prototypen von Flugzeugen des entsprechenden Typs ansehen, deren Entwickler bei der erfolgreichen Lösung der genannten Probleme erhebliche Fortschritte erzielen konnten. Lassen Sie uns nun die berühmtesten Entwicklungen der Welt im Hinblick auf die Entwicklung von Hyperschallflugzeugen des betreffenden Typs untersuchen.

von Boeing

Das schnellste Hyperschallflugzeug der Welt ist laut einigen Experten die amerikanische Boeing X-43A. So wurde beim Testen dieses Geräts festgestellt, dass es Geschwindigkeiten von über 11.000 km/h erreichte. Das ist etwa 9,6-mal schneller

Was ist am Hyperschallflugzeug X-43A besonders bemerkenswert? Die Eigenschaften dieses Flugzeugs sind wie folgt:

Die bei Tests ermittelte Höchstgeschwindigkeit beträgt 11.230 km/h;

Spannweite - 1,5 m;

Körperlänge - 3,6 m;

Triebwerk – Direktströmungs-Staustrahltriebwerk mit Überschallverbrennung;

Kraftstoff - Luftsauerstoff, Wasserstoff.

Es ist festzuhalten, dass das betreffende Gerät eines der umweltfreundlichsten ist. Tatsache ist, dass der verwendete Kraftstoff praktisch keine schädlichen Verbrennungsprodukte freisetzt.

Das Hyperschallflugzeug X-43A wurde gemeinsam von NASA-Ingenieuren sowie der Orbical Science Corporation und Minocraft entwickelt. entstand vor ca. 10 Jahren. In seine Entwicklung wurden rund 250 Millionen US-Dollar investiert. Die konzeptionelle Neuheit des betreffenden Flugzeugs besteht darin, dass es mit dem Ziel konzipiert wurde, die neueste Antriebstechnologie zu testen.

Entwicklung aus der Orbitalwissenschaft

Dem Unternehmen Orbital Science, das, wie oben erwähnt, an der Entwicklung der X-43A beteiligt war, gelang es auch, ein eigenes Hyperschallflugzeug zu entwickeln – die X-34.

Seine Höchstgeschwindigkeit beträgt mehr als 12.000 km/h. Bei praktischen Tests wurde dies zwar nicht erreicht – außerdem war es nicht möglich, den vom X43-A-Flugzeug angezeigten Indikator zu erreichen. Das betreffende Flugzeug wird beschleunigt, wenn die mit Feststofftreibstoff betriebene Pegasus-Rakete aktiviert wird. Der X-34 wurde erstmals im Jahr 2001 getestet. Das betreffende Flugzeug ist deutlich größer als das Boeing-Flugzeug – seine Länge beträgt 17,78 m, seine Flügelspannweite beträgt 8,85 m. Die maximale Flughöhe des Hyperschallfahrzeugs von Orbical Science beträgt 75 Kilometer.

Flugzeuge aus Nordamerika

Ein weiteres berühmtes Hyperschallflugzeug ist die X-15 von North American. Analysten stufen diesen Apparat als experimentell ein.

Es ist ausgestattet, was einigen Experten einen Grund gibt, es tatsächlich nicht als Flugzeug einzustufen. Das Vorhandensein von Raketentriebwerken ermöglicht jedoch insbesondere die Leistung des Geräts. So wurde es bei einem der Tests in diesem Modus von Piloten getestet. Der Zweck des X-15-Geräts besteht darin, die Besonderheiten von Hyperschallflügen zu untersuchen, bestimmte Designlösungen, neue Materialien und Kontrollfunktionen solcher Maschinen in verschiedenen Schichten der Atmosphäre zu bewerten. Bemerkenswert ist, dass es bereits 1954 genehmigt wurde. Die X-15 fliegt mit einer Geschwindigkeit von mehr als 7.000 km/h. Seine Flugreichweite beträgt mehr als 500 km, seine Flughöhe übersteigt 100 km.

Das schnellste Serienflugzeug

Die oben untersuchten Hyperschallfahrzeuge gehören tatsächlich zur Forschungskategorie. Es wird nützlich sein, einige Serienmodelle von Flugzeugen zu berücksichtigen, deren Eigenschaften denen von Hyperschallflugzeugen ähneln oder (nach der einen oder anderen Methodik) Hyperschallflugzeuge sind.

Zu diesen Maschinen gehört die amerikanische Entwicklung der SR-71. Einige Forscher neigen nicht dazu, dieses Flugzeug als Hyperschallflugzeug einzustufen, da seine Höchstgeschwindigkeit etwa 3,7 Tausend km/h beträgt. Zu seinen bemerkenswertesten Merkmalen gehört sein Abfluggewicht, das über 77 Tonnen beträgt. Die Länge des Geräts beträgt mehr als 23 m, die Flügelspannweite beträgt mehr als 13 m.

Die russische MiG-25 gilt als eines der schnellsten Militärflugzeuge. Das Gerät kann Geschwindigkeiten von mehr als 3,3 Tausend km/h erreichen. Das maximale Startgewicht eines russischen Flugzeugs beträgt 41 Tonnen.

Damit gehört die Russische Föderation zu den Spitzenreitern auf dem Markt für serielle Lösungen mit hyperschallähnlichen Eigenschaften. Doch was lässt sich über die russischen Entwicklungen bei „klassischen“ Hyperschallflugzeugen sagen? Sind Ingenieure aus der Russischen Föderation in der Lage, eine Lösung zu entwickeln, die mit Maschinen von Boeing und Orbital Scence konkurrenzfähig ist?

Russische Hyperschallfahrzeuge

Derzeit befindet sich das russische Hyperschallflugzeug in der Entwicklung. Aber es geht recht aktiv voran. Die Rede ist vom Flugzeug Yu-71. Die ersten Tests fanden Medienberichten zufolge im Februar 2015 in der Nähe von Orenburg statt.

Es wird davon ausgegangen, dass das Flugzeug für militärische Zwecke eingesetzt wird. Somit kann ein Hyperschallfahrzeug bei Bedarf zerstörerische Waffen über große Entfernungen liefern, das Territorium überwachen und auch als Element von Angriffsflugzeugen eingesetzt werden. Einige Forscher glauben, dass dies im Zeitraum 2020-2025 der Fall sein wird. Die Strategic Missile Forces erhalten etwa 20 Flugzeuge des entsprechenden Typs.

In den Medien gibt es Informationen darüber, dass das fragliche russische Hyperschallflugzeug auf der ballistischen Rakete Sarmat montiert wird, die sich ebenfalls in der Entwurfsphase befindet. Einige Analysten glauben, dass das in der Entwicklung befindliche Hyperschallfahrzeug Yu-71 nichts anderes als ein Sprengkopf ist, der in der letzten Flugphase von der ballistischen Rakete getrennt werden muss, um dann dank der hohen Manövrierfähigkeit des Flugzeugs die Raketenabwehr zu überwinden Systeme.

Projekt „Ajax“

Zu den bemerkenswertesten Projekten im Zusammenhang mit der Entwicklung von Hyperschallflugzeugen gehört Ajax. Lassen Sie es uns genauer untersuchen. Das Hyperschallflugzeug Ajax ist eine konzeptionelle Entwicklung sowjetischer Ingenieure. In der wissenschaftlichen Gemeinschaft begannen die Gespräche darüber bereits in den 80er Jahren. Zu den bemerkenswertesten Merkmalen gehört das Vorhandensein eines Wärmeschutzsystems, das das Gehäuse vor Überhitzung schützen soll. Daher schlugen die Entwickler des Ajax-Geräts eine Lösung für eines der oben identifizierten „Hyperschall“-Probleme vor.

Das traditionelle Wärmeschutzsystem für Flugzeuge besteht darin, spezielle Materialien an der Karosserie anzubringen. Die Ajax-Entwickler schlugen ein anderes Konzept vor, wonach das Gerät nicht vor äußerer Hitze geschützt, sondern Wärme in das Innere der Maschine gelassen und gleichzeitig deren Energieressource erhöht werden sollte. Als Hauptkonkurrent der sowjetischen Flugzeuge galt das in den USA entwickelte Hyperschallflugzeug „Aurora“. Aufgrund der Tatsache, dass Designer aus der UdSSR die Möglichkeiten des Konzepts erheblich erweiterten, wurden der Neuentwicklung jedoch vielfältige Aufgaben, insbesondere Forschungsaufgaben, übertragen. Wir können sagen, dass die Ajax ein Hyperschall-Mehrzweckflugzeug ist.

Werfen wir einen genaueren Blick auf die technologischen Innovationen, die von Ingenieuren aus der UdSSR vorgeschlagen wurden.

Daher schlugen die sowjetischen Entwickler von Ajax vor, die durch die Reibung des Flugzeugkörpers mit der Atmosphäre entstehende Wärme zu nutzen und in nutzbare Energie umzuwandeln. Technisch könnte dies durch das Anbringen zusätzlicher Schalen am Gerät realisiert werden. Infolgedessen wurde so etwas wie ein zweites Korps gebildet. Sein Hohlraum sollte mit einer Art Katalysator gefüllt sein, beispielsweise einer Mischung aus brennbarem Material und Wasser. Die wärmeisolierende Schicht aus festem Material in Ajax sollte durch eine flüssige ersetzt werden, die einerseits den Motor schützen sollte, andererseits eine katalytische Reaktion fördern sollte, was mittlerweile möglich ist von einem endothermen Effekt begleitet sein – der Bewegung von Wärme von den äußeren Körperteilen nach innen. Theoretisch könnte die Kühlung der äußeren Teile des Geräts alles sein. Die überschüssige Wärme wiederum sollte genutzt werden, um den Wirkungsgrad des Flugzeugtriebwerks zu steigern. Gleichzeitig wäre es mit dieser Technologie möglich, durch die Reaktion des Kraftstoffs freien Wasserstoff zu erzeugen.

Über die weitere Entwicklung von Ajax liegen der breiten Öffentlichkeit derzeit keine Informationen vor, die Umsetzung sowjetischer Konzepte in die Praxis halten Forscher jedoch für sehr vielversprechend.

Chinesische Hyperschallfahrzeuge

China wird zum Konkurrenten Russlands und der Vereinigten Staaten auf dem Markt für Hyperschalllösungen. Zu den bekanntesten Entwicklungen chinesischer Ingenieure gehört das Flugzeug WU-14. Es handelt sich um ein überschallgesteuertes Segelflugzeug, das auf einer ballistischen Rakete montiert ist.

Eine Interkontinentalrakete schickt ein Flugzeug in den Weltraum, von wo aus das Fahrzeug steil abstürzt und Hyperschallgeschwindigkeit entwickelt. Das chinesische Gerät kann auf verschiedenen Interkontinentalraketen mit einer Reichweite von 2.000 bis 12.000 km montiert werden. Es wurde festgestellt, dass die WU-14 bei Tests eine Geschwindigkeit von über 12.000 km/h erreichen konnte und damit laut einigen Analysten zum schnellsten Hyperschallflugzeug wurde.

Gleichzeitig halten es viele Forscher für nicht ganz legitim, die chinesische Entwicklung als Flugzeug einzustufen. So gibt es eine weit verbreitete Version, nach der das Gerät konkret als Sprengkopf einzustufen sei. Und sehr effektiv. Selbst die modernsten Raketenabwehrsysteme können bei einem Abwärtsflug mit der vorgegebenen Geschwindigkeit das Abfangen des entsprechenden Ziels nicht garantieren.

Es ist festzustellen, dass auch Russland und die Vereinigten Staaten Hyperschallfahrzeuge für militärische Zwecke entwickeln. Gleichzeitig unterscheidet sich das russische Konzept, nach dem es darum geht, Maschinen des entsprechenden Typs zu schaffen, deutlich von den von den Amerikanern und Chinesen umgesetzten technologischen Prinzipien, wie Daten in einigen Medien belegen. Daher konzentrieren Entwickler aus der Russischen Föderation ihre Bemühungen auf die Entwicklung von Flugzeugen, die mit einem Staustrahltriebwerk ausgestattet sind und vom Boden aus gestartet werden können. Russland plant, in dieser Richtung mit Indien zusammenzuarbeiten. Nach Ansicht einiger Analysten zeichnen sich nach dem russischen Konzept entwickelte Hyperschallfahrzeuge durch geringere Kosten und ein breiteres Anwendungsspektrum aus.

Gleichzeitig deutet das oben erwähnte russische Hyperschallflugzeug (Yu-71) nach Ansicht einiger Analysten auf den Einsatz auf Interkontinentalraketen hin. Wenn sich diese These als richtig erweist, können wir sagen, dass Ingenieure aus der Russischen Föderation beim Bau von Hyperschallflugzeugen gleichzeitig in zwei gängigen konzeptionellen Richtungen arbeiten.

Zusammenfassung

Das wahrscheinlich schnellste Hyperschallflugzeug der Welt, wenn wir über Flugzeuge unabhängig von ihrer Klassifizierung sprechen, ist immer noch die chinesische WU-14. Sie müssen sich jedoch darüber im Klaren sein, dass tatsächliche Informationen darüber, einschließlich solcher im Zusammenhang mit Tests, möglicherweise geheim gehalten werden. Dies steht im Einklang mit den Grundsätzen chinesischer Entwickler, die oft danach streben, ihre militärischen Technologien um jeden Preis geheim zu halten. Die Geschwindigkeit des schnellsten Hyperschallflugzeugs beträgt mehr als 12.000 km/h. Die amerikanische Entwicklung des X-43A „holt“ auf – viele Experten halten ihn für den schnellsten. Theoretisch können das Hyperschallflugzeug X-43A sowie das chinesische WU-14 mit der Entwicklung von Orbical Science mithalten, die für eine Geschwindigkeit von mehr als 12.000 km/h ausgelegt ist.

Die Eigenschaften des russischen Yu-71-Flugzeugs sind der breiten Öffentlichkeit noch nicht bekannt. Es ist durchaus möglich, dass sie den Parametern des chinesischen Flugzeugs nahe kommen. Russische Ingenieure entwickeln außerdem ein Hyperschallflugzeug, das unabhängig starten kann und nicht auf einer Interkontinentalrakete basiert.

Aktuelle Projekte von Forschern aus Russland, China und den USA haben auf die eine oder andere Weise einen Bezug zum militärischen Bereich. Hyperschallflugzeuge gelten unabhängig von ihrer möglichen Klassifizierung in erster Linie als Träger von Waffen, höchstwahrscheinlich von Atomwaffen. In den Arbeiten von Forschern aus verschiedenen Ländern der Welt gibt es jedoch Thesen, dass „Hyperschalltechnologien“ wie Nukleartechnologien durchaus friedlich sein könnten.

Es geht um die Entstehung erschwinglicher und zuverlässiger Lösungen, die es ermöglichen, die Massenproduktion von Maschinen des entsprechenden Typs zu organisieren. Der Einsatz solcher Geräte ist in den unterschiedlichsten Bereichen der Wirtschaftsentwicklung möglich. Die größte Nachfrage dürften Hyperschallflugzeuge in der Raumfahrt- und Forschungsindustrie finden.

Da die Produktionstechnologien für entsprechende Fahrzeuge immer günstiger werden, könnten Transportunternehmen Interesse zeigen, in solche Projekte zu investieren. Industrieunternehmen und Anbieter verschiedener Dienstleistungen könnten beginnen, „Hyperschall“ als Instrument zur Steigerung der Wettbewerbsfähigkeit von Unternehmen im Hinblick auf die Organisation internationaler Kommunikation in Betracht zu ziehen.

Diese Woche fand der dritte Testflug des amerikanischen Hyperschallflugzeugs (HLA) X-51 AWaveRider statt, einem Prototyp einer vielversprechenden Rakete. Doch 15 Sekunden nach dem Start, noch bevor der Hauptmotor zu arbeiten begann, verlor WaveRider die Kontrolle und stürzte ins Meer.

Auch der vorherige Test, der letztes Jahr stattfand, scheiterte – das Gaspedal, das das Gerät auf die zum Starten des Hauptmotors erforderliche Geschwindigkeit beschleunigt, funktionierte nicht rechtzeitig und trennte sich nicht. Zuvor, im Jahr 2010, gelang es dem Motor der „Maschine“, jedoch 200 Sekunden lang zu arbeiten (300 waren geplant) und das Gerät auf fünf Schallgeschwindigkeiten (5 M) zu beschleunigen. Seine Betriebsdauer verdreifachte damit den bisherigen Rekord des russisch-sowjetischen Hyperschallfluglabors (HFL) Kholod. Gleichzeitig verwendete der „Amerikaner“ im Gegensatz zum Haushaltsgerät Flugkerosin anstelle von Wasserstoff als Treibstoff.

Das derzeitige Scheitern wird das US-Hyperschallprogramm, für das 2 Milliarden US-Dollar ausgegeben wurden, sicherlich verlangsamen. Dies ändert jedoch nichts an der Tatsache, dass die Vereinigten Staaten bereits über eine Schlüsseltechnologie für dieses Programm verfügen – einen funktionierenden Prototyp eines Hyperschall-Luftatmungssystems Motor (Scramjet, auch bekannt als Scramjet).

Potenziell sind solche Triebwerke in der Lage, ein Flugzeug mit Wasserstoff auf 17 Schallgeschwindigkeiten und mit Kohlenwasserstofftreibstoff auf bis zu 8 zu beschleunigen. Damit es funktioniert, ist jedoch eine stabile Verbrennung des Kraftstoffs in einem Überschallluftstrom erforderlich – was laut einem der Entwickler nicht einfacher ist, als im Epizentrum eines Hurrikans ein Streichholz anzuzünden. Vor nicht allzu langer Zeit glaubte man jedoch, dass dies bei der Verwendung von Kohlenwasserstoffkraftstoff grundsätzlich unmöglich sei und der einzig geeignete Kraftstoff für Scramjet-Triebwerke explosiver Wasserstoff sei, der aufgrund seiner geringen Dichte zu Betriebsschwierigkeiten führt und das Volumen der Kraftstofftanks „aufbläht“. . Seit 2004 hat der Westen jedoch eine Reihe relativ erfolgreicher Flugzeugtests durchgeführt – sowohl Wasserstoff als auch „Kerosin“.

Welche praktische Bedeutung hat das Zwei-Milliarden-Dollar-Programm? Die Auslegungsgeschwindigkeit der X-51 beträgt 7M (ca. 7.000 km/h bei einer Flughöhe von 20 km), die Auslegungsreichweite beträgt 1600 km, die Flughöhe beträgt etwa 25 km. Mit anderen Worten, in Bezug auf die „Reichweite“ entspricht sie in etwa der Marschflugrakete BGM-109 Tomohawk (1600 km, mit Atomsprengkopf - 2500 km) oder einer ballistischen Mittelstreckenrakete, die beispielsweise unter der Pershing-Rakete aus dem Dienst genommen wurde -2 INF-Vertrag (1770 km). Welche Vorteile hat das „Wellenschiff“ gegenüber seinen „Konkurrenten“?

BGM-109 hat eine Unterschallgeschwindigkeit von 880 km/h. Somit dauert der Flug zur maximalen Reichweite etwa zwei Stunden. Während dieser Zeit kann die Rakete erkannt und zerstört werden und das Ziel kann sich bewegen. Natürlich ist ein Marschflugkörper, der in einer Höhe von etwa 60 m über dem Boden fliegt und allein aufgrund seiner Größe eine geringe Radarsignatur aufweist, ein sehr problematisches Ziel für die Luftverteidigung. Es sind jedoch auch erfolgreiche Beispiele für die Abwehr angegriffener Objekte vor Tomahawks bekannt – beispielsweise das irakische Nuklearzentrum während des Wüstensturms.

Eine ballistische Rakete mit einer Reichweite in der gleichen Größenordnung hat eine Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 10.000 km/h. Erstens kann jedoch bereits zum Zeitpunkt des Starts „Ballistik“ aus dem Weltraum nachgewiesen werden – eine beeindruckende Fackel funktionierender Raketentriebwerke ist recht deutlich zu erkennen. Zweitens liegt die maximale Flugbahnhöhe ballistischer Raketen dieser Reichweite bei etwa 400 km, sodass sie recht früh auf Raketenabwehrradaren sichtbar sind. Drittens handelt es sich bei „Ballistik“ um ein nicht manövrierbares Ziel, das es ermöglicht, sie sogar durch auf den Leitpunkt gerichtete Flugabwehrraketen abzufangen. Im Allgemeinen ist eine ballistische Mittelstreckenrakete angesichts der modernen Entwicklung von Raketenabwehrsystemen ein eher verwundbares Ziel.

Gleichzeitig sind ballistische Raketen im Hinblick auf das Verhältnis von Abschussmasse zu Nutzlast ein äußerst ineffizientes Trägermittel. Chemische Raketentriebwerke vereinen enormen Schub mit noch monströserer Völlerei, und ballistische Flüge sind grundsätzlich energieaufwendig. Dadurch trug beispielsweise die Pershing 2 mit einem Abschussgewicht von 7,4 Tonnen einen Gefechtskopf von 399 kg. Zum Vergleich: Tomahawks tragen mit ihrem Eigengewicht von etwa anderthalb Tonnen fast die gleiche Menge.

Vergleichen wir es nun mit Hyperschallraketen. Geschwindigkeit und Flugzeit sind im Allgemeinen mit denen der Pershing 2 vergleichbar. Gleichzeitig verfügt die X-51 zum einen über ein wesentlich sparsameres Luftstrahltriebwerk. Zweitens steigt es nicht auf eine Höhe von 400 km und „meldet“ seine Anwesenheit allen umliegenden Raketenabwehrradaren. Drittens ist es in der Lage, aktiv zu manövrieren. Beachten Sie, dass, wie 2007 von der schwedischen SaabBofors durchgeführte Tests zeigten, bei Geschwindigkeiten von 5,5 M komplexe Manöver selbst in dichten Schichten der Atmosphäre möglich sind. Das Abfangen eines WaveRider ist daher nur dann möglich, wenn der Abfangjäger diesem in Geschwindigkeit und Manövrierfähigkeit spürbar überlegen ist. Jetzt gibt es einfach keine solchen Abfangjäger.

Bestehende Raketenabwehrsysteme sind zudem nicht in der Lage, Hyperschallraketen der X-51-Klasse zu bekämpfen. Darüber hinaus verringert die hohe Geschwindigkeit des Ziels selbst bei grundsätzlicher Zerstörungsmöglichkeit die Abfangzone stark.

Mit anderen Worten: WaveRider kombiniert eine Flugzeit, die mit ballistischen Mittelstreckenraketen vergleichbar ist, mit einer viel geringeren Sicht und praktischer Unverwundbarkeit gegenüber moderner Luftverteidigung/Raketenabwehr. In der Zwischenzeit unternahm die Führung der UdSSR einst große Anstrengungen, um die Pershings aus Europa zu vertreiben, indem sie sie gegen eine viel größere Anzahl ihrer eigenen Mittelstreckenraketen eintauschte – und das aus gutem Grund. Die 8–10-minütige Flugzeit amerikanischer Raketen machte sie zu einem nahezu idealen Mittel zur Entwaffnung und „Enthauptung“ des Angriffs – die angegriffenen Personen hatten einfach keine Zeit mehr, zu reagieren. Wenn die Kh-51 in Serie geht, wird sich die Situation in einer noch schlimmeren Version wiederholen – obwohl die Schaffung nuklearer Varianten von „Wellenschiffen“ durchaus möglich ist.

Dabei ist der Einsatz von Scramjet-Triebwerken nicht auf Mittelstreckenfahrzeuge beschränkt. Einerseits können Scrumjets laut der NATO-Beratungsgruppe für Weltraumforschung und -entwicklung (AGARD) in rein taktischen Kurzstreckensystemen weit verbreitet eingesetzt werden – dabei handelt es sich um Panzerabwehrraketen (die auch zur Zerstörung von Befestigungen bestimmt sind), Luft-zu-Luft-Raketen -Luftraketen und kleinkalibrige Granaten (30-40 mm) zum Treffen von Luftzielen. Eine weitere mögliche Richtung ist der Einsatz von Scramjet-Triebwerken in Raketenabwehrraketen, die ballistische Raketen im Anfangsteil der Flugbahn abfangen sollen.

Andererseits kann der Einsatz von Hyperschalltechnologien zur Entstehung grundlegend neuer Klassen strategischer Systeme führen. Die konservativste Option besteht darin, Hyperschallfahrzeuge als „manövrierende Sprengköpfe“ für herkömmliche ballistische Raketen einzusetzen.

Beachten Sie, dass eine ballistische Langstreckenrakete im mittleren Abschnitt der Flugbahn leicht anfällig ist (da sie von einer großen Anzahl von Täuschkörpern, Dipolreflektoren und Störsendern umgeben ist), im Anfangs- und Endabschnitt der Flugbahn jedoch anfällig ist ( Leichte Täuschkörper werden durch die Atmosphäre selbst eliminiert, sodass der Gefechtskopf nur von einer geringen Menge schwerer LC begleitet wird. Gleichzeitig stellen sowohl der Sprengkopf als auch sein „Gefolge“ eine Reihe nicht manövrierbarer ballistischer Ziele dar, was die Aufgabe der Raketenabwehr radikal vereinfacht. Eine schnelle und wendige „Maschine“ mit einem Scramjet-Triebwerk ist jedoch für aktuelle Luftverteidigungs- und Raketenabwehrsysteme praktisch unverwundbar. Dadurch ist es durch die Kombination einer klassischen Interkontinentalrakete mit einem Hyperschall-Manövriersprengkopf möglich, einen zuverlässigen Durchbruch der entsprechenden Raketenabwehrstufe zu erzielen.

Mit anderen Worten: Wir sprechen von einer Technologie, die militärische Angelegenheiten wirklich revolutionieren kann. Die Hyperschallbedrohung wird in sehr absehbarer Zukunft unweigerlich zur Realität werden.

Hyperschallgeschwindigkeit – Das ist ein Flug von Geschwindigkeit aus VIER Schallgeschwindigkeiten und mehr. Unter Luftfahrt Fachleute verwenden den Namen am häufigsten nicht „Schallgeschwindigkeit“, A „Mach.“ Dieser Name kommt von Österreichische Nachnamen Wissenschaftler Physik von Ernst Mach ( Ernst Mach ), der recherchiert hat aerodynamisch begleitende Prozesse Überschall- Bewegung von Körpern Auf diese Weise, 1Mach – Das EINE Schallgeschwindigkeit. Jeweils Hyperschallgeschwindigkeit – Das Mach VIER und mehr. IN 1987 Jahr 7. Dezember V Washington Staatsoberhäupter UdSSR Und USA, Michail Gorbatschow Und Ronald Reagan unterzeichnet Vereinbarung bei Liquidation nuklear Raketen Durchschnitt Reichweite "Pionier" Und „Pershing 2“. Als Ergebnis dieses Ereignisses gab es stoppen Entwicklung Sowjetische strategische Kreuzfahrt Raketen „X-90“ welcher hatte Hyperschallgeschwindigkeit Flug. Raketenentwickler X-90 erhielt nur die Erlaubnis zum Dirigieren EIN Test Flug. Das erfolgreich Der Test könnte zu einem grandiosen Ergebnis führen Umrüstung der sowjetischen Luftwaffe Flugzeuge mit Hyperschallgeschwindigkeit Flüge, die bieten könnten Überlegenheit V UdSSR Luft.

IN 1943 Jahr amerikanisch Fluggesellschaft « Glocke» begann mit der Erstellung Flugzeug, was hätte sein sollen die Schallgeschwindigkeit überwinden. Kugel, geschossen von Gewehre, fliegt schneller als die Schallgeschwindigkeit, also vorbei Rumpfform neues Flugzeug seit langem Dachte nicht. Sein Design vermutet großer Sicherheitsspielraum. An manchen Orten Überzugübertroffen Dicke EINS Zentimeter. Kugel es hat funktioniert schwer. UM unabhängig abheben konnte nicht sein und Rede. In den Himmel neu Das Flugzeug startete von mit Hilfe Bomber B-29. amerikanisch Flugzeuge, die für konzipiert sind die Schallgeschwindigkeit brechen, habe den Namen bekommen „X-1“ ( siehe Artikel „Unbekanntes Flugzeug“) X-1-Rumpfform Könnte geeignet sein für Hyperschallgeschwindigkeit Flug.

Ziviler Testpilot Chalmers Goodlin setzen Bedingung – Bonus zur Überwindung Schallgeschwindigkeit 150.000 Dollar ! Dann Gehalt Kapitän US Luftstreitkräfte belief sich auf 283 Dollar pro Monat. Jung Kapitän im Alter 24er Jahre Chuck Yeager, Kampf Leutnant Arsch, niedergeschossen 19 faschistische Flugzeuge, 5 von ihnen zu eins Kampf, ich entschied, dass es so war ER wird die Schallgeschwindigkeit überwinden. Das wusste während des Fluges niemand die Schallgeschwindigkeit brechen Seine waren kaputt zwei Rippen und bewegte sich schlecht rechte Hand. Dies geschah infolgedessen Stürze Mit Pferde zur Zeit Spaziergänge Mit Gattin der Tag davor. Chuck Yeager verstand, dass es seins war extrem vorfliegen Krankenhaus Und schwieg, fliegen NICHT storniert.Überwindung Schallgeschwindigkeit wird werden die erste Stufe auf dem Weg dorthin Hyperschallgeschwindigkeit Flug .

IN 1947 Jahr 14. Oktober In Dienstag stieg von einem geheimen Luftwaffenstützpunkt in die Lüfte Amerikanischer strategischer Bomber B-29 mit beigefügt Bombenschacht mit dem Flugzeug . An Höhe etwa 7 km davon entfernt besetzt Gerät zu diesem Zeitpunkt ungewöhnlich Formen. Durch einige Minuten es gab ein ohrenbetäubendes Geräusch Baumwolle, wie wenn abgefeuert wird mehrere Waffen gleichzeitig, aber es war NICHT Katastrophe. Heute amerikanisch Testpilot Charles Elwood Yeager besser bekannt als Chuck Yeager ( Chuck Yeager ) oder Chuck Eager Erste in der Menschheitsgeschichte übertraf die SCHALLGESCHWINDIGKEIT An EXPERIMENTAL In einem Flugzeug X-1. Überschall Flugzeug X-1 hatte Maximum Fluggeschwindigkeit – 1 556 km/h und das ist von Direkte Flügel, praktisch Decke X-1 – 13 115 Meter, maximal Motorschub – 2.500 kgf. Gelandet X-1 sich selbst, in Planung Modus. Später das Gleiche Luftstützpunkt, besser bekannt als „Zone 51“, befindet sich unten getrocknet salzig Seen Bräutigam ( Bräutigam ), An Süd Zustand Nevada wurden ausgeführt Tests Geräte mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug .

Nach der Aufnahme in USA Lehren nuklear Kriegsmenge strategische Bomber V USA erhöht um vier mal. Die Bomber sollten schützen Tausende von Jets Kämpfer F-80 Und F-82. Durch ein Jahr nach Chuck Yeager hat die Schallgeschwindigkeit durchbrochen Und Sowjetisch Testpilot Iwan Jewgrafowitsch Fjodorow auf einem Kämpfer „La-176“.

Die erste sowjetische Rakete „Burya“ auf der Startrampe beim Start

Fegen Flügel La-176 belief sich auf 45 Grad, maximal Motorschub - 2.700 kgf, praktisch Obergrenze – 15.000 m, maximal Geschwindigkeit - 1 105 km/h In dem Moment Grenze für bemannte Flugzeuge schien 2-3 Schallgeschwindigkeiten. Aber weiter GeheimnisÜbungsplatz UdSSR Schon damals wurden Geräte getestet, die dies getan hatten Hyperschallgeschwindigkeit Flug. Es war eine Rakete „R-1“ mit Maximum Geschwindigkeit Flug 1 465 m/s und Reichweite Flug 270 km . UND Tests R-1 wurden auf dem Trainingsgelände durchgeführt „Kapustin Jar“ V Astrachan Region . Zukünftige Flugzeuge bewegen sich mit Hyperschallgeschwindigkeit, Es waren nicht nur neue erforderlich Motoren und neu Material, aber auch neu Kraftstoff. Der geheime Treibstoff für ballistisch Raketen R-1 serviert Ethanol höchste Reinigungskategorie.

Die erste sowjetische Marschflugkörperrakete „Burja“ im Flug

BALLISTISCH Rakete R-1 wurde unter der Anleitung entwickelt Sergej Pawlowitsch Koroljow. Um fair zu sein, nehmen wir an, dass es sich in der Entwicklung befindet R-1 beteiligte sich auch aktiv daran Teil des Deutschen Rakete Spezialisten, wer ist umgezogen UdSSR nach Zweiter Weltkrieg Krieg. Rakete R-1 wurde Startpunkt in Bearbeitung Interkontinentale Ballistik Raketen, die hatten Hyperschallgeschwindigkeit und hätte es unbedingt sein sollen MIT UNVERWUNDBAREN MITTELN Lieferung nuklear Waffen. Erste Künstlicher Erdsatellit und Erstflug Person V Raum sind schon herausgekommen wegen Aussehen Interkontinentalballistik Raketen.

Amerikanisches wiederverwendbares Raumschiff „Space Shuttle“ beim Umzug zum Startkomplex

Erste gelungener Start Sowjetische Ballistik Raketen R-1 wurde implementiert 10. Oktober 1948 des Jahres. Für Leistung militärisches Gleichgewicht Mit USA Raketen mit Reichweite Flug NICHT Hunderte A Tausende Kilometer. Tests Korolev-Raketen ging erfolgreich, und jedes weitere Modell erwarb immer mehr Hyperschallgeschwindigkeit Flug und mehr und mehr Reichweite Flug. Auf der Tagesordnung stand das Thema Ersatz Rakete Kraftstoff. Ethanol als Treibstoff kam nicht mehr weil es unzureichend ist Brenngeschwindigkeit und weil es unzureichend ist Wärmekapazität, also Energiemenge. Der Punkt ist, um zu fliegen Hyperschallgeschwindigkeiten als Kraftstoff nur geeignet WASSERSTOFF. Weder An welche ein weiteres chemisches Element Also schnell Fliege es ist verboten! Wasserstoff hat ein tolles Brenngeschwindigkeit und groß Wärmekapazität, das heißt, hoch Verbrennungstemperatur, gleichzeitig haben minimal mögliche Lautstärke Wasserstoffbrennstoff. Dementsprechend bei der Verwendung WASSERSTOFF es stellt sich heraus maximaler Schub Motor . Abgesehen davon WASSERSTOFF Kraftstoff ist ABSOLUT UMWELTFREUNDLICH Kraftstoff !!! S. P. Koroljow glaubte, dass es so war Das ist Treibstoff wird das Problem der Bewegung lösen erdnah Platz auf Hyperschallgeschwindigkeiten Flug.

Amerikanisches wiederverwendbares Raumschiff Space Shuttle während des Betriebs im Orbit

Allerdings gab es noch eins Lösungsmöglichkeit kosmische Geschwindigkeiten. Es wurde von berühmten Akademikern vorgeschlagen Michail Kusmitsch Yangel Und Wladimir Nikolajewitsch Tschelomej. Es war eine Flüssigkeit mit Ammoniak Geruch und anders Wasserstoff War einfach und sehr preiswert in Produktion. Aber wenn Koroljow herausgefunden Was ist das, er kam zu GRUSEL! Dieser wunderbare Raketentreibstoff wurde genannt HEPTYL. Er landete in SECHSMAL GIFTIG ALS PYROCYLSÄURE und im Hinblick auf den Grad der Gefährdung entsprach KAMPF giftige Substanzen „ZARIN“ Und „PHOSGEN“! Jedoch Regierung der UdSSR habe das entschieden Raketenwaffen sind wichtiger möglich Folgen und dass es geschaffen werden muss um jeden Preis. Anschließend mit Treibstoff Heptyl Raketen flogen Yangelya Und Tschelomeya.

IN 1954 Jahr erhielt der sowjetische Geheimdienst ein Geheimnis Nachricht von einem Bewohner in USA, Dank dessen in UdSSR Die Arbeit hat begonnen zu schaffen Luftfahrt Mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug. IN USA Dieses Projekt wurde benannt „Navajo.“ Durch zwei Monate nach Geheimnis Mitteilungen es stellte sich heraus Auflösung Sowjetisch Regierungüber den Beginn der Schöpfung strategisch geflügelt Raketen. IN UdSSR die Entwicklung einer solchen Rakete wurde in Auftrag gegeben KB S.A. Lawotschkin ( siehe Artikel „Semjon Alexejewitsch Lawotschkin“). Das Projekt wurde benannt "Sturm". Insgesamt in DREI des Jahres "Sturm" fing an zu vergehen Tests auf dem Trainingsgelände „Kapustin Jar“!!! Layout „Stürme“ entsprach modern Amerikanisches wiederverwendbares Raumschiff zum Schiff "Space Shuttle". Zum Zeitpunkt des Tests „Stürme“ das wurde bekannt amerikanisch Projekt Navajo war GESCHLOSSEN. Dies geschah höchstwahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass Amerikanische Designer in dem Moment fehlgeschlagen das Notwendige schaffen Motoren.

"Sturm" war nicht dafür gedacht Hyperschallgeschwindigkeit Flug, aber für eine Weile niedrigere Geschwindigkeit An DREI mit der HALBEN Schallgeschwindigkeit. Dies lag daran, dass sie zu diesem Zeitpunkt noch nicht erstellt waren Material, das würde aushalten ERWÄRMUNG DER HAUT dazugehörigen Hyperschallgeschwindigkeit. Auch an Bord Geräte hätte behalten sollen Leistung im Großen und Ganzen Heiztemperatur. Beim Erstellen „Stürme“ Jetzt gestartet entwickeln Material Daten standhalten Temperatur Heizbedingungen.

Im Augenblick DREI Glück gehabt startet geflügelt Raketen „Stürme“ besitzen VOR Hyperschallgeschwindigkeit, Raketen Koroljow, „R-7“, bereits in die erdnahe Umlaufbahn gebracht erster künstlicher Erdsatellit Und das erste Lebewesen - ein Mischling nach Spitzname „Laika“. Zu diesem Zeitpunkt der Anführer UdSSR N.S. Chruschtschow in einem Interview für Western hinein drücken laut gab das auf der Rakete an R-7 installiert werden kann Nuklear aufladen und schlagen JEDER ZWECK auf dem Territorium USA. Von diesem Moment an BASIS Raketen- und Weltraumverteidigung UdSSR werden Interkontinentalballistik Raketen. Marschflugkörper „Storm“ wurde geschaffen, um es zu erfüllen das gleiche am meisten Aufgaben, aber dann Regierung der UdSSR Ich dachte, es lohnt sich, es zu ziehen beide Diese Programme werden es gleichzeitig auch sein teuer Und „Storm“ WURDE GESCHLOSSEN???

IN Ende der 1950er Jahre und alle 1960er Jahre Jahre und in USA und in UdSSR wurden ausgeführt Experimenteüber die Schöpfung vielversprechende Luftfahrt Ausrüstung mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug. Aber in dicht Lagen Atmosphäre auch Flugzeuge überhitzt und an einigen Stellen sogar geschmolzen also Leistung Hyperschallgeschwindigkeit V ATMOSPHÄRE wieder und wieder wurde verschoben für eine unbekannte Zeit . IN USA existiert Programm Schaffung Experimental- Flugzeug angerufen "X", mit deren Hilfe der Flug untersucht wird Hyperschallgeschwindigkeiten. amerikanisch Das Militär platzierte sich großartig Hoffnung An Experimental- Flugzeug „X-31“ Aber 15. November 1967 in ein paar Jahren 10 Flugsekunden Hyperschallgeschwindigkeit X-31 explodierte. Danach Pilotprogramm Flugzeuge "X" War ausgesetzt aber nur auf einige Zeit. Also rein Mitte der 1970er Jahre Jahre für Amerikanisches Experiment In einem Flugzeug „X-15“ An Höhe nahe 100 km ist erreicht Hyperschallgeschwindigkeit Flug gleich 11 Schallgeschwindigkeiten (3,7 km/sek )!!!

IN Mitte der 1960er Jahre Jahre und USA Und UdSSR unabhängig voneinander und gleichzeitig haben bereits mit der Erstellung begonnen seriell Flugzeuge, die abfliegen Reisegeschwindigkeit Mach DREI! Fliegen mit DREI Schallgeschwindigkeiten V ATMOSPHÄRE Sehr Komplex Aufgabe ! Ergebend KB Kelly Johnson im Büro Lockheed Und Designbüro von A.I. Mikoyan An MiGe ( siehe Artikel „Artjom Iwanowitsch Mikojan“) zwei erstellt ein Meisterwerk der Luftfahrt Technologie. Amerikaner - strategisch Pfadfinder“S.R.-71″Amsel ( siehe Artikel « S.R.-71"). Russen die besten der Welt Abfangjäger „MiG-25“ ( siehe Artikel „MiG-25“). Außerhalb SR-71 Es hat Schwarz Farbe Nicht wegen Schwarz Farben, aber wegen FERRIT Beschichtung, was sehr ist leitet Wärme effektiv ab. Später S.R.-71 wurde gebracht Hyperschallgeschwindigkeit Flug 4 800 km/h MiG-25 im Krieg erfolgreich eingesetzt Israel Mit Ägypten als Aufklärungsflugzeuge für große Höhen. Der gesamte Flug MiG-25über Israel besetzt ZWEI MINUTEN!!! Israelische Luftverteidigung behaupten, dass MiG-25 hat DREI½ Schallgeschwindigkeit (4.410 km/h bzw 1 225 MS )!

Überlegenheit in der Luft kann sorgen und Luft- und Raumfahrt Luftfahrt. Als Ergebnis der Arbeit zu diesem Thema, Raum Schiffe WIEDERVERWENDBAR verwenden Amerikanisches Space Shuttle Und Sowjetischer „Buran“ ( siehe Artikel „Raumschiff Buran“). Bei Landung auf den Boden Raum Schiffe wiederverwendbar Einsatzmöglichkeiten inklusive Atmosphäre Mit Erste kosmische Geschwindigkeit, 7,9 km/sek – Es ist in 23,9 mal mehr Schallgeschwindigkeit. Für Schutz aus Überhitzung bei der Einreise Atmosphäre, wiederverwendbarer Raum Schiffe sind außen mit einer speziellen Beschichtung versehen KERAMIKfliesen. Es ist klar, dass auch mit NICHT Sehr großer Verstoß Das keramische Beschichtung An Hyperschallgeschwindigkeit wird passieren Katastrophe.

Nach unfruchtbar sucht Universal- Mittel Schutz aus Überhitzung kämpfen für Meisterschaft in der Luft bewegte sich zu einem anderen - extrem niedrige Höhe. GEFLÜGELT Raketen umgeschaltet Höhe Flug über 50 Meter, auf, VOR Hyperschallgeschwindigkeiten Flug, ungefähr 850 km/h mit Technik ENTLASTUNGSBEKOMMEN Terrain. Amerikanisch geflügelt Die Rakete wurde benannt „Tomahawk“ ( Tomahawk ), A Sowjetisch analog „X-55“. Erkennung von geflügelten Raketenradar schwierig weil die Rakete selbst, dank der neuesten Referenzierungssystem Es hat kleine Größen und entsprechend kleiner reflektierender Bereich. Auch Verlust Marschflugkörper schwierig wegen aktives, unvorhersehbares Manövrieren Während des Fluges. Schaffung Sowjetisch Marschflugkörper X-55 wurde angewiesen KB „Raduga“ dessen Anführer war Igor Sergejewitsch Selesnew.

Jedoch Berechnungen zeigte, dass es fast vollständig war geflügelte Unverwundbarkeit Raketen können nur bereitgestellt werden Hyperschallgeschwindigkeit Flug nach fünf sechs mal mehr Schallgeschwindigkeit (5-6 Machow) , was entspricht Geschwindigkeit etwa zwei km/sek. Gleich im ersten Moment Tests Mit der neuen Technologie standen die Designer erneut vor dem Gleichen Überhitzungsproblem. Bei Erreichen des angegebenen Hyperschallgeschwindigkeit Flug Oberfläche Die Rakete erhitzte sich auf fast 1 000 Grad Celsius und waren die ersten, die scheiterten Steuerantennen. Dann Igor Seleznev ging zu Leningrad zum Unternehmen „Leninist“, wo wurden sie hergestellt? Bordfunkelektronik. Experten gaben NICHT tröstliches Fazit. Tun gelang es eine Rakete, die darauf zufliegt Hyperschallgeschwindigkeit V dicht Lagen Atmosphäre unmöglich.

Aber einer der Mitarbeiter Forschungsinstitut Er schlug nämlich ein Original vor Idee. Warum Kerosin, an Bord geflügelt Raketen als Kraftstoff nicht auch als verwenden KÜHLER Referenzierköpfe . Wurden gehalten Experimenteüber die Schaffung eines Systems Kühlung Verwendung an Bord Treibstoff, Kerosin. Während der Arbeit Freinstadt kam zu dem Schluss, dass Kerosin hat NICHT ausreichende Menge Energie zu fliegen Hyperschallgeschwindigkeit und wofür ist der Treibstoff nötig Hyperschallgeschwindigkeit Ist WASSERSTOFF. Aber Freinstadt zum Empfang angeboten Wasserstoff aus Kerosin direkt an Bord Raketen. Konzept solch Motor habe den Namen bekommen „Ajax“.

Sowjetisches wiederverwendbares Raumschiff „Buran“ Die Wärmedämmbeschichtung des Schiffes aus speziellen KERAMIKfliesen ist deutlich zu erkennen

Damals das Idee schien zu viel fantastisch. Infolgedessen weiter Waffen wurde akzeptiert geflügelt Rakete mit Unterschallgeschwindigkeit Flug X-55. Aber auch eine solche Rakete wurde hervorragend wissenschaftliche und technische Leistung. Kurze technische Beschreibung Eigenschaften des Geflügelten Raketen X-55: Länge — 5,88 M; Körperdurchmesser — 0,514 M; Spannweite — 3,1 M; Startgewicht — 1195 kg; Flugreichweite — 2 500 km; Fluggeschwindigkeit — 770 km/h ( 214 MS); Flughöhe von 40 Vor 110 M; Sprengkopfmasse — 410 kg; Sprengkopfkraft — 200 CT; Genauigkeit bis zu 100 m.V 1983 Jahr nach der Adoption geflügelt Raketen X-55 V Verteidigungsministerium Die Frage wurde gestellt die Arbeit runterfahrenüber die Schöpfung Motor Bereitstellung Hyperschallgeschwindigkeit Flug. Aber genau in dieses Jahr Thema Hyperschall Flugzeuge sind immer häufiger geworden flackern in Berichten Sowjetischer Geheimdienst.

Sowjetisches wiederverwendbares Raumschiff „Buran“ im Orbit

Im Rahmen des Programms "Star Wars" amerikanisch Die Regierung begann Finanzierung Entwicklung von Geräten, die in beiden Bereichen gleichermaßen erfolgreich fliegen Atmosphäre und in Raum. Grundsätzlich neu Luft- und Raumfahrt Waffen sollten Geräte sein mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug . Nach erfolgreicher Erstellung X-55, Igor Seleznev, ohne auf die Schöpfung zu warten aktuell Gerätemodell „Ajax“ mit der Entwicklung begonnen geflügelt Rakete fliegt von Hyperschallgeschwindigkeit. Es wurde so eine Rakete geflügelt Rakete „X-90“ das auf einem traditionellen fliegen sollte Kerosin mit Geschwindigkeit mehr Mach 5. Designbüro Seleznev konnte das Problem lösen Temperaturüberhitzung. Das wurde vermutet X-90 wird beginnen STRATOSPHÄRE. Damit Temperatur Heizung Gehäuse Raketen kamen auf Minimum. Allerdings gab es auch ein anderer Grund Annahme solcher Starthöhe Raketen. Tatsache ist, dass sie zu diesem Zeitpunkt mehr oder weniger gelernt hatten, abzuschießen ballistisch Raketen, gelernt abzuschießen Flugzeug und lernte abzuschießen Marschflugkörper, weiterfliegen extrem niedrige Höhen Mit Unterschallgeschwindigkeit Flug . Nur blieb unberührt eins Schicht Stratosphäre – Das ist die Schicht dazwischen Atmosphäre Und Raum. Es entstand eine Idee unbemerkt „durchschleichen“. speziell in der Gegend Stratosphäre, verwenden Hyperschallgeschwindigkeit.

Amerikanischer Tomahawk-Marschflugkörper, der von einer schiffsgestützten Anlage aus gestartet wurde

Allerdings nach zunächst erfolgreich Start X-90 Alle Arbeiten an dieser Rakete waren abgesetzt??? Dies geschah dank nach Reienfolge neuer Anführer UdSSR, M.S. Gorbatschow. Zu diesem Zeitpunkt in Leningrad, Wladimir Freinstadt eine Gruppe organisiert Wissenschaftsbegeisterte zum Schaffen Hyperschall Motor „Ajax“. Diese Gruppe Freinstadt nicht einfach ein Aggregat entsprechend erstellt Kerosinverarbeitung V Wasserstoff, aber ich habe auch studiert verwalten während eines Fluges auftreten Hyperschallgeschwindigkeit, destruktiv PLASMA rund um das Gerät . Dies umriss die technologische Durchbruch alle bemanntes Flugzeug! Gruppe Freinstadt mit den Vorbereitungen begonnen Erste Flug Hyperschall Modelle. Allerdings in 1992 Jahresprojekt Ajax GESCHLOSSEN wegen Beendigung der Förderung??? IN 1980er Jahre Jahre, in UdSSR Entwicklung von Flugzeugen, mit denen man fliegen kann Hyperschallgeschwindigkeiten waren fortschrittlich Positionen in Welt!!! Das Grundlage War verloren schon erst drin 1990er Jahre Jahre.

Amerikanische Tomahawk-Marschflugkörper kurz vor dem Einschlag

EFFIZIENZ Und GEFAHR Kampf Flugzeuge, die mitfliegen Hyperschallgeschwindigkeiten War OFFENSICHTLICH schon damals, in 1980er Jahre Jahre. IN 1998 Jahr in Anfang August in unmittelbarer Nähe zu amerikanisch Botschaften in Kenia Und Tansania donnerte gewaltig Explosionen. Diese Explosionen wurden verursacht durch globaler Terrorist Organisation „Alkaida“ dessen Anführer er war, Osama Bin Laden. IN das Gleiche Jahr 20. August Amerikaner Schiffe, die drin waren arabisch Meer, produziert Kampf Start achtflügelig Raketen Tomahawk". Durch zwei Uhr schlugen die Raketen ein Gebiet Lager Terroristen, gelegen in Afghanistan. Als nächstes drin Geheimnis Bericht an den Präsidenten USA, B. Clinton Agenten berichteten das Das Hauptziel Rakete Schlag nach Basis „Alkaids“ V Afghanistan wurde NICHT erreicht. Durch ein halbe Stunde nach START Raketen Bin Ladenüber das Anfliegen auf ihn Raketen War GEWARNT Von Satellitenkommunikation Und links Basis für ca eins eine Stunde vorher Explosionen. Davon Ergebnisse der Amerikaner Erledigt Abschluss so dass dieser Kampf Aufgabe tun könnte Raketen nur mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug.

Durch einige Tage Abteilung für fortgeschrittene Entwicklung US-Verteidigungsministerium unterzeichnete einen langfristigen Vertrag mit dem Unternehmen Boeing. Luftfahrt Das Unternehmen erhielt viele Milliardstel Schöpfungsordnung universell geflügelt Raketen mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug, Mach SECHS. Der Auftrag wurde großräumig ein Projekt, das es ermöglicht USA erstellen vielversprechend Systeme Waffen Und Luftfahrt. Weiter Hyperschall Geräte im Prozess ihrer Entwicklung können sich in Geräte verwandeln DAZWISCHENLIEGEND, Wer kann viele Male bewegen von Atmosphäre V Raum Und zurück, während aktiv manövrieren. Solche Geräte dank ihrer nicht standardisiert Und unvorhersehbar Flugbahnen können sehr groß sein Gefahr.

IN Juli 2001 Jahr in USA Der Start erfolgte Experimental- Flugzeug „X-43A“. Er musste erreichen Hyperschallgeschwindigkeit Flug, Mach SIEBEN. Aber das Gerät ist abgestürzt. Im Allgemeinen ist die Schaffung von Technologie mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug vorbei SCHWIERIGKEITEN vergleichbar mit der Schöpfung Atomwaffen. Neueste Amerikanisches Hyperschall-Flügelflugzeug Raketen vermutlich werde weiterfliegen Höhen der Stratosphäre. In letzter Zeit Wettrennenüber die Schöpfung Hyperschall Gerät wieder angefangen. Motor neu Hyperschall Raketen können werden Plasma, also Temperatur Das im Motor verwendete brennbare Gemisch wird gleich sein heißes PLASMA. Vorhersagen Zeit Aussehen von Geräten mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug nach Russland, wegen unzureichend Finanzierung Tschüss unmöglich.

Vermutlich in 2060er Jahre Jahre in Welt wird beginnen MasseÜbergang Passagier Luftfahrt fliegen Entfernungenüber 7 000 km, weiter Hyperschallgeschwindigkeiten Flug um Höhen Flug von 40 Vor 60 km. IN 2003 Jahr Amerikaner finanzierte ihre Forschung für ihre Zukunft Entwicklungen Passagier Flugzeuge mit Hyperschallgeschwindigkeit Flug nach Sowjetischer Überschallpassagier Flugzeug " Tu-144" ( siehe Artikel „Tu-144“ Und „Alexej Andrejewitsch Tupolew“). In meiner Zeit Tu-144 wurde in großen Mengen produziert 19 Dinge. IN 2003 Jahr eins aus drei noch auf Lager Tu-144 renoviert und umgebaut fliegendes Labor V RUSSISCH-AMERIKANISCH Programm zum Testen von Flugzeugsystemen neue Generation. Amerikaner waren in erfreut aus der Sowjetunion Tu-144!!!

Erste Ideen für Raketenflugzeuge – Hyperschallflugzeuge, Fliegen von Geschwindigkeit 10-15 Mach, tauchte wieder auf 1930er Jahre Jahre. Allerdings dann sogar am meisten visionär Die Designer hatten keine Ahnung, womit Schwierigkeiten die Idee muss sich stellen, Erreichen Sie jeden Punkt unseres Planeten in anderthalb Stunden!!! An Hyperschallgeschwindigkeiten Flug nach Atmosphäre der Flügelkanten, Lufteinlässe und andere Teile des Flugzeugs erhitzen sich Schmelztemperaturen von Aluminiumlegierungen. Daher die Schaffung einer Zukunft Hyperschall Luftfahrt, ist vollständig mit verbunden Chemie, Metallurgie und Entwicklung neue Materialien.

Konventionelle Jets Motoren an Geschwindigkeit Mach DREI werden immer schmaler Nicht effektiv ( siehe Artikel „Neuigkeiten in der Luftfahrt“). Mit weiteren zunehmende Geschwindigkeit muss die Möglichkeit dazu gegeben werden ONLASH-STREAM Luft zu spielen, Rolle Kompressor, Luft komprimieren. Dafür genug, EINGABETEIL Motormarke VERZÜGUNG. Bei Hyperschallgeschwindigkeit Flugabschluss kostenlose Stream-Komprimierung Luft ist so, dass es Temperatur wird 1 500 Grad. Der Motor verwandelt sich in den sogenannten GERADE FLUSS Motor im Allgemeinen keine rotierenden Teile. Aber gleichzeitig er funktioniert wirklich!

In meiner Zeit Sowjetisch Wissenschaftler Wladimir Georgiewitsch Freinstadt mit Problemen umgegangen Kühlung mit Kerosin, aus dem Weltraum fliegen Atomsprengköpfe. Jetzt Designer auf der ganzen Welt, Dank seiner Forschung nutzen sie die Wirkung eines plötzlichen Anstiegs der Verbrennungsenergie von überhitztem Kerosin Aufgrund der Nutzung auffällig mit solchen hohe Temperaturen WASSERSTOFF. Das Wirkung gibt sehr mehr Macht Motor, der sorgt Hyperschallgeschwindigkeit Flug. IN 2004 Jahr Amerikaner zweimal installiert Geschwindigkeitsrekorde unbemannt Raketenflugzeuge. X-43A von einem Düsenbomber losgelöst“ B-52" An Höhe 12.000 Meter. Rakete "Pegasus" beschleunigte es auf Geschwindigkeit Mach DREI, Und danach X-43A gestartet Dein Motor. Maximal Geschwindigkeit Flug X-43A belief sich auf 11 265 km/h (3 130 MS ), was entspricht 9,5 Schallgeschwindigkeiten. Flug nach maximale Geschwindigkeit besetzt 10 Sekunden für Höhe 35.000 Meter. An Geschwindigkeit 9,5 Mach Flug von Moskau V New York hätte etwas weniger gedauert 43 Protokoll !!! amerikanisch Wissenschaftler machen weiter Luftfahrtwissenschaft voranbringen!!!

Zunächst sollten Sie sich natürlich entscheiden: Wie viel kostet Hypersound? Es ist allgemein anerkannt, dass Hyperschallgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit über 5 Mach, also mehr als fünf, ist, und vereinfacht ausgedrückt handelt es sich um eine Geschwindigkeit, die fünfmal so hoch ist wie die Schallgeschwindigkeit.

Sie fragen sich, wie viel das in Kilometern pro Stunde ist? Von 5380 km/h bis 6120 km/h, abhängig von den Parametern der Umgebung (für ein Flugzeug - Luft), also von der Dichte der Luft, die in verschiedenen Flughöhen unterschiedlich ist. Aus Gründen der leichteren Wahrnehmung ist es daher immer noch besser, Mach-Zahlen zu verwenden. Wenn die Flugzeuggeschwindigkeit 5 Mach übersteigt, handelt es sich um Hyperschallgeschwindigkeit.

Warum eigentlich genau 5 M? Der Wert 5 wurde gewählt, da bei dieser Geschwindigkeit eine Ionisierung des Gasstroms und andere physikalische Veränderungen zu beobachten sind, die sich natürlich auf seine Eigenschaften auswirken.

Diese Veränderungen machen sich besonders beim Triebwerk bemerkbar, herkömmliche Turbostrahltriebwerke können einfach nicht mit einer solchen Geschwindigkeit arbeiten, es wird ein grundlegend anderes Triebwerk benötigt, Raketen- oder Staustrahltriebwerk (obwohl es sich tatsächlich nicht so sehr unterscheidet, es fehlen einfach ein Kompressor und eine Turbine, und es erfüllt seine Funktion auf die gleiche Weise: Er komprimiert die Luft am Einlass, vermischt sie mit Kraftstoff, verbrennt ihn in der Brennkammer und empfängt am Auslass einen Strahl.

Tatsächlich ist ein Staustrahltriebwerk ein Rohr mit einer Brennkammer, sehr einfach und effizient bei hoher Geschwindigkeit. Ein solcher Motor hat jedoch einen großen Nachteil: Er benötigt eine bestimmte Anfangsgeschwindigkeit, um zu funktionieren (er hat keinen eigenen Kompressor, es gibt nichts, womit man die Luft bei niedriger Geschwindigkeit komprimieren könnte).

Geschichte der Geschwindigkeit

In den 50er Jahren gab es Schwierigkeiten, die Schallgeschwindigkeit zu erreichen. Als Ingenieure und Wissenschaftler verstanden, wie sich ein Flugzeug bei Geschwindigkeiten über der Schallgeschwindigkeit verhält, und lernten, wie man Flugzeuge für solche Flüge baut, war es an der Zeit, weiterzumachen. Lassen Sie Flugzeuge noch schneller fliegen.

1967 erreichte das amerikanische Experimentalflugzeug X-15 eine Geschwindigkeit von 6,72 Mach (7274 km/h). Es war mit einem Raketentriebwerk ausgestattet und flog in Höhen von 81 bis 107 km (100 km ist die Karman-Linie, die konventionelle Grenze zwischen Atmosphäre und Weltraum). Daher ist es richtiger, die X-15 nicht als Flugzeug, sondern als Raketenflugzeug zu bezeichnen. Er konnte nicht alleine starten; er brauchte ein Booster-Flugzeug. Dennoch war es ein Hyperschallflug. Darüber hinaus flog die X-15 von 1962 bis 1968, und sieben Flüge mit der X-15 wurden von demselben Neil Armstrong durchgeführt.

Es versteht sich, dass Flüge außerhalb der Atmosphäre, egal wie schnell sie sind, nicht korrekt als Hyperschall betrachtet werden können, da die Dichte des Mediums, in dem sich das Flugzeug bewegt, sehr gering ist. Die mit Überschall- oder Hyperschallflügen verbundenen Auswirkungen werden einfach nicht vorhanden sein.

1965 erreichte der YF-12 (Prototyp des berühmten SR-71) eine Geschwindigkeit von 3.331,5 km/h und 1976 erreichte der Serien-SR-71 selbst 3.529,6 km/h. Das sind „nur“ 3,2–3,3 M. Weit entfernt von Hyperschall, aber für Flüge mit dieser Geschwindigkeit in der Atmosphäre war es notwendig, spezielle Triebwerke zu entwickeln, die bei niedrigen Geschwindigkeiten im Normalmodus, bei hohen Geschwindigkeiten im Staustrahlmodus und für Piloten arbeiteten - spezielle Lebenserhaltungssysteme (Anzüge und Kühlsysteme), da sich das Flugzeug zu stark aufheizte. Später wurden diese Raumanzüge für das Shuttle-Projekt verwendet. Die SR-71 war lange Zeit das schnellste Flugzeug der Welt (sie hörte 1999 auf zu fliegen).

Die sowjetische Mig-25R konnte theoretisch eine Geschwindigkeit von 3,2 Mach erreichen, die Einsatzgeschwindigkeit war jedoch auf 2,83 Mach begrenzt.

In den gleichen 60er Jahren gab es in den USA und der UdSSR die Raumfahrtprojekte X-20 „Dyna Soar“ bzw. „Spiral“. Für Spiral war zunächst der Einsatz eines Hyperschall-Boosterflugzeugs, dann eines Überschallflugzeugs geplant, und dann wurde das Projekt vollständig abgeschlossen. Das amerikanische Projekt erlitt das gleiche Schicksal.

Im Allgemeinen waren die damaligen Projekte von Hyperschallflugzeugen mit Flügen außerhalb der Atmosphäre verbunden. Es kann nicht anders sein; in „niedrigen“ Höhen ist die Dichte und damit der Widerstand zu hoch, was zu vielen negativen Faktoren führt, die damals nicht überwunden werden konnten.

Die Gegenwart

Hinter allen vielversprechenden Forschungen steht wie immer das Militär. Bei Hyperschallgeschwindigkeiten tritt dies auch auf. Derzeit wird vor allem an Raumfahrzeugen, Hyperschall-Marschflugkörpern und sogenannten Hyperschallsprengköpfen geforscht. Jetzt sprechen wir über „echten“ Hyperschall, Flüge in die Atmosphäre. Bitte beachten Sie, dass sich die Arbeit an Hyperschallgeschwindigkeiten in den 60er und 70er Jahren in einer aktiven Phase befand und dann alle Projekte abgeschlossen wurden. Erst um die Wende der 2000er Jahre erreichten sie wieder Geschwindigkeiten über 5 M. Als die Technologie es ermöglichte, effiziente Staustrahltriebwerke für Hyperschallflüge zu entwickeln.

Im Jahr 2001 absolvierte ein unbemanntes Luftfahrzeug mit Staustrahltriebwerk seinen Erstflug.

Boeing X-43. Bereits 2014 beschleunigte es auf eine Geschwindigkeit von 9,6 M (11.200 km/h). Obwohl der X-43 für Geschwindigkeiten ausgelegt war, die das Siebenfache der Schallgeschwindigkeit betragen. Zudem wurde der Rekord nicht im Weltraum aufgestellt, sondern in einer Höhe von nur 33.500 Metern.

Die X-43 auf dem Foto sieht aus wie ein kleines schwarzes Dreieck, das an einer Trägerrakete befestigt ist.

Im Jahr 2009 begannen Tests an einem Staustrahltriebwerk für die Marschflugkörper Boeing X-51A Waverider. Im Jahr 2013 beschleunigte die X-51A auf Hyperschallgeschwindigkeit – 5,1 m in einer Höhe von 21.000 Metern.

Ähnliche Projekte werden in verschiedenen Phasen auch von anderen Ländern durchgeführt: Deutschland (SHEFEX), Großbritannien (Skylon), Russland (Cold and Needle), China (WU-14) und sogar Indien (Brahmos), Australien (ScramSpace) und Brasilien (14-X).

GLL-31-Projekt „Cold“

Ein interessantes Projekt eines Flugzeugs zum Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit in der Atmosphäre, die amerikanische Falcon HTV-2, gilt als gescheitert. Vermutlich konnte Falcon auf eine für die Atmosphäre enorme Geschwindigkeit beschleunigen – 23 Mach. Aber nur mutmaßlich, da alle Versuchsgeräte einfach durchgebrannt sind.

Alle aufgeführten Flugzeuge (außer Skylon) können nicht unabhängig voneinander die für den Betrieb eines Staustrahltriebwerks erforderliche Geschwindigkeit erreichen und unterschiedliche Beschleuniger verwenden. Aber Skylon ist immer noch nur ein Projekt, das noch keinen einzigen Testflug absolviert hat.

Die ferne Zukunft des Hyperschalls

Es gibt auch zivile Projekte von Hyperschallflugzeugen zur Personenbeförderung. Dies sind der europäische SpaceLiner mit einem Triebwerkstyp und der ZEHST, der bis zu drei Triebwerkstypen in unterschiedlichen Flugmodi verwenden soll. Auch andere Länder arbeiten an ihren Projekten.

Solche Linienschiffe werden vermutlich in der Lage sein, Passagiere in nur einer Stunde von London nach New York zu befördern. Solche Flugzeuge werden wir frühestens in den 40er und 50er Jahren des 21. Jahrhunderts fliegen können. In der Zwischenzeit bleiben Hyperschallgeschwindigkeiten eine Domäne des Militärs oder der Raumfahrt.

allgemeine Informationen

Der Flug mit Überschallgeschwindigkeit ist Teil des Überschallflugregimes und wird in einem Überschallgasstrom durchgeführt. Der Überschallluftstrom unterscheidet sich grundlegend vom Unterschallflug und die Dynamik des Flugzeugflugs bei Geschwindigkeiten über der Schallgeschwindigkeit (über 1,2 M) unterscheidet sich grundlegend vom Unterschallflug (bis zu 0,75 M; der Geschwindigkeitsbereich von 0,75 bis 1,2 M wird transsonische Geschwindigkeit genannt). ).

Die Bestimmung der unteren Grenze der Hyperschallgeschwindigkeit ist normalerweise mit dem Beginn der Ionisations- und Dissoziationsprozesse von Molekülen in der Grenzschicht (BL) in der Nähe des sich in der Atmosphäre bewegenden Fahrzeugs verbunden, die bei etwa 5 m dieser Geschwindigkeit auftreten zeichnet sich auch dadurch aus, dass ein Staustrahltriebwerk („Sramjet“) aufgrund der extrem hohen Reibung, die bei der Verzögerung der strömenden Luft bei diesem Triebwerkstyp entsteht, unbrauchbar wird. Daher ist es im Hyzur Fortsetzung des Fluges möglich, nur ein Raketentriebwerk oder einen Hyperschall-Staustrahltriebwerk (Scramjet) mit Überschalltreibstoffverbrennung zu verwenden.

Strömungseigenschaften

Während die Definition von Hyperschallströmung (HS) aufgrund des Fehlens einer klaren Grenze zwischen Überschall- und Hyperschallströmung recht umstritten ist, kann HS durch bestimmte physikalische Phänomene charakterisiert werden, die bei der Betrachtung nicht länger ignoriert werden können, nämlich:

Dünne Stoßwellenschicht

Wenn die Geschwindigkeit und die entsprechenden Mach-Zahlen zunehmen, nimmt auch die Dichte hinter der Stoßwelle (SW) zu, was aufgrund der Massenerhaltung einer Volumenabnahme hinter dem Stoß entspricht. Daher wird die Stoßwellenschicht, also das Volumen zwischen dem Gerät und der Stoßwelle, bei hohen Machzahlen dünn, wodurch eine dünne Grenzschicht (BL) um das Gerät herum entsteht.

Bildung zähflüssiger Schockschichten

Ein Teil der großen kinetischen Energie, die in der Luftströmung enthalten ist, bei M > 3 (viskose Strömung), wird aufgrund der viskosen Wechselwirkung in innere Energie umgewandelt. Eine Erhöhung der inneren Energie wird in einer Temperaturerhöhung realisiert. Da der Druckgradient normal zur Strömung innerhalb der Grenzschicht ungefähr Null ist, führt ein deutlicher Temperaturanstieg bei hohen Mach-Zahlen zu einer Abnahme der Dichte. Dadurch wächst der PS auf der Oberfläche des Fahrzeugs und verschmilzt bei hohen Machzahlen mit einer dünnen Schicht der Stoßwelle in der Nähe des Bugs und bildet eine viskose Stoßschicht.

Das Auftreten von Instabilitätswellen im PS, die für Unter- und Überschallströmungen nicht charakteristisch sind

Hochtemperaturfluss

Durch die Hochgeschwindigkeitsströmung am Frontpunkt der Vorrichtung (Bremspunkt oder -bereich) erhitzt sich das Gas auf sehr hohe Temperaturen (bis zu mehreren tausend Grad). Hohe Temperaturen wiederum erzeugen chemische Ungleichgewichtseigenschaften der Strömung, die in der Dissoziation und Rekombination von Gasmolekülen, der Ionisierung von Atomen und chemischen Reaktionen in der Strömung und mit der Oberfläche des Apparats bestehen. Unter diesen Bedingungen können die Prozesse der Konvektion und Strahlungswärmeübertragung von Bedeutung sein.

Ähnlichkeitsparameter

Die Parameter von Gasströmen werden üblicherweise durch eine Reihe von Ähnlichkeitskriterien beschrieben, die es ermöglichen, nahezu unendlich viele physikalische Zustände in Ähnlichkeitsgruppen zu reduzieren und Gasströme mit unterschiedlichen physikalischen Parametern (Druck, Temperatur, Geschwindigkeit usw.) zu vergleichen .) miteinander. Auf diesem Prinzip basieren Experimente in Windkanälen und die Übertragung der Ergebnisse dieser Experimente auf reale Flugzeuge, auch wenn bei Röhrenexperimenten Modellgrößen, Strömungsgeschwindigkeiten, thermische Belastungen etc. stark von der Realität abweichen können Flugbedingungen, gleichzeitig entsprechen Ähnlichkeitsparameter (Mach-Zahlen, Reynolds-Zahlen, Stanton-Zahlen usw.) den Flugbedingungen.

Bei transsonischer und überschalliger bzw. kompressibler Strömung genügen in den meisten Fällen Parameter wie die Mach-Zahl (das Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit zur lokalen Schallgeschwindigkeit) und Reynolds, um die Strömung vollständig zu beschreiben. Für eine Hyperschallströmung reichen diese Parameter oft nicht aus. Erstens werden die Gleichungen, die die Form der Stoßwelle beschreiben, bei Geschwindigkeiten ab 10 M praktisch unabhängig. Zweitens werden durch die erhöhte Temperatur der Hyperschallströmung Effekte im Zusammenhang mit nichtidealen Gasen spürbar.

Die Berücksichtigung der Auswirkungen in einem realen Gas bedeutet, dass eine größere Anzahl von Variablen erforderlich ist, um den Zustand des Gases vollständig zu beschreiben. Wenn ein stationäres Gas vollständig durch drei Größen beschrieben wird: Druck, Temperatur, Wärmekapazität (adiabatischer Index) und ein bewegtes Gas durch vier Variablen beschrieben wird, zu denen auch die Geschwindigkeit gehört, dann erfordert ein heißes Gas im chemischen Gleichgewicht auch Zustandsgleichungen für seine konstituierenden chemischen Bestandteile und ein Gas mit den Prozessen Dissoziation und Ionisation müssen auch die Zeit als eine der Variablen seines Zustands einbeziehen. Im Allgemeinen bedeutet dies, dass eine Nichtgleichgewichtsströmung zu jedem beliebigen Zeitpunkt zwischen 10 und 100 Variablen benötigt, um den Zustand des Gases zu beschreiben. Darüber hinaus gehorcht die verdünnte Hyperschallströmung (HF), die üblicherweise mit Knudsen-Zahlen beschrieben wird, nicht den Navier-Stokes-Gleichungen und erfordert deren Modifikation. HP wird normalerweise anhand der Gesamtenergie kategorisiert (oder klassifiziert), ausgedrückt durch Gesamtenthalpie (mJ/kg), Gesamtdruck (kPa) und Strömungsstagnationstemperatur (K) oder Geschwindigkeit (km/s).

Ideales Gas

In diesem Fall kann der vorbeiströmende Luftstrom als idealer Gasstrom betrachtet werden. Der GP in diesem Bereich hängt immer noch von Mach-Zahlen ab und die Simulation orientiert sich eher an Temperaturinvarianten als an der adiabatischen Wand, die bei niedrigeren Geschwindigkeiten auftritt. Die untere Grenze dieses Bereichs entspricht Geschwindigkeiten um 5 Mach, bei denen SPV-Strahlen mit Unterschallverbrennung unwirksam werden, und die obere Grenze entspricht Geschwindigkeiten im Bereich von 10–12 Mach.

Ideales Gas mit zwei Temperaturen

Teil des Falles einer idealen Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit, bei der der vorbeiströmende Luftstrom als chemisch ideal angesehen werden kann, die Schwingungstemperatur und die Rotationstemperatur des Gases jedoch getrennt betrachtet werden müssen, was zu zwei getrennten Temperaturmodellen führt. Dies ist von besonderer Bedeutung bei der Konstruktion von Überschalldüsen, bei denen die Schwingungskühlung aufgrund molekularer Anregung wichtig ist.

Dissoziiertes Gas

Dominanzmodus der Strahlungsübertragung

Bei Geschwindigkeiten über 12 km/s beginnt die Wärmeübertragung zum Gerät hauptsächlich durch radiale Übertragung zu erfolgen, die mit zunehmender Geschwindigkeit die thermodynamische Übertragung zu dominieren beginnt. Die Gasmodellierung ist in diesem Fall in zwei Fälle unterteilt:

• optisch dünn – in diesem Fall wird davon ausgegangen, dass das Gas keine Strahlung reabsorbiert, die von seinen anderen Teilen oder ausgewählten Volumeneinheiten stammt;
• optisch dick – wobei die Absorption der Strahlung durch das Plasma berücksichtigt wird, die dann wieder emittiert wird, auch auf das Gehäuse des Geräts.

Die Modellierung optisch dicker Gase ist eine komplexe Aufgabe, da aufgrund der Berechnung des Strahlungstransfers an jedem Punkt der Strömung der Berechnungsumfang exponentiell mit der Anzahl der betrachteten Punkte zunimmt.