L'avion hypersonique le plus rapide au monde. Avion hypersonique russe. Hypersonique. Combien ça coûte? Hyper vitesse en km par heure

Tout d'abord, bien sûr, vous devez décider de la quantité d'hypersons ? Il est généralement admis que la vitesse hypersonique est une vitesse supérieure à 5 Mach, c'est-à-dire supérieure à cinq nombres de Mach, et si c'est assez simple, alors il s'agit d'une vitesse cinq fois supérieure à la vitesse du son.

Vous vous demandez combien cela fait en kilomètres par heure ? De 5380 km / h à 6120 km / h, en fonction des paramètres de l'environnement (pour un avion - air), c'est-à-dire de la densité de l'air, qui est différente à différentes altitudes de vol. Donc, pour faciliter la perception, il est toujours préférable d'utiliser des nombres de Mach. Si la vitesse de l'avion dépasse Mach 5, c'est la vitesse hypersonique.

En fait pourquoi exactement 5 M? La valeur 5 a été choisie car à cette vitesse, l'ionisation du flux de gaz et d'autres changements physiques commencent à être observés, ce qui affecte bien sûr ses propriétés. Ces changements sont particulièrement visibles pour le moteur, les turboréacteurs conventionnels (turboréacteurs) ne peuvent tout simplement pas fonctionner à une telle vitesse, un moteur fondamentalement différent est nécessaire, fusée ou statoréacteur (bien qu'en fait ce ne soit pas si différent, il manque juste un compresseur et une turbine, et elle remplit sa fonction de la même manière : elle comprime l'air à l'entrée, le mélange au carburant, le brûle dans la chambre de combustion, et reçoit un jet stream à la sortie).

En fait, un statoréacteur est un tube avec une chambre de combustion, très simple et efficace à grande vitesse. Mais un tel moteur a un énorme inconvénient, il a besoin d'une certaine vitesse initiale pour fonctionner (il n'y a pas de compresseur propre, il n'y a rien pour comprimer l'air à basse vitesse).

Histoire de la vitesse

Dans les années 50, il y avait une lutte pour atteindre la vitesse du son. Lorsque les ingénieurs et les scientifiques ont compris comment un avion se comporte à des vitesses supérieures à la vitesse du son et ont appris à créer avions conçu pour de tels vols, il est temps de passer à autre chose. Faites voler les avions encore plus vite.

En 1967, l'avion expérimental américain X-15 atteint une vitesse de 6,72 Mach (7274 km/h). Il était équipé d'un moteur-fusée et volait à des altitudes de 81 à 107 km (100 km, c'est la ligne de Karman, la limite conditionnelle de l'atmosphère et de l'espace). Par conséquent, il est plus correct d'appeler le X-15 non pas un avion, mais un avion-fusée. Il ne pouvait pas décoller tout seul, il avait besoin d'un avion d'appoint. Mais quand même, c'était un vol hypersonique. De plus, le X-15 a volé de 1962 à 1968, et le même Neil Armstrong a effectué 7 vols sur le X-15.

Il faut comprendre que les vols hors atmosphère, quelle que soit leur vitesse, ne sont pas correctement considérés comme hypersoniques, car la densité du milieu dans lequel se déplace l'avion est très faible. Il n'y aura tout simplement aucun effet inhérent au vol supersonique ou hypersonique.

En 1965, le YF-12 (prototype du célèbre SR-71) atteint une vitesse de 3 331,5 km/h, et en 1976 le SR-71 de série lui-même atteint 3 529,6 km/h. C'est "seulement" 3,2-3,3 M. Loin d'être hypersonique, mais déjà pour des vols à cette vitesse dans l'atmosphère, il a fallu développer des moteurs spéciaux, qui fonctionnaient à basse vitesse en mode normal, et à haute vitesse en mode statoréacteur, et pour les pilotes - systèmes de survie spéciaux (combinaisons et systèmes de refroidissement), car l'avion était trop chaud. Plus tard, ces combinaisons ont été utilisées pour le projet Shuttle. Très pendant longtemps Le SR-71 était l'avion le plus rapide au monde (il a cessé de voler en 1999).

Le MiG-25R soviétique pouvait théoriquement atteindre une vitesse de Mach 3,2, mais la vitesse opérationnelle était limitée à Mach 2,83.

Dans les mêmes années 60 aux États-Unis et en URSS, il y avait des projets pour les projets spatiaux X-20 "Dyna Soar" et "Spiral", respectivement. Pour le Spiral, il était initialement prévu d'utiliser un avion d'appoint hypersonique, puis supersonique, puis le projet a été complètement clôturé. Le même sort est réservé au projet américain.

En général, les projets d'avions précisément hypersoniques de cette époque étaient liés à des vols hors de l'atmosphère. Il ne peut en être autrement, à "basse" altitude, la densité et, par conséquent, la résistance sont trop élevées, ce qui entraîne de nombreux facteurs négatifs qui, à l'époque, ne pouvait pas être surmonté.

présent

Derrière toutes les recherches prometteuses, comme d'habitude, se trouvent les militaires. Dans le cas de vitesses hypersoniques, cela se produit également. Désormais, les recherches sont menées principalement dans le sens des engins spatiaux, des missiles de croisière hypersoniques et des ogives dites hypersoniques. On parle maintenant de "vrais" hypersons, de vols dans l'atmosphère.

A noter que les travaux sur les vitesses hypersoniques étaient en phase active dans les années 60-70, puis tous les projets ont été clôturés. Ils ne sont revenus à des vitesses supérieures à 5 M qu'au tournant des années 2000. Lorsque la technologie a permis la création de statoréacteurs efficaces pour le vol hypersonique.

En 2001, le premier vol a été effectué par un véhicule aérien sans pilote avec un statoréacteur.

Boeing X-43. Déjà en 2014, il accélérait à une vitesse de 9,6 M (11 200 km/h). Bien que le X-43 ait été conçu pour des vitesses 7 fois supérieures à la vitesse du son. Dans le même temps, le record n'a pas été établi dans l'espace, mais à une altitude de seulement 33 500 mètres.

En 2009, les tests ont commencé sur un statoréacteur pour le missile de croisière Boeing X-51A Waverider. En 2013, le X-51A a atteint une vitesse hypersonique de Mach 5,1 à une altitude de 21 000 mètres.

D'autres pays mettent en œuvre des projets similaires à des stades divers : l'Allemagne (SHEFEX), la Grande-Bretagne (Skylon), la Russie (Kholod et Igla), la Chine (WU-14) ou encore l'Inde (Brahmos), l'Australie (ScramSpace) et le Brésil (14- X).

Projet intéressant avion pour le vol à des vitesses hypersoniques dans l'atmosphère, l'américain Falcon HTV-2, est considéré comme un échec. Vraisemblablement, Falcon a pu accélérer à une vitesse énorme pour l'atmosphère - 23 M. Mais seulement vraisemblablement, puisque tous les véhicules expérimentaux ont tout simplement brûlé.

Tous les aéronefs répertoriés (à l'exception de Skylon) ne peuvent pas gagner indépendamment la vitesse nécessaire au fonctionnement d'un statoréacteur et utiliser différents accélérateurs. Mais Skylon n'est encore qu'un projet qui n'a pas encore effectué un seul vol d'essai.

Le futur lointain de l'hyperson

Il existe également des projets civils d'avions hypersoniques pour le transport de passagers. Il s'agit de European SpaceLiner avec un seul type de moteur et de ZEHST qui devrait utiliser jusqu'à 3 types de moteurs dans différents modes de vol. D'autres pays travaillent également sur leurs projets.

Ces paquebots seront censés être en mesure de livrer des passagers de Londres à New York en une heure seulement. Nous ne pourrons pas faire voler de tels avions avant les années 40 et 50 du 21e siècle. En attendant, les vitesses hypersoniques restent le lot des véhicules militaires ou spatiaux.

informations générales

Le vol à vitesse hypersonique fait partie du régime de vol supersonique et s'effectue dans un flux de gaz supersonique. Le flux d'air supersonique est fondamentalement différent du subsonique et la dynamique du vol des avions à des vitesses supérieures à la vitesse du son (au-dessus de 1,2 M) est fondamentalement différente du vol subsonique (jusqu'à 0,75 M, la plage de vitesse de 0,75 à 1,2 M est appelée vitesse transsonique ). ).

La détermination de la limite inférieure de la vitesse hypersonique est généralement associée au début des processus d'ionisation et de dissociation des molécules dans la couche limite (BL) près de l'appareil qui se déplace dans l'atmosphère, qui commence à se produire à environ 5 M. Aussi vitesse donnée caractérisé en ce qu'un statoréacteur (« statoréacteur ») à combustion subsonique de carburant (« scramjet ») devient inutile en raison du frottement extrêmement élevé qui se produit lors du freinage de l'air qui passe dans ce type de moteur. Ainsi, dans la plage de vitesse hypersonique, seul un moteur-fusée ou un statoréacteur hypersonique (scramjet) à combustion supersonique peut être utilisé pour poursuivre le vol.

Caractéristiques de débit

Alors que la définition de l'écoulement hypersonique (HJ) est plutôt controversée en raison de l'absence de frontière claire entre les écoulements supersoniques et hypersoniques, HJ peut être caractérisé par certains phénomènes physiques qui ne peuvent plus être ignorés lors de l'examen, à savoir :

Fine couche d'onde de choc

À mesure que la vitesse et les nombres de Mach correspondants augmentent, la densité derrière l'onde de choc (SW) augmente également, ce qui correspond à une diminution de volume derrière le SW en raison de la conservation de la masse. Par conséquent, la couche onde de choc, c'est-à-dire que le volume entre le véhicule et le SW devient mince à des nombres de Mach élevés, créant une fine couche limite (BL) autour du véhicule.

Formation de couches de choc visqueuses

Une partie de la grande énergie cinétique contenue dans le flux d'air, à M > 3 (flux visqueux) est convertie en énergie interne en raison de l'interaction visqueuse. Une augmentation de l'énergie interne se traduit par une augmentation de la température. Le gradient de pression dirigé le long de la normale à l'écoulement à l'intérieur de la couche limite étant approximativement nul, une augmentation significative de la température à des nombres de Mach élevés entraîne une diminution de la densité. Ainsi, le PS sur la surface du véhicule se développe et, à des nombres de Mach élevés, fusionne avec une fine couche de l'onde de choc près du nez, formant une couche de choc visqueuse.

L'apparition d'ondes d'instabilité dans le PS, qui ne sont pas caractéristiques des écoulements sub- et supersoniques

débit à haute température

L'écoulement à grande vitesse au point frontal du véhicule (point ou région de stagnation) fait chauffer le gaz jusqu'à des températures très élevées (jusqu'à plusieurs milliers de degrés). Les températures élevées, à leur tour, créent des propriétés chimiques hors d'équilibre du flux, qui consistent en la dissociation et la recombinaison des molécules de gaz, l'ionisation des atomes, les réactions chimiques dans le flux et avec la surface de l'appareil. Dans ces conditions, les processus de convection et de transfert de chaleur radiatif peuvent être importants.

Paramètres de similarité

Il est d'usage de décrire les paramètres des écoulements gazeux par un ensemble de critères de similarité, qui permettent de réduire un nombre quasi infini d'états physiques en groupes de similarité et qui permettent de comparer des écoulements gazeux avec différents paramètres physiques (pression, température, vitesse , etc.) les uns avec les autres. C'est sur ce principe que reposent les expériences en soufflerie et le transfert des résultats de ces expériences sur des avions réels, malgré le fait que dans les expériences en soufflerie, la taille des modèles, les débits, les charges thermiques, etc., peuvent différer considérablement. à partir de modes de vol réels, en même temps, les paramètres de similarité (nombres de Mach, Reynolds, Stanton, etc.) correspondent à ceux du vol.

Pour les écoulements trans- et supersoniques ou compressibles, dans la plupart des cas, des paramètres tels que le nombre de Mach (le rapport de la vitesse d'écoulement à la vitesse locale du son) et Reynolds sont suffisants pour décrire complètement les écoulements. Pour un écoulement hypersonique, ces paramètres ne suffisent souvent pas. Premièrement, les équations décrivant la forme de l'onde de choc deviennent pratiquement indépendantes à partir de 10 M. Deuxièmement, l'augmentation de la température de l'écoulement hypersonique signifie que les effets liés aux gaz non idéaux deviennent perceptibles.

La prise en compte des effets dans un gaz réel signifie davantage de variables nécessaires pour décrire complètement l'état du gaz. Si un gaz stationnaire est complètement décrit par trois grandeurs : la pression, la température, la capacité calorifique (indice adiabatique), et qu'un gaz en mouvement est décrit par quatre variables, dont la vitesse, alors un gaz chaud en équilibre chimique nécessite également des équations d'état pour ses composants chimiques constitutifs, et un gaz avec des processus de dissociation et d'ionisation doit également inclure le temps comme l'une des variables de son état. En général, cela signifie qu'à un moment donné, un écoulement hors d'équilibre nécessite 10 à 100 variables pour décrire l'état du gaz. De plus, l'écoulement hypersonique raréfié (HJ), généralement décrit en termes de nombres de Knudsen, n'obéit pas aux équations de Navier-Stokes et nécessite leur modification. HP est généralement catégorisé (ou classé) en utilisant l'énergie totale exprimée en utilisant l'enthalpie totale (mJ/kg), la pression totale (kPa) et la température de stagnation du débit (K) ou la vitesse (km/s).

Gaz parfait

Dans ce cas, le flux d'air passant peut être considéré comme un flux de gaz parfait. La HP dans ce mode dépend toujours des nombres de Mach et la simulation est guidée par les invariants de température, et non par la paroi adiabatique, qui se produit à des vitesses inférieures. La limite inférieure de cette région correspond à des vitesses autour de Mach 5, où le moteur scramjet à combustion subsonique devient inefficace, et la limite supérieure correspond à des vitesses dans la région de Mach 10-12.

Gaz parfait à deux températures

Cela fait partie du cas du régime d'écoulement de gaz idéal à hautes vitesses, dans lequel le flux d'air passant peut être considéré comme chimiquement idéal, mais la température de vibration et la température de rotation du gaz doivent être considérées séparément, ce qui conduit à deux modèles de température distincts. Ceci est particulièrement important dans la conception des tuyères supersoniques, où le refroidissement vibratoire dû à l'excitation moléculaire devient important.

gaz dissocié

Mode de dominance de transfert de faisceau

À des vitesses supérieures à 12 km/s, le transfert de chaleur vers l'appareil commence à se produire principalement par transfert de rayons, qui commence à dominer le transfert thermodynamique avec une augmentation de la vitesse. La modélisation des gaz dans ce cas est divisée en deux cas :

• optiquement mince - dans ce cas, on suppose que le gaz ne réabsorbe pas le rayonnement provenant d'autres parties de celui-ci ou d'unités de volume sélectionnées;
• optiquement épais - qui tient compte de l'absorption du rayonnement par le plasma, qui est ensuite réémis, y compris sur le corps de l'appareil.

La modélisation de gaz optiquement épais est une tâche difficile, car du fait du calcul du transfert radiatif en chaque point de l'écoulement, la quantité de calculs croît de manière exponentielle avec le nombre de points considérés.

voir également

Remarques

Liens

• Anderson Jean Dynamique des gaz hypersoniques et à haute température Deuxième édition. - AIAA Education Series, 2006. - ISBN 1563477807
• Guide de la NASA sur l'hypersonique.

D'une certaine manière, nous avons discuté d'un avis plutôt sceptique, mais personne n'arrête ces travaux et tout le monde avance.

Selon une source du complexe militaro-industriel, le dernier missile anti-navire hypersonique russe "Zirkon" a atteint huit vitesses de son lors de tests.

Selon la source, "lors des tests de la fusée, il a été confirmé que sa vitesse de marche atteint Mach 8", rapporte TASS. De plus, comme l'a noté la source, les missiles Zircon peuvent être lancés à partir de lanceurs universels 3S14, qui sont également utilisés pour les missiles Caliber et Onyx.

La portée de tir du Zircon, selon les données ouvertes, est d'environ 400 kilomètres. En février, une source bien informée a rapporté que le missile hypersonique Zircon, conçu pour les sous-marins de classe Yasen et Husky, pourrait être lancé depuis un porte-avions naval pour la première fois ce printemps. En avril 2016, une source du complexe militaro-industriel russe notait que le Zircon devrait être mis en production en série en 2018.

Le X-51AWaverider américain lors du dernier vol d'essai a montré une vitesse de 4,8 MAX.

Et maintenant un peu plus sur "Zircon".

Le nombre "Mach" ou "M" détermine le rapport de la vitesse d'écoulement locale à la vitesse du son - 331 m/s. Dépasser la vitesse du son de six à huit fois est l'une des tâches mondiales pour le développement de la science moderne des avions et des fusées. Avec l'avènement des avions hypersoniques, les concepteurs attribuent une percée à une nouvelle 6ème génération technologie aéronautique. D'un point de vue militaire, les avions hypersoniques sont une arme de frappe extrêmement efficace. Le vol hypersonique est indiscernable pour les équipements radar modernes. Il n'y a pas et n'est même pas prévu la création de moyens pour intercepter de tels missiles.

désarmement mondial

En URSS, cela a été compris dans les années 60 du siècle dernier, lorsqu'ils ont conçu le système NMD situé près de Moscou avec des missiles A-135. Le système d'interception des ogives nucléaires entrant dans l'atmosphère à une vitesse de 5 à 10 km par seconde est résolu au complexe d'une manière très particulière. Si l'électronique ne les voit toujours pas, alors le missile doit également viser non pas "un joli sou", mais "dans la lumière blanche", apparemment, les concepteurs ont décidé et installé une ogive nucléaire sur l'anti-missile. C'est-à-dire qu'au courant d'une attaque nucléaire, l'anti-missile soviétique a été tiré sur la zone de l'emplacement présumé des blocs nucléaires ennemis afin de les détruire à l'aide d'une contre-explosion nucléaire dans l'atmosphère. Ce système, rappelons-le, est toujours en service. Et il est considéré comme le seul système NMD efficace au monde.

"Pour détecter des cibles attaquantes, diriger des anti-missiles vers elles et faire une contre-salve, il y a plusieurs dizaines de minutes", a déclaré Vladimir Dvorkin, qui dirigeait jusqu'en 2001 le 4e Institut central de recherche du ministère de la Défense (un institut chargé du développement et l'utilisation d'armes nucléaires), a déclaré la chaîne de télévision Zvezda. "Le missile naval américain Trident vole vers nous pendant 15 à 20 minutes, le Minuteman-3 basé à terre - 25 à 35 minutes."

Cela réduit la probabilité de "désarmer l'ennemi", dit l'expert, nous avons toujours le temps de nous préparer, de rencontrer ces missiles et de détruire au moins la plupart d'entre eux. Par conséquent, la possibilité d'une frappe nucléaire de représailles sur le territoire américain demeure. Par conséquent, en Amérique aujourd'hui, un nouveau concept de guerre nucléaire est en cours de développement. Dans le cadre du programme « Lightning Global Strike », Washington prévoit d'obtenir des armes capables de parcourir la distance des États-Unis à la Russie en deux fois, voire trois fois moins de temps, afin que l'ennemi n'ait tout simplement pas la moindre chance de réagir. . Cet objectif devrait être atteint grâce à la création d'avions hypersoniques.

Contrairement aux missiles balistiques, les missiles hypersoniques seront lancés à partir de bombardiers ainsi que de lanceurs Mk-41 basés au sol. Cela devrait rendre impossible la détection du lancement par les systèmes d'alerte d'attaque de missiles spatiaux et terrestres existants. Cela signifie qu'il créera l'illusion de la possibilité de déclencher et de gagner une guerre nucléaire en toute impunité. Cette théorie est très populaire dans la communauté des experts américains.

En conséquence, uniquement aux États-Unis, divers départements développent plusieurs projets prometteurs à la fois: X-43A (NASA), X-51A (Air Force), AHW (Ground Forces), ArcLight (DARPA, Navy), Falcon HTV -2 (DARPA, Armée de l'Air). Leur apparition, selon les experts, permettra de créer des missiles de croisière aviation hypersoniques à longue portée, un missile de croisière naval en anti-navire et frappe contre des cibles au sol d'ici 2018-2020, et un avion de reconnaissance d'ici 2030.

La France bat l'accès hypersonique. La Chine a récemment testé le véhicule de glisse WU-14, qui a réussi à atteindre des vitesses hypersoniques. Et, bien sûr, la Russie.

Course technologique

"Habituellement, les missiles de croisière supersoniques volent à une vitesse de Mach 2-3", explique Nikolai Grigoriev, candidat en sciences physiques et mathématiques. - Nous voulons que nos appareils volent à une vitesse supérieure à 6 Machs. De plus, ce vol devrait être long. Au moins 7 à 10 minutes, pendant lesquelles l'appareil doit développer indépendamment une vitesse de plus d'un millier et demi de mètres par seconde.

Le premier véhicule hypersonique a été créé en URSS à la fin des années 70 du siècle dernier. En 1997, les concepteurs du bureau de design de Dubninsk "Rainbow" l'ont montré pour la première fois au salon aéronautique MAKS. Il a été présenté comme un nouveau système de classe - l'avion expérimental hypersonique Kh-90 (GELA). En Occident, il s'appelait l'AS-19 Koala. Selon l'entreprise, le missile a volé jusqu'à 3 000 km. Il transportait deux ogives pouvant être ciblées individuellement capables de toucher des cibles à une distance de 100 km du point de séparation. Le porte-avions X-90 pourrait être une version étendue du bombardier stratégique Tu-160M ​​​​.

Au début des années 1990, l'ICD a collaboré avec des ingénieurs allemands sur le problème de l'hypersound basé sur son autre missile X-22 Burya (classification OTAN - AS-4 Kitchen).Ce missile de croisière supersonique est inclus dans le bombardier longue portée Tu-22M3 peut voler 600 km et emporter une ogive thermonucléaire ou conventionnelle pesant 1 tonne vol.

De plus, comme le rappelle Grigoriev, le vaisseau spatial réutilisable Bourane a été créé en URSS, qui, en pénétrant dans les couches denses de l'atmosphère, a développé une vitesse de Mach 25. Aujourd'hui, selon l'expert, la tâche consiste à rendre un tel vol actif, c'est-à-dire que la machine doit non seulement «planifier», mais développer et maintenir indépendamment une telle vitesse, changer la direction du vol.

De "Koala" à "Yars"

Essais véhicules hypersoniques- un secret derrière sept sceaux. Il n'est possible de juger de l'évolution de leur développement que par les rapports des Américains sur le succès ou l'échec lors de certains lancements tests. La dernière expérience de ce type qu'ils ont menée en août. Le missile X-43A a été lancé depuis le site d'essai de Kodiak en Alaska. Le missile a été développé dans le cadre d'un projet conjoint de l'armée américaine et du laboratoire national Sandia dans le cadre du concept "Fast Global Strike". Son premier test a eu lieu en novembre 2011. Il a été supposé qu'au cours des tests en cours, le missile, gagnant une vitesse d'environ 6,5 mille km / h, atteindrait une cible d'entraînement sur l'atoll pacifique de Kwajalein. En conséquence, l'appareil n'a fonctionné que 7 secondes avant de brûler dans l'atmosphère. Néanmoins, aux États-Unis, ce vol a été qualifié de réussi - la voiture a démontré sa capacité à obtenir l'accélération requise.

Le X-90 soviétique, dont au moins quelque chose est connu avec certitude, a volé plus loin et plus longtemps. Comme le disent les concepteurs, la machine s'est rapidement réchauffée à cause de la résistance de l'air, ce qui a détruit l'appareil ou rendu les mécanismes à l'intérieur du boîtier inutilisables. Pour réaliser l'hypersonique, un statoréacteur nécessitait de l'hydrogène, ou du moins un carburant composé en grande partie d'hydrogène. Et cela est extrêmement difficile à mettre en œuvre techniquement, car l'hydrogène gazeux a une faible densité. Le stockage de l'hydrogène liquide a créé d'autres difficultés techniques insurmontables. Et, enfin, lors d'un vol hypersonique, un nuage de plasma s'est formé autour du X-90, qui a brûlé les antennes radio, ce qui a entraîné la perte de contrôle de l'appareil.

Cependant, ces lacunes se sont finalement transformées en avantages. Le problème du refroidissement de la coque et de l'hydrogène a été résolu en utilisant un mélange de kérosène et d'eau comme composants. Après chauffage, il a été introduit dans un mini-réacteur catalytique spécial, dans lequel une réaction endothermique de conversion catalytique a eu lieu, à la suite de laquelle du carburant hydrogène a été produit. Ce processus a conduit à un fort refroidissement du corps de l'appareil. Non moins original était le problème de la combustion des antennes radio, qui a commencé à utiliser le nuage de plasma lui-même.

Dans le même temps, le nuage de plasma permettait à l'appareil non seulement de se déplacer dans l'atmosphère à une vitesse de 5 km par seconde, mais également de le faire selon des trajectoires «cassés». La voiture pourrait brusquement changer de direction de vol. De plus, le nuage de plasma a également créé l'effet d'invisibilité de l'appareil pour le radar. Le X-90 n'est pas entré en service ; les travaux sur le missile ont été suspendus en 1992.

Mais les principes de son fonctionnement sont très similaires à la description des ogives nucléaires de manœuvre des missiles balistiques Topol-M, Yars et du nouveau RS-26. Le ministère de la Défense les a cités à plusieurs reprises comme un exemple de dépassement de tout système de défense antimissile. L'unité de manœuvre peut «remuer» à tout moment, changeant de manière imprévisible la direction du vol, ce qui garantit que la cible est touchée. Pas un seul système NMD n'est capable de calculer une telle trajectoire et de viser des anti-missiles sur le bloc attaquant.

Combattre l'ornithorynque

L'année dernière, le ministère de la Défense a annoncé que les avions à longue portée seraient équipés d'armes hypersoniques, tout d'abord. A cette époque, les missiles existaient déjà, cependant, leur vol hypersonique ne durait que quelques secondes. Le vice-Premier ministre Dmitri Rogozine l'a répété à plusieurs reprises. Cependant, ni les militaires, ni le vice-premier ministre, ni les représentants de l'industrie n'ont fourni de détails précis.

Les progrès actuels dans la création d'avions hypersoniques ne peuvent être jugés que par des signes indirects. Par exemple, cet été, la Tactical Missiles Corporation, le ministère de la Défense et le ministère de l'Industrie et du Commerce ont annoncé qu'ils s'étaient mis d'accord sur un programme de création de technologies de missiles hypersoniques. Plus de 2 milliards de roubles seront investis dans le développement d'une technologie prometteuse, et le premier appareil apparaîtra au plus tard en 2020. Quel type d'appareils ils seront, quelles caractéristiques ils auront et à quelles fins n'est pas annoncé.

Le fait qu'il y ait une touche, comme on dit, peut être jugé au moins par l'exposition MAKS à Joukovski près de Moscou. En 2011, l'Institut central des moteurs d'aviation de Lytkarino, près de Moscou, a présenté un certain nombre de véhicules hypersoniques prometteurs. Plusieurs maquettes de fusées prometteuses ont été exposées sur le stand de l'institut, plus similaires non pas aux fusées classiques en forme de cigare, mais au chef-d'œuvre d'un sculpteur d'avant-garde qui a pris l'animal ornithorynque australien comme prototype de sa création - une pelle aplatie -forme "nez" du carénage, formes hachées du corps de fusée lui-même. Ensuite, le représentant de l'institut, Vyacheslav Semenov, a déclaré qu'en 2012, le ministère de la Défense recevrait un modèle de vol entièrement adapté d'un missile de croisière hypersonique. Boris Obnosov a parlé de la même chose. Ce qui a été discuté exactement - est inconnu. Il n'y a pas eu de rapports officiels sur la nouvelle fusée dans la presse. Cependant, le nom du complexe Zircon prometteur a glissé à plusieurs reprises.

Selon des indications indirectes, il est basé sur un missile créé sur la base du missile anti-navire supersonique Yakhont et de son homologue russo-indien BrahMos. Indian BrahMos Aerospace Limited a annoncé à plusieurs reprises des travaux sur la création d'une version hypersonique de ses produits. Le même ornithorynque a démontré sa disposition.

À l'avenir, des missiles Zircon seront installés sur le dernier nucléaire polyvalent russe sous-marins"Husky" de cinquième génération, actuellement en cours de développement dans le bureau d'études "Malakhit". Le croiseur lance-missiles Admiral Nakhimov, en cours de réparation avec modernisation à Severodvinsk, sera équipé d'un système de tir universel embarqué d'ici 2018, permettant l'utilisation de missiles Caliber et Onyx et de prometteurs missiles anti-navires hypersoniques Zircon.

sources

Un bombardier russe prometteur - la réponse au concept d'une frappe mondiale rapide ?

La concurrence pour le développement des vitesses hypersoniques de l'aviation a commencé pendant la guerre froide. Au cours de ces années, les concepteurs et les ingénieurs de l'URSS, des États-Unis et d'autres pays développés ont conçu de nouveaux avions capables de voler 2 à 3 fois plus vite que la vitesse du son. La course à la vitesse a engendré de nombreuses découvertes dans le domaine de l'aérodynamique du vol dans l'atmosphère et atteint rapidement les limites des capacités physiques des pilotes et du coût de fabrication d'un avion.

En conséquence, les bureaux de conception de fusées ont été les premiers à maîtriser l'hyperson dans leur progéniture - les missiles balistiques intercontinentaux (ICBM) et les lanceurs. Lors du lancement de satellites sur des orbites proches de la Terre, les fusées ont développé une vitesse de 18 000 à 25 000 km / h. Cela dépassait de loin les paramètres limites des avions supersoniques les plus rapides, tant civils (Concorde = 2150 km/h, Tu-144 = 2300 km/h) que militaires (SR-71 = 3540 km/h, MiG-31 = 3000 km/h). h).heure).

Par ailleurs, je voudrais noter que lors de la conception de l'intercepteur supersonique MiG-31, le concepteur d'avions G.E. Lozino-Lozinsky a utilisé des matériaux avancés (titane, molybdène, etc.) dans la conception de la cellule, ce qui a permis à l'avion d'atteindre une altitude de vol habitée record (MiG-31D) et une vitesse maximale de 7000 km / h dans la haute atmosphère . En 1977, le pilote d'essai Alexander Fedotov a établi un record mondial absolu d'altitude de vol sur son prédécesseur MiG-25 - 37 650 mètres (à titre de comparaison, le SR-71 avait une altitude de vol maximale de 25 929 mètres). Malheureusement, les moteurs pour voler sur hautes altitudes dans des conditions d'atmosphère hautement raréfiée n'étaient pas encore créées, car ces technologies n'étaient développées que dans les profondeurs des instituts de recherche et des bureaux d'études soviétiques dans le cadre de nombreux travaux expérimentaux.

Une nouvelle étape dans le développement des technologies hypersoniques est devenue projets de recherche sur la création de systèmes aérospatiaux combinant les capacités de l'aviation (voltige et manœuvre, atterrissage sur la piste) et des engins spatiaux (mise en orbite, vol orbital, descente d'orbite). En URSS et aux États-Unis, ces programmes ont été partiellement élaborés, révélant au monde les avions orbitaux spatiaux de Bourane et de la navette spatiale.

Pourquoi partiellement ? Le fait est que le lancement de l'avion en orbite a été effectué à l'aide d'un lanceur. Le coût du retrait était énorme, environ 450 millions de dollars (dans le cadre du programme Space Shuttle), ce qui était plusieurs fois supérieur au coût des avions civils et militaires les plus chers, et n'a pas permis de faire de l'avion orbital un produit de masse . La nécessité d'investir des fonds gigantesques dans la création d'infrastructures permettant des vols intercontinentaux ultra-rapides (cosmodromes, centres de contrôle des vols, complexes de ravitaillement) a complètement enfoui la perspective du transport de passagers.

Le seul client, au moins d'une manière ou d'une autre intéressé par les appareils hypersoniques, était l'armée. Certes, cet intérêt était épisodique. Les programmes militaires de l'URSS et des États-Unis pour la création d'avions aérospatiaux ont suivi des voies différentes. Après tout, c'est en URSS qu'ils ont été le plus systématiquement mis en œuvre : du projet de création d'une PKA (planification vaisseau spatial) avant MAKS (système spatial aéronautique polyvalent) et Bourane, une chaîne cohérente et continue de travaux préparatoires scientifiques et techniques a été construite, sur la base de laquelle la base des futurs vols expérimentaux de prototypes d'avions hypersoniques a été créée.

Les bureaux de conception de fusées ont continué à améliorer leurs ICBM. Avec l'avènement des systèmes modernes de défense aérienne et de défense antimissile capables d'abattre des ogives ICBM à grande distance, de nouvelles exigences ont commencé à être imposées aux éléments de frappe des missiles balistiques. Les ogives des nouveaux ICBM étaient censées vaincre les défenses antiaériennes et antimissiles de l'ennemi. Il y avait donc des ogives capables de vaincre la défense aérospatiale à des vitesses hypersoniques (M = 5-6).

Le développement de technologies hypersoniques pour les ogives (ogives) des ICBM a permis de lancer plusieurs projets de création d'armes hypersoniques de défense et offensives - cinétiques (railgun), dynamiques (missiles de croisière) et spatiales (frappe depuis l'orbite).

L'intensification de la rivalité géopolitique des États-Unis avec la Russie et la Chine a relancé le sujet de l'hyperson comme un outil prometteur qui peut fournir un avantage dans le domaine de l'espace et des missiles et des armes aériennes. L'intérêt accru pour ces technologies est également dû au concept de causer un maximum de dégâts à l'ennemi par des armes conventionnelles (non nucléaires), qui est actuellement mis en œuvre par les pays de l'OTAN dirigés par les États-Unis.

En effet, si le commandement militaire dispose d'au moins une centaine de véhicules hypersoniques non nucléaires qui peuvent facilement venir à bout des systèmes de défense aérienne et de défense antimissile existants, alors ce « dernier argument des rois » affecte directement l'équilibre stratégique entre les puissances nucléaires. De plus, un futur missile hypersonique pourra détruire des éléments stratégiques forces nucléairesà la fois depuis les airs et depuis l'espace dans un délai ne dépassant pas une heure entre le moment où une décision est prise et le moment où la cible est atteinte. C'est cette idéologie qui est ancrée dans le programme militaire américain Prompt Global Strike (quick global strike).

Un tel programme est-il réalisable en pratique ? Les arguments « pour » et « contre » étaient divisés à peu près également. Essayons de comprendre.

Programme américain Prompt Global Strike

Le concept de Prompt Global Strike (PGS) a été adopté dans les années 2000 à l'initiative du commandement des forces armées américaines. Son élément clé est la capacité de lancer une frappe non nucléaire n'importe où sur le globe dans les 60 minutes suivant la prise de décision. Les travaux dans le cadre de ce concept sont menés simultanément dans plusieurs directions.

La première direction de PGS, et la plus réaliste d'un point de vue technique était l'utilisation d'ICBM avec des ogives non nucléaires de haute précision, y compris des ogives à fragmentation, qui sont équipées d'un ensemble de sous-munitions à tête chercheuse. L'ICBM Trident II D5 basé en mer a été choisi comme test pour cette direction, délivrant des sous-munitions à une portée maximale de 11 300 kilomètres. À l'heure actuelle, des travaux sont en cours pour réduire le CEP des ogives à des valeurs de 60 à 90 mètres.

La deuxième direction de PGS des missiles de croisière hypersoniques stratégiques (SGKR) ont été sélectionnés. Dans le cadre du concept adopté, le sous-programme X-51A Waverider (SED-WR) est en cours de mise en œuvre. A l'initiative de l'US Air Force et avec le soutien de la DARPA, depuis 2001, le développement d'un missile hypersonique est mené par Pratt & Whitney et Boeing.

Le premier résultat des travaux en cours devrait être l'apparition d'ici 2020 d'un démonstrateur technologique avec un statoréacteur hypersonique installé (scramjet). Selon les experts, le SGKR avec ce moteur peut avoir les paramètres suivants : vitesse de vol M = 7–8, portée de vol maximale 1300-1800 km, altitude de vol 10-30 km.

En mai 2007, après un examen détaillé de l'avancement des travaux sur le X-51A WaveRider, les clients militaires ont approuvé le projet de missile. Le SGKR Boeing X-51A WaveRider expérimental est un missile de croisière classique avec un scramjet ventral et une queue à quatre consoles. Les matériaux et l'épaisseur de la protection thermique passive ont été choisis en fonction des estimations calculées des flux de chaleur. Le module avant de la fusée est en tungstène recouvert de silicone, qui peut résister à un chauffage cinétique jusqu'à 1500°C. Sur la surface inférieure de la fusée, où des températures allant jusqu'à 830°C sont attendues, des carreaux de céramique sont utilisés, développés par Boeing pour le programme Space Shuttle. Le missile X-51A doit répondre à des exigences de furtivité élevées (EPR ne dépassant pas 0,01 m 2). Pour accélérer le produit à une vitesse correspondant à M = 5, il est prévu d'installer un booster fusée tandem à combustible solide.

Il est prévu d'utiliser des avions stratégiques américains comme transporteur principal du SGKR. Jusqu'à présent, il n'y a aucune information sur la manière dont ces missiles seront placés - sous l'aile ou à l'intérieur du fuselage du "stratège".

La troisième direction de PGS sont des programmes visant à créer des systèmes d'armes cinétiques qui frappent des cibles depuis l'orbite terrestre. Les Américains ont calculé en détail les résultats de l'utilisation au combat d'une tige de tungstène d'environ 6 mètres de long et 30 cm de diamètre, tombée de l'orbite et frappant un objet au sol à une vitesse d'environ 3500 m / s. Selon les calculs, une énergie équivalente à l'explosion de 12 tonnes de trinitrotoluène (TNT) sera dégagée au point de rencontre.

La justification théorique a donné lieu aux projets de deux véhicules hypersoniques (Falcon HTV-2 et AHW), qui seront lancés en orbite par des lanceurs et en mode combat pourront planer dans l'atmosphère avec une augmentation de vitesse à l'approche du cible. Alors que ces développements sont au stade de la conception préliminaire et des lancements expérimentaux. Jusqu'à présent, les principales questions problématiques restent les systèmes spatiaux (groupements spatiaux et plates-formes de combat), les systèmes de ciblage de haute précision et la garantie du secret du lancement en orbite (tout lancement et objets orbitaux sont ouverts par les systèmes russes d'avertissement d'attaque de missiles et de contrôle spatial) . Les Américains espèrent résoudre le problème du secret après 2019, avec le lancement d'une aviation réutilisable système spatial, qui lancera la charge utile en orbite "selon l'avion", en deux étapes - un avion porteur (basé sur le Boeing 747) et un sans pilote avion spatial(basé sur le prototype X-37V).

La quatrième direction de PGS est un programme pour créer un sans pilote avion hypersonique- un avion de reconnaissance basé sur le célèbre Lockheed Martin SR-71 Blackbird.

Une division de Lockheed, Skunk Works, développe actuellement un UAV prometteur sous le nom de travail SR-72, qui devrait être deux fois plus vitesse de pointe SR-71, atteignant des valeurs autour de M = 6.

Le développement d'un avion de reconnaissance hypersonique est pleinement justifié. Premièrement, le SR-72, en raison de sa vitesse colossale, sera moins vulnérable aux systèmes de défense aérienne. Deuxièmement, il comblera les "lacunes" dans le fonctionnement des satellites, obtenant rapidement des informations stratégiques et détectant les systèmes ICBM mobiles, les formations de navires, les forces ennemies sur les théâtres d'opérations.

Deux versions de l'avion SR-72 sont envisagées - habitées et sans équipage, et son utilisation comme bombardier d'attaque transportant des armes de haute précision n'est pas non plus exclue. Très probablement, les fusées légères sans moteur de soutien peuvent être utilisées comme armes, car elles ne sont pas nécessaires lorsqu'elles sont lancées à une vitesse de 6 Machs. Le poids libéré est susceptible d'être utilisé pour augmenter la puissance des ogives. Lockheed Martin prévoit de montrer un prototype de vol de l'avion en 2023.

Projet chinois d'avion hypersonique DF-ZF

Le 27 avril 2016, la publication américaine Washington Free Beacon, citant des sources au Pentagone, informait le monde du septième test de l'avion hypersonique chinois DZ-ZF. L'avion a été lancé depuis le cosmodrome de Taiyuan (province du Shanxi). Selon le journal, l'avion a effectué des manœuvres à des vitesses allant de 6400 à 11200 km/h, et s'est écrasé sur un terrain d'entraînement dans l'ouest de la Chine.

"Selon les renseignements des États-Unis, la Chine prévoit d'utiliser un avion hypersonique comme moyen de livrer des charges nucléaires capables de vaincre les systèmes de défense antimissile", note la publication. "Le DZ-ZF peut également être utilisé comme une arme capable de détruire une cible n'importe où dans le monde en une heure."

Selon une analyse menée par les services de renseignement américains de toute la série de tests, des avions hypersoniques ont été lancés par des missiles balistiques à courte portée DF-15 et DF-16 (portée jusqu'à 1000 km), ainsi que des DF-21 à moyenne portée ( autonomie 1800 km). La poursuite du développement des lancements sur l'ICBM DF-31А (portée 11 200 km) n'a pas été exclue. Selon le programme de test, on connaît ce qui suit: se séparant du porteur dans les couches supérieures de l'atmosphère, l'appareil en forme de cône prévu vers le bas avec accélération et manœuvré sur la trajectoire d'atteinte de la cible.

Malgré de nombreuses publications dans les médias étrangers selon lesquelles l'avion hypersonique chinois (HLA) est conçu pour détruire les porte-avions américains, les experts militaires chinois étaient sceptiques quant à de telles déclarations. Ils ont souligné le fait bien connu que la vitesse supersonique du GLA crée un nuage de plasma autour de l'appareil, ce qui interfère avec le fonctionnement du radar embarqué lors du réglage du cap et du pointage vers une cible aussi mobile qu'un porte-avions.

Le colonel Shao Yongling, professeur au PLA Missile Command College, a déclaré au China Daily : « La vitesse et la portée extrêmement élevées en font un excellent moyen de détruire des cibles au sol. À l'avenir, il pourra remplacer les missiles balistiques intercontinentaux.

Selon le rapport de la commission compétente du Congrès américain, le DZ-ZF pourrait être adopté par l'APL en 2020, et sa version longue portée améliorée d'ici 2025.

Réserve scientifique et technique de Russie - avion hypersonique

Tu-2000 hypersonique

En URSS, les travaux sur un avion hypersonique ont commencé au bureau de conception de Tupolev au milieu des années 1970, sur la base de l'avion de passagers en série Tu-144. La recherche et la conception d'un avion capable de vitesses allant jusqu'à M = 6 (TU-260) et d'une autonomie de vol allant jusqu'à 12 000 km, ainsi que d'un avion intercontinental hypersonique TU-360, ont été menées. Son rayon d'action devait atteindre 16 000 km. Un projet a même été préparé pour un avion hypersonique de passagers Tu-244, conçu pour voler à une altitude de 28-32 km à une vitesse de M = 4,5-5.

En février 1986, la R&D débute aux États-Unis pour créer un avion spatial X-30 doté d'un système de propulsion aérobie capable de se mettre en orbite dans une version à un étage. Le projet National Aerospace Plane (NASP) s'est distingué par une abondance de nouvelles technologies, dont la clé était un statoréacteur hypersonique bimode qui permet de voler à des vitesses de M = 25. Selon les informations reçues par les services de renseignement soviétiques, le NASP a été développé à des fins civiles et militaires.

La réponse au développement du X-30 transatmosphérique (NASP) a été les décrets du gouvernement de l'URSS du 27 janvier et du 19 juillet 1986 sur la création d'un équivalent de l'avion aérospatial américain (VKS). Le 1er septembre 1986, le ministère de la Défense a publié tâche technique sur un avion aérospatial réutilisable à un étage (MVKS). Selon ces termes de référence, le MVKS était censé assurer une livraison efficace et économique de marchandises en orbite proche de la Terre, un transport intercontinental transatmosphérique à grande vitesse et la solution de tâches militaires, à la fois dans l'atmosphère et dans l'espace proche. Parmi les travaux soumis au concours par Tupolev Design Bureau, Yakovlev Design Bureau et NPO Energia, le projet Tu-2000 a été approuvé.

À la suite d'études préliminaires dans le cadre du programme MVKS, une centrale électrique a été sélectionnée sur la base de solutions éprouvées et éprouvées. Les moteurs à jet d'air (WJ) existants qui utilisaient de l'air atmosphérique avaient des limitations de température, ils étaient utilisés sur des avions dont la vitesse ne dépassait pas M = 3, et les moteurs-fusées devaient transporter une grande quantité de carburant à bord et n'étaient pas adaptés aux long- vols à terme dans l'atmosphère. Par conséquent, une décision importante a été prise - pour que l'avion vole à des vitesses supersoniques et à toutes les altitudes, ses moteurs doivent avoir les caractéristiques de la technologie aéronautique et spatiale.

Il s'est avéré que le plus rationnel pour un avion hypersonique est un statoréacteur (statoréacteur), dans lequel il n'y a pas de pièces rotatives, en combinaison avec un turboréacteur (turboréacteur) pour l'accélération. On a supposé que pour les vols à des vitesses hypersoniques, un statoréacteur propulsé par de l'hydrogène liquide était le plus approprié. Et un moteur accélérant est un turboréacteur fonctionnant au kérosène ou à l'hydrogène liquide.

En conséquence, une combinaison d'un turboréacteur économique fonctionnant dans la plage de vitesse M = 0-2,5, d'un deuxième moteur - un statoréacteur, accélérant l'avion à M = 20, et d'un moteur-fusée pour entrer en orbite (accélération au premier vitesse spatiale de 7, 9 km/s) et assurer les manœuvres orbitales.

En raison de la complexité de la résolution d'un complexe de problèmes scientifiques, techniques et technologiques pour la création d'un MVKS à un étage, le programme a été divisé en deux étapes: la création d'un avion hypersonique expérimental avec une vitesse de vol allant jusqu'à M = 5 -6, et le développement d'un prototype de VKS orbital, qui assure une expérience de vol dans toute la gamme des vols, jusqu'aux sorties dans l'espace. De plus, lors de la deuxième étape des travaux du MVKS, il était prévu de créer des variantes du bombardier spatial Tu-2000B, conçu comme un avion biplace avec une autonomie de vol de 10 000 km et une masse au décollage de 350 tonnes. Six moteurs propulsés à l'hydrogène liquide étaient censés fournir une vitesse de M = 6-8 à une altitude de 30-35 km.

Selon les spécialistes de l'OKB. A.N. Tupolev, le coût de construction d'un VCS était censé être d'environ 480 millions de dollars, aux prix de 1995 (avec un coût de R & D de 5,29 milliards de dollars). Le coût de lancement estimé était de 13,6 millions de dollars, avec 20 lancements par an.

Le modèle Tu-2000 a été présenté pour la première fois à l'exposition Mosaeroshow-92. Avant l'arrêt des travaux en 1992, pour le Tu-2000, les éléments suivants étaient fabriqués: un caisson d'aile en alliage de nickel, des éléments de fuselage, des réservoirs de carburant cryogéniques et des conduites de carburant composites.

Atomique M-19

Un "concurrent" de longue date dans le bureau d'études d'avions stratégiques. Tupolev - Experimental Machine-Building Plant (maintenant EMZ nommé d'après Myasishchev) a également été engagé dans le développement d'un système de vidéoconférence en une seule étape dans le cadre de la R & D "Cold-2". Le projet s'appelait "M-19" et comprenait l'étude des sujets suivants :

• Sujet 19-1. Création d'un laboratoire volant avec une centrale électrique fonctionnant à l'hydrogène liquide, développement d'une technologie permettant de travailler avec du carburant cryogénique ;
• Sujet 19-2. Travail de conception et de développement pour déterminer l'apparence d'un avion hypersonique ;
• Sujet 19-3. Travail de conception et de développement pour déterminer l'apparence d'une visioconférence prometteuse ;
• Sujet 19-4. Travail de conception et de développement pour déterminer l'apparition de variantes alternatives du VKS avec un système de propulsion nucléaire.

Les travaux sur la visioconférence avancée ont été effectués sous la supervision directe du concepteur général V.M. Myasishchev et le concepteur général A.D. Tokhunts. Pour l'exécution parties constitutives Des plans de R&D ont été approuvés pour un travail conjoint avec des entreprises du MAP de l'URSS, notamment: TsAGI, TsIAM, NIIAS, ITAM et bien d'autres, ainsi qu'avec l'Institut de recherche de l'Académie des sciences et le ministère de la Défense.

L'apparence du VKS M-19 à un étage a été déterminée après l'étude de nombreuses options alternatives pour la disposition aérodynamique. En termes de recherche des caractéristiques d'un nouveau type de centrale électrique, des modèles de scramjet ont été testés dans des souffleries à des vitesses correspondant aux nombres M = 3-12. Pour évaluer l'efficacité de la future visioconférence, modèles mathématiques systèmes de l'appareil et de la centrale combinée avec un moteur-fusée nucléaire (NRE).

L'utilisation du VCS avec un système de propulsion nucléaire combiné a élargi les possibilités d'exploration intensive à la fois de l'espace proche de la Terre, y compris les orbites géostationnaires éloignées, et des régions de l'espace lointain, y compris la Lune et l'espace circumlunaire.

La présence d'une installation nucléaire à bord du VCS permettrait également de l'utiliser comme un hub énergétique puissant pour assurer le fonctionnement de nouveaux types d'armes spatiales (faisceau, armes à faisceaux, moyens d'influer sur les conditions climatiques, etc.).

Le système de propulsion combiné (KDU) comprenait :

• Propulsion moteur-fusée nucléaire (NRE) basé sur un réacteur nucléaire avec radioprotection ;
• 10 turboréacteurs à double flux (DTRDF) avec échangeurs de chaleur dans les circuits intérieur et extérieur et une postcombustion ;
• statoréacteurs hypersoniques (scramjet);
• Deux turbocompresseurs pour assurer le pompage de l'hydrogène à travers les échangeurs DTRDF ;
• Unité de distribution avec turbopompes, échangeurs de chaleur et vannes de canalisation, systèmes de contrôle de l'alimentation en carburant.

L'hydrogène était utilisé comme carburant pour le DTRDF et le scramjet, c'était aussi le fluide de travail dans circuit fermé COUR.

Dans sa forme finale, le concept M-19 ressemblait à ceci: le VKS de 500 tonnes décolle et accélère initialement comme un avion nucléaire avec des moteurs à cycle fermé, et l'hydrogène sert de liquide de refroidissement qui transfère la chaleur du réacteur à dix turboréacteurs . Au fur et à mesure qu'il accélère et monte, l'hydrogène commence à être fourni aux postcombustion du turboréacteur, et un peu plus tard au scramjet à flux direct. Enfin, à une altitude de 50 km, à une vitesse de vol de plus de 16M, un moteur de fusée nucléaire atomique d'une poussée de 320 tonnes-force est allumé, ce qui a permis d'accéder à une orbite de travail à une hauteur de 185-200 kilomètres . Avec une masse au décollage d'environ 500 tonnes, le VKS M-19 était censé lancer une charge utile pesant environ 30 à 40 tonnes sur une orbite de référence avec une inclinaison de 57,3 °.

Il convient de noter un fait peu connu que lors du calcul des caractéristiques du KPS dans les modes de vol turboramréacteur, fusée-statoréacteur et hypersonique, les résultats d'études expérimentales et de calculs effectués au CIAM, TsAGI et ITAM SB AS USSR ont été utilisés.

Ajax - hypersound d'une nouvelle manière

Des travaux sur la création d'un avion hypersonique ont également été menés au bureau d'études "Neva" (Saint-Pétersbourg), sur la base desquels l'entreprise de recherche d'État sur les vitesses hypersoniques a été créée (aujourd'hui OAO "NIPGS" HC "Leninets") .

Au NIPGS, la création de la GLA a été abordée d'une manière fondamentalement nouvelle. Le concept du GLA "Ajax" a été mis en avant à la fin des années 80. Vladimir Lvovitch Freishtadt. Son essence réside dans le fait que le HLA ne dispose pas de protection thermique (contrairement à la plupart des visioconférences et HLA). Le flux de chaleur qui se produit pendant le vol hypersonique est laissé à l'intérieur du HAV pour augmenter sa ressource énergétique. Ainsi, l'Ajax GLA était un système aérothermodynamique ouvert, qui convertissait une partie de l'énergie cinétique du flux d'air hypersonique en énergie chimique et électrique, résolvant simultanément le problème du refroidissement de la cellule. Pour cela, les composants principaux du réacteur chimique de récupération de chaleur avec catalyseur ont été conçus, placés sous la peau de la cellule.

La peau de l'avion dans les endroits les plus soumis à des contraintes thermiques avait une coque à deux couches. Un catalyseur constitué d'un matériau résistant à la chaleur («gant de toilette en nickel») a été placé entre les couches de la coque, qui était un sous-système de refroidissement actif avec des réacteurs chimiques de récupération de chaleur. Selon les calculs, dans tous les modes de vol hypersonique, la température des éléments de la cellule GLA ne dépassait pas 800-850°C.

La structure du GLA comprend un statoréacteur à combustion supersonique intégré à la cellule et au moteur principal (de propulsion) - un moteur magnéto-plasma-chimique (MPKhD). MPCD a été conçu pour contrôler le flux d'air à l'aide d'un accélérateur magnéto-gazodynamique (accélérateur MGD) et générer de l'électricité à l'aide d'un générateur MHD. Le générateur avait une puissance allant jusqu'à 100 MW, ce qui était tout à fait suffisant pour alimenter un laser capable de toucher diverses cibles sur des orbites proches de la Terre.

On a supposé que le MPCD en marche serait capable de modifier la vitesse de vol dans une large plage du nombre de Mach de vol. En raison de la décélération du flux hypersonique par le champ magnétique, conditions optimales dans une chambre de combustion supersonique. Lors d'essais au TsAGI, il a été révélé que le carburant hydrocarbure créé dans le cadre du concept Ajax brûle plusieurs fois plus vite que l'hydrogène. L'accélérateur MHD pouvait "accélérer" les produits de combustion, augmentant la vitesse de vol maximale à M = 25, ce qui garantissait l'entrée en orbite proche de la Terre.

La version civile de l'avion hypersonique a été conçue pour une vitesse de vol de 6 000 à 12 000 km/h, une autonomie de vol allant jusqu'à 19 000 km et le transport de 100 passagers. Il n'y a aucune information sur les développements militaires du projet Ajax.

Le concept russe d'hypersound - missiles et PAK DA

Travaux réalisés en URSS et dans les premières années de son existence nouvelle Russie sur les technologies hypersoniques nous permettent d'affirmer que la méthodologie nationale d'origine et les bases scientifiques et techniques ont été préservées et utilisées pour créer des GLA russes - à la fois en version fusée et avion.

En 2004, lors des exercices de commandement et d'état-major "Safety 2004", le président russe V.V. Poutine a fait une déclaration qui remue encore l'esprit du « public ». "Des expériences et des tests ont été effectués ... Bientôt, les forces armées russes recevront des systèmes de combat capables d'opérer à des distances intercontinentales, à une vitesse hypersonique, avec une grande précision, avec une large manœuvre en hauteur et en direction d'impact. Ces complexes rendront tout type de défense antimissile peu prometteur - existant ou prometteur..

Certains médias nationaux ont interprété cette déclaration au mieux de leur compréhension. Par exemple: "La Russie a développé le premier missile de manœuvre hypersonique au monde, qui a été lancé à partir d'un bombardier stratégique Tu-160 en février 2004, lors des exercices de commandement et d'état-major Security 2004...

En fait, l'exercice a été lancé missile balistique RS-18 "Stiletto" avec de nouveaux équipements de combat. Au lieu d'une ogive conventionnelle, le RS-18 disposait d'un dispositif capable de modifier l'altitude et la direction du vol, et ainsi de surmonter toutes les défenses antimissiles, y compris américaines. Apparemment, le véhicule testé lors de l'exercice Security 2004 était un missile de croisière hypersonique (HCR) Kh-90 peu connu développé au Raduga Design Bureau au début des années 1990.

A en juger par les caractéristiques de performance de ce missile, bombardier stratégique Le Tu-160 peut transporter deux Kh-90. Le reste des caractéristiques ressemble à ceci : la masse de la fusée est de 15 tonnes, le moteur principal est un scramjet, l'accélérateur est un moteur-fusée à propergol solide, la vitesse de vol est de 4-5 M, l'altitude de lancement est de 7000 m, l'altitude de vol est de 7000-20000 m, la portée de lancement est de 3000-3500 km, le nombre d'ogives - 2, le rendement des ogives - 200 kt.

Dans un différend sur le meilleur avion ou fusée, les avions sont le plus souvent perdus, car les fusées se sont avérées plus rapides et plus efficaces. Et l'avion est devenu le porteur de missiles de croisière capables d'atteindre des cibles à une distance de 2500 à 5000 km. Lors du lancement d'un missile sur une cible, le bombardier stratégique n'est pas entré dans la zone de défense anti-aérienne, il n'avait donc aucun sens de le rendre hypersonique.

La "concurrence hypersonique" entre un avion et un missile approche maintenant d'un nouveau dénouement avec un résultat prévisible - les missiles sont à nouveau en avance sur les avions.

Évaluons la situation. L'aviation à long rayon d'action, qui fait partie des forces aérospatiales russes, est armée de 60 avions à turbopropulseurs Tu-95MS et de 16 bombardiers à réaction Tu-160. La durée de vie du Tu-95MS expire dans 5 à 10 ans. Le ministère de la Défense a décidé d'augmenter le nombre de Tu-160 à 40 unités. Des travaux sont en cours pour moderniser le Tu-160. Ainsi, de nouveaux Tu-160M ​​commenceront bientôt à arriver dans les forces aérospatiales. Le bureau d'études de Tupolev est également le principal développeur d'un complexe aéronautique long-courrier prometteur (PAK DA).

Notre "adversaire probable" ne reste pas les bras croisés, il investit dans le développement du concept Prompt Global Strike (PGS). Les possibilités du budget militaire américain en termes de financement dépassent largement les possibilités du budget russe. Le ministère des Finances et le ministère de la Défense se disputent le montant du financement du programme d'armement de l'État pour la période allant jusqu'en 2025. Et nous parlons non seulement des dépenses actuelles pour l'achat de nouvelles armes et équipements militaires, mais aussi de développements prometteurs, qui incluent les technologies PAK DA et GLA.

Dans la création de munitions hypersoniques (missiles ou projectiles), tout n'est pas clair. Un avantage évident de l'hypersound est la vitesse, un temps d'approche court vers la cible et une garantie élevée de surmonter les systèmes de défense aérienne et de défense antimissile. Cependant, il existe de nombreux problèmes - le coût élevé des munitions jetables, la complexité du contrôle lors du changement de trajectoire de vol. Les mêmes lacunes sont devenues des arguments décisifs dans la réduction ou la fermeture des programmes pour hypersoniques habités, c'est-à-dire pour les avions hypersoniques.

Le problème du coût élevé des munitions peut être résolu par la présence à bord de l'avion d'un puissant système informatique de calcul des paramètres de bombardement (lancement), qui transforme les bombes et missiles conventionnels en armes de précision. Des systèmes informatiques embarqués similaires installés dans les ogives de missiles hypersoniques permettent de les assimiler à une classe d'armes stratégiques de haute précision qui, selon les experts militaires de l'APL, peuvent remplacer les systèmes ICBM. La présence de GLA de missiles à portée stratégique remettra en question la nécessité de maintenir l'aviation à longue portée, comme ayant des limitations en termes de vitesse et d'efficacité d'utilisation au combat.

L'apparition dans l'arsenal de toute armée d'un missile antiaérien hypersonique (GZR) obligera l'aviation stratégique à se «cacher» sur les aérodromes, car. la distance maximale à partir de laquelle les missiles de croisière bombardiers peuvent être utilisés, ces GZR surmonteront en quelques minutes. L'augmentation de la portée, de la précision et de la maniabilité du GZR leur permettra d'abattre les ICBM ennemis à n'importe quelle altitude, ainsi que de perturber un raid massif de bombardiers stratégiques avant qu'ils n'atteignent la ligne de lancement des missiles de croisière. Le pilote du "stratège" détectera probablement le lancement du GZR, mais il est peu probable qu'il ait le temps d'éloigner l'avion de la défaite.

Le développement du GLA, qui est actuellement mené de manière intensive dans les pays développés, indique qu'une recherche est en cours pour un outil fiable (arme) capable de garantir la destruction de l'arsenal nucléaire de l'ennemi avant l'utilisation d'armes nucléaires, comme le dernier argument en faveur de la protection de la souveraineté de l'État. Les armes hypersoniques peuvent également être utilisées dans les principaux centres de pouvoir politique, économique et militaire de l'État.

L'hypersound n'a pas été oublié en Russie, des travaux sont en cours pour créer des armes de missiles basées sur cette technologie (Sarmat ICBM, Rubezh ICBM, X-90), mais ne s'appuient que sur un seul type d'arme ("arme miracle", "armes de représailles" ) serait, pour le moins, incorrect.

Il n'y a toujours pas de clarté dans la création du PAK DA, car les exigences de base pour son objectif et son utilisation au combat sont encore inconnues. Les bombardiers stratégiques existants, en tant que composants de la triade nucléaire russe, perdent progressivement de leur importance en raison de l'émergence de nouveaux types d'armes, y compris des armes hypersoniques.

Le cours vers "l'endiguement" de la Russie, proclamé tâche principale de l'OTAN, est objectivement capable de conduire à une agression contre notre pays, à laquelle participeront les armées du "Traité de l'Atlantique Nord" formées et armées de moyens modernes. En termes de nombre de personnel et d'armes, l'OTAN dépasse la Russie de 5 à 10 fois. Une «ceinture sanitaire» est en cours de construction autour de la Russie, comprenant des bases militaires et des positions de défense antimissile. Essentiellement, les activités de l'OTAN sont décrites en termes militaires comme des préparations de théâtre opérationnel (THE). Dans le même temps, les États-Unis restent la principale source d'approvisionnement en armes, comme c'était le cas lors des Première et Seconde Guerres mondiales.

Un bombardier stratégique hypersonique peut, en une heure, se trouver n'importe où dans le monde au-dessus de n'importe quelle installation militaire (base) à partir de laquelle l'approvisionnement en ressources de groupements de troupes est assuré, y compris dans la "ceinture sanitaire". Moins vulnérable aux systèmes de défense antimissile et de défense aérienne, il peut détruire de tels objets avec de puissantes armes non nucléaires de haute précision. La présence d'un tel GLA en temps de paix deviendra un élément dissuasif supplémentaire pour les partisans d'aventures militaires mondiales.

La GLA civile peut devenir base technique percée dans le développement des vols intercontinentaux et des technologies spatiales. Le contexte scientifique et technique des projets Tu-2000, M-19 et Ajax est toujours d'actualité et peut être demandé.

Quel sera le futur PAK DA - subsonique avec SGKR ou hypersonique avec des armes conventionnelles modifiées, dépend des clients - le ministère de la Défense et le gouvernement russe.

"Celui qui gagne par calcul préliminaire avant la bataille a beaucoup de chances. Celui qui ne gagne pas par calcul avant la bataille a peu de chance. Celui qui a beaucoup de chances gagne. Qui a peu de chance - ne gagne pas. Surtout celui qui n'a aucune chance. /Sun Tzu, "L'art de la guerre"/

Expert militaire Alexei Leonkov

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informations générales

Le vol à vitesse hypersonique fait partie du régime de vol supersonique et s'effectue dans un flux de gaz supersonique. Le flux d'air supersonique est fondamentalement différent du subsonique et la dynamique du vol des avions à des vitesses supérieures à la vitesse du son (au-dessus de 1,2 M) est fondamentalement différente du vol subsonique (jusqu'à 0,75 M, la plage de vitesse de 0,75 à 1,2 M est appelée vitesse transsonique ). ).

La détermination de la limite inférieure de la vitesse hypersonique est généralement associée au début des processus d'ionisation et de dissociation des molécules dans la couche limite (BL) près de l'appareil qui se déplace dans l'atmosphère, qui commence à se produire à environ 5 M. Cela La vitesse est également caractérisée par le fait qu'un statoréacteur (" RAMJET ") à combustion subsonique de carburant (" SPVRD ") devient inutile en raison du frottement extrêmement élevé qui se produit lors du freinage de l'air qui passe dans ce type de moteur. Ainsi, dans la plage de vitesse hypersonique, seul un moteur-fusée ou un statoréacteur hypersonique (scramjet) à combustion supersonique peut être utilisé pour poursuivre le vol.

Caractéristiques de débit

Alors que la définition de l'écoulement hypersonique (HJ) est plutôt controversée en raison de l'absence de frontière claire entre les écoulements supersoniques et hypersoniques, HJ peut être caractérisé par certains phénomènes physiques qui ne peuvent plus être ignorés lors de l'examen, à savoir :

Fine couche d'onde de choc

À mesure que la vitesse et les nombres de Mach correspondants augmentent, la densité derrière l'onde de choc (SW) augmente également, ce qui correspond à une diminution de volume derrière le SW en raison de la conservation de la masse. Par conséquent, la couche d'onde de choc, c'est-à-dire le volume entre le véhicule et le SW, devient mince à des nombres de Mach élevés, créant une fine couche limite (BL) autour du véhicule.

Formation de couches de choc visqueuses

Une partie de la grande énergie cinétique contenue dans le flux d'air, à M > 3 (flux visqueux) est convertie en énergie interne en raison de l'interaction visqueuse. Une augmentation de l'énergie interne se traduit par une augmentation de la température. Le gradient de pression dirigé le long de la normale à l'écoulement à l'intérieur de la couche limite étant approximativement nul, une augmentation significative de la température à des nombres de Mach élevés entraîne une diminution de la densité. Ainsi, le PS sur la surface du véhicule se développe et, à des nombres de Mach élevés, fusionne avec une fine couche de l'onde de choc près du nez, formant une couche de choc visqueuse.

L'apparition d'ondes d'instabilité dans le PS, qui ne sont pas caractéristiques des écoulements sub- et supersoniques

débit à haute température

L'écoulement à grande vitesse au point frontal du véhicule (point ou région de stagnation) fait chauffer le gaz jusqu'à des températures très élevées (jusqu'à plusieurs milliers de degrés). Les températures élevées, à leur tour, créent des propriétés chimiques hors d'équilibre du flux, qui consistent en la dissociation et la recombinaison des molécules de gaz, l'ionisation des atomes, les réactions chimiques dans le flux et avec la surface de l'appareil. Dans ces conditions, les processus de convection et de transfert de chaleur radiatif peuvent être importants.

Paramètres de similarité

Il est d'usage de décrire les paramètres des écoulements gazeux par un ensemble de critères de similarité, qui permettent de réduire un nombre presque infini d'états physiques en groupes de similarité et qui permettent de comparer des écoulements gazeux avec des paramètres physiques différents (pression, température, vitesse , etc.) les uns avec les autres. C'est sur ce principe que reposent les expériences en soufflerie et le transfert des résultats de ces expériences sur des avions réels, malgré le fait que dans les expériences en soufflerie, la taille des modèles, les débits, les charges thermiques, etc., peuvent différer considérablement. à partir de modes de vol réels, en même temps, les paramètres de similarité (nombres de Mach, Reynolds, Stanton, etc.) correspondent à ceux du vol.

Pour les écoulements trans- et supersoniques ou compressibles, dans la plupart des cas, des paramètres tels que le nombre de Mach (le rapport de la vitesse d'écoulement à la vitesse locale du son) et Reynolds sont suffisants pour décrire complètement les écoulements. Pour un écoulement hypersonique, ces paramètres ne suffisent souvent pas. Premièrement, les équations décrivant la forme de l'onde de choc deviennent pratiquement indépendantes à partir de 10 M. Deuxièmement, l'augmentation de la température de l'écoulement hypersonique signifie que les effets liés aux gaz non idéaux deviennent perceptibles.

La prise en compte des effets dans un gaz réel signifie davantage de variables nécessaires pour décrire complètement l'état du gaz. Si un gaz stationnaire est complètement décrit par trois grandeurs : la pression, la température, la capacité calorifique (indice adiabatique) et qu'un gaz en mouvement est décrit par quatre variables, qui incluent également la vitesse, alors un gaz chaud en équilibre chimique nécessite également des équations d'état pour ses composants chimiques constitutifs, et un gaz avec des processus de dissociation et d'ionisation doit également inclure le temps comme l'une des variables de son état. En général, cela signifie qu'à un moment donné, un écoulement hors d'équilibre nécessite 10 à 100 variables pour décrire l'état du gaz. De plus, l'écoulement hypersonique raréfié (HJ), généralement décrit en termes de nombres de Knudsen, n'obéit pas aux équations de Navier-Stokes et nécessite leur modification. La HP est généralement catégorisée (ou classée) en utilisant l'énergie totale exprimée en utilisant l'enthalpie totale (mJ/kg), la pression totale (kPa) et la température d'écoulement stagnation écoulement (K) ou la vitesse (km/s).

Gaz parfait

Dans ce cas, le flux d'air passant peut être considéré comme un flux de gaz parfait. La HP dans ce mode dépend toujours des nombres de Mach et la simulation est guidée par les invariants de température , et non par la paroi adiabatique , qui se produit à des vitesses plus faibles. La limite inférieure de cette région correspond à des vitesses autour de Mach 5, où le moteur scramjet à combustion subsonique devient inefficace, et la limite supérieure correspond à des vitesses dans la région de Mach 10-12.

Gaz parfait à deux températures

Cela fait partie du cas du régime d'écoulement de gaz idéal à haute vitesse, dans lequel le flux d'air qui passe peut être considéré comme chimiquement idéal, mais la température de vibration et la température de rotation du gaz doivent être considérées séparément, ce qui donne deux modèles de température distincts. Ceci est particulièrement important dans la conception des tuyères supersoniques, où le refroidissement vibratoire dû à l'excitation moléculaire devient important.

gaz dissocié

Mode de dominance de transfert de faisceau

À des vitesses supérieures à 12 km/s, le transfert de chaleur vers l'appareil commence à se produire principalement par transfert de rayons, qui commence à dominer le transfert thermodynamique avec une augmentation de la vitesse. La modélisation des gaz dans ce cas est divisée en deux cas :

• optiquement mince - dans ce cas, on suppose que le gaz ne réabsorbe pas le rayonnement provenant d'autres parties de celui-ci ou d'unités de volume sélectionnées;
• optiquement épais - qui tient compte de l'absorption du rayonnement par le plasma, qui est ensuite réémis, y compris sur le corps de l'appareil.

La modélisation de gaz optiquement épais est une tâche difficile, car du fait du calcul du transfert radiatif en chaque point de l'écoulement, la quantité de calculs croît de manière exponentielle avec le nombre de points considérés.