Hyperljud. Hur mycket är det här? Överljudshastighet Tunt lager av stötvåg

Ett typiskt passagerarplan flyger med en hastighet av cirka 900 km/h. Ett militärt stridsflygplan kan nå ungefär tre gånger hastigheten. Men moderna ingenjörer från Ryska federationen och andra länder i världen utvecklar aktivt ännu snabbare maskiner - hypersoniska flygplan. Vilka är specifikationerna för de relevanta begreppen?

Kriterier för ett hypersoniskt flygplan

Vad är ett hypersoniskt flygplan? Detta brukar förstås som en anordning som kan flyga med en hastighet som är många gånger högre än ljudets. Forskarnas metoder för att fastställa dess specifika indikator varierar. En vanlig metod är att ett flygplan ska betraktas som hypersoniskt om det är en multipel av hastighetsindikatorerna för de snabbaste moderna överljudsfordonen. Vilket är ca 3-4 tusen km/h. Det vill säga, ett hypersoniskt flygplan, om du följer denna metod, måste nå en hastighet på 6 tusen km/h.

Obemannade och kontrollerade fordon

Forskarnas tillvägagångssätt kan också skilja sig åt när det gäller att fastställa kriterierna för att klassificera en viss anordning som ett flygplan. Det finns en version som endast de maskiner som styrs av en person kan klassificeras som sådana. Det finns en synpunkt enligt vilken ett obemannat fordon också kan betraktas som ett flygplan. Därför klassificerar vissa analytiker maskiner av den aktuella typen i de som är föremål för mänsklig kontroll och de som fungerar autonomt. En sådan uppdelning kan vara motiverad, eftersom obemannade fordon kan ha mycket mer imponerande tekniska egenskaper, till exempel när det gäller överbelastning och hastighet.

Samtidigt betraktar många forskare hypersoniska flygplan som ett enda koncept, för vilket nyckelindikatorn är hastighet. Det spelar ingen roll om en person sitter vid rodret på enheten eller om maskinen styrs av en robot - det viktigaste är att planet är tillräckligt snabbt.

Ta fart - självständigt eller med assistans?

Det finns en utbredd klassificering av hypersoniska flygplan, som bygger på att de klassificeras i kategorin de som kan lyfta på egen hand, eller de som kräver placering på en kraftfullare bärare - en raket eller ett lastplan. Det finns en synpunkt enligt vilken det är rätt att i huvudsak inkludera sådana som är kapabla att starta självständigt eller med minimal inblandning av andra typer av utrustning som anordningar av den aktuella typen. Men de forskare som anser att det huvudsakliga kriteriet som kännetecknar ett hypersoniskt flygplan, hastighet, bör vara avgörande i varje klassificering. Oavsett om flygplanet klassificeras som obemannat, kontrollerat, kan lyfta på egen hand eller med hjälp av andra maskiner - om motsvarande indikator når ovanstående värden betyder det att vi talar om ett hypersoniskt flygplan.

Huvudproblem med hypersoniska lösningar

Begreppen hypersoniska lösningar är många decennier gamla. Under åren av utveckling av motsvarande typ av enheter har världens ingenjörer löst ett antal betydande problem som objektivt förhindrar produktionen av "hypersonik" från att sättas i produktion - liknande att organisera produktionen av turbopropflygplan.

Den största svårigheten med att designa hypersoniska flygplan är att skapa en motor som kan vara tillräckligt energieffektiv. Ett annat problem är att ställa upp den nödvändiga apparaten. Faktum är att hastigheten hos ett hypersoniskt flygplan i de värden​​ som vi diskuterade ovan innebär stark uppvärmning av kroppen på grund av friktion med atmosfären.

Idag kommer vi att titta på flera exempel på framgångsrika prototyper av flygplan av motsvarande typ, vars utvecklare kunde göra betydande framsteg för att framgångsrikt lösa de noterade problemen. Låt oss nu studera den mest kända världsutvecklingen när det gäller att skapa hypersoniska flygplan av typen i fråga.

från Boeing

Det snabbaste hypersoniska flygplanet i världen, enligt vissa experter, är amerikanska Boeing X-43A. Sålunda, under testning av denna enhet, registrerades det att den nådde hastigheter över 11 tusen km/h. Det är ungefär 9,6 gånger snabbare

Vad är speciellt anmärkningsvärt med X-43A hypersoniska flygplan? Egenskaperna för detta flygplan är som följer:

Den högsta hastighet som registrerats i tester är 11 230 km/h;

Vingspann - 1,5 m;

Kroppslängd - 3,6 m;

Motor - direktflöde, Supersonic Combustion Ramjet;

Bränsle - atmosfäriskt syre, väte.

Det kan noteras att enheten i fråga är en av de mest miljövänliga. Faktum är att bränslet som används praktiskt taget inte avger skadliga förbränningsprodukter.

X-43A hypersoniska flygplan utvecklades gemensamt av NASA-ingenjörer, såväl som Orbical Science Corporation och Minocraft. skapades för cirka 10 år sedan. Cirka 250 miljoner dollar investerades i dess utveckling. Den konceptuella nyheten med flygplanet i fråga är att det utformades med syftet att testa den senaste tekniken för att tillhandahålla framdrivning.

Utveckling från Orbital Science

Orbital Science-företaget, som, som vi noterade ovan, deltog i skapandet av X-43A, lyckades också skapa sitt eget hypersoniska flygplan - X-34.

Topphastigheten är mer än 12 tusen km/h. Det är sant, under praktiska tester uppnåddes det inte - dessutom var det inte möjligt att uppnå indikatorn som visades av X43-A-flygplanet. Flygplanet i fråga accelereras när Pegasus-raketen, som drivs med fast bränsle, aktiveras. X-34 testades första gången 2001. Flygplanet i fråga är betydligt större än Boeing-flygplanet - dess längd är 17,78 m, dess vingspann är 8,85 m. Den maximala flyghöjden för det hypersoniska fordonet från Orbical Science är 75 kilometer.

Flygplan från Nordamerika

Ett annat känt hypersoniskt flygplan är X-15, producerat av North American. Analytiker klassificerar denna apparat som experimentell.

Den är utrustad, vilket ger vissa experter en anledning att inte klassificera den som ett flygplan. Men närvaron av raketmotorer gör att enheten, i synnerhet, kan utföra Så, under ett av testerna i detta läge, testades den av piloter. Syftet med X-15-enheten är att studera detaljerna för hypersoniska flygningar, utvärdera vissa designlösningar, nya material och styrfunktioner för sådana maskiner i olika lager av atmosfären. Det är anmärkningsvärt att det godkändes redan 1954. X-15 flyger med en hastighet på mer än 7 tusen km/tim. Dess flygräckvidd är mer än 500 km, dess höjd överstiger 100 km.

Det snabbaste produktionsflygplanet

De hypersoniska fordonen vi studerade ovan tillhör faktiskt forskningskategorin. Det kommer att vara användbart att överväga några produktionsmodeller av flygplan som i egenskaper är nära de hypersoniska eller är (enligt en eller annan metod) hypersoniska.

Bland sådana maskiner är den amerikanska utvecklingen av SR-71. Vissa forskare är inte benägna att klassificera detta flygplan som hypersoniskt, eftersom dess maximala hastighet är cirka 3,7 tusen km/h. Bland dess mest anmärkningsvärda egenskaper är dess startvikt, som överstiger 77 ton. Enhetens längd är mer än 23 m, vingspannet är mer än 13 m.

Den ryska MiG-25 anses vara ett av de snabbaste militärflygplanen. Enheten kan nå hastigheter på mer än 3,3 tusen km/h. Den maximala startvikten för ett ryskt flygplan är 41 ton.

På marknaden för serielösningar med egenskaper nära hypersoniska är således Ryssland bland de ledande. Men vad kan sägas om den ryska utvecklingen när det gäller "klassiska" hypersoniska flygplan? Är ingenjörer från Ryska federationen kapabla att skapa en lösning som är konkurrenskraftig med maskiner från Boeing och Orbital Scence?

Ryska hypersoniska fordon

För tillfället är det ryska hypersoniska flygplanet under utveckling. Men det går ganska aktivt. Vi pratar om flygplanet Yu-71. Dess första tester, att döma av mediarapporter, utfördes i februari 2015 nära Orenburg.

Det antas att flygplanet kommer att användas för militära ändamål. Således kommer ett hypersoniskt fordon att vid behov kunna leverera destruktiva vapen över avsevärda avstånd, övervaka territoriet och även användas som en del av attackflygplan. Vissa forskare tror att 2020-2025. Strategic Missile Forces kommer att ta emot ett 20-tal flygplan av motsvarande typ.

Det finns uppgifter i media om att det ryska hypersoniska flygplanet i fråga kommer att monteras på den ballistiska missilen Sarmat, som också är på designstadiet. Vissa analytiker tror att det hypersoniska fordonet Yu-71 som utvecklas inte är något annat än en stridsspets som måste separeras från den ballistiska missilen i slutskedet av flygningen och sedan, tack vare flygplanets höga manövrerbarhet, övervinna missilförsvaret system.

Projekt "Ajax"

Bland de mest anmärkningsvärda projekten relaterade till utvecklingen av hypersoniska flygplan är Ajax. Låt oss studera det mer i detalj. Ajax hypersoniska flygplan är en konceptuell utveckling av sovjetiska ingenjörer. I det vetenskapliga samfundet började samtal om det redan på 80-talet. Bland de mest anmärkningsvärda egenskaperna är närvaron av ett termiskt skyddssystem, som är utformat för att skydda höljet från överhettning. Således föreslog utvecklarna av Ajax-apparaten en lösning på ett av de "hypersoniska" problemen som vi identifierade ovan.

Det traditionella termiska skyddsschemat för flygplan innebär att speciella material placeras på kroppen. Ajax-utvecklarna föreslog ett annat koncept, enligt vilket det inte var tänkt att skydda enheten från extern värme, utan att släppa in värme i maskinen, samtidigt som den skulle öka dess energiresurs. Det sovjetiska flygplanets huvudkonkurrent ansågs vara det hypersoniska flygplanet "Aurora", skapat i USA. Men på grund av det faktum att designers från Sovjetunionen avsevärt utökade konceptets kapacitet, tilldelades den nya utvecklingen ett brett utbud av uppgifter, särskilt forskningsuppgifter. Vi kan säga att Ajax är ett hypersoniskt flerfunktionsflygplan.

Låt oss ta en närmare titt på de tekniska innovationer som föreslagits av ingenjörer från Sovjetunionen.

Så de sovjetiska utvecklarna av Ajax föreslog att använda värmen som genererades som ett resultat av friktion av flygplanets kropp med atmosfären och omvandla den till användbar energi. Tekniskt sett skulle detta kunna realiseras genom att placera ytterligare skal på enheten. Som ett resultat bildades något i stil med en andra kår. Dess hålighet var tänkt att vara fylld med någon form av katalysator, till exempel en blandning av brandfarligt material och vatten. Det värmeisolerande skiktet av fast material i Ajax var tänkt att ersättas med ett flytande, vilket å ena sidan skulle skydda motorn, å andra sidan skulle främja en katalytisk reaktion, som under tiden skulle kunna åtföljas av en endoterm effekt - värmerörelsen från de yttre kroppsdelarna inåt. Teoretiskt sett kan kylningen av de yttre delarna av enheten vara vad som helst. Överskottsvärmen var i sin tur tänkt att användas för att öka effektiviteten hos flygplansmotorn. Samtidigt skulle denna teknik göra det möjligt att generera fritt väte som ett resultat av bränslets reaktion.

För närvarande finns det ingen information tillgänglig för allmänheten om fortsättningen av utvecklingen av Ajax, men forskare anser att implementeringen av sovjetiska koncept i praktiken är mycket lovande.

Kinesiska hypersoniska fordon

Kina håller på att bli en konkurrent till Ryssland och USA på marknaden för hypersoniska lösningar. Bland de mest kända utvecklingarna av ingenjörer från Kina är WU-14-flygplanet. Det är ett hypersoniskt kontrollerat segelflygplan monterat på en ballistisk missil.

En ICBM skjuter upp ett flygplan i rymden, varifrån fordonet kraftigt dyker ner och utvecklar hypersonisk hastighet. Den kinesiska enheten kan monteras på olika ICBM med en räckvidd från 2 till 12 tusen km. Det visade sig att WU-14 under tester kunde nå en hastighet som översteg 12 tusen km/h och blev därmed det snabbaste hypersoniska flygplanet enligt vissa analytiker.

Samtidigt menar många forskare att det inte är helt legitimt att klassa den kinesiska utvecklingen som ett flygplan. Det finns alltså en utbredd version enligt vilken enheten ska klassificeras specifikt som en stridsspets. Och mycket effektiv. När man flyger nedåt med den angivna hastigheten kommer inte ens de mest moderna missilförsvarssystemen att kunna garantera avlyssning av motsvarande mål.

Det kan noteras att Ryssland och USA också utvecklar hypersoniska fordon som används för militära ändamål. Samtidigt skiljer sig det ryska konceptet, enligt vilket det är tänkt att skapa maskiner av lämplig typ, avsevärt, vilket framgår av data i vissa medier, från de tekniska principerna som implementerats av amerikanerna och kineserna. Således koncentrerar utvecklare från Ryska federationen sina ansträngningar inom området för att skapa flygplan utrustade med en ramjetmotor som kan startas från marken. Ryssland planerar att samarbeta i denna riktning med Indien. Hypersoniska fordon skapade enligt det ryska konceptet, enligt vissa analytiker, kännetecknas av lägre kostnader och ett bredare utbud av applikationer.

Samtidigt föreslår det ryska hypersoniska flygplanet, som vi nämnde ovan (Yu-71),, som vissa analytiker tror, ​​utplacering på ICBM. Om denna avhandling visar sig vara korrekt, kan vi säga att ingenjörer från Ryska federationen arbetar samtidigt i två populära konceptuella riktningar i konstruktionen av hypersoniska flygplan.

Sammanfattning

Så, förmodligen det snabbaste hypersoniska flygplanet i världen, om vi pratar om flygplan oavsett deras klassificering, är fortfarande det kinesiska WU-14. Även om du måste förstå att verklig information om det, inklusive de som är relaterade till tester, kan vara sekretessbelagda. Detta är helt i linje med principerna för kinesiska utvecklare, som ofta strävar efter att hålla sin militära teknik hemlig till varje pris. Hastigheten för det snabbaste hypersoniska flygplanet är mer än 12 tusen km/h. Den amerikanska utvecklingen av X-43A "kommer ikapp" med den - många experter anser att den är den snabbaste. Teoretiskt sett kan det hypersoniska flygplanet X-43A, liksom den kinesiska WU-14, komma ikapp med utvecklingen från Orbical Science, designad för en hastighet på mer än 12 tusen km/h.

Egenskaperna hos det ryska flygplanet Yu-71 är ännu inte kända för allmänheten. Det är fullt möjligt att de kommer att vara nära parametrarna för det kinesiska flygplanet. Ryska ingenjörer utvecklar också ett hypersoniskt flygplan som kan lyfta självständigt, snarare än baserat på en ICBM.

Pågående projekt av forskare från Ryssland, Kina och USA är på ett eller annat sätt relaterade till den militära sfären. Hypersoniska flygplan, oavsett deras eventuella klassificering, betraktas i första hand som bärare av vapen, troligen nukleära. Men i verk av forskare från olika länder i världen finns det teser som "hypersonisk", som kärnteknik, mycket väl kan vara fredlig.

Frågan är framväxten av prisvärda och pålitliga lösningar som gör det möjligt att organisera massproduktion av maskiner av lämplig typ. Användningen av sådana anordningar är möjlig inom det bredaste utbudet av sektorer för ekonomisk utveckling. Hypersoniska flygplan kommer sannolikt att hitta störst efterfrågan inom rymd- och forskningsindustrin.

När produktionstekniken för motsvarande fordon blir billigare kan transportföretag börja visa intresse för att investera i sådana projekt. Industriföretag och leverantörer av olika tjänster kan börja överväga "hypersonisk" som ett verktyg för att öka företagens konkurrenskraft när det gäller att organisera internationell kommunikation.

Den här veckan ägde den tredje testflygningen av det amerikanska hypersoniska flygplanet (HLA) X-51 AWaveRider, en prototyp av en lovande missil, rum. Men 15 sekunder efter lanseringen, även innan huvudmotorn började fungera, tappade WaveRider kontrollen och föll i havet.

Det tidigare testet, som ägde rum förra året, misslyckades också - gaspedalen, som accelererar enheten till den hastighet som krävs för att starta huvudmotorn, fungerade inte i tid och separerade inte. Men tidigare, 2010, lyckades motorn på "maskinen" fungera i 200 sekunder (300 var planerade), vilket accelererade enheten till fem ljudhastigheter (5M). Dess varaktighet tredubblade alltså det tidigare rekordet som sattes av det rysk/sovjetiska hypersoniska flyglaboratoriet (HFL) Kholod. Samtidigt, till skillnad från den inhemska enheten, använde "amerikanen" flygfotogen snarare än väte som bränsle.

Det nuvarande misslyckandet kommer säkerligen att bromsa det amerikanska hypersoniska programmet, för vilket 2 miljarder dollar har spenderats, men detta ändrar inte det faktum att USA redan har en nyckelteknologi för detta program - en fungerande prototyp av en hypersonisk luftandning. motor (scramjet, aka scramjet).

Potentiellt kan sådana motorer accelerera ett flygplan till 17 ljudhastigheter på väte och upp till 8 på kolvätebränsle. Men för att det ska fungera krävs det att man uppnår en stabil förbränning av bränsle i ett överljudsluftflöde – vilket enligt en av utvecklarna inte är lättare än att hålla en tändsticka tänd i en orkans epicentrum. Men för inte så länge sedan trodde man att detta var omöjligt i princip när man använde kolvätebränsle, och det enda lämpliga bränslet för scramjetmotorer var explosivt väte, vilket skapar driftssvårigheter och "blåser upp" volymen av bränsletankar på grund av dess låga densitet . Men sedan 2004 har väst genomfört ett antal relativt framgångsrika tester av flygplan - både väte och "fotogen".

Vad är den praktiska innebörden av tvåmiljardprogrammet? Designhastigheten för X-51 är 7M (cirka 7 tusen km/h för en höjd av 20 km), designområdet är 1600 km, flyghöjden är cirka 25 km. Med andra ord, i termer av "räckvidd" motsvarar den ungefär kryssningsmissilen BGM-109 Tomohawk (1600 km, med en kärnstridsspets - 2500 km) eller en medeldistans ballistisk missil - till exempel som tagits ur tjänst under Pershing -2 INF-fördraget ( 1770 km). Vilka är fördelarna med "vågskeppet" jämfört med dess "konkurrenter"?

BGM-109 har en subsonisk hastighet på 880 km/h. Således tar flygningen till maximal räckvidd cirka två timmar. Under denna tid kan missilen upptäckas och förstöras, och målet kan röra sig. Naturligtvis är en kryssningsmissil som flyger på en höjd av cirka 60 m över marken och har låg radarsignatur enbart på grund av sin storlek ett mycket problematiskt mål för luftvärnet. Det finns dock även kända framgångsrika exempel på försvar av attackerade föremål från Tomahawks – till exempel det irakiska kärnkraftscentret under Desert Storm.

En ballistisk missil med en räckvidd av samma ordning har en medelhastighet på cirka 10 tusen km/h. Men för det första kan "ballistik" upptäckas från rymden redan vid uppskjutningsögonblicket - en imponerande fackla från fungerande raketmotorer är ganska tydligt synlig. För det andra är den maximala höjden för banan för ballistiska missiler i denna räckvidd nära 400 km, så de dyker upp på missilförsvarsradarer ganska tidigt. För det tredje är "ballistik" ett icke-manövrerande mål, vilket gör det möjligt att avlyssna dem även med luftvärnsmissiler riktade mot ledpunkten. I allmänhet, med den moderna utvecklingen av missilförsvarssystem, är en medeldistans ballistisk missil ett ganska sårbart mål.

Samtidigt är ballistiska missiler ett fenomenalt ineffektivt leveranssätt när det gäller förhållandet mellan uppskjutningsmassa och nyttolast. Kemiska raketmotorer kombinerar enorm dragkraft med ännu mer monstruös frosseri, och ballistiska flygningar är i princip energikrävande. Som ett resultat bar till exempel Pershing 2, med en lanseringsvikt på 7,4 ton, en stridsspets på 399 kg. Som jämförelse bär Tomahawks nästan samma mängd med sin egen vikt på cirka ett och ett halvt ton.

Låt oss nu jämföra det med hypersoniska missiler. Hastigheten och flygtiden är i allmänhet jämförbara med Pershing 2:s. Samtidigt använder X-51 för det första en mycket mer ekonomisk luftjetmotor. För det andra klättrar den inte till en höjd av 400 km och "rapporterar" sin närvaro till alla omgivande missilförsvarsradarer. För det tredje kan den aktivt manövrera. Observera att, som tester utförda 2007 av svenska SaabBofors visade, vid hastigheter på 5,5 M, är komplexa manövrar möjliga även i täta lager av atmosfären. Som ett resultat är det endast möjligt att avlyssna en WaveRider om interceptorn är märkbart överlägsen den senare i hastighet och manövrerbarhet. Nu finns det helt enkelt inga sådana interceptorer.

Befintliga missilförsvarssystem kan inte heller bekämpa hypersoniska missiler i X-51-klassen. Dessutom, även i fallet med en grundläggande möjlighet till förstörelse, minskar målets höga hastighet avlyssningszonen kraftigt.

Med andra ord kombinerar WaveRider en flygtid jämförbar med medeldistans ballistiska missiler med mycket lägre sikt och virtuell osårbarhet mot modernt luftförsvar/missilförsvar. Samtidigt, vid ett tillfälle, gick Sovjetunionens ledning till stora ansträngningar för att avlägsna Pershings från Europa, och bytte ut dem mot ett mycket större antal av deras egna medeldistansmissiler – och det av goda skäl. De 8-10 minuter långa flygtiden för amerikanska missiler gjorde dem till ett nästan idealiskt sätt att avväpna och "halshugga" anfall - de under attack hade helt enkelt ingen tid kvar att svara. Om Kh-51 tas i serieproduktion kommer situationen att reproduceras i en sämre version - trots att skapandet av nukleära varianter av "vågskepp" är fullt möjligt.

Samtidigt är användningen av scramjetmotorer inte begränsad till medeldistansfordon. Å ena sidan, enligt NATO:s rådgivande grupp för rymdforskning och -utveckling (AGARD), kan scrumjets användas i stor utsträckning i rent taktiska kortdistanssystem - dessa är pansarvärnsmissiler (även utformade för att förstöra befästningar), luft-till -luftmissiler och granater med liten kaliber (30-40 mm) för att träffa luftmål. En annan trolig riktning är användningen av scramjetmotorer i antimissiler utformade för att fånga upp ballistiska missiler i den inledande delen av banan.

Å andra sidan kan användningen av hypersonisk teknologi leda till uppkomsten av fundamentalt nya klasser av strategiska system. Det mest konservativa alternativet är att använda hypersoniska fordon som "manövrerande stridsspetsar" för traditionella ballistiska missiler.

Observera att en ballistisk missil med lång räckvidd är något sårbar i mittsektionen av banan (eftersom den är omgiven av ett stort antal lätta lockbeten, dipolreflektorer och störsändare), men är sårbar i de första och sista delarna av banan ( lätta lockbeten elimineras av själva atmosfären, som ett resultat åtföljs stridsspetsen endast av en liten mängd tung LC). Samtidigt representerar både stridsspetsen och dess "följe" en uppsättning icke-manövrerande ballistiska mål, vilket radikalt förenklar missilförsvarsuppgiften. En höghastighets och manövrerbar "maskin" med en scramjetmotor är dock praktiskt taget osårbar för nuvarande luftförsvars- och missilförsvarssystem. Som ett resultat, genom att kombinera en klassisk ICBM med en hypersonisk manövrerande stridsspets, är det möjligt att uppnå ett tillförlitligt genombrott av motsvarande echelon av missilförsvar.

Med andra ord, vi talar om teknik som verkligen kan revolutionera militära angelägenheter. Det hypersoniska hotet kommer oundvikligen att bli verklighet inom en mycket överskådlig framtid.

Hyperljudshastighet – detta är ett flyg från fart från FYRA ljudhastigheter och mer. Bland flyg specialister använder oftast inte namnet "ljudhastighet", A "Mach." Detta namn kommer från österrikiska efternamn forskare fysik av Ernst Mach ( Ernst Mach ), som forskat aerodynamisk processer som åtföljer överljuds- rörelse av kroppar Således, 1 Mach – Detta EN ljudhastighet. Respektive hypersonisk hastighet – Detta Mach FYRA och mer. I 1987år 7 december V Washington statsöverhuvuden USSR Och USA, Mikhail Gorbatjov Och Ronald Reagan signerad avtal om likvidation kärn missiler genomsnitt räckvidd "Pionjär" Och "Pershing 2". Som ett resultat av denna händelse blev det sluta utveckling Sovjetisk strategisk kryssning raketer "X-90" vilket hade hypersonisk hastighet flyg. Raketskapare X-90 endast fått tillstånd att bedriva ETT test flyg. Given framgångsrik testet kan leda till en storslagen omutrustning av det sovjetiska flygvapnet flygplan med hypersonisk hastighet flyg som skulle kunna ge överlägsenhet V USSR luft.

I 1943år amerikansk flygbolag « klocka» började skapa flygplan, som borde ha övervinna ljudets hastighet. Kula, skott från gevär, flugor snabbare än ljudets hastighet, så över flygkroppsform nytt plan på länge trodde inte det. Hans design antas stor säkerhetsmarginal. På några ställen pläteringöverskridits tjocklek ETT centimeter. Kula det löste sig tung. HANDLA OM oberoende ta av kunde inte vara och Tal. Upp i himlen ny planet lyfte från med hjälp bombplan B-29. amerikansk flygplan designat för bryta ljudets hastighet, fick namnet "X-1" ( se artikeln "Okänt flygplan") X-1 flygkroppsform skulle kunna passa för hypersonisk hastighet flyg.

Civil testpilot Chalmers Goodlin sätta skick – bonus för att övervinna ljudhastighet 150 000 dollar ! Sedan lön kapten amerikanska flygvapnet uppgick till 283 dollar per månad. Ung kaptenåldrig 24-talår Chuck Yeager, strid pilotofficer röv, nerskjuten 19 fascistiska flygplan, 5 av dem till ett strid bestämde jag mig för att det var HAN kommer att övervinna ljudets hastighet. Ingen visste det under flygningen bryta ljudets hastighet hans var trasiga två revben och rörde sig dåligt höger hand. Detta hände som ett resultat faller Med hästar under promenader Med fru dagen före. Chuck Yeager förstod att det var hans extrem flyger framför sjukhus Och förblev tyst, att flyga INTE avbokat. Att övervinna ljudets hastighet kommer att bli första etappen på väg att gå mot hypersonisk hastighet flyg .

I 1947år 14 oktober i tisdag tog till skyarna från en hemlig flygbas Amerikansk strategisk bombplan B-29 med fäst vid bomb bay med flyg . På höjd ungefär 7 km skild från den bemannad enheten vid den tiden ovanlig formulär. Genom Ett par minuter det var en öronbedövande bomull, som när man sparkade från flera vapen samtidigt, men det var INTE katastrof. På denna dag amerikansk testpilot Charles Elwood Yeager mer känd som Chuck Yeager ( Chuck Yeager ) eller Chuck Eager först i mänsklighetens historia överträffade LJUDENS HASTIGHET på EXPERIMENTELL på ett flygplan X-1. Överljuds flygplan X-1 hade max flyghastighet – 1 556 km/h och detta är från direkt vinge, praktisk tak X-1 – 13 115 meter, max motorkraft – 2 500 kgf. Landat X-1 själv, i planera läge. Senare samma sak flygbas, mer känd som "Zon 51", ligger längst ner torkat salt sjöar Brudgum ( Brudgum ), på söder stat Nevada utfördes tester enheter med hypersonisk hastighet flyg .

Efter acceptans till USA doktriner kärn krigsmängd strategiska bombplan V USA höjdes med fyra gånger. Bombplanen skulle skydda tusentals jetplan fighters F-80 Och F-82. Genom ett år efter Chuck Yeager bröt ljudets hastighet Och sovjetisk testpilot Ivan Evgrafovich Fedorov på en fighter "La-176".

Den första sovjetiska CRUISED-missilen "Burya" på startrampen under uppskjutning

Sopa vinge La-176 uppgick till 45 grader, max motorkraft - 2 700 kgf, praktiskt tak – 15 000 m, max hastighet - 1 105 km/h Vid det tillfället begränsa för bemannade flygplan verkade 2-3 ljudhastigheter. Men på hemlighetövningsfält USSR Redan då testades utrustning som hade hypersonisk hastighet flyg. Det var en raket "R-1" med max fart flyg 1 465 m/s och räckvidd flyg 270 km . OCH tester R-1 genomfördes på träningsplatsen "Kapustin Yar" V Astrakhan område . Framtida flygplan flyttar med hypersonisk hastighet, inte bara nya krävdes motorer och nya material, men också nytt bränsle. Det hemliga bränslet för ballistisk raketer R-1 serveras etanol högsta kategorin av städning.

Den första sovjetiska CRUISED-missilen "Burya" under flygning

BALLISTISK raket R-1 utvecklades under vägledning Sergei Pavlovich Korolev. För att vara rättvis, låt oss säga att det är under utveckling R-1 deltog också aktivt del av tyskan missil specialister, som flyttade till USSR efter Andra världskriget krig. Raket R-1 blev Startpunkt under utveckling INTERKONTINENTAL ballistisk missiler som hade hypersonisk hastighet och borde ha varit det absolut PÅ OSKADERBARA MEDEL leverans kärn vapen. Först Konstgjord jordsatellit och första flygningen person V Plats har redan visat sig på grund av utseende interkontinental ballistisk raketer.

Amerikansk återanvändbar rymdfarkost "Space Shuttle" när han flyttade till uppskjutningskomplexet

Först framgångsrik lansering Sovjetisk ballistisk raketer R-1 genomfördes 10 oktober 1948årets. För prestation militär balans Med USA raketer med räckvidd flyg INTE hundratals A tusentals kilometer. Tester Korolev missiler gick framgångsrikt, och varje efterföljande modell fick mer och mer hypersonisk hastighet flyg och mer och mer räckvidd flyg. På agendan stod frågan om ersättning missil bränsle. Etanol som bränsle slutade komma på grund av att den är otillräcklig förbränningshastighet och på grund av dess otillräckliga värmekapacitet, det är mängd energi. Poängen är att för att flyga hypersoniska hastigheter som bränsle endast lämplig VÄTE. Varken på som ett annat kemiskt element Så snabb flyga det är förbjudet! Väte har en stor förbränningshastighet och stor värmekapacitet, det vill säga högt förbränningstemperatur, har samtidigt minsta möjliga volym vätebränsle. Följaktligen, vid användning VÄTE det visar sig maximal dragkraft motor . Förutom allt detta VÄTE bränsle är ABSOLUT MILJÖREN bränsle !!! S.P. Korolev trodde att det var det detta är bränsle kommer att lösa problemet med förflyttning in nära jorden utrymme på hypersoniska hastigheter flyg.

Amerikansk återanvändbar rymdfärja under drift i omloppsbana

Däremot fanns det En till lösningsalternativ kosmiska hastigheter. Det föreslogs av kända akademiker Mikhail Kuzmich Yangel Och Vladimir Nikolaevich Chelomey. Det var en vätska med ammoniak lukt och olik väte var enkel och väldigt billig i produktion. Men när Korolev upptäckte vad det är, han kom till SKRÄCK! Detta underbara raketbränsle kallades HEPTYL. Han befann sig i SEX GÅNGER GIFTIG ÄN PYROCYLSYRA och i fråga om graden av farlighet överensstämde BEKÄMPA giftiga ämnen "ZARIN" Och "FOSGEN"! dock Sovjetunionens regering bestämde det missilvapen är viktigare möjlig konsekvenser och att den måste skapas till vilket pris som helst. Senare på bränsle heptyl raketer flög Yangelya Och Chelomeya.

I 1954år fick sovjetisk underrättelsetjänst hemlig meddelande från en boende i USA, tack vare vilket i USSR arbetet har börjat skapa flyg Med hypersonisk hastighet flyg. I USA detta projekt fick namnet "Navajo." Genom två månader efter hemlighet meddelanden Det visade sig upplösning sovjetisk regering om skapelsens början strategisk VINGAD raketer. I USSR utvecklingen av en sådan raket beställdes KB S.A. Lavochkin ( se artikeln "Semyon Alekseevich Lavochkin"). Projektet fick namnet "Storm". Totalt in TREårets "Storm" började passera tester på träningsplatsen "Kapustin Yar"!!! Layout "Stormar" motsvarade moderna Amerikansk återanvändbar rymdfarkost till fartyget "Rymdfärja". Vid testtillfället "Stormar" det blev känt att amerikansk projekt Navajo var STÄNGD. Detta hände mest troligt på grund av det faktum att amerikanska designers vid det tillfället misslyckades skapa det nödvändiga motorer.

"Storm" var inte designad för hypersonisk hastighet flyg, men för en liten stund lägre hastighet på TRE vid HALVA ljudets hastighet. Detta berodde på att de vid den tiden ännu inte hade skapat material, som skulle stå emot UPPVÄRMNING AV HUDEN motsvarande hypersonisk hastighet.Även ombord enheter borde ha behållit prestanda i stora drag uppvärmningstemperatur. När du skapar "Stormar"ännu satte igång utveckla material tål data temperatur uppvärmningsförhållanden.

Just nu TRE tur lanseras bevingad raketer "Stormar"ägande INNAN hypersonisk hastighet, raketer Korolev, "R-7", redan lanserat i låg omloppsbana om jorden första konstgjorda jordsatelliten Och den första levande varelsen - en blandare med smeknamn "Laika". Vid den här tiden ledaren USSR N.S. Chrusjtjov i en intervju för Västra trycka in högt uppgav att på raketen R-7 kan installeras KÄRN ladda och slå NÅGOT SYFTE på territoriet USA. Från och med nu GRUND missil- och rymdförsvar USSR bli interkontinental ballistisk raketer. Kryssningsmissil "Storm" gjordes för att uppfylla det samma mest uppgifter, men då Sovjetunionens regering tyckte det var värt att dra både dessa program kommer samtidigt att vara det dyr Och "Storm" HAR STÄNGT???

I sent 1950-tal och det är allt 1960-taletår och in USA och i USSR utfördes experiment på skapande lovande flyg utrustning med hypersonisk hastighet flyg. Men i tät skikten atmosfär flygplan också överhettad och på vissa ställen till och med smält därför prestation hypersonisk hastighet V ATMOSFÄR igen och igen sköts upp för en okänd tidpunkt . I USA existerar program skapande experimentell flygplan anropade "X", med hjälp av vilken flygning studeras på hypersoniska hastigheter. amerikansk militären placerade stor hoppas på experimentell flygplan "X-31" Men 15 november 1967år från nu 10 sekunders flygning hypersonisk hastighet X-31 exploderad. Efter det pilotprogram flygplan "X" var upphängd men bara på ett tag. Så in mitten av 1970-taletår för Amerikansk experimentell på ett flygplan "X-15" på höjd nära 100 km har nåtts hypersonisk hastighet flygning lika med 11 ljudhastigheter (3.7 km/sek )!!!

I mitten av 1960-taletår och USA Och Sovjetunionen självständigt från varandra och samtidigt har redan börjat skapa serie flygplan som flyger från marschfart Mach TRE! Flyger med TRE ljudhastigheter V ATMOSFÄR Mycket komplex uppgift ! Som ett resultat KB Kelly Johnson på kontoret Lockheed Och Design Bureau of A.I. Mikoyan på MiGe ( se artikeln "Artyom Ivanovich Mikojan") skapade två flygmästerverk teknologi. amerikaner - strategisk spana "S.R.-71 tumKoltrast ( se artikeln « S.R.-71"). ryssar den bästa i världen fighter-interceptor "MiG-25" ( se artikeln "MiG-25"). Utanför SR-71 Det har svart Färg Inte på grund av svart målar, men på grund av FERRIT beläggning, vilket är mycket tar effektivt bort värme. Senare S.R.-71 fördes till hypersonisk hastighet flyg 4 800 km/h MiG-25 användes framgångsrikt under kriget Israel Med Egypten som höghöjdsspaningsflygplan. Hela flygningen MiG-25 ovan Israel ockuperade TVÅ MINUTER!!! Israeliskt luftförsvar hävda det MiG-25 har TRE OCH EN HALV ljudhastighet (4 410 km/h eller 1 225 Fröken )!

Överlägsenhet i luften kan ge och flyg flyg. Som ett resultat av arbetet med detta ämne, Plats fartyg ÅTERANVÄNDBAR använda sig av Amerikansk rymdfärja Och sovjetiska "Buran" ( se artikeln "Rymdskeppet Buran"). På landning till marken Plats fartyg återanvändbar användningsområden ingår i atmosfär Med Första kosmiska hastigheten, 7,9 km/sek – den är inne 23,9 gånger mer ljudets hastighet. För skydd från överhettning vid inträde atmosfär, återanvändbart utrymme fartyg är täckta med en speciell beläggning på utsidan KERAMISKA plattor. Det är klart att även med INTE Mycket stor kränkning detta keramisk beläggning på hypersonisk hastighet kommer att hända katastrof.

Efter karg sökningar universell medel skydd från överhettning kämpa för mästerskap i luften flyttade till en annan - ultralåg höjd. BEVINGAD missiler bytt till höjd flyg omkring 50 meter, på, INNAN hypersoniska hastigheter flyg, ca 850 km/h med teknik LÄTTNING FÖLJER terräng. Amerikansk bevingad raketen fick namnet "Tomahawk" ( Tomahawk ), A sovjetisk analog "X-55". Detektering av bevingade missiler radar svår eftersom raketen själv, tack vare den senaste målsökningssystem Det har små storlekar och motsvarande liten reflekterande yta. Också nederlag kryssningsmissil svår Därför att aktiv, oförutsägbar manövrering Under flygningen. Skapande sovjetisk kryssningsmissil X-55 instruerades KB "Raduga" vems ledare var Igor Sergeevich Seleznev.

dock beräkningar visade att nästan komplett bevingad osårbarhet raketer kan endast tillhandahållas hypersonisk hastighet flyg till fem sex gånger mer ljudets hastighet (5-6 Makhov) , som motsvarar fart ungefär två km/sek. Allra först tester ny teknik, ställdes formgivarna återigen inför samma överhettningsproblem. När du når det angivna hypersonisk hastighet flyg yta raketen värmdes upp till nästan 1 000 grader Celsius och var de första som misslyckades styrantenner. Sedan Igor Seleznev gick till Leningrad till företaget "Leninist", var gjordes de radioelektronik ombord. Experter gav INTE tröstande slutsats. Do lyckades en raket som flyger mot hypersonisk hastighet V tät skikten atmosfär omöjlig.

Men en av de anställda Forskningsinstitut, han föreslog nämligen ett original aning. Varför fotogen, ombord bevingad raketer som bränsle använd inte också som KYLARE målsökande huvuden . Hölls experiment på att skapa ett system kyl- använder ombord bränsle, fotogen. Under arbetets gång Freinstadt kom fram till att fotogen har INTE tillräcklig mängd energi att flyga till hypersonisk hastighet och vad är nödvändigt bränsle till hypersonisk hastighetär VÄTE. Men Freinstadt erbjuds att ta emot väte från fotogen direkt ombord raketer. Begrepp sådan motor fick namnet "Ajax".

Det sovjetiska återanvändbara rymdskeppet "Buran" Den värmeisolerande beläggningen av fartyget som består av speciella keramiska plattor är tydligt synliga

På den tiden detta aning verkade för mycket fantastisk. Som ett resultat, på vapen var accepterad bevingad raket med subsonisk hastighet flyg X-55. Men även en sådan raket blev enastående vetenskapliga och tekniska framgångar. Kort teknisk egenskaper hos de bevingade raketer X-55: längd — 5,88 m; kroppsdiameter — 0,514 m; vingspann — 3,1 m; startvikt — 1195 kg; räckvidd för flyg — 2 500 km; flyghastighet — 770 km/h ( 214 Fröken); flyghöjd från 40 innan 110 m; stridsspetsmassa — 410 kg; stridsspetskraft — 200 CT; noggrannhet upp till 100 m.V 1983år efter adoption bevingad raketer X-55 V försvarsministeriet frågan väcktes om avveckla arbetet på skapande motor tillhandahålla hypersonisk hastighet flyg. Men just i det här åretämne hypersonisk flygplan har blivit mer och mer frekventa flimmer i rapporter Sovjetisk underrättelsetjänst.

Sovjetisk återanvändbar rymdfarkost "Buran" i omloppsbana

Som en del av programmet "Stjärnornas krig" amerikansk regeringen startade finansiering utveckling av enheter som flyger lika framgångsrikt i båda atmosfär och i Plats. I grunden ny flyg vapen skulle vara enheter med hypersonisk hastighet flyg . Efter framgångsrikt skapande X-55, Igor Seleznev, utan att vänta på skapelsen nuvarande enhetsmodell "Ajax" startat utvecklingen bevingad raket som flyger från hypersonisk hastighet. Det blev en sådan raket bevingad raket "X-90" som var tänkt att flyga på en traditionell fotogen med fart Mer Mach 5. Seleznev Design Bureau lyckades lösa problemet temperatur överhettning. Det antogs att X-90 kommer att börja från STRATOSFÄR. Därigenom temperatur uppvärmning hus raketer kom ner till minimum. Det fanns dock också en annan orsak antagande av sådant lanseringshöjd raketer. Faktum är att de vid det här laget mer eller mindre hade lärt sig att skjuta ner ballistisk missiler, lärt sig att skjuta ner flygplan och lärde sig att skjuta ner kryssningsmissiler, flyger vidare ultralåga höjder Med subsonisk hastighet flyg . Bara förblev orörd ett lager stratosfären - detta är lagret mellan atmosfär Och Plats. En idé uppstod "smyga igenom" obemärkt specifikt i området stratosfär, använder sig av hypersonisk hastighet.

Amerikansk Tomahawk kryssningsmissil Uppskjuten från en fartygsbaserad installation

Dock efter första framgångsrika lansera X-90 allt arbete på den här raketen var avbruten??? Detta skedde tack vare på order av ny ledare USSR, M.S. Gorbatjov. Vid den här tiden i Leningrad, Vladimir Freinstadt organiserade en grupp vetenskapliga entusiaster för att skapa hypersonisk motor "Ajax". Denna grupp Freinstadt inte bara skapat ett aggregat enligt fotogenbearbetning V väte, men jag pluggade också hantera inträffar under en flygning hypersonisk hastighet, destruktiv PLASMA runt enheten . Detta beskrev det tekniska genombrott Allt bemannade flygplan! Grupp Freinstadt påbörjade förberedelserna först flyg hypersonisk modeller. Dock i 1992årsprojekt Ajax STÄNGT Därför att uppsägning av finansiering??? I 1980-taletår, i USSR utveckling av flygplan som flyger med hypersoniska hastigheter var på Avancerad positioner i värld!!! Detta markarbete var förlorat redan bara inne 1990-taletår.

Amerikansk Tomahawk kryssningsmissil precis innan den träffade målet

EFFEKTIVITET Och FARA bekämpa flygplan som flyger med hypersoniska hastigheter var UPPENBAR redan då, in 1980-taletår. I 1998år in början av augusti i närheten av amerikansk ambassader i Kenya Och Tanzania dundrade kraftigt explosioner. Dessa explosioner orsakades av global terrorist organisation "Alkaida" som han var ledare för, Usama bin Ladin. I samma sakår 20 augusti amerikansk fartyg som var i Arabiska hav, producerat bekämpa Start åtta bevingade missiler Tomahawk". Genom två klockan träffade missilerna territorium läger terrorister, belägen i Afghanistan. Nästa in hemlighet rapportera till presidenten USA, B. Clinton agenter rapporterade det huvudmålet missil blåsa per bas "Alkaids" V Afghanistan har INTE uppnåtts. Genom halvtimme efter START missiler Bin Laden om att flyga på honom raketer var VARNAD Förbi satellitkommunikation Och vänster bas för ca ett en timme innan explosioner Från detta Amerikanernas resultat Gjort slutsats sådan att denna strid uppgift kunde göra raketer bara med hypersonisk hastighet flyg.

Genom några dagar avancerad utvecklingsavdelning USA:s försvarsdepartement tecknat ett långtidskontrakt med företaget Boeing. Flyg företaget fick många miljarddelar skapelseordning universell bevingad missiler med hypersonisk hastighet flyg, Mach SIX. Ordningen blev storskalig ett projekt som kommer att tillåta USA skapa lovande system vapen Och flyg. Ytterligare hypersonisk enheter i färd med att deras utveckling kan förvandlas till enheter MELLANLIGGANDE, vem kan många gånger flytta från atmosfär V Plats Och tillbaka, medan du är aktiv manövrering. Sådana enheter, tack vare deras icke-standard Och oförutsägbar flygbanor kan vara mycket stora fara.

I juli 2001år in USA lanseringen genomfördes experimentell flygplan "X-43A". Han var tvungen att nå hypersonisk hastighet flyg, Mach SJU. Men enheten kraschade. I allmänhet, skapandet av teknik med hypersonisk hastighet flyg förbi SVÅRLIGHETER jämförbar med skapande atomvapen. Nyaste Amerikanska hypersoniska bevingade flygplan raketer förmodligen kommer att flyga vidare stratosfärens höjder. Förra gången lopp på skapande hypersonisk anordning började igen. Motor ny hypersonisk raketer kan bli plasma, det är temperatur den brännbara blandningen som används i motorn blir lika med varm PLASMA. Förutse tid utseende av enheter med hypersonisk hastighet flyg till Ryssland, på grund av otillräcklig finansiering Hejdå omöjlig.

Förmodligen i 2060-taletår in värld Ska börja massaövergång passagerare flygande avståndöver 7 000 km, på hypersoniska hastigheter flyg kl höjder flyg från 40 innan 60 km. I 2003år amerikaner finansierade sina forskning för dem framtida utvecklingen passagerare flygplan med hypersonisk hastighet flyg till Sovjetisk överljudspassagerare flygplan" Tu-144" ( se artiklar "Tu-144" Och "Alexey Andreevich Tupolev"). På min tid Tu-144 producerades i kvantitet 19 saker. I 2003år ett från tre kvar i lager Tu-144 renoverat och förvandlat till flygande laboratorium V RYSSISK-AMERIKA program för att testa flygplanssystem ny generation. amerikaner var i förtjust från sovjet Tu-144!!!

Först idéer för raketplan - hypersoniska flygplan, flyger från hastighet 10-15 Mach, dök upp igen 1930-taletår. Men då även det mesta visionär formgivarna hade liten aning om vad svårigheter idén måste mötas, NÅ TILL VÅR PUNKT PÅ VÅR PLANET PÅ EN OCH EN HALVTIMM!!! På hypersoniska hastigheter flyg till atmosfär av kanterna på vingarna, luftintag och andra delar av flygplanet värms upp till smälttemperaturer för aluminiumlegeringar. Därför skapandet av en framtid hypersonisk flyg, är helt relaterat till kemi, metallurgi och utveckling nya material.

Konventionella jets motorer på hastighet Mach TRE blir smalare Inte effektiv ( se artikeln "Nyheter inom luftfarten"). Med ytterligare ökande hastighet behöver ges möjlighet till ONLASH STREAM luft att utföra, roll kompressor, komprimera luft. För detta tillräckligt, INPUT DEL motorfabrikat AVSMALNANDE. På hypersonisk hastighet flygexamen gratis strömkomprimering luften är sådan att den temperatur blir 1 500 grader. Motorn övergår i den sk RAKT FLÖDE motor i allmänhet inga roterande delar. Men samtidigt han fungerar verkligen!

På min tid sovjetisk forskare Vladimir Georgievich Freinstadt hanterat problem kylning med fotogen, flyger från rymden kärnstridsspetsar. Nu designers över hela världen, tack vare hans forskning använder de effekten av en plötslig ökning av förbränningsenergin hos överhettad fotogen på grund av användningen iögonfallande med en sådan höga temperaturer VÄTE. Detta Effekt ger väldigt mer kraft motor, som ger hypersonisk hastighet flyg. I 2004år amerikaner installerat två gånger hastighetsrekord obemannad raketplan. X-43A lossad från ett jetbombplan" B-52" på höjd 12 000 meter. Raket "Pegasus" accelererade det till hastighet Mach TRE, och då X-43A lanseras din motor. Maximal fart flyg X-43A uppgick till 11 265 km/h (3 130 Fröken ), som motsvarar 9,5 ljudhastigheter. Flyg till maxhastighet ockuperade 10 sekunder för höjd 35 000 meter. På hastighet 9,5 Mach flyg från Moskva V NY skulle ha tagit lite mindre 43 minuter !!! amerikansk forskare fortsätter avancerad flygvetenskap!!!

Först bör du naturligtvis bestämma dig, hur mycket är hyperljud? Det är allmänt accepterat att hypersonisk hastighet är en hastighet över 5 Mach, det vill säga mer än fem, och för att uttrycka det enkelt är det en hastighet fem gånger ljudets hastighet.

Undrar du hur mycket detta är i kilometer i timmen? Från 5380 km/h till 6120 km/h beroende på omgivningens parametrar (för ett flygplan - luft), det vill säga på luftens densitet, som är olika vid olika flyghöjder. Så för att underlätta uppfattningen är det fortfarande bättre att använda Mach-tal. Om flygplanets hastighet överstiger 5 Mach är detta hypersonisk hastighet.

Egentligen, varför just 5 M? Värdet 5 valdes för att vid denna hastighet börjar jonisering av gasflödet och andra fysiska förändringar att observeras, vilket naturligtvis påverkar dess egenskaper.

Dessa förändringar är särskilt märkbara för motorn, konventionella turbojetmotorer kan helt enkelt inte arbeta med en sådan hastighet, en fundamentalt annorlunda motor behövs, raket eller ramjet (även om det faktiskt inte är så annorlunda, det saknar bara en kompressor och turbin, och det utför sin funktion på samma sätt: den komprimerar luften vid inloppet, blandar den med bränsle, bränner den i förbränningskammaren och tar emot en jetström vid utloppet).

Faktum är att en ramjetmotor är ett rör med förbränningskammare, väldigt enkelt och effektivt vid hög hastighet. Men en sådan motor har en stor nackdel: den behöver en viss starthastighet för att fungera (den har ingen egen kompressor, det finns inget att komprimera luften med låg hastighet med).

Historia om hastighet

På 50-talet var det en kamp för att uppnå ljudets hastighet. När ingenjörer och forskare förstod hur ett flygplan beter sig i hastigheter över ljudets hastighet och lärde sig hur man skapar flygplan designade för sådana flygningar, var det dags att gå vidare. Få flygplan att flyga ännu snabbare.

1967 nådde det amerikanska experimentflygplanet X-15 en hastighet på 6,72 Mach (7274 km/h). Den var utrustad med en raketmotor och flög på höjder från 81 till 107 km (100 km är Karmanlinjen, den konventionella gränsen för atmosfären och rymden). Därför är det mer korrekt att kalla X-15 inte ett flygplan, utan ett raketplan. Han kunde inte lyfta på egen hand, han behövde ett boosterplan. Men ändå var det en hypersonisk flygning. Dessutom flög X-15 från 1962 till 1968, och 7 flygningar på X-15 gjordes av samme Neil Armstrong.

Det är värt att förstå att flygningar utanför atmosfären, oavsett hur snabba de är, inte korrekt kan betraktas som hypersoniska, eftersom densiteten hos mediet där flygplanet rör sig är mycket låg. Effekterna som är inneboende i överljuds- eller hypersonisk flygning kommer helt enkelt inte att existera.

1965 nådde YF-12 (prototyp av den berömda SR-71) en hastighet på 3 331,5 km/h, och 1976 nådde själva tillverkningen av SR-71 3 529,6 km/h. Detta är "bara" 3,2–3,3 M. Långt ifrån hypersonisk, men för flygningar med denna hastighet i atmosfären var det nödvändigt att utveckla specialmotorer som fungerade i normalt läge vid låga hastigheter, och i ramjetläge vid höga hastigheter, och för piloter - särskilda livstödssystem (dräkter och kylsystem), eftersom planet värmdes upp för mycket. Senare användes dessa rymddräkter för Shuttle-projektet. Under mycket lång tid var SR-71 det snabbaste flygplanet i världen (det slutade flyga 1999).

Den sovjetiska Mig-25R kunde teoretiskt nå en hastighet på 3,2 Mach, men driftshastigheten var begränsad till 2,83 Mach.

På samma 60-tal, i USA och Sovjetunionen, fanns det rymdprojekt X-20 "Dyna Soar" respektive "Spiral". För Spiral var det från början planerat att använda ett hypersoniskt boosterflygplan, sedan ett överljuds, och sedan stängdes projektet helt. Det amerikanska projektet drabbades av samma öde.

I allmänhet var projekten för den tidens hypersoniska flygplan kopplade till flygningar utanför atmosfären. Det kan inte vara annorlunda på "låga" höjder är tätheten och följaktligen motståndet för högt, vilket leder till många negativa faktorer som inte kunde övervinnas vid den tiden.

Presens

Militären står som vanligt bakom all lovande forskning. Vid hypersoniska hastigheter förekommer även detta. För närvarande bedrivs forskning främst i riktning mot rymdfarkoster, hypersoniska kryssningsmissiler och så kallade hypersoniska stridsspetsar. Nu pratar vi om "riktigt" hyperljud, flygningar i atmosfären Observera att arbetet med hypersoniska hastigheter var i en aktiv fas på 60-70-talet, då stängdes alla projekt. De återgick till hastigheter över 5 M först i början av 2000-talet. När tekniken gjorde det möjligt att skapa effektiva ramjetmotorer för hypersoniska flygningar.

År 2001 gjorde ett obemannat luftfartyg med ramjetmotor sin första flygning.

Boeing X-43. Redan 2014 accelererade den till en hastighet på 9,6 M (11 200 km/h). Även om X-43 var designad för hastigheter 7 gånger ljudets hastighet. Rekordet sattes dessutom inte i rymden, utan på en höjd av bara 33 500 meter.

X-43 på bilden ser ut som en liten svart triangel fäst på en boosterraket.

2009 började testning av en ramjetmotor för kryssningsmissilen Boeing X-51A Waverider. 2013 accelererade X-51A till hypersonisk hastighet - 5,1 M på en höjd av 21 000 meter.

Liknande projekt genomförs i olika skeden av andra länder: Tyskland (SHEFEX), Storbritannien (Skylon), Ryssland (Cold and Needle), Kina (WU-14) och även Indien (Brahmos), Australien (ScramSpace) och Brasilien (14-X).

GLL-31-projektet "Cold"

Ett intressant projekt av ett flygplan för att flyga i hypersoniska hastigheter i atmosfären, den amerikanska Falcon HTV-2, anses vara ett misslyckande. Förmodligen kunde Falcon accelerera till en hastighet som var enorm för atmosfären - 23 Mach, men bara antagligen, eftersom alla experimentella enheter helt enkelt brann ut.

Alla de listade flygplanen (förutom Skylon) kan inte självständigt nå den hastighet som krävs för driften av en ramjetmotor och använda olika acceleratorer. Men Skylon är fortfarande bara ett projekt som ännu inte gjort en enda testflygning.

Hyperljuds avlägsna framtid

Det finns också civila projekt av hypersoniska flygplan för att transportera passagerare. Dessa är European SpaceLiner med en typ av motor och ZEHST som ska använda så många som 3 typer av motorer i olika flyglägen. Även andra länder arbetar med sina projekt.

Sådana liners kommer förmodligen att kunna transportera passagerare från London till New York på bara en timme. Vi kommer att kunna flyga sådana flygplan tidigast på 40- och 50-talen av 2000-talet. Under tiden förblir hypersoniska hastigheter militärens eller rymdfarkosternas domän.

Allmän information

Flygning med hypersonisk hastighet är en del av överljudsflygningen och utförs i ett överljudsgasflöde. Supersoniskt luftflöde skiljer sig fundamentalt från subsoniskt och dynamiken för flygplansflygning vid hastigheter över ljudhastigheten (över 1,2 M) är fundamentalt annorlunda från subsonisk flygning (upp till 0,75 M; hastighetsintervallet från 0,75 till 1,2 M kallas transonisk hastighet ).

Bestämningen av den nedre gränsen för hypersonisk hastighet är vanligtvis förknippad med början av processerna för jonisering och dissociering av molekyler i gränsskiktet (BL) nära fordonet som rör sig i atmosfären, vilket börjar inträffa vid ungefär 5 M. Denna hastighet kännetecknas också av att en ramjetmotor (“ The subsonic combustion ramjet ("Sramjet") blir värdelös på grund av den extremt höga friktion som uppstår när den strömmande luften bromsas in i denna typ av motor. I det hypersoniska hastighetsintervallet är det alltså möjligt att endast använda en raketmotor eller en hypersonisk ramjet (scramjet) för att fortsätta flyga med överljudsbränsleförbränning.

Flödesegenskaper

Medan definitionen av hypersoniskt flöde (HS) är ganska kontroversiellt på grund av avsaknaden av en tydlig gräns mellan överljuds- och hypersoniska flöden, kan HS karaktäriseras av vissa fysiska fenomen som inte längre kan ignoreras när de beaktas, nämligen:

Tunt lager av stötvåg

När hastigheten och motsvarande Mach-tal ökar, ökar också tätheten bakom stötvågen (SW), vilket motsvarar en minskning i volym bakom stöten på grund av bevarande av massa. Därför blir chockvågslagret, det vill säga volymen mellan enheten och stötvågen, tunt vid höga Mach-tal, vilket skapar ett tunt gränsskikt (BL) runt enheten.

Bildning av trögflytande stötlager

En del av den stora kinetiska energin som finns i luftflödet, vid M > 3 (visköst flöde), omvandlas till intern energi på grund av viskös interaktion. En ökning av intern energi realiseras i en ökning av temperaturen. Eftersom tryckgradienten vinkelrät mot flödet inom gränsskiktet är ungefär noll leder en signifikant ökning av temperaturen vid höga Mach-tal till en minskning av densiteten. Således växer PS på fordonets yta och vid höga Mach-tal smälter samman med ett tunt lager av stötvågen nära fören och bildar ett trögflytande stötlager.

Uppkomsten av instabilitetsvågor i PS, som inte är karakteristiska för sub- och överljudsflöden

Hög temperaturflöde

Höghastighetsflödet vid apparatens frontalpunkt (bromspunkt eller region) gör att gasen värms upp till mycket höga temperaturer (upp till flera tusen grader). Höga temperaturer skapar i sin tur icke-jämviktskemiska egenskaper hos flödet, vilka består i dissociation och rekombination av gasmolekyler, jonisering av atomer, kemiska reaktioner i flödet och med apparatens yta. Under dessa förhållanden kan processerna för konvektion och strålningsvärmeöverföring vara betydande.

Likhetsparametrar

Parametrarna för gasflöden beskrivs vanligtvis av en uppsättning likhetskriterier, som gör att man kan reducera ett nästan oändligt antal fysiska tillstånd till likhetsgrupper och som gör att man kan jämföra gasflöden med olika fysiska parametrar (tryck, temperatur, hastighet, etc.) .) med varandra. Det är på denna princip som experiment i vindtunnlar och överföringen av resultaten av dessa experiment till riktiga flygplan bygger, trots att i rörexperiment kan storleken på modeller, flödeshastigheter, termiska belastningar etc. skilja sig mycket från verkliga. flygförhållanden, samtidigt som likhetsparametrar (Mach-tal, Reynolds-tal, Stanton-nummer, etc.) motsvarar flygningsparametrar.

För transoniskt och överljuds- eller komprimerbart flöde är i de flesta fall sådana parametrar som Mach-talet (förhållandet mellan flödeshastigheten och den lokala ljudhastigheten) och Reynolds tillräckliga för att fullständigt beskriva flödet. För ett hypersoniskt flöde är dessa parametrar ofta otillräckliga. För det första blir ekvationerna som beskriver formen på stötvågen praktiskt taget oberoende vid hastigheter från 10 M. För det andra gör den ökade temperaturen på det hypersoniska flödet att effekter relaterade till icke-ideala gaser blir märkbara.

Att ta hänsyn till effekterna i en verklig gas innebär att ett större antal variabler krävs för att fullständigt beskriva gasens tillstånd. Om en stationär gas fullständigt beskrivs av tre storheter: tryck, temperatur, värmekapacitet (adiabatiskt index), och en rörlig gas beskrivs av fyra variabler, som även inkluderar hastighet, så kräver en het gas i kemisk jämvikt också tillståndsekvationer för dess ingående kemiska komponenter, och en gas med processdissociation och jonisering måste också inkludera tid som en av variablerna för dess tillstånd. I allmänhet betyder detta att vid varje vald tidpunkt kräver icke-jämviktsflöde mellan 10 och 100 variabler för att beskriva gasens tillstånd. Dessutom, försålt hypersoniskt flöde (HF), vanligtvis beskrivet i termer av Knudsen-tal, följer inte Navier-Stokes ekvationer och kräver modifiering av dem. HP kategoriseras vanligtvis (eller klassificeras) med hjälp av total energi, uttryckt med total entalpi (mJ/kg), totalt tryck (kPa) och flödesstagnationstemperatur (K) eller hastighet (km/s).

Idealisk gas

I detta fall kan det passerande luftflödet betraktas som ett idealiskt gasflöde. GP i denna regim beror fortfarande på Mach-tal och simuleringen styrs av temperaturinvarianter snarare än den adiabatiska väggen, som sker vid lägre hastigheter. Den nedre gränsen för denna region motsvarar hastigheter runt 5 Mach, där subsoniska förbrännings-SPV-strålar blir ineffektiva, och den övre gränsen motsvarar hastigheter i området 10-12 Mach.

Idealisk gas med två temperaturer

En del av det idealiska gasflödesfallet med hög hastighet, där den passerande luftströmmen kan anses kemiskt ideal, men gasens vibrationstemperatur och rotationstemperatur måste beaktas separat, vilket resulterar i två separata temperaturmodeller. Detta är särskilt viktigt vid konstruktionen av överljudsmunstycken, där vibrationskylning på grund av molekylär excitation blir viktig.

Dissocierad gas

Strålningsöverföringsdominansläge

Vid hastigheter över 12 km/s börjar värmeöverföringen till apparaten huvudsakligen ske genom radiell överföring, som börjar dominera över termodynamisk överföring tillsammans med ökande hastighet. Gasmodellering i detta fall är uppdelad i två fall:

• optiskt tunn - i detta fall antas det att gasen inte återabsorberar strålning som kommer från dess andra delar eller valda volymenheter;
• optiskt tjock - där absorptionen av strålning av plasma tas med i beräkningen, som sedan återutsänds, inklusive på enhetens kropp.

Att modellera optiskt tjocka gaser är en komplex uppgift eftersom, på grund av beräkningen av strålningsöverföring vid varje punkt i flödet, växer volymen av beräkningar exponentiellt med antalet punkter som beaktas.