Hipersunetul. Cât de mult costă aceasta? Viteză supersonică Strat subțire de undă de șoc

Un avion tipic de pasageri zboară cu o viteză de aproximativ 900 km/h. Un avion de luptă militar poate atinge aproximativ de trei ori viteza. Cu toate acestea, inginerii moderni din Federația Rusă și din alte țări ale lumii dezvoltă activ mașini și mai rapide - avioane hipersonice. Care sunt specificul conceptelor relevante?

Criterii pentru o aeronavă hipersonică

Ce este o aeronavă hipersonică? Acesta este de obicei înțeles ca un dispozitiv capabil să zboare cu o viteză de multe ori mai mare decât cea a sunetului. Abordările cercetătorilor pentru determinarea indicatorului specific variază. O metodologie comună este aceea că o aeronavă ar trebui să fie considerată hipersonică dacă este un multiplu al indicatorilor de viteză ai celor mai rapide vehicule supersonice moderne. Care sunt cam 3-4 mii km/h. Adică, o aeronavă hipersonică, dacă aderați la această metodologie, trebuie să atingă o viteză de 6 mii km/h.

Vehicule fără pilot și controlate

Abordările cercetătorilor pot diferi și în ceea ce privește determinarea criteriilor de clasificare a unui anumit dispozitiv ca aeronavă. Există o versiune în care numai acele mașini care sunt controlate de o persoană pot fi clasificate ca atare. Există un punct de vedere conform căruia un vehicul fără pilot poate fi considerat și o aeronavă. Prin urmare, unii analiști clasifică mașinile de tipul în cauză în cele care sunt supuse controlului uman și cele care funcționează autonom. O astfel de împărțire poate fi justificată, deoarece vehiculele fără pilot pot avea caracteristici tehnice mult mai impresionante, de exemplu, în ceea ce privește suprasarcina și viteza.

În același timp, mulți cercetători consideră aeronavele hipersonice ca un singur concept, pentru care indicatorul cheie este viteza. Nu contează dacă o persoană stă la cârma dispozitivului sau mașina este controlată de un robot - principalul lucru este că avionul este suficient de rapid.

Decolare - independent sau cu ajutor extern?

Există o clasificare larg răspândită a aeronavelor hipersonice, care se bazează pe clasificarea lor în categoria celor care sunt capabile să decoleze singure sau a celor care necesită plasarea pe un transportator mai puternic - o rachetă sau un avion de marfă. Există un punct de vedere conform căruia este corect să se includă în principal pe acelea care sunt capabile să decoleze independent sau cu implicarea minimă a altor tipuri de echipamente ca dispozitive de tipul în cauză. Cu toate acestea, acei cercetători care consideră că principalul criteriu care caracterizează o aeronavă hipersonică, viteza, ar trebui să fie primordial în orice clasificare. Fie că aeronava este clasificată ca fără pilot, controlată, capabilă să decoleze singură sau cu ajutorul altor mașini - dacă indicatorul corespunzător atinge valorile de mai sus, înseamnă că vorbim despre o aeronavă hipersonică.

Principalele probleme ale soluțiilor hipersonice

Conceptele de soluții hipersonice sunt vechi de multe decenii. De-a lungul anilor de dezvoltare a tipului corespunzător de dispozitive, inginerii lumii au rezolvat o serie de probleme semnificative care împiedică în mod obiectiv punerea în producție a producției de „hipersonice” - similar cu organizarea producției de avioane cu turbopropulsoare.

Principala dificultate în proiectarea aeronavelor hipersonice este crearea unui motor care poate fi suficient de eficient din punct de vedere energetic. O altă problemă este alinierea aparatului necesar. Cert este că viteza unei aeronave hipersonice în valorile pe care le-am discutat mai sus implică o încălzire puternică a corpului datorită frecării cu atmosfera.

Astăzi vom analiza mai multe exemple de prototipuri de succes de aeronave de tipul corespunzător, ai căror dezvoltatori au reușit să facă progrese semnificative în rezolvarea cu succes a problemelor observate. Să studiem acum cele mai faimoase evoluții mondiale în ceea ce privește crearea aeronavelor hipersonice de tipul în cauză.

de la Boeing

Cel mai rapid avion hipersonic din lume, potrivit unor experți, este Boeing X-43A american. Astfel, în timpul testării acestui dispozitiv, s-a înregistrat că acesta a atins viteze de peste 11 mii km/h. Adică de aproximativ 9,6 ori mai rapid

Ce este deosebit de remarcabil la aeronava hipersonică X-43A? Caracteristicile acestei aeronave sunt următoarele:

Viteza maximă înregistrată în teste este de 11.230 km/h;

Anvergura aripilor - 1,5 m;

Lungimea corpului - 3,6 m;

Motor - cu flux direct, reacție supersonică cu combustie;

Combustibil - oxigen atmosferic, hidrogen.

Se poate observa că dispozitivul în cauză este unul dintre cele mai ecologice. Cert este că combustibilul folosit practic nu emite produse de combustie nocive.

Aeronava hipersonică X-43A a fost dezvoltată în comun de inginerii NASA, precum și de Orbical Science Corporation și Minocraft. a fost creat acum aproximativ 10 ani. În dezvoltarea sa au fost investite aproximativ 250 de milioane de dolari. Noutatea conceptuală a aeronavei în cauză este că a fost concepută cu scopul de a testa cea mai recentă tehnologie de asigurare a propulsiei.

Dezvoltare din Orbital Science

Compania Orbital Science, care, după cum am menționat mai sus, a luat parte la crearea X-43A, a reușit, de asemenea, să-și creeze propriul avion hipersonic - X-34.

Viteza sa maximă este de peste 12 mii km/h. Adevărat, în timpul testelor practice nu a fost realizat - în plus, nu a fost posibil să se realizeze indicatorul arătat de aeronava X43-A. Aeronava în cauză este accelerată atunci când este activată racheta Pegasus, care funcționează cu combustibil solid. X-34 a fost testat pentru prima dată în 2001. Aeronava în cauză este semnificativ mai mare decât aeronava Boeing - lungimea sa este de 17,78 m, anvergura aripilor este de 8,85 m. Altitudinea maximă de zbor a vehiculului hipersonic de la Orbical Science este de 75 de kilometri.

Avioane din America de Nord

Un alt avion hipersonic celebru este X-15, produs de North American. Analiştii clasifică acest aparat ca fiind experimental.

Este echipat, ceea ce le oferă unor experți un motiv să nu-l clasifice, de fapt, drept aeronavă. Cu toate acestea, prezența motoarelor de rachetă permite dispozitivului, în special, să funcționeze. Deci, în timpul unuia dintre testele în acest mod, a fost testat de piloți. Scopul dispozitivului X-15 este de a studia specificul zborurilor hipersonice, de a evalua anumite soluții de proiectare, materiale noi și caracteristici de control ale unor astfel de mașini în diferite straturi ale atmosferei. Este de remarcat faptul că a fost aprobat în 1954. X-15 zboară cu o viteză de peste 7 mii de km/oră. Raza sa de zbor este mai mare de 500 km, altitudinea sa depășește 100 km.

Cel mai rapid avion de producție

Vehiculele hipersonice pe care le-am studiat mai sus aparțin de fapt categoriei de cercetare. Va fi util să luăm în considerare unele modele de producție de aeronave care sunt apropiate ca caracteristici de cele hipersonice sau sunt (după o metodologie sau alta) hipersonice.

Printre astfel de mașini se numără dezvoltarea americană a SR-71. Unii cercetători nu sunt înclinați să clasifice această aeronavă ca fiind hipersonică, deoarece viteza sa maximă este de aproximativ 3,7 mii km/h. Printre caracteristicile sale cele mai notabile se numără greutatea la decolare, care depășește 77 de tone. Lungimea dispozitivului este mai mare de 23 m, anvergura aripilor este mai mare de 13 m.

MiG-25 rusesc este considerat unul dintre cele mai rapide avioane militare. Dispozitivul poate atinge viteze de peste 3,3 mii km/h. Greutatea maximă la decolare a unei aeronave rusești este de 41 de tone.

Astfel, pe piața soluțiilor seriale cu caracteristici apropiate de cele hipersonice, Federația Rusă este printre lideri. Dar ce se poate spune despre evoluțiile rusești în ceea ce privește aeronavele hipersonice „clasice”? Sunt inginerii din Federația Rusă capabili să creeze o soluție care este competitivă cu mașinile de la Boeing și Orbital Scence?

Vehicule hipersonice rusești

În acest moment, aeronava hipersonică rusă este în curs de dezvoltare. Dar merge destul de activ. Vorbim despre aeronava Yu-71. Primele sale teste, judecând după rapoartele din presă, au fost efectuate în februarie 2015, lângă Orenburg.

Se presupune că aeronava va fi folosită în scopuri militare. Astfel, un vehicul hipersonic va putea, dacă este necesar, să livreze arme distructive pe distanțe considerabile, să monitorizeze teritoriul și, de asemenea, să fie folosit ca element al aeronavei de atac. Unii cercetători cred că în 2020-2025. Forțele de rachete strategice vor primi aproximativ 20 de avioane de tipul corespunzător.

În mass-media există informații că aeronava hipersonică rusă în cauză va fi montată pe racheta balistică Sarmat, aflată și ea în faza de proiectare. Unii analiști consideră că vehiculul hipersonic Yu-71 în curs de dezvoltare nu este altceva decât un focos care va trebui să fie separat de racheta balistică în etapa finală a zborului și apoi, datorită manevrabilității ridicate caracteristice aeronavei, să depășească apărarea antirachetă. sisteme.

Proiectul „Ajax”

Printre cele mai notabile proiecte legate de dezvoltarea aeronavelor hipersonice se numără Ajax. Să-l studiem mai detaliat. Aeronava hipersonică Ajax este o dezvoltare conceptuală a inginerilor sovietici. În comunitatea științifică, conversațiile despre asta au început încă din anii 80. Printre cele mai notabile caracteristici se numără prezența unui sistem de protecție termică, care este conceput pentru a proteja carcasa de supraîncălzire. Astfel, dezvoltatorii aparatului Ajax au propus o soluție la una dintre problemele „hipersonice” pe care le-am identificat mai sus.

Schema tradițională de protecție termică pentru aeronave presupune plasarea materialelor speciale pe caroserie. Dezvoltatorii Ajax au propus un alt concept, conform căruia nu trebuia să protejeze dispozitivul de căldura exterioară, ci să lase căldura în interiorul mașinii, sporind în același timp și resursa de energie. Principalul concurent al aeronavei sovietice a fost considerat aeronava hipersonică „Aurora”, creată în SUA. Cu toate acestea, datorită faptului că designerii din URSS au extins semnificativ capacitățile conceptului, noii dezvoltări i-au fost atribuite o gamă largă de sarcini, în special cele de cercetare. Putem spune că Ajax este un avion hipersonic polivalent.

Să aruncăm o privire mai atentă asupra inovațiilor tehnologice propuse de inginerii din URSS.

Deci, dezvoltatorii sovietici ai Ajax au propus utilizarea căldurii generate ca urmare a frecării corpului aeronavei cu atmosfera și transformarea acesteia în energie utilă. Din punct de vedere tehnic, acest lucru ar putea fi realizat prin plasarea unor carcase suplimentare pe dispozitiv. Ca urmare, s-a format ceva de genul al doilea corp. Cavitatea sa trebuia să fie umplută cu un fel de catalizator, de exemplu, un amestec de material inflamabil și apă. Stratul termoizolant din material solid din Ajax trebuia înlocuit cu unul lichid, care, pe de o parte, trebuia să protejeze motorul, pe de altă parte, să favorizeze o reacție catalitică, care, între timp, ar putea să fie însoțită de un efect endotermic - mișcarea căldurii din părțile exterioare ale corpului spre interior. Teoretic, răcirea părților externe ale dispozitivului ar putea fi orice. Excesul de căldură, la rândul său, ar fi trebuit să fie folosit pentru a crește eficiența motorului aeronavei. În același timp, această tehnologie ar face posibilă generarea de hidrogen liber ca urmare a reacției combustibilului.

În prezent, nu există informații disponibile publicului larg despre continuarea dezvoltării Ajax, cu toate acestea, cercetătorii consideră că implementarea conceptelor sovietice în practică este foarte promițătoare.

Vehicule hipersonice chinezești

China devine un concurent al Rusiei și Statelor Unite pe piața soluțiilor hipersonice. Printre cele mai faimoase dezvoltări ale inginerilor din China se numără aeronava WU-14. Este un planor controlat hipersonic montat pe o rachetă balistică.

Un ICBM lansează o aeronavă în spațiu, de unde vehiculul se scufundă brusc, dezvoltând o viteză hipersonică. Dispozitivul chinezesc poate fi montat pe diferite ICBM-uri cu o rază de la 2 la 12 mii km. S-a constatat că în timpul testelor, WU-14 a reușit să atingă o viteză care depășește 12 mii km/h, devenind astfel cea mai rapidă aeronavă hipersonică conform unor analiști.

În același timp, mulți cercetători consideră că nu este pe deplin legitim să clasificăm dezvoltarea chineză drept avion. Astfel, există o versiune larg răspândită conform căreia dispozitivul ar trebui clasificat în mod specific ca un focos. Și foarte eficient. Când zburați în jos la viteza specificată, nici cele mai moderne sisteme de apărare antirachetă nu vor putea garanta interceptarea țintei corespunzătoare.

Se poate observa că Rusia și Statele Unite dezvoltă și vehicule hipersonice utilizate în scopuri militare. În același timp, conceptul rusesc, conform căruia ar trebui să creeze mașini de tipul adecvat, diferă semnificativ, după cum o demonstrează datele din unele media, de principiile tehnologice implementate de americani și chinezi. Astfel, dezvoltatorii din Federația Rusă își concentrează eforturile în domeniul creării de avioane echipate cu un motor ramjet care poate fi lansat de la sol. Rusia intenționează să coopereze în această direcție cu India. Vehiculele hipersonice create după conceptul rusesc, potrivit unor analiști, se caracterizează prin costuri mai mici și o gamă mai largă de aplicații.

În același timp, aeronava hipersonică rusă, pe care am menționat-o mai sus (Yu-71), sugerează, după cum cred unii analiști, desfășurare pe ICBM-uri. Dacă această teză se dovedește a fi corectă, atunci putem spune că inginerii din Federația Rusă lucrează simultan în două direcții conceptuale populare în construcția de avioane hipersonice.

rezumat

Deci, probabil cea mai rapidă aeronavă hipersonică din lume, dacă vorbim despre aeronave, indiferent de clasificarea lor, este totuși WU-14 chinezesc. Deși trebuie să înțelegeți că informațiile reale despre acesta, inclusiv cele legate de teste, pot fi clasificate. Acest lucru este destul de în concordanță cu principiile dezvoltatorilor chinezi, care se străduiesc adesea să păstreze secrete tehnologiile lor militare cu orice preț. Viteza celei mai rapide aeronave hipersonice este de peste 12 mii de km/h. Dezvoltarea americană a X-43A îl „prinde din urmă” - mulți experți consideră că este cel mai rapid. Teoretic, aeronava hipersonică X-43A, precum și chinezul WU-14, pot ajunge din urmă cu dezvoltarea de la Orbical Science, proiectată pentru o viteză de peste 12 mii km/h.

Caracteristicile aeronavei rusești Yu-71 nu sunt încă cunoscute publicului larg. Este foarte posibil ca acestea să fie aproape de parametrii aeronavei chineze. Inginerii ruși dezvoltă, de asemenea, o aeronavă hipersonică capabilă să decoleze independent, mai degrabă decât bazată pe un ICBM.

Proiectele actuale ale cercetătorilor din Rusia, China și Statele Unite sunt într-un fel sau altul legate de sfera militară. Avioanele hipersonice, indiferent de posibila lor clasificare, sunt considerate în primul rând ca purtători de arme, cel mai probabil nucleare. Cu toate acestea, în lucrările cercetătorilor din diferite țări ale lumii există teze care „hipersonice”, precum tehnologiile nucleare, pot fi pașnice.

Problema este apariția unor soluții accesibile și fiabile, care să permită organizarea producției în masă a mașinilor de tipul adecvat. Utilizarea unor astfel de dispozitive este posibilă în cea mai largă gamă de sectoare ale dezvoltării economice. Este posibil ca aeronavele hipersonice să găsească cea mai mare cerere în industriile spațiale și de cercetare.

Pe măsură ce tehnologiile de producție pentru vehiculele corespunzătoare devin mai ieftine, întreprinderile de transport pot începe să manifeste interes pentru a investi în astfel de proiecte. Corporațiile industriale și furnizorii de diverse servicii pot începe să considere „hipersonic” ca un instrument de creștere a competitivității afacerilor în ceea ce privește organizarea comunicațiilor internaționale.

Săptămâna aceasta, a avut loc al treilea zbor de testare al aeronavei hipersonice americane (HLA) X-51 AWaveRider, un prototip al unei rachete promițătoare. Cu toate acestea, la 15 secunde de la lansare, chiar înainte ca motorul principal să înceapă să funcționeze, WaveRider a pierdut controlul și a căzut în ocean.

Testul anterior, care a avut loc anul trecut, a eșuat și el - acceleratorul, care accelerează dispozitivul la viteza necesară pornirii motorului principal, nu a funcționat la timp și nu s-a separat. Cu toate acestea, mai devreme, în 2010, motorul „mașinii” a reușit să funcționeze timp de 200 de secunde (au fost planificate 300), accelerând dispozitivul la cinci viteze de sunet (5M). Durata sa de funcționare a triplat astfel recordul anterior stabilit de laboratorul de zbor hipersonic (HFL) rus/sovietic Kholod. În același timp, spre deosebire de dispozitivul casnic, „americanul” a folosit mai degrabă kerosenul de aviație decât hidrogenul ca combustibil.

Eșecul actual va încetini cu siguranță programul hipersonic al SUA, pentru care s-au cheltuit 2 miliarde de dolari.Totuși, acest lucru nu schimbă faptul că Statele Unite au deja o tehnologie cheie pentru acest program - un prototip funcțional al unei respirații hipersonice. motor (scramjet, aka scramjet).

Potențial, astfel de motoare sunt capabile să accelereze o aeronavă la 17 viteze ale sunetului pe hidrogen și până la 8 cu hidrocarburi. Cu toate acestea, pentru ca acesta să funcționeze, este necesar să se obțină o combustie stabilă a combustibilului într-un flux de aer supersonic - care, potrivit unuia dintre dezvoltatori, nu este mai ușor decât menținerea unui chibrit aprins în epicentrul unui uragan. Cu toate acestea, nu cu mult timp în urmă se credea că acest lucru era imposibil în principiu atunci când se folosea combustibil cu hidrocarburi, iar singurul combustibil potrivit pentru motoarele scramjet era hidrogenul exploziv, care creează dificultăți operaționale și „umflă” volumul rezervoarelor de combustibil datorită densității sale scăzute. . Cu toate acestea, din 2004, Occidentul a efectuat o serie de teste relativ de succes ale aeronavelor - atât hidrogen, cât și „kerosen”.

Care este sensul practic al programului de două miliarde de dolari? Viteza de proiectare a X-51 este de 7M (aproximativ 7 mii km/h pentru o altitudine de 20 km), intervalul de proiectare este de 1600 km, altitudinea de zbor este de aproximativ 25 km. Cu alte cuvinte, în termeni de „rază” corespunde aproximativ rachetei de croazieră BGM-109 Tomohawk (1600 km, cu un focos nuclear - 2500 km) sau o rachetă balistică cu rază medie - de exemplu, retrasă din serviciu sub Pershing -2 Tratatul INF (1770 km). Care sunt avantajele „navei cu undă” în comparație cu „concurenții” săi?

BGM-109 are o viteză subsonică de 880 km/h. Astfel, zborul la intervalul maxim durează aproximativ două ore. În acest timp, racheta poate fi detectată și distrusă, iar ținta se poate mișca. Desigur, o rachetă de croazieră care zboară la o altitudine de aproximativ 60 m deasupra solului și are semnătura radar scăzută doar datorită dimensiunii sale este o țintă foarte problematică pentru apărarea aeriană. Cu toate acestea, sunt cunoscute și exemple de succes de apărare a obiectelor atacate de la Tomahawk - de exemplu, centrul nuclear irakian în timpul Furtunii în Deșert.

O rachetă balistică cu o rază de acțiune de același ordin are o viteză medie de aproximativ 10 mii km/h. Cu toate acestea, în primul rând, „balistica” poate fi detectată din spațiu deja în momentul lansării - o lanternă impresionantă de la motoarele de rachetă funcționale este destul de clar vizibilă. În al doilea rând, altitudinea maximă a traiectoriei rachetelor balistice din acest interval este aproape de 400 km, așa că apar destul de devreme pe radarele de apărare antirachetă. În al treilea rând, „balistica” este o țintă fără manevră, ceea ce face posibilă interceptarea lor chiar și prin rachete antiaeriene care vizează punctul de conducere. În general, odată cu dezvoltarea modernă a sistemelor de apărare antirachetă, o rachetă balistică cu rază medie este o țintă destul de vulnerabilă.

În același timp, rachetele balistice sunt un mijloc de livrare fenomenal de ineficient în ceea ce privește raportul dintre masa de lansare și sarcina utilă. Motoarele de rachete chimice combină tracțiunea enormă cu lăcomia și mai monstruoasă, iar zborurile balistice sunt, în principiu, consumatoare de energie. Drept urmare, de exemplu, Pershing 2, cu o greutate de lansare de 7,4 tone, a transportat un focos de 399 kg. Pentru comparație, Tomahawk transportă aproape aceeași cantitate, cu propria lor greutate de aproximativ o tonă și jumătate.

Acum să-l comparăm cu rachetele hipersonice. Viteza și timpul de zbor sunt în general comparabile cu cele ale lui Pershing 2. În același timp, X-51, în primul rând, folosește un motor cu reacție de aer mult mai economic. În al doilea rând, nu urcă la o înălțime de 400 km, „raportând” prezența sa tuturor radarelor de apărare antirachetă din jur. În al treilea rând, este capabil să manevreze activ. Rețineți că, după cum au arătat testele efectuate în 2007 de suedezul SaabBofors, la viteze de 5,5 M, manevrele complexe sunt posibile chiar și în straturile dense ale atmosferei. Ca urmare, interceptarea unui WaveRider este posibilă numai dacă interceptorul este vizibil superior celui din urmă în viteză și manevrabilitate. Acum pur și simplu nu există astfel de interceptori.

De asemenea, sistemele de apărare antirachetă existente nu sunt capabile să combată rachetele hipersonice din clasa X-51. Mai mult, chiar și în cazul unei posibilități fundamentale de distrugere, viteza mare a țintei reduce brusc zona de interceptare.

Cu alte cuvinte, WaveRider combină un timp de zbor comparabil cu rachetele balistice cu rază medie de acțiune cu vizibilitate mult mai scăzută și invulnerabilitate virtuală împotriva apărării antiaeriene/apărării antirachetă moderne. Între timp, la un moment dat, conducerea URSS a făcut eforturi mari pentru a elimina Pershing-urile din Europa, schimbându-i cu un număr mult mai mare de rachete proprii cu rază medie de acțiune - și din motive întemeiate. Timpul de zbor de 8-10 minute al rachetelor americane le-a transformat într-un mijloc aproape ideal de dezarmare și de „decapitare” - cei care au fost atacați pur și simplu nu au avut timp să răspundă. Dacă Kh-51 este adus în producție de serie, situația va fi reprodusă într-o versiune mai proastă - în ciuda faptului că crearea de variante nucleare de „nave cu undă” este destul de posibilă.

În același timp, utilizarea motoarelor scramjet nu se limitează la vehiculele cu rază medie de acțiune. Pe de o parte, conform Grupului Consultativ NATO pentru Cercetare și Dezvoltare Spațială (AGARD), scrumjet-urile pot fi utilizate pe scară largă în sisteme pur tactice cu rază scurtă de acțiune - acestea sunt rachete antitanc (de asemenea, concepute pentru a distruge fortificațiile), -rachete aeriene și obuze de calibru mic (30-40 mm) pentru lovirea țintelor aeriene. O altă direcție probabilă este utilizarea motoarelor scramjet în antirachete concepute pentru a intercepta rachete balistice în partea inițială a traiectoriei.

Pe de altă parte, utilizarea tehnologiilor hipersonice poate duce la apariția unor clase fundamental noi de sisteme strategice. Opțiunea cea mai conservatoare este utilizarea vehiculelor hipersonice ca „focoase de manevră” pentru rachetele balistice tradiționale.

Rețineți că o rachetă balistică cu rază lungă de acțiune este ușor vulnerabilă în secțiunea mijlocie a traiectoriei (deoarece este înconjurată de un număr mare de momeli de lumină, reflectoare dipol și bruiaj), dar este vulnerabilă în secțiunile inițiale și finale ale traiectoriei ( momelile ușoare sunt eliminate de atmosfera însăși, ca urmare focosul este însoțit doar de o cantitate mică de LC grea). În același timp, atât focosul, cât și „suitul” acestuia reprezintă un set de ținte balistice care nu manevrează, ceea ce simplifică radical sarcina de apărare antirachetă. Cu toate acestea, o „mașină” de mare viteză și manevrabilă cu un motor scramjet este practic invulnerabilă la sistemele actuale de apărare antiaeriană și antirachetă. Ca rezultat, combinând un ICBM clasic cu un focos de manevră hipersonic, este posibil să se realizeze o descoperire fiabilă a eșalonului corespunzător de apărare antirachetă.

Cu alte cuvinte, vorbim despre tehnologie care poate revoluționa cu adevărat afacerile militare. Amenințarea hipersonică va deveni inevitabil o realitate în viitorul foarte previzibil.

Viteza hipersonică – acesta este un zbor de la viteză din PATRU viteze ale sunetuluiși altele. Printre aviaţie specialiştii folosesc cel mai adesea numele nu "viteza sunetului", A — Mach. Acest nume vine de la nume de familie austriece om de stiinta fizica lui Ernst Mach ( Ernst Mach ), care a cercetat aerodinamic procesele care însoțesc supersonic mișcarea corpurilor Prin urmare, 1Mach – Acest O singură viteză a sunetului. Respectiv viteza hipersonică - Acest Mach PATRUși altele. ÎN 1987 an 7 decembrie V Washingtonșefi de stat URSSȘi SUA, Mihail GorbaciovȘi Ronald Reagan semnat acord la lichidare nuclear rachete in medie gamă "Pionier"Și „Pershing 2”. Ca urmare a acestui eveniment, a existat Stop dezvoltare Croazieră strategică sovietică rachete "X-90" care a avut viteza hipersonică zbor. Creatori de rachete X-90 a primit numai permisiunea de a conduce UN singur test zbor. Dat de succes testul ar putea duce la un grandios reechiparea forțelor aeriene sovietice aeronave cu viteza hipersonică zboruri care ar putea oferi superioritate V URSS aer.

ÎN 1943 an american companie aeriană « clopot» a început să creeze avion, care ar trebui să aibă depășiți viteza sunetului. Glonţ,împuşcat din puști, muste mai rapid decât viteza sunetului, așa de terminat forma fuselajului avion nou pentru o lungă perioadă de timp nu credea. A lui proiecta asumat marja mare de siguranta. In unele locuri placare depăşit grosimea UNU centimetru. Glonţ a ieșit greu. DESPRE independent scoate nu putea fi si vorbire. Pe cer nou avionul a decolat din cu ajutor bombardier B-29. american aeronave concepute pentru întreruperea vitezei sunetului, a primit numele „X-1” ( vezi articolul „Aeronava necunoscută”) Forma fuselajului X-1 ar putea fi potrivit pentru viteza hipersonică zbor.

Pilot de testare civil Chalmers Goodlin a pune stare – bonus pentru depășire viteza sunetului 150.000 dolari ! Apoi salariu căpitan Forțele Aeriene ale SUA s-a ridicat la 283 dolar pe lună. Tineri căpitanîn vârstă 24 de ani ani Chuck Yeager, luptă ofițer pilot cur, doborât 19 avioane fasciste, 5 dintre ei să unu bătălie, am decis că așa este EL va depăși viteza sunetului. Nimeni nu știa asta în timpul zborului întreruperea vitezei sunetului ale lui au fost rupte două coasteși s-a mișcat prost mana dreapta. Acest lucru s-a întâmplat ca urmare cade Cu cai pe parcursul plimbări Cu soție alaltăieri. Chuck Yeager a înțeles că era a lui extrem zburând în fața spitalȘi a rămas tăcut, a zbura NU anulat. Depășirea viteza sunetului va deveni prima etapă pe cale de a se îndrepta spre viteza hipersonică zbor .

ÎN 1947 an 14 octombrieîn marţi a urcat în cer dintr-o bază aeriană secretă bombardier strategic american B-29 cu atasat la depozit de bombe cu avionul . Pe înălţime aproximativ 7 km despărțiți de acesta echipat dispozitiv la acel moment neobișnuit forme. Prin Cateva minute a fost o asurzitoare bumbac, ca atunci când a fost tras din mai multe arme în același timp, dar a fost NU catastrofă. În această zi american pilot de testare Charles Elwood Yeager mai bine cunoscut ca Chuck Yeager ( Chuck Yeager ) sau Chuck Eager primulîn istoria omenirii a depășit VITEZA SUNETULUI pe EXPERIMENTALîntr-un avion X-1. Supersonic avion X-1 avea maxim viteza de zbor – 1 556 km/h și acesta este de la direct aripă, practică tavan X-1 – 13 115 metri, maxim tracțiunea motorului – 2.500 kgf. A aterizat X-1 el însuși, în planificare modul. Mai târziu la fel baza aeriana, mai bine cunoscut ca „Zona 51”, situat în partea de jos sărat uscat lacuri Mire ( Mire ), pe sud stat Nevada au fost efectuate teste dispozitive cu viteza hipersonică zbor .

După acceptarea în STATELE UNITE ALE AMERICII doctrine nuclear cantitate de război bombardiere strategice V STATELE UNITE ALE AMERICII crescut de patru ori. Atentatorii trebuiau să protejeze mii de avioane luptători F-80 Și F-82. Prin un an după Chuck Yeager a întrerupt viteza sunetuluiȘi sovietic pilot de testare Ivan Evgrafovici Fedorov pe un luptător „La-176”.

Prima rachetă sovietică CRUISED „Burya” pe rampa de lansare în timpul lansării

Mătura aripă La-176 s-a ridicat la 45 grade, maxim tracțiunea motorului - 2.700 kgf, practic plafon – 15.000 m, maxim viteza - 1 105 km/h În acel moment limită căci avioanele cu pilot părea 2-3 viteze de sunet. Dar mai departe secret teren de antrenament URSS Chiar și atunci, erau testate echipamente care aveau viteza hipersonică zbor. A fost o rachetă "R-1" cu maxim viteză zbor 1 465 m/s și gamă zbor 270 km . ȘI teste R-1 au fost efectuate la poligonul de antrenament „Kapustin Yar” V Astrahan regiune . Viitoarele aeronave care se deplasează cu viteza hipersonică, nu erau necesare numai altele noi motoare si noua materiale, dar si noua combustibil. Combustibilul secret pentru balistic rachete R-1 servit etanol cea mai înaltă categorie de curățenie.

Prima rachetă sovietică CRUISED „Burya” în zbor

BALISTIC rachetă R-1 a fost dezvoltat sub îndrumarea Serghei Pavlovici Korolev. Pentru a fi corect, să spunem că este în dezvoltare R-1 a participat activ parte a germanului rachetă specialisti, care s-a mutat la URSS după Al doilea război mondial război. Rachetă R-1 a devenit Punct de startîn curs de dezvoltare Balistica INTERCONTINENTALA rachete care aveau viteza hipersonicăși ar fi trebuit să fie absolut PRIN MIJLOACE INVULNERABILE livrare nuclear arme. Primul Satelitul Pământului Artificialși primul zbor persoană V spaţiu s-au dovedit deja din cauza aspect balistică intercontinentală rachete.

Nava spațială reutilizabilă americană „Space Shuttle” în timp ce se mută la complexul de lansare

Primul lansare reușită balistică sovietică rachete R-1 a fost implementat 10 octombrie 1948 al anului. Pentru realizare echilibru militar Cu STATELE UNITE ALE AMERICII necesare rachete cu gamă zbor NU sute A mii kilometri. Teste Rachete Korolev mers cu succes, iar fiecare model ulterior a dobândit din ce în ce mai mult viteza hipersonică zbor și din ce în ce mai mult gamă zbor. Pe ordinea de zi era problema înlocuire rachetă combustibil. Etanol ca combustibil a încetat să mai vină din cauza insuficientei sale rata de ardere iar din cauza ei insuficiente capacitate termica, acesta este cantitatea de energie. Ideea este că pentru a zbura viteze hipersonice la fel de combustibil potrivit numai HIDROGEN. Nici pe care alt element chimic Asa de rapid a zbura este interzis! Hidrogen are un mare rata de ardere si mare capacitate termica, adică înalt temperatura de ardere, având în acelaşi timp volum minim posibil combustibil hidrogen. În consecință, la utilizare HIDROGEN se dovedește tracțiune maximă motor . Pe lângă toate acestea HIDROGEN combustibilul este ABSOLUT CURAT PENTRU MEDIU combustibil !!! S.P.Korolev credea că este acesta este combustibil va rezolva problema mișcării în aproape de Pământ spatiu pe viteze hipersonice zbor.

Naveta spațială americană reutilizabilă în timpul funcționării pe orbită

Cu toate acestea, a existat Încă unul varianta de solutie viteze cosmice. A fost propus de academicieni celebri Mihail Kuzmich YangelȘi Vladimir Nikolaevici Chelomey. Era un lichid cu amoniac miros și spre deosebire hidrogen a fost simplu si foarte ieftin in productie. Dar cand Korolev aflat ce este, a venit la GROAZĂ! Acest minunat combustibil pentru rachete a fost numit HEPTYL. S-a trezit în DE ȘASE ORI TOXIC DECÂT ACIDUL PIROCILIC iar din punct de vedere al gradului de pericol a corespuns LUPTĂ substante toxice "ZARIN"Și "FOSGEN"! in orice caz guvernul URSS a decis că armele de rachete sunt mai importante posibil consecințeși că trebuie creat cu orice preț. Ulterior pe combustibil heptil zburau rachete YangelyaȘi Chelomeya.

ÎN 1954 an, informațiile sovietice au primit secret mesaj de la un rezident în STATELE UNITE ALE AMERICII, datorită căruia în URSS munca a început să creeze aviaţie Cu viteza hipersonică zbor. ÎN STATELE UNITE ALE AMERICII acest proiect a fost numit — Navajo. Prin doua luni după secret mesaje s-a dovedit rezoluţie sovietic guvern despre începutul creației INARIPAT strategic rachete. ÎN URSS a fost comandată dezvoltarea unei astfel de rachete KB S.A. Lavochkin ( vezi articolul „Semyon Alekseevich Lavochkin”). Proiectul a fost numit "Furtună". Total în TREI al anului "Furtună" a inceput sa treaca teste la terenul de antrenament "Kapustin Yar"!!! Aspect "Furtuni" corespundea modernului Nave spațiale americane reutilizabile la navă "Naveta spatiala". La momentul testării "Furtuni" a devenit cunoscut faptul că american proiect Navajo a fost ÎNCHIS. Acest lucru s-a întâmplat cel mai probabil datorită faptului că designeri americaniîn acel moment a eșuat creează necesarul motoare.

"Furtună" nu a fost conceput pentru viteza hipersonică zbor, dar pentru puțin viteza mai mica pe TREI la JUMĂTATE din viteza sunetului. Acest lucru s-a datorat faptului că în acel moment încă nu creaseră materiale, care ar rezista ÎNCĂLZIREA PIELEI corespunzător viteza hipersonică. De asemenea, la bord dispozitive ar fi trebuit păstrat performanţăîn mare temperatura de incalzire.În timp ce creați "Furtuni" tocmai încă a început dezvolta materiale suportarea datelor temperatura conditii de incalzire.

În acest moment TREI norocoși lansează înaripat rachete "Furtuni" posedând LA viteza hipersonică, rachete Korolev, "R-7", deja lansat pe orbita joasă a Pământului primul satelit artificial de pământȘi prima făptură vie - un bătrân după porecla „Laika”.În acest moment liderul URSS N.S. Hrușciovîntr-un interviu pentru occidental apăsați înăuntru tare a declarat că pe rachetă R-7 poate fi instalat NUCLEAR incarca si loveste ORICE SCOPîn teritoriu STATELE UNITE ALE AMERICII. De acum BAZĂ apărare antirachetă și spațială URSS deveni balistică intercontinentală rachete. Rachetă de croazieră „Storm” a fost făcut să îndeplinească aceeași cel mai sarcini, dar apoi guvernul URSS crezut că merită târât ambii aceste programe, în același timp, vor fi și ele scumpȘi „Storm” A FOST ÎNCHIS???

ÎN sfârşitul anilor 1950Și asta e tot anii 1960 ani și în STATELE UNITE ALE AMERICII si in URSS au fost efectuate experimente asupra creației aviație promițătoare echipament cu viteza hipersonică zbor. Dar în dens straturi atmosfera de asemenea avioane supraîncălzit iar pe alocuri chiar topit deci realizare viteza hipersonică V ATMOSFERA iar si iar a fost amânat pentru un timp necunoscut . ÎN STATELE UNITE ALE AMERICII există program creare experimental a sunat aeronava "X", cu ajutorul căruia se studiază zborul viteze hipersonice. american militarii s-au plasat grozav speranţă pe experimental avion "X-31" Dar 15 noiembrie 1967 peste ani 10 secunde de zbor viteza hipersonică X-31 a explodat. După care program pilot avioane "X" a fost suspendat dar numai pe pentru o vreme. Deci in mijlocul anilor 1970 ani pentru experimental americanîntr-un avion "X-15" pe înălţime aproape 100 km a fost atins viteza hipersonică zbor egal cu 11 viteze ale sunetului (3.7 km/sec )!!!

ÎN mijlocul anilor 1960 ani și STATELE UNITE ALE AMERICIIȘi URSS în mod independent unul de altul şi simultan au început deja să creeze serial aeronave care zboară din viteza de croazieră Mach TREI! Zburând cu TREI viteze ale sunetului V ATMOSFERA Foarte complex sarcină ! Ca urmare CB Kelly Johnson la birou LockheedȘi Biroul de proiectare al A.I. Mikoyan pe MiGe ( vezi articolul „Artyom Ivanovich Mikoyan”) a creat două o capodopera a aviatiei tehnologie. americani - strategic cercetaș "S.R.-71 inchiMierlă ( vezi articolul « S.R.-71"). rușii cele mai bune din lume luptător-interceptor „MiG-25” ( vezi articolul „MiG-25”). În afara SR-71 Are negru culoare Nu din cauza negru vopsele, dar din cauza FERITA acoperire, care este foarte elimină eficient căldura. Mai tarziu S.R.-71 a fost adus la viteza hipersonică zbor 4 800 km/h MiG-25 folosit cu succes în timpul războiului Israel Cu Egipt la fel de aeronave de recunoaștere la mare altitudine.Întregul zbor MiG-25 de mai sus Israel ocupat DOUA MINUTE!!! Apărarea aeriană israeliană pretinde ca MiG-25 are Trei viteze și jumătate a sunetului (4.410 km/h sau 1 225 Domnișoară )!

Superioritateîn aer poate oferi şi aerospațială aviaţie. Ca urmare a lucrărilor pe această temă, spaţiu navelor REUTILIZABILE utilizare Naveta spațială americanăȘi „Buran” sovietic ( vezi articolul „Nava spațială Buran”). La aterizare la pamant spaţiu navelor reutilizabile utilizări incluse atmosfera Cu Prima viteză cosmică, 7,9 km/sec – Este înăuntru 23,9 ori mai mult viteza sunetului. Pentru protecţie din supraîncălzire la intrare atmosfera, spatiu reutilizabil navele sunt acoperite cu un strat special la exterior Placi ceramice. Este clar că chiar și cu NU Foarte încălcare mare acest acoperire ceramică pe viteza hipersonică se va întâmpla catastrofă.

După sterp căutări universal fonduri protecţie din supraîncălzire lupta pentru campionatîn aer mutat în altul - inaltime ultra-scazuta. ÎNARIPAT rachetele trecute la înălţime zbor despre 50 metri, pe, ÎNAINTE de viteze hipersonice zbor, cam 850 km/h cu tehnologie URMARE URMARE teren. înaripat american racheta a fost numită "Tomahawk" ( Tomahawk ), A sovietic analogic „X-55”. Detectarea înaripate radar de rachete dificil pentru că racheta în sine, datorită celor mai recente sistem de orientare Are dimensiuni miciși în mod corespunzător zonă reflectorizantă mică. De asemenea înfrângere rachetă de croazieră dificil din cauza manevre active, imprevizibileÎn timpul zborului. Creare sovietic rachetă de croazieră X-55 a fost instruit KB „Raduga” al cărui conducător era Igor Sergheevici Seleznev.

in orice caz calculele a arătat că aproape complet invulnerabilitatea înaripată rachetele pot fi furnizate doar viteza hipersonică zbor spre cinci sase ori mai mult viteza sunetului (5-6 Makhov) , care corespunde viteză aproximativ Două km/sec. În primul rând teste tehnologie nouă, designerii s-au confruntat din nou cu aceeași problema de supraincalzire. La atingerea punctului specificat viteza hipersonică zbor suprafaţă racheta s-a încălzit aproape 1 000 grade Celsiusși au fost primii care au eșuat antene de control. Apoi Igor Seleznev a mers la Leningrad către întreprindere „leninist”, unde au fost făcute electronice radio de bord. Experții au dat NU o concluzie reconfortantă. Do a reușit o rachetă care zboară spre viteza hipersonică V dens straturi atmosfera imposibil.

Dar unul dintre angajați institut de cercetareși anume a propus un original idee. De ce kerosen, la bord înaripat rachete ca combustibil nu utilizați și ca RĂCIRE capete orientate . Au fost ținute experimente la crearea unui sistem răcire folosind la bord combustibil, kerosen.În timpul lucrului Freinstadt a ajuns la concluzia că kerosenul NU are cantitate suficientă energie a zbura spre viteza hipersonicăși pentru ce este necesar combustibilul viteza hipersonică este HIDROGEN. Dar Freinstadt s-a oferit să primească hidrogen din kerosenul direct la bord rachete. Concept astfel de motor a primit numele „Ajax”.

Nava spațială reutilizabilă sovietică „Buran” Învelișul termoizolant al navei constând din plăci CERAMIC speciale este clar vizibil

La acea vreme aceasta idee părea prea mult fantastic. Drept urmare, pe arme a fost acceptat înaripat racheta cu viteza subsonică zbor X-55. Dar chiar și o astfel de rachetă a devenit remarcabilă realizare științifică și tehnică. Scurt tehnic caracteristici ale înaripatului rachete X-55: lungime — 5,88 m; diametrul corpului — 0,514 m; anvergura aripilor — 3,1 m; greutate de pornire — 1195 kg; raza de zbor — 2 500 km; viteza aerului — 770 km/h ( 214 Domnișoară); altitudinea de zbor de la 40 inainte de 110 m; masa focoaselor — 410 kg; puterea focosului — 200 CT; precizie până la 100 m.V 1983 an de la adoptare înaripat rachete X-55 V Ministerul Apararii s-a pus întrebarea despre terminarea muncii asupra creației motor furnizarea viteza hipersonică zbor. Dar tocmai în anul acesta subiect hipersonic avioanele au devenit din ce în ce mai frecvente pâlpâieîn rapoarte Informații sovietice.

Nava spațială reutilizabilă sovietică „Buran” pe orbită

Ca parte a programului "Razboiul Stelelor" american a început guvernul finanţare dezvoltarea de dispozitive care zboară la fel de succes în ambele atmosfera si in spaţiu. Fundamental nou aerospațială armele trebuiau să fie dispozitive cu viteza hipersonică zbor . După crearea cu succes X-55, Igor Seleznev, fără a aștepta creația actual modelul dispozitivului "Ajax" a început dezvoltarea înaripat racheta care zboară din viteza hipersonică. A devenit o astfel de rachetă înaripat rachetă "X-90" care trebuia să zboare pe un tradițional kerosenul cu viteză Mai mult Mach 5. Biroul de proiectare Seleznev a reusit sa rezolve problema supraîncălzirea temperaturii. S-a presupus că X-90 va începe de la STRATOSFERĂ. Astfel temperatura Incalzi locuințe rachetele au coborât la minim. Totuși, a existat și Alt motiv adoptarea unor asemenea altitudinea de lansare rachete. Cert este că până în acest moment au învățat mai mult sau mai puțin să doboare balistic rachete, a învățat să doboare aeronaveși a învățat să doboare rachete de croazieră, zburând mai departe altitudini ultra-joase Cu viteza subsonică zbor . A rămas doar neatins unu strat stratosfera - acesta este stratul dintre atmosferaȘi spaţiu. A apărut o idee „strecură-te prin” neobservatăîn special în zonă stratosferă, folosind viteza hipersonică.

Rachetă de croazieră americană Tomahawk Lansată dintr-o instalație de pe navă

Totuşi, după primul succes lansa X-90 toată munca la această rachetă a fost intrerupt??? Acest lucru s-a întâmplat datorită in ordine noul lider URSS, M.S. Gorbaciov.În acest moment în Leningrad, Vladimir Freinstadt a organizat un grup pasionati de stiinta pentru a crea hipersonic motor „Ajax”. Acest grup Freinstadt nu doar creat un agregat conform prelucrarea kerosenului V hidrogen, dar am si studiat administra care apar în timpul unui zbor viteza hipersonică, distructiv PLASMAîn jurul dispozitivului . Aceasta a subliniat tehnologic descoperire toate avioane cu pilot! grup Freinstadt a început pregătirile primul zbor hipersonic modele. Cu toate acestea, în 1992 proiect de an Ajax ÎNCHIS din cauza incetarea finantarii???ÎN anii 1980 ani, în URSS dezvoltarea aeronavelor care zboară cu viteze hipersonice erau aprinse avansat pozitii in lume!!! Acest temei a fost pierdut deja doar in anii 1990 ani.

Rachetă de croazieră americană Tomahawk chiar înainte de a lovi ținta

EFICIENŢĂȘi PERICOL luptă aeronave care zboară cu viteze hipersonice a fost EVIDENT deja atunci, în anii 1980 ani. ÎN 1998 an in începutul lunii augustîn imediata apropiere a american ambasade în KenyaȘi Tanzania a tunat puternic explozii. Aceste explozii au fost cauzate de terorist global organizare "Alkaida" al cărui conducător era, Osama bin Laden.ÎN asta la fel an 20 august american navele care se aflau în arab mare, produs luptă start opt aripi rachete Tomahawk”. Prin Două ora au lovit rachetele teritoriu tabere teroristi, situat în Afganistan. Următorul în secret raporteaza presedintelui SUA, B. Clinton agenții au raportat că obiectivul principal rachetă a sufla după bază "Alcaids" V Afganistanul NU a fost realizat. Prin jumătate de oră după START rachete Bin Laden despre zborul spre el rachete a fost AVERTISAT De comunicații prin satelitȘi stânga baza pentru aproximativ unu cu o oră înainte explozii. Din această Rezultatele americanilor Terminat concluzie astfel încât această luptă sarcină ar putea face rachete doar cu viteza hipersonică zbor.

Prin cateva zile departamentul de dezvoltare avansată Departamentul Apărării al SUA a semnat un contract pe termen lung cu firma Boeing. Aviaţie compania a primit multe miliardemii ordinea de creare universal înaripat rachete cu viteza hipersonică zbor, Mach SASE. Ordinul a devenit pe scară largă un proiect care va permite STATELE UNITE ALE AMERICII crea promițătoare sisteme armeȘi aviaţie. Mai departe hipersonic dispozitive în procesul lor dezvoltare se pot transforma în dispozitive INTERMEDIAR, cine poate multe ori misca din atmosfera V spaţiuȘi înapoi,în timp ce activ manevrare. Astfel de dispozitive, datorită lor non-standardȘi imprevizibile traiectoriile de zbor pot fi foarte mari Pericol.

ÎN iulie 2001 an in STATELE UNITE ALE AMERICII lansarea a fost efectuată experimental avion „X-43A”. Trebuia să ajungă viteza hipersonică zbor, Mach ȘAPTE. Dar aparatul s-a prăbușit. În general, crearea tehnologiei cu viteza hipersonică zbor prin DIFICULTĂȚI comparabil cu creația arme atomice. Cel mai nou Aeronavă hipersonică americană cu aripi rachete probabil va zbura mai departe înălțimile stratosferei. Ultima data rasă asupra creației hipersonic aparat a început din nou. Motor nou hipersonic rachetele pot deveni plasma, acesta este temperatura amestecul combustibil folosit în motor va deveni egal cu PLASMA fierbinte. Prezice timp aspectul aparatelor cu viteza hipersonică zbor spre Rusia, din cauza insuficientei finanţare Pa imposibil.

Probabil în anii 2060 ani în lume va incepe masa tranziție pasager zborul aviatic distante peste 7 000 km, pe viteze hipersonice zbor la altitudini zbor de la 40 inainte de 60 km. ÎN 2003 an americani le-au finanţat cercetare pentru a lor viitor evoluții pasager aeronave cu viteza hipersonică zbor spre pasager supersonic sovietic avion" Tu-144" ( vezi articole "Tu-144"Și „Alexey Andreevich Tupolev”). Pe vremea mea Tu-144 a fost produsă în cantitate 19 lucruri. ÎN 2003 an unu din Trei ramanand in stoc Tu-144 renovat și transformat în laborator de zbor V RUSO-AMERICAN program pentru testarea sistemelor de aeronave nouă generație. americani au fost in Încântat din sovietic Tu-144!!!

Primul idei pentru avioane rachete - avioane hipersonice, zburând de la viteza 10-15 Mach, a aparut din nou in anii 1930 ani. Cu toate acestea, atunci chiar și cel mai mult vizionar designerii nu aveau idee cu ce dificultăți ideea va trebui să se confrunte, AJUNGE ÎN ORICE PUNCT AL PLANETEI NOASTRE ÎNTR-O ORĂ JUMATE!!! Pe viteze hipersonice zbor spre atmosfera marginilor aripilor, prize de aer iar alte părți ale aeronavei se încălzesc până la temperaturile de topire ale aliajelor de aluminiu. Prin urmare, crearea unui viitor hipersonic aviație, este în întregime legată de chimie, metalurgie si dezvoltare materiale noi.

Jeturi convenționale motoarele pornite viteza Mach TREI sunt din ce în ce mai înguste NU este eficient ( vezi articolul „Noutăți în aviație”). Cu mai departe creşterea vitezei trebuie să li se ofere posibilitatea ONLASH STREAM aer de îndeplinit, rol compresor, comprimarea aerului. Pentru aceasta suficient, PARTEA DE INTRARE marca motorului CONIC. La viteza hipersonică gradul de zbor compresie a fluxului liber aerul este astfel încât temperatura devine 1 500 grade. Motorul se transformă în așa-numitul FLUX DREPT motorul in general fără piese rotative. Dar în același timp el chiar functioneaza!

Pe vremea mea sovietic om de stiinta Vladimir Georgievici Freinstadt a tratat probleme răcire cu kerosen, zburând din spațiu focoase nucleare. Acum designeri din întreaga lume, datorită cercetărilor sale, ei folosesc efectul unei creșteri bruște a energiei de ardere a kerosenului supraîncălzit datorita utilizarii care îți atrage privirea cu asa temperaturi ridicate HIDROGEN. Acest Efect dă foarte mai multă putere motor, care asigură viteza hipersonică zbor. ÎN 2004 an americani instalat de două ori recorduri de viteza fără echipaj avioane rachete. X-43A desprins dintr-un bombardier cu reacție" B-52" pe altitudine 12.000 metri. Rachetă "Pegasus" a accelerat-o la viteza Mach TREI,și apoi X-43A lansat motorul dvs. Maxim viteză zbor X-43A s-a ridicat la 11 265 km/h (3 130 Domnișoară ), care corespunde 9,5 viteze de sunet. Zbor spre viteza maxima ocupat 10 secunde pentru altitudine 35.000 metri. Pe viteza 9,5 Mach zbor de la Moscova V NY ar fi luat ceva mai putin 43 minute !!! american continuă oamenii de știință avans știința aviației!!!

În primul rând, bineînțeles, ar trebui să decideți, cât costă hipersunetul? Este în general acceptat că viteza hipersonică este o viteză peste 5 Mach, adică mai mult de cinci, și pentru a spune simplu, este o viteză de cinci ori mai mare decât viteza sunetului.

Vă întrebați cât este aceasta în kilometri pe oră? De la 5380 km/h la 6120 km/h in functie de parametrii mediului (pentru un avion - aer), adica de densitatea aerului, care este diferita la diferite altitudini de zbor. Deci, pentru ușurință de percepție, este totuși mai bine să folosiți numerele Mach. Dacă viteza aeronavei depășește 5 Mach, aceasta este viteza hipersonică.

De fapt, de ce exact 5 M? Valoarea 5 a fost aleasă deoarece la această viteză încep să se observe ionizarea fluxului de gaz și alte modificări fizice, care desigur îi afectează proprietățile.

Aceste modificări sunt vizibile în special pentru motor, motoarele convenționale cu turboreacție pur și simplu nu pot funcționa la o astfel de viteză, este nevoie de un motor fundamental diferit, rachetă sau ramjet (deși, de fapt, nu este atât de diferit, îi lipsește pur și simplu un compresor și o turbină, și își îndeplinește funcția în același mod: comprimă aerul la intrare, îl amestecă cu combustibil, îl arde în camera de ardere și primește un curent de jet la ieșire).

De fapt, un motor ramjet este o conductă cu cameră de ardere, foarte simplă și eficientă la viteză mare. Dar un astfel de motor are un mare dezavantaj: are nevoie de o anumită turație inițială pentru a funcționa (nu are propriul compresor, nu există nimic cu care să comprimați aerul la turație mică).

Istoria vitezei

În anii 50 a existat o luptă pentru a atinge viteza sunetului. Când inginerii și oamenii de știință au înțeles cum se comportă un avion la viteze peste viteza sunetului și au învățat cum să creeze aeronave concepute pentru astfel de zboruri, era timpul să trecem mai departe. Faceți avioanele să zboare și mai repede.

În 1967, aeronava experimentală americană X-15 a atins o viteză de 6,72 Mach (7274 km/h). Era echipat cu un motor de rachetă și zbura la altitudini de la 81 la 107 km (100 km este linia Karman, limita convențională a atmosferei și spațiului). Prin urmare, este mai corect să numiți X-15 nu un avion, ci un avion rachetă. Nu putea decola singur; avea nevoie de un avion de propulsie. Dar totuși, a fost un zbor hipersonic. Mai mult, X-15 a zburat din 1962 până în 1968, iar 7 zboruri pe X-15 au fost efectuate de același Neil Armstrong.

Merită să înțelegem că zborurile în afara atmosferei, oricât de rapide ar fi, nu pot fi considerate corect hipersonice, deoarece densitatea mediului în care se deplasează aeronava este foarte scăzută. Efectele inerente zborului supersonic sau hipersonic pur și simplu nu vor exista.

În 1965, YF-12 (prototipul celebrului SR-71) a atins o viteză de 3.331,5 km/h, iar în 1976 SR-71 de producție însuși a ajuns la 3.529,6 km/h. Acesta este „doar” 3,2–3,3 M. Departe de a fi hipersonic, dar pentru zborurile cu această viteză în atmosferă a fost necesar să se dezvolte motoare speciale care să funcționeze în modul normal la viteze mici și în modul ramjet la viteze mari și pentru piloți. - sisteme speciale de sustinere a vietii (costume si sisteme de racire), deoarece avionul se incalzea prea mult. Ulterior, aceste costume spațiale au fost folosite pentru proiectul Shuttle. Multă vreme, SR-71 a fost cea mai rapidă aeronavă din lume (a încetat să zboare în 1999).

Mig-25R sovietic putea atinge teoretic o viteză de 3,2 Mach, dar viteza operațională a fost limitată la 2,83 Mach.

În aceiași ani 60, în SUA și URSS au existat proiecte spațiale X-20 „Dyna Soar” și, respectiv, „Spiral”. Pentru Spiral, inițial a fost planificat să se folosească o aeronavă hipersonică, apoi una supersonică, iar apoi proiectul a fost complet închis. Aceeași soartă a suferit și proiectul american.

În general, proiectele de aeronave hipersonice din acea vreme erau legate de zboruri în afara atmosferei. Nu poate fi altfel; la altitudini „joase” densitatea și, în consecință, rezistența sunt prea mari, ceea ce duce la mulți factori negativi care nu puteau fi depășiți în acel moment.

Timpul prezent

Armata, ca de obicei, este în spatele tuturor cercetărilor promițătoare. În cazul vitezelor hipersonice, se întâmplă și acest lucru. În prezent, cercetările se desfășoară în principal în direcția navelor spațiale, a rachetelor de croazieră hipersonice și a așa-numitelor focoase hipersonice. Acum vorbim de hipersunet „adevărat”, zboruri în atmosferă. Vă rugăm să rețineți că munca la viteze hipersonice a fost într-o fază activă în anii 60-70, apoi toate proiectele au fost închise. Au revenit la viteze de peste 5 M abia la începutul anilor 2000. Când tehnologia a făcut posibilă crearea de motoare ramjet eficiente pentru zboruri hipersonice.

În 2001, un vehicul aerian fără pilot cu motor ramjet a făcut primul zbor.

Boeing X-43. Deja în 2014, a accelerat până la o viteză de 9,6 M (11.200 km/h). Deși X-43 a fost proiectat pentru viteze de 7 ori mai mari decât viteza sunetului. Mai mult, recordul nu a fost stabilit în spațiu, ci la o altitudine de doar 33.500 de metri.

X-43 din fotografie arată ca un mic triunghi negru atașat la o rachetă de rapel.

În 2009, au început testarea unui motor ramjet pentru racheta de croazieră Boeing X-51A Waverider. În 2013, X-51A a accelerat la o viteză hipersonică - 5,1 M la o altitudine de 21.000 de metri.

Proiecte similare sunt realizate în diferite etape de alte țări: Germania (SHEFEX), Marea Britanie (Skylon), Rusia (Cold and Needle), China (WU-14) și chiar India (Brahmos), Australia (ScramSpace) și Brazilia. (14-X).

Proiectul GLL-31 „Rece”

Un proiect interesant al unei aeronave pentru zborul cu viteze hipersonice în atmosferă, American Falcon HTV-2, este considerat un eșec. Se presupune că Falcon a reușit să accelereze la o viteză enormă pentru atmosferă - 23 Mach. Dar numai probabil, deoarece toate dispozitivele experimentale pur și simplu s-au stins.

Toate aeronavele enumerate (cu excepția Skylon) nu pot atinge în mod independent viteza necesară pentru funcționarea unui motor ramjet și folosesc acceleratoare diferite. Dar Skylon este încă doar un proiect care nu a făcut încă un singur zbor de testare.

Viitorul îndepărtat al hipersunetului

Există și proiecte civile de avioane hipersonice pentru transportul de pasageri. Acestea sunt SpaceLiner-ul european cu un singur tip de motor și ZEHST care ar trebui să folosească până la 3 tipuri de motor în diferite moduri de zbor. Și alte țări lucrează la proiectele lor.

Se presupune că astfel de nave vor putea transporta pasageri de la Londra la New York în doar o oră. Vom putea zbura astfel de aeronave nu mai devreme de anii 40-50 ai secolului XXI. Între timp, vitezele hipersonice rămân domeniul militar sau al navelor spațiale.

Informații generale

Zborul cu viteză hipersonică face parte din regimul de zbor supersonic și se efectuează într-un flux de gaz supersonic. Fluxul de aer supersonic este fundamental diferit de cel subsonic, iar dinamica zborului aeronavei la viteze peste viteza sunetului (peste 1,2 M) este fundamental diferită de zborul subsonic (până la 0,75 M; intervalul de viteză de la 0,75 la 1,2 M se numește viteză transsonică). ).

Determinarea limitei inferioare a vitezei hipersonice este de obicei asociată cu începerea proceselor de ionizare și disociere a moleculelor din stratul limită (BL) din apropierea vehiculului care se deplasează în atmosferă, care începe să apară la aproximativ 5 M. Această viteză se caracterizează și prin faptul că un motor ramjet (“Sramjetul subsonic cu combustie” devine inutil din cauza frecării extrem de mari care apare atunci când aerul care curge este decelerat în acest tip de motor. Astfel, în intervalul de viteză hipersonică, pentru a continua zborul, este posibil să se utilizeze doar un motor rachetă sau un ramjet hipersonic (scramjet) cu ardere supersonică a combustibilului.

Caracteristici de curgere

În timp ce definiția fluxului hipersonic (HS) este destul de controversată din cauza lipsei unei granițe clare între fluxurile supersonice și hipersonice, HS poate fi caracterizată prin anumite fenomene fizice care nu mai pot fi ignorate atunci când sunt luate în considerare, și anume:

Strat subțire de undă de șoc

Pe măsură ce viteza și numerele Mach corespunzătoare cresc, densitatea din spatele undei de șoc (SW) crește, de asemenea, corespunzătoare unei scăderi a volumului în spatele șocului datorită conservării masei. Prin urmare, stratul undei de șoc, adică volumul dintre dispozitiv și unda de șoc, devine subțire la numere Mach mari, creând un strat limită subțire (BL) în jurul dispozitivului.

Formarea straturilor de șoc vâscoase

O parte din energia cinetică mare conținută în fluxul de aer, la M > 3 (flux vâscos), este convertită în energie internă datorită interacțiunii vâscoase. O creștere a energiei interne se realizează printr-o creștere a temperaturii. Deoarece gradientul de presiune normal cu curgerea din stratul limită este aproximativ zero, o creștere semnificativă a temperaturii la numere Mach ridicate duce la o scădere a densității. Astfel, PS de pe suprafața vehiculului crește și la numere Mach mari se contopește cu un strat subțire al undei de șoc lângă prova, formând un strat de șoc vâscos.

Apariția undelor de instabilitate în PS, care nu sunt caracteristice fluxurilor sub- și supersonice

Debit de temperatură ridicată

Debitul de mare viteză în punctul frontal al aparatului (punctul sau regiunea de frânare) face ca gazul să se încălzească la temperaturi foarte ridicate (până la câteva mii de grade). Temperaturile ridicate, la rândul lor, creează proprietăți chimice de neechilibru ale fluxului, care constau în disocierea și recombinarea moleculelor de gaz, ionizarea atomilor, reacții chimice în flux și cu suprafața aparatului. În aceste condiții, procesele de convecție și transfer radiativ de căldură pot fi semnificative.

Parametrii de similaritate

Parametrii fluxurilor de gaz sunt de obicei descriși printr-un set de criterii de similitudine, care permit reducerea unui număr aproape infinit de stări fizice în grupuri de similaritate și care permit compararea fluxurilor de gaz cu diferiți parametri fizici (presiune, temperatură, viteză etc. .) unul cu altul. Pe acest principiu se bazează experimentele în tuneluri de vânt și transferul rezultatelor acestor experimente pe aeronave reale, în ciuda faptului că în experimentele cu tuburi dimensiunea modelelor, vitezele de curgere, încărcările termice etc. pot diferi foarte mult de cele reale. conditiile de zbor, in acelasi timp, parametrii de similitudine (numerele Mach, numerele Reynolds, numere Stanton etc.) corespund celor de zbor.

Pentru fluxul transonic și supersonic sau compresibil, în majoritatea cazurilor, parametri precum numărul Mach (raportul dintre viteza curgerii și viteza locală a sunetului) și Reynolds sunt suficienți pentru a descrie complet fluxul. Pentru un flux hipersonic, acești parametri sunt adesea insuficienti. În primul rând, ecuațiile care descriu forma undei de șoc devin practic independente la viteze de la 10 M. În al doilea rând, temperatura crescută a fluxului hipersonic înseamnă că efectele legate de gazele neideale devin vizibile.

Luând în considerare efectele într-un gaz real înseamnă că este necesar un număr mai mare de variabile pentru a descrie pe deplin starea gazului. Dacă un gaz staționar este complet descris de trei mărimi: presiune, temperatură, capacitate termică (indice adiabatic), iar un gaz în mișcare este descris de patru variabile, care include și viteza, atunci un gaz fierbinte în echilibru chimic necesită, de asemenea, ecuații de stare pentru componentele sale chimice constitutive și un gaz cu procese de disociere și ionizare trebuie să includă și timpul ca una dintre variabilele stării sale. În general, aceasta înseamnă că, în orice moment ales, debitul de neechilibru necesită între 10 și 100 de variabile pentru a descrie starea gazului. În plus, fluxul hipersonic rarefiat (HF), descris de obicei în termeni de numere Knudsen, nu se supune ecuațiilor Navier-Stokes și necesită modificarea acestora. HP este de obicei clasificată (sau clasificată) folosind energia totală, exprimată folosind entalpia totală (mJ/kg), presiunea totală (kPa) și temperatura de stagnare a curgerii (K) sau viteza (km/s).

Gaz ideal

În acest caz, fluxul de aer care trece poate fi considerat un flux de gaz ideal. GP în acest regim depinde încă de numerele Mach și simularea este ghidată de invarianții de temperatură, mai degrabă decât de peretele adiabatic, care are loc la viteze mai mici. Limita inferioară a acestei regiuni corespunde vitezelor în jur de 5 Mach, unde jeturile SPV cu combustie subsonică devin ineficiente, iar limita superioară corespunde vitezelor în regiunea 10-12 Mach.

Gaz ideal cu două temperaturi

Face parte din cazul fluxului de gaz ideal de mare viteză, în care fluxul de aer care trece poate fi considerat ideal din punct de vedere chimic, dar temperatura de vibrație și temperatura de rotație a gazului trebuie luate în considerare separat, rezultând două modele de temperatură separate. Acest lucru este de o importanță deosebită în proiectarea duzelor supersonice, unde răcirea vibrațională datorată excitației moleculare devine importantă.

Gaz disociat

Modul dominant al transferului de radiații

La viteze de peste 12 km/s, transferul de căldură către aparat începe să aibă loc în principal prin transfer radial, care începe să domine asupra transferului termodinamic odată cu creșterea vitezei. Modelarea gazelor în acest caz este împărțită în două cazuri:

• subțire optic - în acest caz se presupune că gazul nu reabsoarbe radiația care provine din celelalte părți ale sale sau din unitățile de volum selectate;
• gros optic - unde se ia în considerare absorbția radiației de către plasmă, care este apoi reemisă, inclusiv pe corpul dispozitivului.

Modelarea gazelor groase optic este o sarcină complexă deoarece, datorită calculului transferului radiativ în fiecare punct al fluxului, volumul calculelor crește exponențial cu numărul de puncte luate în considerare.