Hipersonido. ¿Cuánto cuesta este? Velocidad supersónica Capa delgada de onda de choque
Un avión de pasajeros típico vuela a una velocidad de unos 900 km/h. Un avión de combate militar puede alcanzar aproximadamente tres veces esa velocidad. Sin embargo, los ingenieros modernos de la Federación de Rusia y otros países del mundo están desarrollando activamente máquinas aún más rápidas: los aviones hipersónicos. ¿Cuáles son los detalles de los conceptos relevantes?
Criterios para un avión hipersónico
¿Qué es un avión hipersónico? Este suele entenderse como un dispositivo capaz de volar a una velocidad muchas veces superior a la del sonido. Los enfoques de los investigadores para determinar su indicador específico varían. Una metodología común es que un avión debe considerarse hipersónico si es un múltiplo de los indicadores de velocidad de los vehículos supersónicos modernos más rápidos. Que rondan los 3-4 mil km/h. Es decir, un avión hipersónico, si se sigue esta metodología, debe alcanzar una velocidad de 6 mil km/h.
Vehículos no tripulados y controlados.
Los enfoques de los investigadores también pueden diferir en términos de determinar los criterios para clasificar un dispositivo en particular como aeronave. Existe una versión que sólo pueden clasificarse como tales aquellas máquinas que son controladas por una persona. Existe un punto de vista según el cual un vehículo no tripulado también puede considerarse un avión. Por ello, algunos analistas clasifican las máquinas del tipo que nos ocupa en aquellas que están sujetas a control humano y aquellas que funcionan de forma autónoma. Esta división puede estar justificada, ya que los vehículos no tripulados pueden tener características técnicas mucho más impresionantes, por ejemplo en términos de sobrecarga y velocidad.
Al mismo tiempo, muchos investigadores consideran que los aviones hipersónicos son un concepto único, cuyo indicador clave es la velocidad. No importa si una persona está sentada al mando del dispositivo o si la máquina está controlada por un robot; lo principal es que el avión sea lo suficientemente rápido.
Despegue: ¿independientemente o con ayuda?
Existe una clasificación generalizada de aviones hipersónicos, que se basa en clasificarlos en la categoría de aquellos que son capaces de despegar por sí solos o aquellos que requieren ser colocados en un portaaviones más potente: un cohete o un avión de carga. Existe un punto de vista según el cual es correcto incluir como dispositivos del tipo considerado principalmente aquellos que son capaces de despegar de forma independiente o con una mínima participación de otros tipos de equipos. Sin embargo, aquellos investigadores que creen que el criterio principal que caracteriza a un avión hipersónico, la velocidad, debería ser primordial en cualquier clasificación. Si el avión se clasifica como no tripulado, controlado, capaz de despegar solo o con la ayuda de otras máquinas, si el indicador correspondiente alcanza los valores anteriores, entonces estamos hablando de un avión hipersónico.
Principales problemas de las soluciones hipersónicas.
Los conceptos de soluciones hipersónicas tienen muchas décadas de antigüedad. A lo largo de los años de desarrollo del tipo correspondiente de dispositivos, los ingenieros mundiales han resuelto una serie de problemas importantes que impiden objetivamente la producción de "hipersónicos", similar a la organización de la producción de aviones turbohélice.
La principal dificultad a la hora de diseñar aviones hipersónicos es crear un motor que pueda ser suficientemente eficiente desde el punto de vista energético. Otro problema es disponer de los aparatos necesarios. El caso es que la velocidad de un avión hipersónico en los valores que comentamos anteriormente implica un fuerte calentamiento del cuerpo por fricción con la atmósfera.
Hoy veremos algunos ejemplos de prototipos exitosos de aviones del tipo correspondiente, cuyos desarrolladores lograron avances significativos en la solución exitosa de los problemas señalados. Estudiemos ahora los avances mundiales más famosos en términos de creación de aviones hipersónicos de este tipo.
de boeing
El avión hipersónico más rápido del mundo, según algunos expertos, es el estadounidense Boeing X-43A. Así, durante las pruebas de este dispositivo se registró que alcanzaba velocidades superiores a 11 mil km/h. Eso es aproximadamente 9,6 veces más rápido.
¿Qué tiene de especial el avión hipersónico X-43A? Las características de esta aeronave son las siguientes:
La velocidad máxima registrada en las pruebas es de 11.230 km/h;
Envergadura: 1,5 m;
Longitud del cuerpo: 3,6 m;
Motor: Ramjet de combustión supersónica de flujo directo;
Combustible: oxígeno atmosférico, hidrógeno.
Cabe señalar que el dispositivo en cuestión es uno de los más respetuosos con el medio ambiente. El caso es que el combustible utilizado prácticamente no emite productos de combustión nocivos.
El avión hipersónico X-43A fue desarrollado conjuntamente por ingenieros de la NASA, así como por Orbical Science Corporation y Minocraft. fue creado hace unos 10 años. En su desarrollo se invirtieron unos 250 millones de dólares. La novedad conceptual del avión en cuestión es que fue concebido con el objetivo de probar la última tecnología para proporcionar propulsión.
Desarrollo a partir de la ciencia orbital
La empresa Orbital Science, que, como señalamos anteriormente, participó en la creación del X-43A, también logró crear su propio avión hipersónico: el X-34.
Su velocidad máxima es de más de 12 mil km/h. Es cierto que durante las pruebas prácticas no se logró; además, no fue posible alcanzar el indicador mostrado por el avión X43-A. El avión en cuestión acelera cuando se activa el cohete Pegasus, que funciona con combustible sólido. El X-34 se probó por primera vez en 2001. El avión en cuestión es significativamente más grande que el Boeing: su longitud es de 17,78 m, su envergadura es de 8,85 m y la altitud máxima de vuelo del vehículo hipersónico de Orbical Science es de 75 kilómetros.
Aviones de América del Norte
Otro avión hipersónico famoso es el X-15, producido por North American. Los analistas clasifican este aparato como experimental.
Está equipado, lo que da a algunos expertos una razón para no clasificarlo, de hecho, como un avión. Sin embargo, la presencia de motores de cohetes permite que el dispositivo, en particular, funcione. Así, durante una de las pruebas en este modo, fue probado por los pilotos. El objetivo del dispositivo X-15 es estudiar las particularidades de los vuelos hipersónicos, evaluar determinadas soluciones de diseño, nuevos materiales y las características de control de dichos vehículos en distintas capas de la atmósfera. Cabe destacar que fue aprobado allá por 1954. El X-15 vuela a una velocidad de más de 7 mil kilómetros por hora. Su alcance de vuelo es de más de 500 km, su altitud supera los 100 km.
El avión de producción más rápido.
Los vehículos hipersónicos que estudiamos anteriormente pertenecen en realidad a la categoría de investigación. Será útil considerar algunos modelos de producción de aviones que tienen características cercanas a los hipersónicos o que son (según una metodología u otra) hipersónicos.
Entre estas máquinas se encuentra el desarrollo estadounidense del SR-71. Algunos investigadores no están dispuestos a clasificar este avión como hipersónico, ya que su velocidad máxima es de unos 3,7 mil km/h. Entre sus características más destacables está su peso al despegue, que supera las 77 toneladas. La longitud del dispositivo es de más de 23 m, la envergadura es de más de 13 m.
El MiG-25 ruso es considerado uno de los aviones militares más rápidos. El dispositivo puede alcanzar velocidades de más de 3,3 mil km/h. El peso máximo de despegue de un avión ruso es de 41 toneladas.
Así, en el mercado de soluciones en serie con características cercanas a las hipersónicas, la Federación de Rusia se encuentra entre los líderes. Pero, ¿qué se puede decir sobre los avances rusos en relación con los aviones hipersónicos “clásicos”? ¿Son los ingenieros de la Federación Rusa capaces de crear una solución que sea competitiva con las máquinas de Boeing y Orbital Scence?
Vehículos hipersónicos rusos.
Actualmente, el avión hipersónico ruso está en desarrollo. Pero va de forma bastante activa. Estamos hablando del avión Yu-71. Sus primeras pruebas, a juzgar por los informes de los medios, se llevaron a cabo en febrero de 2015 cerca de Oremburgo.
Se supone que el avión se utilizará con fines militares. Por lo tanto, un vehículo hipersónico podrá, si es necesario, lanzar armas destructivas a distancias considerables, monitorear el territorio y también usarse como elemento de avión de ataque. Algunos investigadores creen que en 2020-2025. Las Fuerzas de Misiles Estratégicos recibirán alrededor de 20 aviones del tipo correspondiente.
En los medios de comunicación se informa que el avión hipersónico ruso en cuestión se montará en el misil balístico Sarmat, que también se encuentra en fase de diseño. Algunos analistas creen que el vehículo hipersónico Yu-71 que se está desarrollando no es más que una ojiva que deberá separarse del misil balístico en la etapa final del vuelo y luego, gracias a la alta maniobrabilidad característica del avión, superar la defensa antimisiles. sistemas.
Proyecto "Ajax"
Entre los proyectos más destacados relacionados con el desarrollo de aviones hipersónicos se encuentra Ajax. Estudiémoslo con más detalle. El avión hipersónico Ajax es un desarrollo conceptual de los ingenieros soviéticos. En la comunidad científica, las conversaciones al respecto comenzaron allá por los años 80. Entre las características más destacables se encuentra la presencia de un sistema de protección térmica, que está diseñado para proteger la carcasa del sobrecalentamiento. Así, los desarrolladores del aparato Ajax propusieron una solución a uno de los problemas "hipersónicos" que identificamos anteriormente.
El esquema tradicional de protección térmica para aviones implica la colocación de materiales especiales en la carrocería. Los desarrolladores de Ajax propusieron un concepto diferente, según el cual no se debía proteger el dispositivo del calor externo, sino dejar que el calor entrara en la máquina, al mismo tiempo que se aumentaba su recurso energético. El principal competidor de los aviones soviéticos era el avión hipersónico "Aurora", creado en Estados Unidos. Sin embargo, debido al hecho de que los diseñadores de la URSS ampliaron significativamente las capacidades del concepto, al nuevo desarrollo se le asignó una amplia gama de tareas, en particular, de investigación. Podemos decir que el Ajax es un avión hipersónico polivalente.
Echemos un vistazo más de cerca a las innovaciones tecnológicas propuestas por ingenieros de la URSS.
Así, los desarrolladores soviéticos del Ajax propusieron utilizar el calor generado como resultado de la fricción del cuerpo del avión con la atmósfera y convertirlo en energía útil. Técnicamente, esto podría lograrse colocando carcasas adicionales en el dispositivo. Como resultado, se formó algo así como un segundo cuerpo. Se suponía que su cavidad estaba llena con algún tipo de catalizador, por ejemplo, una mezcla de material inflamable y agua. La capa termoaislante hecha de material sólido en el Ajax debía ser reemplazada por una líquida que, por un lado, debía proteger el motor y, por el otro, promovería una reacción catalítica que, mientras tanto, podría ir acompañado de un efecto endotérmico: el movimiento del calor desde el exterior del cuerpo hacia el interior. En teoría, la refrigeración de las partes externas del dispositivo podría ser cualquier cosa. El exceso de calor, a su vez, debía utilizarse para aumentar la eficiencia del motor del avión. Al mismo tiempo, esta tecnología permitiría generar hidrógeno libre como resultado de la reacción del combustible.
Por el momento, no hay información disponible para el público en general sobre la continuación del desarrollo de Ajax, sin embargo, los investigadores consideran que la implementación de los conceptos soviéticos en la práctica es muy prometedora.
Vehículos hipersónicos chinos.
China se está convirtiendo en un competidor de Rusia y Estados Unidos en el mercado de soluciones hipersónicas. Entre los desarrollos más famosos de los ingenieros de China se encuentra el avión WU-14. Es un planeador hipersónico controlado montado sobre un misil balístico.
Un misil balístico intercontinental lanza un avión al espacio, desde donde el vehículo desciende bruscamente, desarrollando una velocidad hipersónica. El dispositivo chino se puede montar en varios misiles balísticos intercontinentales con un alcance de 2 a 12 mil kilómetros. Se demostró que durante las pruebas el WU-14 pudo alcanzar una velocidad superior a 12 mil km/h, convirtiéndose así en el avión hipersónico más rápido, según algunos analistas.
Al mismo tiempo, muchos investigadores creen que no es del todo legítimo atribuir el desarrollo chino a la categoría de avión. Así, existe una versión muy extendida según la cual el dispositivo debería clasificarse específicamente como ojiva. Y muy eficaz. Al volar hacia abajo a la velocidad especificada, ni siquiera los sistemas de defensa antimisiles más modernos podrán garantizar la interceptación del objetivo correspondiente.
Cabe señalar que Rusia y Estados Unidos también están desarrollando vehículos hipersónicos utilizados con fines militares. Al mismo tiempo, el concepto ruso, según el cual se supone que se deben crear máquinas del tipo adecuado, difiere significativamente, como lo demuestran los datos publicados en algunos medios, de los principios tecnológicos implementados por los estadounidenses y los chinos. Así, los desarrolladores de la Federación Rusa están concentrando sus esfuerzos en el campo de la creación de aviones equipados con un motor estatorreactor que pueda ser lanzado desde tierra. Rusia tiene previsto cooperar en este sentido con la India. Los vehículos hipersónicos creados según el concepto ruso, según algunos analistas, se caracterizan por su menor coste y una gama más amplia de aplicaciones.
Al mismo tiempo, el avión hipersónico ruso, que mencionamos anteriormente (Yu-71), sugiere, como creen algunos analistas, su despliegue sobre misiles balísticos intercontinentales. Si esta tesis resulta ser correcta, entonces podemos decir que los ingenieros de la Federación Rusa están trabajando simultáneamente en dos direcciones conceptuales populares en la construcción de aviones hipersónicos.
Resumen
Entonces, probablemente el avión hipersónico más rápido del mundo, si hablamos de aviones independientemente de su clasificación, sigue siendo el chino WU-14. Aunque es necesario comprender que la información real al respecto, incluidas las relacionadas con las pruebas, puede estar clasificada. Esto es bastante coherente con los principios de los desarrolladores chinos, que a menudo se esfuerzan por mantener en secreto sus tecnologías militares a toda costa. La velocidad del avión hipersónico más rápido es de más de 12 mil km/h. El desarrollo estadounidense del X-43A lo está "alcanzando": muchos expertos lo consideran el más rápido. En teoría, el avión hipersónico X-43A, así como el chino WU-14, pueden igualar el desarrollo de Orbical Science, diseñado para una velocidad de más de 12 mil km/h.
Las características del avión ruso Yu-71 aún no son conocidas por el público en general. Es muy posible que se acerquen a los parámetros de los aviones chinos. Los ingenieros rusos también están desarrollando un avión hipersónico capaz de despegar de forma independiente, en lugar de basarse en un misil balístico intercontinental.
Los proyectos actuales de investigadores de Rusia, China y Estados Unidos están relacionados de una forma u otra con el ámbito militar. Los aviones hipersónicos, independientemente de su posible clasificación, se consideran principalmente portadores de armas, probablemente nucleares. Sin embargo, en los trabajos de investigadores de diferentes países del mundo hay tesis de que las "hipersónicas", como las tecnologías nucleares, bien pueden ser pacíficas.
La cuestión es la aparición de soluciones asequibles y fiables que permitan organizar la producción en masa de máquinas del tipo adecuado. El uso de tales dispositivos es posible en una amplia gama de sectores del desarrollo económico. Es probable que los aviones hipersónicos encuentren la mayor demanda en las industrias espacial y de investigación.
A medida que las tecnologías de producción de los vehículos correspondientes se vuelven más baratas, las empresas de transporte pueden comenzar a mostrar interés en invertir en tales proyectos. Las corporaciones industriales y los proveedores de diversos servicios pueden comenzar a considerar la "hipersónica" como una herramienta para aumentar la competitividad empresarial en términos de organización de las comunicaciones internacionales.
Esta semana tuvo lugar el tercer vuelo de prueba del avión hipersónico estadounidense (HLA) X-51 AWaveRider, un prototipo de un misil prometedor. Sin embargo, 15 segundos después del lanzamiento, incluso antes de que el motor principal comenzara a funcionar, WaveRider perdió el control y cayó al océano.
La prueba anterior, que tuvo lugar el año pasado, también falló: el acelerador, que acelera el dispositivo a la velocidad necesaria para arrancar el motor principal, no funcionó a tiempo y no se separó. Sin embargo, antes, en 2010, el motor de la “máquina” logró funcionar durante 200 segundos (se planearon 300), acelerando el dispositivo a cinco velocidades del sonido (5M). Su duración de operación triplicó así el récord anterior establecido por el laboratorio de vuelo hipersónico ruso-soviético (HFL) Kholod. Al mismo tiempo, a diferencia del dispositivo doméstico, el "estadounidense" utilizaba queroseno de aviación en lugar de hidrógeno como combustible.
El fracaso actual seguramente frenará el programa hipersónico de Estados Unidos, para el cual se han gastado 2 mil millones de dólares. Sin embargo, esto no cambia el hecho de que Estados Unidos ya tiene una tecnología clave para este programa: un prototipo funcional de un respirador hipersónico. motor (scramjet, también conocido como scramjet).
Potencialmente, estos motores son capaces de acelerar un avión a 17 velocidades del sonido con hidrógeno y hasta 8 con combustible de hidrocarburos. Sin embargo, para que funcione, es necesario lograr una combustión estable del combustible en un flujo de aire supersónico, lo que, según uno de los desarrolladores, no es más fácil que mantener una cerilla encendida en el epicentro de un huracán. Sin embargo, no hace mucho se creía que, en principio, esto era imposible cuando se utilizaba combustible de hidrocarburos, y el único combustible adecuado para los motores scramjet era el hidrógeno explosivo, que crea dificultades operativas y "infla" el volumen de los tanques de combustible debido a su baja densidad. . Sin embargo, desde 2004, Occidente ha realizado una serie de pruebas de aviones relativamente exitosas, tanto de hidrógeno como de "queroseno".
¿Cuál es el significado práctico del programa de dos mil millones de dólares? La velocidad de diseño del X-51 es de 7 m (aproximadamente 7 mil km/h para una altitud de 20 km), el alcance de diseño es de 1600 km y la altitud de vuelo es de aproximadamente 25 km. En otras palabras, en términos de "alcance", corresponde aproximadamente al misil de crucero BGM-109 Tomohawk (1600 km, con una ojiva nuclear - 2500 km) o un misil balístico de alcance medio, por ejemplo, retirado del servicio bajo el Pershing. -2 Tratado INF (1770 km). ¿Cuáles son las ventajas del "waveship" frente a sus "competidores"?
BGM-109 tiene una velocidad subsónica de 880 km/h. Así, el vuelo hasta la autonomía máxima dura unas dos horas. Durante este tiempo, el misil puede ser detectado y destruido, y el objetivo puede moverse. Por supuesto, un misil de crucero que vuela a una altitud de unos 60 m sobre el suelo y que tiene una baja señal de radar debido únicamente a su tamaño es un objetivo muy problemático para la defensa aérea. Sin embargo, también se conocen ejemplos exitosos de defensa de objetos atacados por Tomahawks, por ejemplo, el centro nuclear iraquí durante la Tormenta del Desierto.
Un misil balístico con un alcance del mismo orden tiene una velocidad media de unos 10 mil km/h. Sin embargo, en primer lugar, la "balística" se puede detectar desde el espacio ya en el momento del lanzamiento: una impresionante antorcha de los motores de cohetes en funcionamiento es claramente visible. En segundo lugar, la altitud máxima de trayectoria de los misiles balísticos de este alcance es cercana a los 400 km, por lo que aparecen bastante pronto en los radares de defensa antimisiles. En tercer lugar, los "balísticos" son un objetivo que no puede maniobrar, lo que permite interceptarlos incluso con misiles antiaéreos dirigidos al punto de ataque. En general, con el desarrollo moderno de los sistemas de defensa antimisiles, un misil balístico de alcance medio es un objetivo bastante vulnerable.
Al mismo tiempo, los misiles balísticos son un medio de lanzamiento extraordinariamente ineficaz en términos de la relación entre la masa de lanzamiento y la carga útil. Los motores de cohetes químicos combinan un enorme empuje con una glotonería aún más monstruosa, y los vuelos balísticos consumen, en principio, energía. Como resultado, por ejemplo, el Pershing 2, con un peso de lanzamiento de 7,4 toneladas, llevaba una ojiva de 399 kg. En comparación, los Tomahawks transportan casi la misma cantidad con su propio peso de aproximadamente una tonelada y media.
Ahora comparémoslo con los misiles hipersónicos. La velocidad y el tiempo de vuelo son generalmente comparables a los del Pershing 2. Al mismo tiempo, el X-51, en primer lugar, utiliza un motor de chorro de aire mucho más económico. En segundo lugar, no sube a una altura de 400 km, "informando" su presencia a todos los radares de defensa antimisiles circundantes. En tercer lugar, es capaz de maniobrar activamente. Tenga en cuenta que, como demostraron las pruebas realizadas en 2007 por el fabricante sueco SaabBofors, a velocidades de 5,5 M, son posibles maniobras complejas incluso en capas densas de la atmósfera. Como resultado, interceptar un WaveRider sólo es posible si el interceptor es notablemente superior a este último en velocidad y maniobrabilidad. Ahora simplemente no existen tales interceptores.
Los sistemas de defensa antimisiles existentes tampoco pueden combatir misiles hipersónicos de clase X-51. Además, incluso en el caso de una posibilidad fundamental de destrucción, la alta velocidad del objetivo reduce drásticamente la zona de interceptación.
En otras palabras, WaveRider combina un tiempo de vuelo comparable al de los misiles balísticos de medio alcance con una visibilidad mucho menor y una virtual invulnerabilidad contra la defensa aérea/antimisiles moderna. Mientras tanto, en un momento, el liderazgo de la URSS hizo todo lo posible para sacar los Pershing de Europa, intercambiándolos por una cantidad mucho mayor de sus propios misiles de mediano alcance, y con razón. El tiempo de vuelo de 8 a 10 minutos de los misiles estadounidenses los convirtió en un medio casi ideal para desarmar y "decapitar" el ataque: a los atacados simplemente no les quedó tiempo para responder. Si el Kh-51 se produce en serie, la situación se reproducirá en una versión peor, a pesar de que la creación de variantes nucleares de "naves de olas" es bastante posible.
Al mismo tiempo, el uso de motores scramjet no se limita a los vehículos de gama media. Por un lado, según el Grupo Asesor de Investigación y Desarrollo Espacial de la OTAN (AGARD), los scrumjets pueden usarse ampliamente en sistemas puramente tácticos de corto alcance: se trata de misiles antitanques (también diseñados para destruir fortificaciones), misiles aire-a -misiles aéreos y proyectiles de pequeño calibre (30-40 mm) para alcanzar objetivos aéreos. Otra dirección probable es el uso de motores scramjet en misiles antimisiles diseñados para interceptar misiles balísticos en la parte inicial de su trayectoria.
Por otro lado, el uso de tecnologías hipersónicas puede conducir al surgimiento de clases de sistemas estratégicos fundamentalmente nuevos. La opción más conservadora es utilizar vehículos hipersónicos como “ojivas de maniobra” para los misiles balísticos tradicionales.
Tenga en cuenta que un misil balístico de largo alcance es ligeramente vulnerable en la sección media de la trayectoria (ya que está rodeado por una gran cantidad de señuelos de luz, reflectores dipolo y bloqueadores), pero es vulnerable en las secciones inicial y final de la trayectoria ( Los señuelos ligeros son eliminados por la propia atmósfera, por lo que la ojiva va acompañada sólo de una pequeña cantidad de LC pesado). Al mismo tiempo, tanto la ojiva como su "séquito" representan un conjunto de objetivos balísticos no maniobrables, lo que simplifica radicalmente la tarea de defensa antimisiles. Sin embargo, una "máquina" maniobrable y de alta velocidad con un motor scramjet es prácticamente invulnerable a los actuales sistemas de defensa aérea y antimisiles. Como resultado, al combinar un misil balístico intercontinental clásico con una ojiva de maniobra hipersónica, es posible lograr un avance confiable en el escalón correspondiente de la defensa antimisiles.
En otras palabras, estamos hablando de una tecnología que realmente puede revolucionar los asuntos militares. La amenaza hipersónica inevitablemente se hará realidad en un futuro muy previsible.
velocidad hipersónica – este es un vuelo de velocidad de CUATRO velocidades del sonido y más. Entre aviación especialistas, el nombre más utilizado no es "velocidad del sonido", A "Mach." Este nombre proviene de apellidos austriacos científico física de Ernst Mach ( Ernst Mach ), quien investigó aerodinámico procesos que acompañan supersónico movimiento de cuerpos De este modo, 1Mach – Este UNA velocidad del sonido. Respectivamente velocidad hipersónica – Este Mach CUATRO y más. EN 1987 año 7 de diciembre V Washington Jefes de estado URSS Y Estados Unidos, Mijaíl Gorbachov Y Ronald Reagan firmado acuerdo en liquidación nuclear misiles promedio rango "Pionero" Y "Pershing 2". Como resultado de este evento, hubo detener desarrollo crucero estratégico soviético cohetes "X-90" que tuvo velocidad hipersónica vuelo. Creadores de cohetes X-90 recibió permiso para realizar únicamente UNA prueba vuelo. Dado exitoso la prueba podría conducir a un grandioso reequipamiento de la Fuerza Aérea Soviética avión con velocidad hipersónica vuelos que podrían proporcionar superioridad V URSS aire.
EN 1943 año Americano aerolínea « Campana» comenzó a crear avión, que debería tener superar la velocidad del sonido. Bala, disparo desde rifles, moscas más rápido que la velocidad del sonido, por lo tanto terminado forma del fuselaje nuevo avión desde hace mucho tiempo No lo creo. Su diseño ficticio amplio margen de seguridad. En algunos lugares enchapado excedido espesor UNO centímetro. Bala funcionó pesado. ACERCA DE independiente despegar no pude ser y discurso. En el cielo nuevo el avión despegó de Con ayuda bombardeo B-29. Americano aviones diseñados para rompiendo la velocidad del sonido, tengo el nombre "X-1" ( ver artículo "Avión desconocido") Forma del fuselaje X-1 podría ser adecuado para velocidad hipersónica vuelo.
Piloto de pruebas civil Chalmers Goodlin poner condición – bonificación por superar velocidad del sonido 150.000 dolares ! Entonces salario capitán Fuerza Aérea de EE. UU. ascendido a 283 dólar por mes. Joven capitán Envejecido 24 años Chuck Yeager, combate oficial piloto culo, derribado 19 aviones fascistas, 5 de ellos a uno batalla, decidí que era ÉL superará la velocidad del sonido. Nadie sabía que durante el vuelo. rompiendo la velocidad del sonidoél había roto dos costillas y se movió mal mano derecha. Esto sucedió como resultado caídas Con caballos durante camina Con esposa el día antes. Chuck Yeager entendió que era suyo extremo volando frente a hospital Y Se quedó callado, para volar NO cancelado. Superación velocidad del sonido se convertirá El primer escenario en el camino de avanzar hacia velocidad hipersónica vuelo .
EN 1947 año 14 de octubre en Martes despegó desde una base aérea secreta Bombardero estratégico estadounidense B-29 con adjunto a bahía de bombas en avión . En altura aproximadamente 7 km separados de ella tripulado dispositivo en ese momento inusual formas. A través de Un par de minutos hubo un ensordecedor algodón, como cuando lo despidieron varias armas al mismo tiempo, pero fue NO catástrofe. En este día Americano prueba piloto Charles Elwood Yeager mejor conocido como Chuck Yeager ( Chuck Yeager ) o Chuck ansioso primero en la historia humana superó la VELOCIDAD DEL SONIDO en EXPERIMENTAL en un avion X-1. Supersónico avión X-1 tenía máximo velocidad de vuelo – 1 556 km/h y esto es de directo ala, práctica techo X-1 – 13 115 metros, máximo empuje del motor – 2.500 kgf. Aterrizado X-1él mismo, en planificación modo. Más tarde lo mismo base Aerea, mejor conocido como "Zona 51", ubicado en la parte inferior salado seco lagos Acicalar ( Acicalar ), en sur estado Nevada se llevaron a cabo pruebas dispositivos con velocidad hipersónica vuelo .
Después de la aceptación en EE.UU doctrinas nuclear cantidad de guerra bombarderos estratégicos V EE.UU incrementado por cuatro veces. Se suponía que los bombarderos debían proteger miles de aviones luchadores F-80 Y F-82. A través de un año después Chuck Yeager rompió la velocidad del sonido Y Soviético prueba piloto Iván Evgrafovich Fedorov en un luchador "La-176".
El primer misil CRUCERO soviético "Burya" en la plataforma de lanzamiento durante el lanzamiento
Barrer ala La-176 ascendido a 45 grados, máximo empuje del motor - 2.700 kgf, práctico techo – 15.000 m, máximo velocidad - 1 105 kilómetros por hora En ese momento límite para aviones tripulados parecía 2-3 velocidades de sonido. pero en secreto campo de entrenamiento URSS Incluso entonces, se estaban probando equipos que habían velocidad hipersónica vuelo. fue un cohete "R-1" con maximo velocidad vuelo 1 465 m/s y rango vuelo 270 kilómetros . Y pruebas R-1 se llevaron a cabo en el campo de entrenamiento "Kapustin Yar" V Astracán región . Aviones futuros moviéndose con velocidad hipersónica, no sólo se requirieron nuevos motores y nuevo materiales, pero también nuevo combustible. El combustible secreto para balístico cohetes R-1 servido etanol categoría más alta de limpieza.
El primer misil CRUCERO soviético "Burya" en vuelo
BALÍSTICO cohete R-1 fue desarrollado bajo la dirección Serguéi Pávlovich Korolev. Para ser justos, digamos que está en desarrollo. R-1 también participó activamente parte del alemán misil especialistas, quien se mudó a URSS después Segunda Guerra Mundial guerra. Cohete R-1 convertirse Punto de partida en desarrollo Balístico INTERCONTINENTAL misiles que tenían velocidad hipersónica y debería haber sido absolutamente POR MEDIOS INVULNERABLES entrega nuclear armas. Primero Satélite terrestre artificial y primer vuelo persona V espacio ya han resultado debido a apariencia balístico intercontinental cohetes.
Nave espacial estadounidense reutilizable "Space Shuttle" mientras se traslada al complejo de lanzamiento
Primero lanzamiento exitoso balístico soviético cohetes R-1 Fue implementado 10 de octubre de 1948 del año. Por logros equilibrio militar Con EE.UU cohetes con rango vuelo NO cientos A miles kilómetros. Pruebas misiles korolev caminó exitosamente, y cada modelo posterior adquirió cada vez más velocidad hipersónica vuelo y mas y mas rango vuelo. En el orden del día estaba el tema de reemplazo misil combustible. Etanol Como combustible dejó de venir debido a su insuficiente tasa de quema y por su insuficiente capacidad calorífica, eso es cantidad de energía. La cuestión es que para volar velocidades hipersónicas como combustible solo apto HIDRÓGENO. Ni en cual otro elemento químico Entonces rápido volar ¡está prohibido! Hidrógeno tiene un gran tasa de quema y grande capacidad calorífica, es decir alto temperatura de combustión, teniendo al mismo tiempo volumen mínimo posible combustible de hidrógeno. En consecuencia, al utilizar HIDRÓGENO resulta empuje máximo motor . Además de todo esto HIDRÓGENO el combustible es ABSOLUTAMENTE LIMPIO MEDIOAMBIENTAL combustible !!! S.P.Korolev creía que era esto es combustible resolverá el problema del movimiento en cerca de la Tierra espacio en velocidades hipersónicas vuelo.
Nave espacial reutilizable estadounidense Transbordador espacial durante su operación en órbita
Sin embargo, hubo Otro opción de solución velocidades cósmicas. Fue propuesto por académicos famosos. Mijail Kuzmich Yangel Y Vladimir Nikolaevich Chelomey. Era un líquido con amoníaco oler y diferente hidrógeno era simple y muy barato en producción. Pero cuando Korolev descubrí lo que es, vino a ¡HORROR! Este maravilloso combustible para cohetes se llamó HEPTILO. Se encontró en SEIS VECES TÓXICO QUE EL ÁCIDO PIROCÍCICO y en cuanto al grado de peligro correspondía COMBATE sustancias toxicas "ZARÍN" Y "FOSGENO"! Sin embargo gobierno de la urss decidió que Las armas de misiles son más importantes. posible consecuencias y que debe ser creado a cualquier costo. Posteriormente con combustible heptilo los cohetes volaban Yangelya Y Chelomeya.
EN 1954 año, la inteligencia soviética recibió secreto mensaje de un residente en EE.UU, gracias a lo cual en URSS Se ha comenzado a trabajar para crear. aviación Con velocidad hipersónica vuelo. EN EE.UU este proyecto fue nombrado "Navajo." A través de dos meses despues del secreto mensajes resultó resolución Soviético gobierno sobre el comienzo de la creación ALADO estratégico cohetes. EN URSS se encargó el desarrollo de tal cohete KB S.A. Lavochkin ( ver artículo "Semyon Alekseevich Lavochkin"). El proyecto recibió el nombre "Tormenta". Total en TRES del año "Tormenta" comenzó a pasar pruebas en el campo de entrenamiento "Kapustin Yar"!!! Disposición "Tormentas" correspondía a lo moderno Nave espacial estadounidense reutilizable al barco "Transbordador espacial". En el momento de la prueba "Tormentas" se supo que Americano proyecto Navajo estaba CERRADO. Esto sucedió muy probablemente debido al hecho de que diseñadores americanos en ese momento fallido crear lo necesario motores.
"Tormenta" no fue diseñado para velocidad hipersónica vuelo, pero por un poco velocidad más baja en TRES a la MITAD de la velocidad del sonido. Esto se debió a que en ese momento aún no habían creado materiales, que resistiría CALENTANDO LA PIEL correspondiente velocidad hipersónica. También a bordo dispositivos debería haber mantenido actuación en general temperatura de calentamiento. mientras creaba "Tormentas" todavía comenzó desarrollar materiales soportar datos temperatura condiciones de calefacción.
En este momento TRES afortunados lanza con alas cohetes "Tormentas" provisto de ANTES de la velocidad hipersónica, cohetes Korolev, "R-7", ya lanzado a la órbita terrestre baja primer satélite terrestre artificial Y la primera criatura viviente - un mestizo por apodo "Laica". En este momento el líder URSS N.S. Jruschov en una entrevista para occidental clavar fuerte afirmó que en el cohete R-7 se puede instalar NUCLEAR cargar y golpear CUALQUIER FINALIDAD En el territorio EE.UU. De aquí en adelante BASE defensa antimisiles y espacial URSS convertirse balístico intercontinental cohetes. Misil de crucero "Tormenta" fue hecho para cumplir lo mismo mayoría tareas, pero entonces gobierno de la urss Pensé que valía la pena arrastrarlo. ambos estos programas, al mismo tiempo, serán demasiado caro Y ¿“Tormenta” HA ESTADO CERRADA???
EN finales de la década de 1950 y eso es todo década de 1960 años y en EE.UU y en URSS se llevaron a cabo experimentos sobre la creación aviación prometedora equipo con velocidad hipersónica vuelo. Pero en denso capas atmósfera aviones también sobrecalentado y en algunos lugares incluso Derretido por lo tanto logro velocidad hipersónica V ATMÓSFERA una y otra vez fue pospuesto por un tiempo desconocido . EN EE.UU existe programa creación experimental avión llamado "X", con la ayuda del cual se estudia el vuelo en velocidades hipersónicas. Americano los militares colocaron gran esperanza en experimental avión "X-31" Pero 15 de noviembre de 1967 años a partir de ahora 10 segundos de vuelo velocidad hipersónica X-31 explotó. Después Programa experimental aviones "X" era suspendido pero solo en por un momento. Entonces en mediados de la década de 1970 años para experimental americano en un avion "X-15" en altura cerca 100 km alcanzados velocidad hipersónica vuelo igual a 11 velocidades de sonido (3,7 km/seg )!!!
EN mediados de la década de 1960 años y EE.UU Y URSS de forma independiente unos de otros y simultáneamente ya he empezado a crear de serie aviones volando desde velocidad de crucero Mach TRES! Volando con TRES velocidades de sonido V ATMÓSFERA Muy complejo tarea ! Como resultado KBKelly Johnson En la oficina Lockheed Y Oficina de Diseño de A.I. en mige ( ver artículo "Artyom Ivanovich Mikoyan") creó dos obra maestra de la aviación tecnología. americanos - estratégico explorar "S.R.-71″Mirlo ( ver artículo « S.R.-71"). rusos el mejor del mundo caza-interceptor "MiG-25" ( ver artículo "MiG-25"). Fuera de la SR-71 Tiene negro color no por negro pinturas, pero a causa de FERRITO revestimiento, que es muy elimina eficazmente el calor. Más tarde S.R.-71 fue llevado a velocidad hipersónica vuelo 4 800 kilómetros por hora MiG-25 utilizado con éxito durante la guerra Israel Con Egipto como Aviones de reconocimiento a gran altura. todo el vuelo MiG-25 arriba Israel ocupado ¡¡¡DOS MINUTOS!!! defensa aérea israelí afirmar que MiG-25 tiene TRES Y MEDIA velocidad del sonido (4.410 kilómetros por hora o 1 225 EM )!
Superioridad en el aire puede proporcionar y aeroespacial aviación. Como resultado del trabajo sobre este tema, espacio buques REUTILIZABLE usar Transbordador espacial americano Y "Buran" soviético ( ver artículo "Nave espacial Buran"). En aterrizaje al suelo espacio buques reutilizable usos incluidos atmósfera Con Primera velocidad cósmica, 7,9 km/seg – está dentro 23,9 veces más velocidad del sonido. Para proteccion de calentamiento excesivo al entrar atmósfera, espacio reutilizable Los barcos están cubiertos con un revestimiento especial en el exterior. Azulejos de cerámica. Está claro que incluso con NO Muy gran violación este revestimiento ceramico en velocidad hipersónica pasará catástrofe.
Después estéril búsquedas universal fondos proteccion de calentamiento excesivo lucha por campeonato en el aire se movió a otro - altura ultrabaja. CON ALAS misiles cambiados a altura vuelo sobre 50 metros, en, ANTES de velocidades hipersónicas vuelo, sobre 850 km/h con tecnología SIGUIENTE DEL ALIVIO terreno. alado americano el cohete fue nombrado "Tomahawk" ( Tomahawk ), A Soviético término análogo "X-55". Detección de alados radares de misiles difícil porque el propio cohete, gracias a la última sistema de referencia Tiene tallas pequeñas y correspondientemente pequeña área reflectante. También fracaso misil de crucero difícil porque maniobras activas e impredecibles Durante el vuelo. Creación Soviético misil de crucero X-55 fue instruido KB "Raduga" cuyo líder era Ígor Serguéievich Seleznev.
Sin embargo cálculos demostró que casi completo invulnerabilidad alada Sólo se pueden proporcionar cohetes. velocidad hipersónica vuelo a Cinco seis veces más velocidad del sonido (5-6 Majov) , que corresponde a velocidad aproximadamente dos km/seg. Al principio pruebas nueva tecnología, los diseñadores se enfrentaron nuevamente al mismo problema de sobrecalentamiento. Al alcanzar el especificado velocidad hipersónica vuelo superficie el cohete se calentó hasta casi 1 000 grados Celsius y fueron los primeros en fallar antenas de control. Entonces Ígor Seleznev fui a Leningrado a la empresa "leninista", donde fueron hechos Electrónica de radio a bordo. Los expertos dieron NO una conclusión reconfortante. Hacer administrado un cohete volando hacia velocidad hipersónica V denso capas atmósfera imposible.
Pero uno de los empleados Instituto de Investigación es decir, propuso un original idea. Por qué queroseno, a bordo con alas cohetes como combustible no utilizar también como ENFRIADOR cabezas de referencia . Se llevaron a cabo experimentos sobre la creación de un sistema enfriamiento usando a bordo combustible, queroseno. Durante el trabajo Freinstadt llegó a la conclusión de que el queroseno NO tiene cantidad suficiente energía volar a velocidad hipersónica y cual es el combustible necesario para velocidad hipersónica es HIDRÓGENO. Pero Freinstadt se ofreció a recibir hidrógeno de queroseno directamente a bordo cohetes. Concepto semejante motor tengo el nombre "Ájax".
Nave espacial soviética reutilizable "Buran" El revestimiento aislante térmico del barco, compuesto por baldosas CERÁMICAS especiales, es claramente visible
En ese momento este idea parecía demasiado fantástico. Como resultado, en armas Fue aceptado con alas cohete con velocidad subsónica vuelo X-55. Pero incluso un cohete así se volvió sobresaliente. logros científicos y técnicos. Breve técnico características de las aladas cohetes X-55: longitud — 5,88 metro; diámetro del cuerpo — 0,514 metro; envergadura — 3,1 metro; peso inicial — 1195 kg; rango de vuelo — 2 500 kilómetros; velocidad aerodinámica — 770 kilómetros por hora ( 214 EM); altitud de vuelo desde 40 antes 110 metro; masa de ojiva — 410 kg; poder de ojiva — 200 CONNECTICUT; precisión hasta 100 m.V 1983 año después de la adopción con alas cohetes X-55 V Ministerio de Defensa se planteó la pregunta sobre terminar el trabajo sobre la creación motor Proporcionar velocidad hipersónica vuelo. Pero precisamente en este año sujeto hipersónico Los aviones son cada vez más frecuentes. parpadeo en informes Inteligencia soviética.
Nave espacial soviética reutilizable "Buran" en órbita
dentro del programa "Guerra de las Galaxias" Americano el gobierno empezó financiación desarrollo de dispositivos que vuelen con el mismo éxito en ambos atmósfera y en espacio. Fundamentalmente nuevo aeroespacial Se suponía que las armas eran dispositivos con velocidad hipersónica vuelo . Después de una creación exitosa X-55, Ígor Seleznev, sin esperar la creación actual modelo de dispositivo "Ajax" comenzó el desarrollo con alas cohete volando desde velocidad hipersónica. Se convirtió en un cohete con alas cohete "X-90" que se suponía que volaría en un tradicional queroseno con velocidad más Mach 5. Oficina de diseño Seleznev logró resolver el problema sobrecalentamiento de temperatura. Se suponía que X-90 comenzará desde ESTRATOSFERA. De este modo temperatura calefacción alojamiento Los cohetes cayeron a mínimo. Sin embargo, también hubo otra razón adopción de tal altitud de lanzamiento cohetes. El hecho es que en ese momento ya habían aprendido más o menos a derribar balístico misiles, aprendí a derribar aeronave y aprendí a derribar misiles de crucero, volando altitudes ultrabajas Con velocidad subsónica vuelo . Sólo permaneció intacto uno capa estratosfera – esta es la capa entre atmósfera Y espacio. surgió una idea "escabullirse" desapercibido específicamente en el área estratosfera, usando velocidad hipersónica.
Misil de crucero estadounidense Tomahawk Lanzado desde una instalación a bordo de un barco
Sin embargo, después primer éxito lanzamiento X-90 todo el trabajo en este cohete fue ¿¿¿interrumpido??? Esto sucedió gracias a por orden nuevo líder URSS, M.S. En este momento en Leningrado, Vladimir Freinstadt organizó un grupo entusiastas científicos Para crear hipersónico motor "Ájax". Este grupo Freinstadt no sólo creó un agregado según procesamiento de queroseno V hidrógeno, pero también estudié administrar que ocurre durante un vuelo velocidad hipersónica, destructivo PLASMA alrededor del dispositivo . Esto esbozó la tecnología descubrimiento todo aviones tripulados! Grupo Freinstadt comenzó los preparativos primero vuelo hipersónico modelos. Sin embargo, en 1992 proyecto año Ajax CERRADO porque terminación de la financiación??? EN década de 1980 años, en URSS desarrollo de aviones que vuelan con velocidades hipersónicas estaban en avanzado posiciones en ¡¡¡mundo!!! Este trabajo preparatorio era perdido ya solo en década de 1990 años.
Misil de crucero estadounidense Tomahawk justo antes de alcanzar el objetivo
EFICIENCIA Y PELIGRO combate aviones volando con velocidades hipersónicas era OBVIO ya entonces, en década de 1980 años. EN 1998 año en principios de agosto muy cerca de Americano embajadas en Kenia Y Tanzania tronó poderosamente explosiones. Estas explosiones fueron causadas por terrorista global organización "Alcaida" del que era líder, Osama bin Laden. EN este mismo año 20 de agosto americano barcos que estaban en árabe mar, producido combate comenzar ocho aladas misiles Tomahawk". A través de dos en punto los misiles impactaron territorio campamentos terroristas, situado en Afganistán. Siguiente en secreto informar al presidente Estados Unidos, B. Clinton agentes informaron que el objetivo principal misil explotar por base "Alcaidas" V Afganistán NO se ha logrado. A través de media hora después COMENZAR misiles Bin Laden sobre volar hacia él cohetes era PREVENIDO Por comunicaciones por satélite Y izquierda base para aproximadamente uno una hora antes explosiones. De esto resultados americanos hecho conclusión tal que este combate tarea podría hacer cohetes solo con velocidad hipersónica vuelo.
A través de unos pocos días departamento de desarrollo avanzado Departamento de Defensa de EE. UU. firmó un contrato a largo plazo con la empresa Boeing. Aviación la empresa recibió muchas milmillonésimas orden de creación alado universal misiles con velocidad hipersónica vuelo, Mach SEIS. La orden se convirtió Gran escala un proyecto que permitirá EE.UU crear prometedor sistemas armas Y aviación. Más hipersónico dispositivos en el proceso de su desarrollo puede convertirse en dispositivos INTERMEDIO, quién puede muchas veces mover de atmósfera V espacio Y atrás, mientras activamente maniobra. Estos dispositivos, gracias a su no estándar Y impredecible las trayectorias de vuelo pueden ser muy grandes peligro.
EN julio de 2001 año en EE.UU se llevó a cabo el lanzamiento experimental avión "X-43A". tenia que llegar velocidad hipersónica vuelo, Mach SIETE. Pero el dispositivo falló. En general, la creación de tecnología con velocidad hipersónica vuelo por DIFICULTADES comparable a la creación armas atómicas. El más nuevo Aviones alados hipersónicos estadounidenses. cohetes presumiblemente seguirá volando alturas de la estratosfera. Ultima vez carrera sobre la creación hipersónico aparato comenzó de nuevo. motor nuevo hipersónico Los cohetes pueden convertirse plasma, eso es temperatura La mezcla combustible utilizada en el motor será igual a PLASMA caliente. Predecir tiempo apariencia de dispositivos con velocidad hipersónica vuelo a Rusia, debido a insuficiente financiación Adiós imposible.
presumiblemente en 2060 años en mundo Comenzará masa transición pasajero vuelo de aviacion distancias encima 7 000 kilómetros, en velocidades hipersónicas vuelo en altitudes vuelo desde 40 antes 60 km. EN 2003 año americanos financió su investigación para ellos futuro desarrollos pasajero avión con velocidad hipersónica vuelo a Pasajero supersónico soviético avión " Tu-144" ( ver artículos "Tu-144" Y "Alexei Andreevich Tupolev"). En mi tiempo Tu-144 fue producido en cantidad 19 cosas. EN 2003 año uno de tres restante en stock Tu-144 reformado y convertido en laboratorio volador V RUSO-AMERICANO programa para probar sistemas de aeronaves nueva generación. americanos estaban en contento de soviético Tu-144!!!
Primero ideas para aviones cohete: aviones hipersónicos, Volar desde velocidad 10-15 Mach, apareció de nuevo en década de 1930 años. Sin embargo, incluso los más visionario los diseñadores tenían poca idea de qué dificultades la idea tendrá que afrontar, ¡¡¡LLEGA A CUALQUIER PUNTO DE NUESTRO PLANETA EN HORA Y MEDIA!!! En velocidades hipersónicas vuelo a atmósfera de los bordes de las alas, tomas de aire y otras partes del avión se calientan hasta Temperaturas de fusión de aleaciones de aluminio. Por tanto, la creación de un futuro hipersónico la aviación, está enteramente relacionada con química, metalurgia y desarrollo nuevos materiales.
Jets convencionales motores encendidos velocidad Mach tres se están volviendo más estrechos No efectivo ( ver artículo "Novedades en Aviación"). Con más velocidad creciente es necesario que se le dé la oportunidad de TRANSMISIÓN DE PESTAÑAS aire para realizar, papel compresor, comprimiendo aire. Para esto suficiente, PARTE DE ENTRADA marca del motor DISMINUCIÓN. En velocidad hipersónica grado de vuelo compresión de flujo libre el aire es tal que temperatura se convierte 1 500 grados. El motor se convierte en el llamado FLUJO RECTO motor en general sin piezas giratorias. Pero al mismo tiempo él realmente funciona!
En mi tiempo Soviético científico Vladimir Georgievich Freinstadt tratado con problemas enfriar con queroseno, volando desde el espacio ojivas nucleares. Ahora diseñadores de todo el mundo, gracias a sus investigaciones, utilizan el efecto de un aumento repentino en la energía de combustión del queroseno sobrecalentado debido al uso llamativo con tal altas temperaturas HIDRÓGENO. Este Efecto da mucho más poder motor, que proporciona velocidad hipersónica vuelo. EN 2004 año americanos instalado dos veces récords de velocidad sin personal aviones cohete. X-43A desprendido de un bombardero a reacción " B-52" en altitud 12.000 metros. Cohete "Pegaso" lo aceleró a velocidad Mach tres, y luego X-43A lanzado tu motor. Máximo velocidad vuelo X-43A ascendido a 11 265 kilómetros por hora (3 130 EM ), que corresponde a 9,5 velocidades de sonido. Vuelo a velocidad máxima ocupado 10 segundos para altitud 35.000 metros. En velocidad 9.5 Mach vuelo desde Moscú V Nueva York hubiera tardado un poco menos 43 minutos !!! Americano los científicos continúan ¡¡¡Avanzar en la ciencia de la aviación !!!
Primero, por supuesto, debes decidir cuánto cuesta el hipersonido. Generalmente se acepta que la velocidad hipersónica es una velocidad superior a 5 Mach, es decir, más de cinco, y en pocas palabras, es una velocidad cinco veces mayor que la velocidad del sonido.
¿Te preguntas cuánto es esto en kilómetros por hora? De 5380 km/h a 6120 km/h dependiendo de los parámetros del entorno (para un avión, aire), es decir, de la densidad del aire, que es diferente en diferentes altitudes de vuelo. Entonces, para facilitar la percepción, es mejor usar números de Mach. Si la velocidad del avión supera los 5 Mach, se trata de velocidad hipersónica.
En realidad, ¿por qué exactamente 5 M? Se eligió el valor 5 porque a esta velocidad se comienza a observar la ionización del flujo de gas y otros cambios físicos, lo que por supuesto afecta sus propiedades.
Estos cambios son especialmente notables para el motor, los turborreactores convencionales simplemente no pueden funcionar a esa velocidad, se necesita un motor fundamentalmente diferente, cohete o estatorreactor (aunque en realidad no es tan diferente, solo le falta un compresor y una turbina, y realiza su función de la misma forma: comprime el aire en la entrada, lo mezcla con combustible, lo quema en la cámara de combustión y recibe un chorro en la salida).
De hecho, un motor ramjet es un tubo con cámara de combustión, muy sencillo y eficiente a altas revoluciones. Pero un motor así tiene un gran inconveniente: necesita una cierta velocidad inicial para funcionar (no tiene su propio compresor, no hay nada con qué comprimir el aire a baja velocidad).
historia de la velocidad
En los años 50 hubo una lucha por alcanzar la velocidad del sonido. Cuando los ingenieros y científicos entendieron cómo se comporta un avión a velocidades superiores a la del sonido y aprendieron a crear aviones diseñados para ese tipo de vuelos, llegó el momento de seguir adelante. Haz que los aviones vuelen aún más rápido.
En 1967, el avión experimental estadounidense X-15 alcanzó una velocidad de 6,72 Mach (7274 km/h). Estaba equipado con un motor cohete y volaba a altitudes de 81 a 107 km (100 km es la línea de Karman, la frontera convencional entre la atmósfera y el espacio). Por lo tanto, es más correcto llamar al X-15 no un avión, sino un cohete. No podía despegar solo; necesitaba un avión propulsor. Pero aun así, fue un vuelo hipersónico. Además, el X-15 voló de 1962 a 1968, y el mismo Neil Armstrong realizó 7 vuelos en el X-15.
Vale la pena entender que los vuelos fuera de la atmósfera, por muy rápidos que sean, no se consideran correctamente hipersónicos, porque la densidad del medio en el que se mueve el avión es muy baja. Los efectos inherentes al vuelo supersónico o hipersónico simplemente no existirán.
En 1965, el YF-12 (prototipo del famoso SR-71) alcanzó una velocidad de 3.331,5 km/h, y en 1976 el SR-71 de producción alcanzó los 3.529,6 km/h. Esto es "sólo" 3,2–3,3 M. Lejos de ser hipersónico, pero para vuelos a esta velocidad en la atmósfera fue necesario desarrollar motores especiales que funcionaran en modo normal a bajas velocidades y en modo ramjet a altas velocidades, y para los pilotos. - sistemas especiales de soporte vital (trajes y sistemas de refrigeración), ya que el avión se calentaba demasiado. Posteriormente, estos trajes espaciales se utilizaron para el proyecto Shuttle. Durante mucho tiempo, el SR-71 fue el avión más rápido del mundo (dejó de volar en 1999).
En teoría, el Mig-25R soviético podía alcanzar una velocidad de 3,2 Mach, pero la velocidad operativa estaba limitada a 2,83 Mach.
En los mismos años 60, en Estados Unidos y la URSS existían los proyectos espaciales X-20 “Dyna Soar” y “Spiral”, respectivamente. Para Spiral, inicialmente se planeó utilizar un avión propulsor hipersónico, luego uno supersónico y luego el proyecto se cerró por completo. El proyecto americano corrió la misma suerte.
En general, los proyectos de aviones hipersónicos de esa época estaban relacionados con vuelos fuera de la atmósfera. No puede ser de otra manera; en altitudes “bajas” la densidad y, en consecuencia, la resistencia son demasiado altas, lo que conduce a muchos factores negativos que no se pudieron superar en ese momento.
Tiempo presente
El ejército, como siempre, está detrás de todas las investigaciones prometedoras. En el caso de velocidades hipersónicas esto también ocurre. Actualmente, la investigación se centra principalmente en naves espaciales, misiles de crucero hipersónicos y las llamadas ojivas hipersónicas. Ahora estamos hablando de hipersonidos "reales", vuelos en la atmósfera. Tenga en cuenta que el trabajo sobre velocidades hipersónicas estuvo en una fase activa en los años 60 y 70, luego se cerraron todos los proyectos. No volvieron a alcanzar velocidades superiores a 5 M hasta principios de la década de 2000. Cuando la tecnología hizo posible crear motores ramjet eficientes para vuelos hipersónicos.
En 2001, un vehículo aéreo no tripulado con motor estatorreactor realizó su primer vuelo.
Boeing X-43. Ya en 2014 aceleró a una velocidad de 9,6 M (11.200 km/h). Aunque el X-43 fue diseñado para velocidades 7 veces la velocidad del sonido. Además, el récord no se estableció en el espacio, sino a una altitud de sólo 33.500 metros.
El X-43 en la foto parece un pequeño triángulo negro unido a un cohete propulsor.
En 2009, comenzaron las pruebas de un motor ramjet para el misil de crucero Boeing X-51A Waverider. En 2013, el X-51A aceleró a una velocidad hipersónica: 5,1 M a una altitud de 21.000 metros.
Otros países están llevando a cabo proyectos similares en distintas etapas: Alemania (SHEFEX), Gran Bretaña (Skylon), Rusia (Cold and Needle), China (WU-14) e incluso India (Brahmos), Australia (ScramSpace) y Brasil. (14-X).
Proyecto GLL-31 "Frío"
Un interesante proyecto de avión para volar a velocidades hipersónicas en la atmósfera, el American Falcon HTV-2, se considera un fracaso. Presumiblemente, Falcon pudo acelerar a una velocidad enorme para la atmósfera: 23 Mach. Pero solo presumiblemente, ya que todos los dispositivos experimentales simplemente se quemaron.
Todos los aviones enumerados (excepto Skylon) no pueden alcanzar de forma independiente la velocidad necesaria para el funcionamiento de un motor ramjet y utilizan diferentes aceleradores. Pero Skylon sigue siendo sólo un proyecto del que aún no se ha realizado ni un solo vuelo de prueba.
El futuro lejano del hipersonido
También existen proyectos civiles de aviones hipersónicos para el transporte de pasajeros. Se trata del SpaceLiner europeo con un tipo de motor y el ZEHST, que debería utilizar hasta 3 tipos de motor en diferentes modos de vuelo. Otros países también están trabajando en sus proyectos.
Se supone que estos transatlánticos podrán transportar pasajeros de Londres a Nueva York en sólo una hora. No podremos volar aviones de este tipo antes de los años 40 y 50 del siglo XXI. Mientras tanto, las velocidades hipersónicas siguen siendo dominio de las naves militares o espaciales.
información general
El vuelo a velocidad hipersónica forma parte del régimen de vuelo supersónico y se lleva a cabo en un flujo de gas supersónico. El flujo de aire supersónico es fundamentalmente diferente del subsónico y la dinámica del vuelo de un avión a velocidades superiores a la velocidad del sonido (más de 1,2 M) es fundamentalmente diferente del vuelo subsónico (hasta 0,75 M; el rango de velocidad de 0,75 a 1,2 M se llama velocidad transónica). ).
La determinación del límite inferior de la velocidad hipersónica suele estar asociada con el inicio de los procesos de ionización y disociación de moléculas en la capa límite (BL) cerca de un vehículo que se mueve en la atmósfera, que comienza a ocurrir aproximadamente a 5 M. Esta velocidad También se caracteriza por el hecho de que un motor estatorreactor (“El estatorreactor de combustión subsónica (“Sramjet”) se vuelve inútil debido a la fricción extremadamente alta que se produce cuando el aire que fluye se desacelera en este tipo de motor. Por lo tanto, en el rango de velocidad hipersónica, para continuar el vuelo, solo es posible utilizar un motor de cohete o un estatorreactor hipersónico (scramjet) con combustión de combustible supersónico.
Características de flujo
Si bien la definición de flujo hipersónico (HS) es bastante controvertida debido a la falta de un límite claro entre los flujos supersónicos e hipersónicos, el HS puede caracterizarse por ciertos fenómenos físicos que ya no pueden ignorarse al considerarlos, a saber:
Capa delgada de onda de choque
A medida que aumentan la velocidad y los números de Mach correspondientes, la densidad detrás de la onda de choque (SW) también aumenta, lo que corresponde a una disminución en el volumen detrás del choque debido a la conservación de la masa. Por lo tanto, la capa de ondas de choque, es decir, el volumen entre el dispositivo y la onda de choque, se vuelve delgada con números de Mach altos, creando una capa límite delgada (BL) alrededor del dispositivo.
Formación de capas de choque viscosas.
Parte de la gran energía cinética contenida en el flujo de aire, en M > 3 (flujo viscoso), se convierte en energía interna debido a la interacción viscosa. Un aumento de la energía interna se materializa en un aumento de la temperatura. Dado que el gradiente de presión normal al flujo dentro de la capa límite es aproximadamente cero, un aumento significativo de la temperatura con números de Mach altos conduce a una disminución de la densidad. Así, el PS en la superficie del vehículo crece y con números de Mach elevados se fusiona con una fina capa de la onda de choque cerca de la proa, formando una capa de choque viscosa.
La aparición de ondas de inestabilidad en el PS, que no son características de los flujos subsónicos y supersónicos.
Flujo de alta temperatura
El flujo a alta velocidad en el punto frontal del aparato (punto o región de frenado) hace que el gas se caliente a temperaturas muy altas (hasta varios miles de grados). Las altas temperaturas, a su vez, crean propiedades químicas de desequilibrio del flujo, que consisten en la disociación y recombinación de moléculas de gas, ionización de átomos y reacciones químicas en el flujo y con la superficie del aparato. En estas condiciones, los procesos de convección y transferencia de calor por radiación pueden ser significativos.
Parámetros de similitud
Los parámetros de los flujos de gas generalmente se describen mediante un conjunto de criterios de similitud, que permiten reducir un número casi infinito de estados físicos en grupos de similitud y que permiten comparar flujos de gas con diferentes parámetros físicos (presión, temperatura, velocidad, etc.). .) juntos. Es en este principio que se basan los experimentos en túneles de viento y la transferencia de los resultados de estos experimentos a aviones reales, a pesar de que en los experimentos en tubos el tamaño de los modelos, las velocidades de flujo, las cargas térmicas, etc. pueden diferir mucho de los reales. condiciones de vuelo, al mismo tiempo, los parámetros de similitud (números de Mach, números de Reynolds, números de Stanton, etc.) corresponden a los de vuelo.
Para flujo transónico, supersónico o compresible, en la mayoría de los casos parámetros como el número de Mach (la relación entre la velocidad del flujo y la velocidad local del sonido) y Reynolds son suficientes para describir completamente el flujo. Para un flujo hipersónico, estos parámetros suelen ser insuficientes. En primer lugar, las ecuaciones que describen la forma de la onda de choque se vuelven prácticamente independientes a partir de velocidades de 10 M. En segundo lugar, el aumento de temperatura del flujo hipersónico significa que los efectos relacionados con los gases no ideales se vuelven perceptibles.
Tener en cuenta los efectos en un gas real significa que se requiere una mayor cantidad de variables para describir completamente el estado del gas. Si un gas estacionario se describe completamente mediante tres cantidades: presión, temperatura, capacidad calorífica (índice adiabático) y un gas en movimiento se describe mediante cuatro variables, que también incluyen la velocidad, entonces un gas caliente en equilibrio químico también requiere ecuaciones de estado para sus componentes químicos constitutivos, y un gas con procesos de disociación e ionización también debe incluir el tiempo como una de las variables de su estado. En general, esto significa que en cualquier momento elegido, el flujo de desequilibrio requiere entre 10 y 100 variables para describir el estado del gas. Además, el flujo hipersónico enrarecido (HF), generalmente descrito en términos de números de Knudsen, no obedece las ecuaciones de Navier-Stokes y requiere su modificación. Los HP generalmente se categorizan (o clasifican) usando la energía total, expresada usando la entalpía total (mJ/kg), la presión total (kPa) y la temperatura de estancamiento del flujo (K) o la velocidad (km/s).
Gas ideal
En este caso, el flujo de aire que pasa se puede considerar como un flujo de gas ideal. El GP en este régimen todavía depende de los números de Mach y la simulación se guía por invariantes de temperatura en lugar de la pared adiabática, que ocurre a velocidades más bajas. El límite inferior de esta región corresponde a velocidades de alrededor de 5 Mach, donde los chorros SPV de combustión subsónica se vuelven ineficaces, y el límite superior corresponde a velocidades en la región de 10 a 12 Mach.
Gas ideal con dos temperaturas.
Parte del caso del flujo de gas ideal de alta velocidad, en el que la corriente de aire que pasa puede considerarse químicamente ideal, pero la temperatura de vibración y la temperatura de rotación del gas deben considerarse por separado, lo que da como resultado dos modelos de temperatura separados. Esto es de particular importancia en el diseño de toberas supersónicas, donde el enfriamiento por vibración debido a la excitación molecular adquiere importancia.
gas disociado
Modo de dominancia de transferencia de radiación
A velocidades superiores a 12 km/s, la transferencia de calor al aparato comienza a ocurrir principalmente a través de transferencia radial, que comienza a dominar sobre la transferencia termodinámica junto con el aumento de la velocidad. El modelado de gases en este caso se divide en dos casos:
- ópticamente delgado: en este caso se supone que el gas no reabsorbe la radiación que proviene de sus otras partes o de unidades de volumen seleccionadas;
- ópticamente grueso: donde se tiene en cuenta la absorción de radiación por el plasma, que luego se vuelve a emitir, incluso hacia el cuerpo del dispositivo.
Modelar gases ópticamente espesos es una tarea compleja porque, debido al cálculo de la transferencia radiativa en cada punto del flujo, el volumen de cálculos crece exponencialmente con el número de puntos considerados.
