Greičiausias hipergarsinis lėktuvas pasaulyje. Rusijos hipergarsinis lėktuvas. Hipergarsinis. Kiek tai kainuoja? Hiper greitis km per valandą

Pirmiausia, žinoma, turėtumėte nuspręsti, kiek yra hipergarso? Visuotinai pripažįstama, kad hipergarsinis greitis yra greitis, didesnis nei 5 Mach, tai yra daugiau nei penki Macho skaičiai, o jei tai gana paprasta, tai yra penkis kartus didesnis už garso greitį.

Ar jums įdomu, kiek tai kilometrais per valandą? Nuo 5380 km/h iki 6120 km/h, priklausomai nuo aplinkos parametrų (orlaiviui – oro), tai yra nuo oro tankio, kuris skiriasi skirtinguose skrydžio aukščiuose. Taigi, kad būtų lengviau suvokti, vis tiek geriau naudoti Macho skaičius. Jei orlaivio greitis viršija 5 Mach, tai yra hipergarsinis greitis.

Tiesą sakant, kodėl būtent 5 M? 5 reikšmė pasirinkta todėl, kad esant tokiam greičiui, pradedama stebėti dujų srauto jonizaciją ir kitus fizinius pokyčius, kurie, žinoma, turi įtakos jo savybėms. Šie pokyčiai ypač pastebimi varikliui, įprastiniai turboreaktyviniai varikliai (turboreaktyviniai varikliai) tiesiog negali dirbti tokiu greičiu, reikia iš esmės kitokio variklio, raketos ar ramjeto (nors iš tikrųjų jis nėra toks skirtingas, tik jam trūksta kompresoriaus ir turbina, o savo funkciją atlieka lygiai taip pat: suspaudžia orą prie įėjimo, sumaišo su kuru, degina degimo kameroje, o išleidimo angoje gauna reaktyvinį srautą).

Tiesą sakant, reaktyvinis variklis yra vamzdis su degimo kamera, labai paprastas ir efektyvus dideliu greičiu. Bet toks variklis turi didžiulį trūkumą, jam dirbti reikia tam tikro pradinio greičio (nėra savo kompresoriaus, nėra ko suspausti oro esant mažam greičiui).

Greičio istorija

50-aisiais buvo sunku pasiekti garso greitį. Kai inžinieriai ir mokslininkai suprato, kaip orlaivis elgiasi greičiu, viršijančiu garso greitį, ir išmoko kurti lėktuvai skirta tokiems skrydžiams, laikas judėti toliau. Priverskite lėktuvus skristi dar greičiau.

1967 metais amerikiečių eksperimentinis lėktuvas X-15 pasiekė 6,72 macho (7274 km/h) greitį. Jis buvo aprūpintas raketiniu varikliu ir skrido nuo 81 iki 107 km aukštyje (100 km, tai yra Karmano linija, sąlyginė atmosferos ir erdvės riba). Todėl teisingiau X-15 vadinti ne lėktuvu, o raketiniu lėktuvu. Pats pakilti negalėjo, jam reikėjo revakcinacijos lėktuvo. Bet vis tiek tai buvo hipergarsinis skrydis. Be to, X-15 skrido nuo 1962 iki 1968 m., o tas pats Neilas Armstrongas X-15 atliko 7 skrydžius.

Reikėtų suprasti, kad skrydžiai už atmosferos ribų, kad ir kokie greiti jie būtų, nėra teisingai laikomi hipergarsiniais, nes terpės, kurioje orlaivis juda, tankis yra labai mažas. Tiesiog nebus jokių viršgarsiniam ar hipergarsiniam skrydžiui būdingų efektų.

1965 metais YF-12 (garsiojo SR-71 prototipas) pasiekė 3331,5 km/h greitį, o 1976 metais pats serijinis SR-71 – 3529,6 km/val. Tai „tik“ 3,2-3,3 M. Toli gražu ne hipergarsinis, bet jau skrydžiams tokiu greičiu atmosferoje reikėjo sukurti specialius variklius, kurie normaliu režimu veikė mažu greičiu, o dideliu greičiu. ramjet režimu, o pilotams - specialios gyvybės palaikymo sistemos (kostiumai ir aušinimo sistemos), nes lėktuvas buvo per karštas. Vėliau šie kostiumai buvo naudojami „Shuttle“ projektui. Labai ilgas laikas SR-71 buvo greičiausias orlaivis pasaulyje (nustojo skristi 1999 m.).

Sovietinis MiG-25R teoriškai galėjo pasiekti 3,2 macho greitį, tačiau veikimo greitis buvo apribotas iki 2,83 macho.

Tais pačiais 60-aisiais JAV ir SSRS buvo atitinkamai kosminių projektų X-20 „Dyna Soar“ ir „Spiral“ projektai. Spiraliui iš pradžių buvo numatyta naudoti hipergarsinį stiprintuvą, vėliau – viršgarsinį, o tada projektas buvo visiškai uždarytas. Toks pat likimas ištiko ir amerikiečių projektą.

Apskritai to meto būtent hipergarsinių orlaivių projektai buvo susiję su skrydžiais už atmosferos ribų. Kitaip ir būti negali, „mažame“ aukštyje tankis ir atitinkamai atsparumas yra per dideli, o tai lemia daug neigiami veiksniai kurių tuo metu nepavyko įveikti.

Esamasis laikas

Už visų perspektyvių tyrimų, kaip įprasta, slypi kariuomenė. Hipergarsinio greičio atveju tai taip pat vyksta. Dabar tyrimai daugiausia atliekami erdvėlaivių, hipergarsinių sparnuotųjų raketų ir vadinamųjų hipergarsinių kovinių galvučių kryptimis. Dabar kalbame apie „tikrą“ hipergarsą, skrydžius atmosferoje.

Atkreipkite dėmesį, kad darbas su hipergarsiniais greičiais buvo aktyvus 60–70-aisiais, tada visi projektai buvo uždaryti. Jie grįžo į greitį virš 5 M tik 2000-ųjų sandūroje. Kai technologijos leido sukurti efektyvius rameaktyvinius variklius hipergarsiniam skrydžiui.

2001 m. pirmąjį skrydį atliko nepilotuojamas orlaivis su reaktyviniu varikliu.

Boeing X-43. Jau 2014 metais jis įsibėgėjo iki 9,6 M (11 200 km/h) greičio. Nors X-43 buvo sukurtas 7 kartus didesniam garso greičiui. Tuo pačiu rekordas buvo pasiektas ne kosmose, o vos 33 500 metrų aukštyje.

2009 m. buvo pradėti sparnuotosios raketos „Boeing X-51A Waverider“ reaktyvinio variklio bandymai. 2013 metais X-51A pasiekė 5,1 macho hipergarsinį greitį 21 000 metrų aukštyje.

Panašius projektus įvairiais etapais įgyvendina ir kitos šalys: Vokietija (SHEFEX), Didžioji Britanija (Skylonas), Rusija (Kholod ir Igla), Kinija (WU-14) ir net Indija (Brahmos), Australija (ScramSpace) ir Brazilija (14-14). X).

Įdomus projektas lėktuvas, skirtas skristi hipergarsiniu greičiu atmosferoje, amerikietiškas Falcon HTV-2, laikomas gedimu. Tikėtina, kad „Falcon“ sugebėjo įsibėgėti iki didžiulio atmosferai greičio – 23 M. Bet tik spėjama, nes visos eksperimentinės transporto priemonės tiesiog sudegė.

Visi išvardyti orlaiviai (išskyrus Skylon) negali savarankiškai įgyti reaktyviniam varikliui veikti reikalingo greičio ir naudoti skirtingus greitintuvus. Tačiau „Skylon“ vis dar yra tik projektas, kuris dar neatliko nė vieno bandomojo skrydžio.

Tolima hipergarso ateitis

Taip pat yra civilinių projektų dėl hipergarsinių orlaivių, skirtų keleiviams vežti. Tai Europos SpaceLiner su vieno tipo varikliais ir ZEHST, kurie skirtinguose skrydžio režimuose turėtų naudoti net 3 tipų variklius. Kitos šalys taip pat dirba su savo projektais.

Neva tokie laineriai keleivius iš Londono į Niujorką galės nugabenti vos per valandą. Tokiais lėktuvais negalėsime skraidyti iki 21-ojo amžiaus 40-50-ųjų. Tuo tarpu hipergarsiniai greičiai tebėra karinių ar kosminių transporto priemonių dalis.

Bendra informacija

Skrydis hipergarsiniu greičiu yra viršgarsinio skrydžio režimo dalis ir vykdomas viršgarsiniu dujų srautu. Viršgarsinis oro srautas iš esmės skiriasi nuo ikigarsinio, o orlaivio skrydžio, kai greitis viršija garso greitį (virš 1,2 M), dinamika iš esmės skiriasi nuo ikigarsinio skrydžio (iki 0,75 M, greičio diapazonas nuo 0,75 iki 1,2 M vadinamas transgarsiniu greičiu). ).).

Hipergarsinio greičio apatinės ribos nustatymas dažniausiai siejamas su ribiniame sluoksnyje (BL) šalia aparato, kuris juda atmosferoje, prasidedančiais molekulių jonizacijos ir disociacijos procesais, kurie pradeda vykti apie 5 M. duotas greitis b e s i s k i r i a n t i s tuo, kad reaktyvinis variklis ("ramjet") su ikigarsiniu degalų degimu ("scramjet") tampa nenaudingas dėl itin didelės trinties, atsirandančios stabdant pravažiuojantį orą šio tipo varikliuose. Taigi, hipergarsinio greičio diapazone skrydžiui tęsti gali būti naudojamas tik raketinis variklis arba hipergarsinis ramjetas (scramjet) su viršgarsiniu degalų degimu.

Srauto charakteristikos

Nors hipergarsinio srauto (HJ) apibrėžimas yra gana prieštaringas dėl to, kad nėra aiškios ribos tarp viršgarsinių ir hipergarsinių srautų, HJ gali būti apibūdinta tam tikrais fiziniais reiškiniais, kurių nebegalima ignoruoti svarstant, būtent:

Plonas smūginės bangos sluoksnis

Didėjant greičiui ir atitinkamiems Macho skaičiams, tankis už smūginės bangos (SW) taip pat didėja, o tai atitinka tūrio sumažėjimą už SW dėl masės išsaugojimo. Todėl sluoksnis šoko banga ty, esant dideliems Macho skaičiams, tūris tarp transporto priemonės ir SW tampa plonas ir aplink transporto priemonę susidaro plonas ribinis sluoksnis (BL).

Klampių smūginių sluoksnių susidarymas

Dalis didelės kinetinės energijos, esančios oro sraute, kai M > 3 (klampus srautas), dėl klampios sąveikos paverčiama vidine energija. Vidinės energijos padidėjimas realizuojamas kylant temperatūrai. Kadangi slėgio gradientas, nukreiptas išilgai normalaus srauto ribiniame sluoksnyje, yra maždaug lygus nuliui, reikšmingas temperatūros padidėjimas esant dideliems Macho skaičiams lemia tankio sumažėjimą. Taigi, PS ant transporto priemonės paviršiaus auga ir, esant dideliam Macho skaičiui, susilieja su plonu smūginės bangos sluoksniu šalia nosies, sudarydamas klampų smūgio sluoksnį.

Nestabilumo bangų atsiradimas PS, kurios nėra būdingos pogarsiniams ir viršgarsiniams srautams

aukštos temperatūros srautas

Didelio greičio srautas transporto priemonės priekiniame taške (sąstingimo taške arba regione) priverčia dujas įkaista iki labai aukštos temperatūros (iki kelių tūkstančių laipsnių). Aukšta temperatūra savo ruožtu sukuria nepusiausvyras chemines srauto savybes, kurios susideda iš dujų molekulių disociacijos ir rekombinacijos, atomų jonizacijos, cheminių reakcijų sraute ir su aparato paviršiumi. Esant tokioms sąlygoms, konvekciniai ir radiacinio šilumos perdavimo procesai gali būti reikšmingi.

Panašumo parametrai

Dujų srautų parametrus įprasta apibūdinti pagal panašumo kriterijų rinkinį, leidžiantį į panašumo grupes sumažinti beveik begalinį fizinių būsenų skaičių ir palyginti dujų srautus su skirtingais fizikiniais parametrais (slėgiu, temperatūra, greičiu). ir kt.) tarpusavyje. Būtent šiuo principu grindžiami eksperimentai vėjo tuneliuose ir šių eksperimentų rezultatų perkėlimas į tikrus orlaivius, nepaisant to, kad atliekant vėjo tunelio eksperimentus modelių dydis, srautai, šiluminės apkrovos ir tt gali labai skirtis. iš realių skrydžio režimų, tuo pačiu metu panašumo parametrai (Mach, Reynolds, Stanton skaičiai ir kt.) atitinka skrydžio.

Trans- ir viršgarsiniam arba suspaudžiamam srautui daugeliu atvejų pilnai apibūdinti srautus pakanka tokių parametrų kaip Macho skaičius (srauto greičio santykis su vietiniu garso greičiu) ir Reinoldsas. Hipergarsiniam srautui šių parametrų dažnai nepakanka. Pirma, smūginės bangos formą apibūdinančios lygtys tampa praktiškai nepriklausomos esant greičiams nuo 10 M. Antra, padidėjusi hipergarsinio srauto temperatūra reiškia, kad tampa pastebimi efektai, susiję su neidealiomis dujomis.

Poveikio tikrose dujose apskaičiavimas reiškia daugiau kintamųjų, kurių reikia norint visiškai apibūdinti dujų būseną. Jei nejudančios dujos visiškai apibūdinamos trimis dydžiais: slėgiu, temperatūra, šilumos talpa (adiabatiniu indeksu), o judančios dujos apibūdinamos keturiais kintamaisiais, kurie taip pat apima greitį, tada karštoms dujoms cheminėje pusiausvyroje taip pat reikalingos būsenos lygtys jo sudedamosios dalys ir dujos, kuriose vyksta disociacijos ir jonizacijos procesai, taip pat turi apimti laiką kaip vieną iš savo būsenos kintamųjų. Apskritai tai reiškia, kad bet kuriuo metu nepusiausvyriniam srautui reikia 10–100 kintamųjų, kad būtų apibūdinta dujų būsena. Be to, retas hipergarsinis srautas (HJ), paprastai apibūdinamas Knudseno skaičiais, nepaklūsta Navier-Stokes lygtims ir reikalauja jas modifikuoti. HP paprastai skirstoma į kategorijas (arba klasifikuojama) naudojant bendrą energiją, išreikštą naudojant bendrą entalpiją (mJ/kg), bendrą slėgį (kPa) ir srauto stagnacijos temperatūrą (K) arba greitį (km/s).

Idealios dujos

Šiuo atveju pratekantis oro srautas gali būti laikomas idealiu dujų srautu. HP šiuo režimu vis dar priklauso nuo Macho skaičių, o modeliavimas grindžiamas temperatūros invariantais, o ne adiabatine sienele, kuri atsiranda esant mažesniam greičiui. Apatinė šios srities riba atitinka greičius apie 5 machų, kai ikigarsinio degimo scramjet variklis tampa neefektyvus, o viršutinė riba atitinka greičius 10-12 machų srityje.

Idealios dviejų temperatūrų dujos

Tai yra idealaus didelio greičio dujų srauto režimo atvejo dalis, kai pratekantis oro srautas gali būti laikomas chemiškai idealiu, tačiau į dujų vibracinę ir sukimosi temperatūrą reikia atsižvelgti atskirai, todėl susidaro du atskiri temperatūros modeliai. Tai ypač svarbu projektuojant viršgarsinius purkštukus, kur svarbus tampa vibracinis aušinimas dėl molekulinio sužadinimo.

disocijuotos dujos

Spindulio perdavimo dominavimo režimas

Kai greitis viršija 12 km/s, šilumos perdavimas į aparatą pradeda vykti daugiausia per spindulių perdavimą, kuris pradeda dominuoti prieš termodinaminį perdavimą kartu su greičio padidėjimu. Dujų modeliavimas šiuo atveju skirstomas į du atvejus:

• optiškai plonas – šiuo atveju daroma prielaida, kad dujos nesugeria spinduliuotės, kuri sklinda iš kitų jų dalių ar pasirinktų tūrio vienetų;
• optiškai storas – atsižvelgiama į spinduliuotės sugertį plazmoje, kuri vėliau vėl išspinduliuojama, taip pat ir ant aparato korpuso.

Optiškai tirštų dujų modeliavimas yra sudėtingas uždavinys, nes dėl spinduliuotės perdavimo kiekviename srauto taške skaičiavimų, skaičiavimų kiekis auga eksponentiškai didėjant nagrinėjamų taškų skaičiui.

taip pat žr

Pastabos

Nuorodos

• Andersonas Džonas Hipergarsinis ir aukštos temperatūros dujų dinamikos antrasis leidimas. - AIAA švietimo serija, 2006. - ISBN 1563477807
• NASA „Hypersonics“ vadovas.

Kažkaip aptarėme gana skeptišką nuomonę, bet šių darbų niekas nestabdo ir visi juda į priekį.

Pasak šaltinio kariniame-pramoniniame komplekse, naujausia Rusijos hipergarsinė priešlaivinė raketa „Zirkon“ bandymų metu pasiekė aštuonis garso greičius.

Šaltinio teigimu, „raketos bandymų metu buvo patvirtinta, kad jos greitis žygyje siekia 8 mach“, praneša TASS. Be to, kaip pažymėjo šaltinis, cirkonio raketos gali būti paleidžiamos iš 3S14 universalių paleidimo įrenginių, kurie taip pat naudojami raketoms „Caliber“ ir „Onyx“.

„Zircon“ šaudymo nuotolis, remiantis atvirais duomenimis, yra apie 400 kilometrų. Vasarį informuotas šaltinis pranešė, kad „Yasen“ ir „Husky“ klasės povandeniniams laivams sukurta hipergarsinė raketa „Zircon“ pirmą kartą gali būti paleista iš karinio jūrų laivyno vežėjo šį pavasarį. 2016 m. balandį šaltinis Rusijos kariniame pramoniniame komplekse pažymėjo, kad cirkonis į serijinę gamybą turėtų būti pradėtas 2018 m.

Amerikietiškas X-51AWaverider paskutinio bandomojo skrydžio metu parodė 4,8 MAX greitį.

O dabar šiek tiek daugiau apie „Cirkoną“.

„Mach“ arba „M“ skaičius lemia vietinio srauto greičio ir garso greičio santykį – 331 m/s. Šešis–aštuonis kartus viršyti garso greitį yra viena iš pasaulinių šiuolaikinio orlaivių ir raketų mokslo plėtros uždavinių. Atsiradus hipergarsiniams orlaiviams, dizaineriai proveržį priskiria naujai, 6-ajai kartai aviacijos technologija. Kariniu požiūriu hipergarsiniai lėktuvai yra itin efektyvus smogiamasis ginklas. Hipergarsinis skrydis niekuo neišsiskiria iš šiuolaikinės radaro įrangos. Nėra ir net nenumatoma sukurti priemonių tokioms raketoms perimti.

pasaulinis nusiginklavimas

SSRS tai buvo suprasta dar praėjusio amžiaus šeštajame dešimtmetyje, kai jie su A-135 raketomis sukūrė netoli Maskvos esančią NMD sistemą. 5-10 km per sekundę greičiu į atmosferą patenkančių branduolinių galvučių perėmimo sistema komplekse išspręsta itin savotiškai. Jei elektronika jų vis tiek nemato, tai raketa taip pat turi būti nukreipta ne „į gražų centą“, o „į baltą šviesą“, matyt, dizaineriai nusprendė ir ant priešraketos sumontavo branduolinę galvutę. Tai yra, žinant apie branduolinę ataką, sovietų priešraketinė raketa buvo iššauta į zoną, kurioje turėjo būti priešo branduoliniai blokai, siekiant juos sunaikinti naudojant priešingą branduolinį sprogimą atmosferoje. Ši sistema, prisimename, vis dar veikia. Ir ji laikoma vienintele efektyvia NMD sistema pasaulyje.

„Aptikti atakuojančius taikinius, nukreipti į juos priešraketas ir atlikti priešpriešinį šūvį, yra kelios dešimtys minučių“, – Vladimiras Dvorkinas, iki 2001 m. vadovavęs Gynybos ministerijos 4-ajam centriniam tyrimų institutui (institutui, susijusiam su plėtra. ir branduolinių ginklų panaudojimo“, – sakė televizijos kanalui „Zvezda“. „Amerikietiška karinio jūrų laivyno raketa „Trident“ pas mus skrenda 15–20 minučių, o antžeminė „Minuteman-3“ – 25–35 minutes.

Tai sumažina tikimybę „nuginkluoti priešą“, – sako ekspertas, visada turime laiko pasiruošti, pasitikti šias raketas ir sunaikinti bent daugumą. Vadinasi, atsakomojo branduolinio smūgio JAV teritorijoje galimybė išlieka. Todėl Amerikoje šiandien kuriama nauja branduolinio karo koncepcija. Vykdydamas „pasaulinio žaibo smūgio“ programą, Vašingtonas planuoja įsigyti ginklų, galinčių nuskristi atstumą nuo JAV iki Rusijos per pusę ar net tris kartus trumpesnį laiką, kad priešas tiesiog neturėtų nė menkiausios galimybės sureaguoti. . Tikimasi, kad tai bus pasiekta kuriant hipergarsinius orlaivius.

Kitaip nei balistinės raketos, hipergarsinės raketos bus paleistos iš bombonešių ir antžeminių Mk-41 paleidimo įrenginių. Dėl to turėtų būti neįmanoma aptikti paleidimo esamomis erdvės ir antžeminėmis raketų atakų įspėjimo sistemomis. Tai reiškia, kad tai sukurs iliuziją apie galimybę nebaudžiamai pradėti ir laimėti branduolinį karą. Ši teorija labai populiari JAV ekspertų bendruomenėje.

Dėl to tik Jungtinėse Amerikos Valstijose įvairūs departamentai vienu metu plėtoja kelis perspektyvius projektus: X-43A (NASA), X-51A (oro pajėgos), AHW (žemės pajėgos), ArcLight (DARPA, Navy), Falcon HTV. -2 (DARPA, oro pajėgos). Jų išvaizda, pasak ekspertų, leis iki 2018–2020 m. sukurti didelio nuotolio hipergarsines aviacijos sparnuotąsias raketas, priešlaivinę sparnuotąją raketą ir smogti į antžeminius taikinius iki 2018–2020 m., o iki 2030 m. – žvalgybinį lėktuvą.

Prancūzija muša dėl hipergarsinės prieigos. Kinija neseniai išbandė sklandytuvą WU-14, kuris sugebėjo pasiekti hipergarsinį greitį. Ir, žinoma, Rusija.

Technologijų lenktynės

„Paprastai viršgarsinės sparnuotosios raketos skrenda 2–3 machų greičiu“, – sako fizinių ir matematikos mokslų kandidatas Nikolajus Grigorjevas. – Norime, kad mūsų įrenginiai skristų didesniu nei 6 machų greičiu. Be to, šis skrydis turėtų būti ilgas. Bent 7-10 minučių, per kurias įrenginys turi savarankiškai išvystyti daugiau nei pusantro tūkstančio metrų per sekundę greitį.

Pirmoji hipergarsinė transporto priemonė buvo sukurta SSRS praėjusio amžiaus 70-ųjų pabaigoje. 1997 metais Dubninsko dizaino biuro „Vaivorykštė“ dizaineriai pirmą kartą jį parodė MAKS oro parodoje. Ji buvo pristatyta kaip naujos klasės sistema – Kh-90 hipergarsinis eksperimentinis lėktuvas (GELA). Vakaruose jis buvo vadinamas AS-19 Koala. Įmonės teigimu, raketa nuskriejo iki 3000 km atstumu. Jame buvo dvi atskirai nutaikomos kovinės galvutės, galinčios pataikyti į taikinius 100 km atstumu nuo atsiskyrimo taško. X-90 nešiklis galėtų būti išplėstinė strateginio bombonešio Tu-160M ​​versija.

Dešimtojo dešimtmečio pradžioje ICD bendradarbiavo su vokiečių inžinieriais sprendžiant hipergarso problemą, pagrįstą kita savo raketa X-22 Burya (NATO klasifikacija – AS-4 Kitchen). Ši viršgarsinė sparnuotoji raketa yra įtraukta į Tu-22M3 ilgojo nuotolio bombonešių skardines. skristi 600 km ir neštis termobranduolinę arba įprastinę 1 toną sveriančią kovinę galvutę.

Be to, kaip prisimena Grigorjevas, SSRS buvo sukurtas daugkartinio naudojimo erdvėlaivis „Buran“, kuris, patekęs į tankius atmosferos sluoksnius, išvystė 25 machų greitį. Šiandien, anot eksperto, užduotis yra padaryti tokį skrydį aktyvų, tai yra, mašina turi ne tik „planuoti“, bet savarankiškai vystyti ir išlaikyti tokį greitį, keisti skrydžio kryptį.

Nuo "Koala" iki "Yars"

Testai hipergarsinės transporto priemonės- paslaptis už septynių antspaudų. Kaip sekasi jų raidai, galima spręsti tik iš amerikiečių pranešimų apie sėkmę ar nesėkmę tam tikrų bandymų paleidimų metu. Paskutinis toks eksperimentas, kurį jie atliko rugpjūčio mėn. Raketa X-43A buvo paleista iš Kodiak bandymų poligono Aliaskoje. Raketa buvo sukurta kaip bendras JAV armijos ir Sandijos nacionalinės laboratorijos projektas, kaip „Greito pasaulinio smūgio“ koncepcijos dalis. Pirmasis jos testas įvyko 2011 m. lapkritį. Buvo manoma, kad dabartinių bandymų metu raketa, įgydama apie 6,5 tūkst. km/h greitį, pataikys į mokomąjį taikinį Ramiojo vandenyno Kvadžaleino atole. Dėl to prietaisas veikė tik 7 sekundes, kol sudegė atmosferoje. Nepaisant to, JAV šis skrydis buvo vadinamas sėkmingu – automobilis pademonstravo gebėjimą įgyti reikiamą pagreitį.

Sovietinis X-90, apie kurį bent kažkas tikrai žinoma, skrido toliau ir ilgiau. Kaip sako dizaineriai, mašina greitai įkaito nuo oro pasipriešinimo, dėl to įrenginys sunaikino arba korpuso viduje esantys mechanizmai tapo neveikiančiais. Hipergarsui pasiekti reaktyviniam varikliui reikėjo vandenilio arba bent kuro, kurį daugiausia sudarytų vandenilis. Ir tai labai sunku įgyvendinti techniškai, nes dujinis vandenilis turi mažą tankį. Skysto vandenilio saugojimas sukėlė kitų neįveikiamų techninių sunkumų. Ir, galiausiai, hipergarsinio skrydžio metu aplink X-90 iškilo plazmos debesis, kuris sudegino radijo antenas, dėl ko buvo prarasta įrenginio kontrolė.

Tačiau šie trūkumai ilgainiui virto privalumais. Korpuso aušinimo ir vandenilio kuro problema buvo išspręsta naudojant žibalo ir vandens mišinį kaip jo komponentus. Pakaitinus jis buvo paduodamas į specialų katalizinį mini reaktorių, kuriame vyko endoterminė katalizinės konversijos reakcija, dėl kurios buvo gaminamas vandenilio kuras. Dėl šio proceso stipriai atvėso aparato korpusas. Ne mažiau originali buvo radijo antenų deginimo problema, kuri pradėjo naudoti patį plazmos debesį.

Tuo pačiu metu plazmos debesis leido įrenginiui ne tik judėti atmosferoje 5 km per sekundę greičiu, bet ir padaryti tai „sulaužytomis“ trajektorijomis. Automobilis galėjo staigiai pakeisti skrydžio kryptį. Be to, plazmos debesis taip pat sukūrė radaro aparato nematomumo efektą. X-90 nebuvo pradėtas naudoti, darbas su raketa buvo sustabdytas dar 1992 m.

Tačiau jo veikimo principai labai panašūs į balistinių raketų Topol-M, Yars ir naujojo RS-26 manevrinių branduolinių galvučių aprašymą. Gynybos ministerija juos ne kartą minėjo kaip pavyzdį, kaip įveikti bet kokią priešraketinės gynybos sistemą. Manevrinis vienetas gali „mojuoti“ bet kurią sekundę, nenuspėjamai pakeisdamas skrydžio kryptį, o tai garantuoja, kad taikinys bus pataikytas. Ne viena NMD sistema yra pajėgi apskaičiuoti tokią trajektoriją ir nukreipti priešraketas į atakuojantį bloką.

Kovoti su platytais

Praėjusiais metais Krašto apsaugos ministerija pranešė, kad tolimojo nuotolio lėktuvai pirmiausia bus aprūpinti hipergarsiniais ginklais. Tuo metu raketos jau egzistavo, tačiau jų hipergarsinis skrydis truko vos kelias sekundes. Tai ne kartą yra pareiškęs vicepremjeras Dmitrijus Rogozinas. Tačiau nei kariuomenė, nei vicepremjeras, nei pramonės atstovai nepateikė jokių konkrečių detalių.

Apie dabartinę hipergarsinių orlaivių kūrimo pažangą galima spręsti tik pagal netiesioginius požymius. Pavyzdžiui, šią vasarą Taktinių raketų korporacija, Gynybos ministerija ir Pramonės ir prekybos ministerija pranešė, kad susitarė dėl programos, kurianti hipergarsinių raketų technologijas. Į perspektyvių technologijų kūrimą bus investuota daugiau nei 2 milijardai rublių, o pirmasis įrenginys pasirodys ne vėliau kaip 2020 m. Kokie jie bus įrenginiai, kokias charakteristikas turės ir kokiems tikslams, neskelbiama.

Apie tai, kad prisilietimas yra, kaip sakoma, galima spręsti bent pagal MAKS parodą Žukovsky prie Maskvos. 2011 m. Centrinis aviacijos variklių institutas iš Lytkarino netoli Maskvos pademonstravo daugybę perspektyvių hipergarsinių transporto priemonių. Instituto stende buvo eksponuojami keli perspektyvių raketų maketai, panašesni ne į klasikines cigaro formos raketas, o į avangardinio skulptoriaus, savo kūrinio prototipą paėmusio Australijos plekšnį, šedevrą – išlygintą kastuvą. -formos gaubto „nosis“, kapotos pačios raketos korpuso formos. Tuomet instituto atstovas Viačeslavas Semenovas sakė, kad 2012 metais Gynybos ministerijai bus pristatytas pilnai tinkamas hipergarsinės sparnuotosios raketos skrydžio modelis. Borisas Obnosovas kalbėjo apie tą patį. Kas tiksliai buvo aptarta - nežinoma. Oficialių pranešimų apie naująją raketą spaudoje nebuvo. Tačiau daug žadančio cirkonio komplekso pavadinimas ne kartą išslydo.

Remiantis netiesioginėmis nuorodomis, ji yra pagrįsta raketa, sukurta viršgarsinės priešlaivinės raketos „Yakhont“ ir jos atitikmens iš Rusijos ir Indijos „BrahMos“ pagrindu. Indian BrahMos Aerospace Limited ne kartą paskelbė apie savo produktų hipergarsinės versijos kūrimą. Tas pats Platypus pademonstravo savo maketą.

Ateityje cirkonio raketos bus sumontuotos naujausiame Rusijos daugiafunkciniame branduolyje povandeniniai laivai penktosios kartos „Husky“, kurie šiuo metu yra kuriami dizaino biure „Malakhit“. Severodvinske remontuojamas ir modernizuojamas raketų kreiseris „Admiral Nakhimov“ iki 2018 m. bus aprūpintas universalia laive veikiančia šaudymo sistema, leidžiančia naudoti „Caliber“ ir „Onyx“ raketas bei pažangias hipergarsines priešlaivines raketas „Zircon“.

šaltiniai

Perspektyvus Rusijos bombonešis – atsakymas į greito pasaulinio smūgio koncepciją?

Konkurencija dėl aviacijos hipergarsinių greičių kūrimo prasidėjo Šaltojo karo metais. Tais metais SSRS, JAV ir kitų išsivysčiusių šalių dizaineriai ir inžinieriai sukūrė naujus orlaivius, galinčius skristi 2–3 kartus greičiau nei garso greitis. Lenktynės dėl greičio pagimdė daugybę atradimų skrydžio atmosferoje aerodinamikos srityje ir greitai pasiekė pilotų fizinių galimybių bei orlaivio gamybos sąnaudų ribas.

Dėl to raketų projektavimo biurai pirmieji įvaldė hipergarsą savo palikuonyse – tarpžemyninėse balistinėse raketose (ICBM) ir nešančiosiose raketose. Išleisdamos palydovus į artimas Žemės orbitas, raketos išvystydavo 18 000 – 25 000 km/h greitį. Tai gerokai viršijo ribinius greičiausių viršgarsinių orlaivių parametrus – tiek civilinių (Concorde = 2150 km/h, Tu-144 = 2300 km/h), tiek karinių (SR-71 = 3540 km/h, MiG-31 = 3000 km/h). h). valanda).

Atskirai norėčiau pažymėti, kad kurdamas viršgarsinį gaudytuvą MiG-31, orlaivio dizaineris G.E. Lozino-Lozinsky naudojo pažangias medžiagas (titaną, molibdeną ir kt.) kurdamas lėktuvo korpusą, kuris leido orlaiviui pasiekti rekordinį pilotuojamo skrydžio aukštį (MiG-31D) ir maksimalų 7000 km/h greitį viršutinėje atmosferoje. . 1977 metais pilotas bandytojas Aleksandras Fedotovas savo pirmtaku MiG-25 pasiekė absoliutų pasaulio skrydžio aukščio rekordą – 37 650 metrų (palyginimui, SR-71 maksimalus skrydžio aukštis buvo 25 929 metrai). Deja, varikliai, skirti skristi dideli aukščiai labai išretėjusios atmosferos sąlygomis dar nebuvo kuriamos, nes šios technologijos buvo kuriamos tik sovietinių tyrimų institutų ir projektavimo biurų gilumoje atliekant daugybę eksperimentinių darbų.

Tapo nauju hipergarsinių technologijų plėtros etapu mokslinių tyrimų projektai apie aerokosminių sistemų, kurios apjungė aviacijos (skraidymas ir manevras, nusileidimas ant kilimo ir tūpimo tako) ir erdvėlaivių (įėjimas į orbitą, orbitinis skrydis, nusileidimas iš orbitos) galimybes, sukūrimo. SSRS ir JAV šios programos buvo iš dalies parengtos, atskleidžiančios pasauliui Buran ir Space Shuttle kosminius orbitinius lėktuvus.

Kodėl iš dalies? Faktas yra tas, kad orlaivis buvo paleistas į orbitą naudojant paleidimo raketą. Ištraukimo kaina buvo didžiulė, apie 450 milijonų dolerių (pagal Space Shuttle programą), o tai kelis kartus viršijo brangiausių civilinių ir karinių orlaivių kainą ir neleido orbitinio lėktuvo paversti masiniu produktu. . Būtinybė investuoti milžiniškas lėšas į itin greitus tarpžemyninius skrydžius užtikrinančios infrastruktūros kūrimą (kosmodromai, skrydžių valdymo centrai, degalų papildymo kompleksai) visiškai palaidojo keleivių pervežimo perspektyvą.

Vienintelis klientas, bent kažkaip susidomėjęs hipergarsiniais prietaisais, buvo kariškiai. Tiesa, šis susidomėjimas buvo epizodinis. SSRS ir JAV karinės programos aerokosminiams orlaiviams kurti ėjo skirtingais keliais. Juk nuosekliausiai jie buvo įgyvendinami SSRS: nuo projekto iki PKA kūrimo (planavimas erdvėlaivis) prieš MAKS (daugiafunkcinė aviacinės erdvės sistema) ir Buran buvo sukurta nuosekli ir nenutrūkstama mokslinio ir techninio pagrindo darbų grandinė, kurios pagrindu buvo sukurtas pagrindas būsimiems eksperimentiniams hipergarsinių orlaivių prototipų skrydžiams.

Raketų projektavimo biurai toliau tobulino savo ICBM. Atsiradus šiuolaikinėms oro gynybos ir priešraketinės gynybos sistemoms, galinčioms numušti ICBM kovines galvutes dideliu atstumu, smogiamiesiems balistinių raketų elementams buvo pradėti kelti nauji reikalavimai. Naujųjų ICBM kovinės galvutės turėjo įveikti priešo priešlėktuvinę ir priešraketinę gynybą. Taigi buvo kovinių galvučių, galinčių įveikti kosminę gynybą hipergarsiniu greičiu (M = 5-6).

ICBM kovinių galvučių (kovinių galvučių) hipergarsinių technologijų kūrimas leido pradėti keletą projektų, skirtų sukurti gynybinius ir puolamuosius hipergarsinius ginklus - kinetinius (geležinkelio ginklus), dinaminius (sparnuotosios raketos) ir kosminius (smūgis iš orbitos).

Suintensyvėjusi JAV geopolitinė konkurencija su Rusija ir Kinija atgaivino hipergarso temą kaip perspektyvią priemonę, galinčią suteikti pranašumą kosmoso ir raketų bei oro ginklų srityje. Išaugusį susidomėjimą šiomis technologijomis lemia ir maksimalios žalos priešui konvenciniais (nebranduoliniais) ginklais koncepcija, kurią realiai įgyvendina JAV vadovaujamos NATO šalys.

Iš tiesų, jei karinė vadovybė turi bent šimtą nebranduolinių hipergarsinių transporto priemonių, galinčių lengvai įveikti esamas oro gynybos ir priešraketinės gynybos sistemas, tai šis „paskutinis karalių argumentas“ tiesiogiai veikia strateginę pusiausvyrą tarp branduolinių jėgų. Be to, hipergarsinė raketa ateityje gali sunaikinti strateginius elementus branduolines pajėgas tiek iš oro, tiek iš kosmoso per ne ilgesnį kaip valandos laikotarpį nuo sprendimo priėmimo iki pataikymo į taikinį momento. Būtent ši ideologija yra įtraukta į Amerikos karinę programą Prompt Global Strike (greitas pasaulinis smūgis).

Ar tokia programa įmanoma praktiškai? Argumentai „už“ ir „prieš“ pasiskirstė maždaug po lygiai. Išsiaiškinkime.

Amerikos programa Prompt Global Strike

Greito pasaulinio smūgio (PGS) koncepcija buvo priimta 2000-aisiais JAV ginkluotųjų pajėgų vadovybės iniciatyva. Pagrindinis jo elementas yra galimybė per 60 minučių nuo sprendimo priėmimo pradėti nebranduolinį smūgį bet kurioje pasaulio vietoje. Darbas pagal šią koncepciją vienu metu atliekamas keliomis kryptimis.

Pirmoji PGS kryptis, o techniniu požiūriu realiausias buvo ICBM naudojimas su didelio tikslumo nebranduolinėmis galvutėmis, įskaitant kasetines galvutes, kuriose yra įtaisytų šaudmenų rinkinys. Jūroje pastatytas Trident II D5 ICBM buvo pasirinktas kaip šios krypties bandymas, gabenantis šaudmenis iki didžiausio 11 300 kilometrų nuotolio. Šiuo metu vyksta darbas siekiant sumažinti kovinių galvučių CEP iki 60–90 metrų.

Antroji PGS kryptis buvo pasirinktos strateginės hipergarsinės sparnuotosios raketos (SGKR). Pagal priimtą koncepciją įgyvendinama paprogramė X-51A Waverider (SED-WR). JAV oro pajėgų iniciatyva ir remiant DARPA nuo 2001 m. hipergarsinę raketą kuria „Pratt & Whitney“ ir „Boeing“.

Pirmasis vykdomo darbo rezultatas turėtų būti iki 2020 metų technologijų demonstravimo su įdiegtu hipergarsiniu ramjet varikliu (scramjet) pasirodymas. Specialistų teigimu, SGKR su šiuo varikliu gali turėti tokius parametrus: skrydžio greitis M = 7–8, maksimalus skrydžio nuotolis 1300–1800 km, skrydžio aukštis 10–30 km.

2007 m. gegužės mėn., išsamiai išnagrinėję X-51A WaveRider darbo eigą, kariniai klientai patvirtino raketos projektą. Eksperimentinė SGKR Boeing X-51A WaveRider yra klasikinė sparnuotoji raketa su ventraliniu skraidymo aparatu ir keturių konsolių uodega. Pasyviosios šiluminės apsaugos medžiagos ir storis parinkti pagal apskaičiuotus šilumos srautų įverčius. Raketos nosies modulis pagamintas iš siliciu padengto volframo, kuris gali atlaikyti kinetinį įkaitimą iki 1500°C. Apatiniame raketos paviršiuje, kur numatoma iki 830°C temperatūra, naudojamos keraminės plytelės, kurias Boeing sukūrė Space Shuttle programai. Raketa X-51A turi atitikti aukštus slaptumo reikalavimus (EPR ne daugiau 0,01 m 2). Norint pagreitinti gaminį iki greičio, atitinkančio M = 5, planuojama sumontuoti tandeminį raketos stiprintuvą ant kietojo kuro.

Kaip pagrindinį SGKR vežėją planuojama naudoti JAV strateginius lėktuvus. Kol kas nėra informacijos, kaip šios raketos bus patalpintos – po sparnu ar „stratego“ fiuzeliažo viduje.

Trečioji PGS kryptis yra programos, skirtos sukurti kinetinių ginklų sistemas, kurios pataiko į taikinius iš Žemės orbitos. Amerikiečiai detaliai apskaičiavo apie 6 metrų ilgio ir 30 cm skersmens volframo strypo, nukritusio iš orbitos ir atsitrenkusio į žemės objektą maždaug 3500 m/s greičiu, kovinio panaudojimo rezultatus. Remiantis skaičiavimais, susitikimo vietoje bus išleista energija, prilygstanti 12 tonų trinitrotolueno (TNT) sprogimui.

Dėl teorinio pagrindimo buvo sukurti dviejų hipergarsinių transporto priemonių (Falcon HTV-2 ir AHW), kurios bus paleistos į orbitą nešančiosiomis raketomis ir koviniu režimu galės sklandyti atmosferoje didėjant greičiui artėjant prie taikinys. Nors šie pokyčiai yra preliminaraus projektavimo ir eksperimentinio paleidimo stadijoje. Pagrindinės probleminės problemos kol kas išlieka kosmose veikiančios sistemos (kosmoso žvaigždynai ir kovinės platformos), didelio tikslumo nukreipimo sistemos ir paleidimo į orbitą slaptumo užtikrinimas (bet kokius paleidimo ir orbitinius objektus atidaro Rusijos raketų atakos įspėjimo ir erdvės valdymo sistemos). . Amerikiečiai tikisi išspręsti slaptumo problemą po 2019 m., kai bus paleista daugkartinio naudojimo aviacija kosminė sistema, kuris iškels naudingąjį krovinį į orbitą „pagal lėktuvą“, per du etapus – nešiklio (pagal Boeing 747) ir nepilotuojamą. kosminė plokštuma(pagal X-37V prototipą).

Ketvirtoji PGS kryptis yra programa, skirta sukurti nepilotuojamą hipergarsiniai lėktuvai- žvalgybinis lėktuvas, pagrįstas garsiuoju Lockheed Martin SR-71 Blackbird.

„Lockheed“ padalinys „Skunk Works“ šiuo metu kuria daug žadantį UAV darbiniu pavadinimu SR-72, kuris turėtų būti dvigubai didesnis. didžiausias greitis SR-71, pasiekiantis reikšmes maždaug M = 6.

Hipergarsinio žvalgybinio lėktuvo sukūrimas yra visiškai pagrįstas. Pirma, SR-72 dėl savo milžiniško greičio bus mažiau pažeidžiamas oro gynybos sistemoms. Antra, jis užpildys palydovų veikimo „spragas“, greitai gaunant strateginę informaciją ir aptinkant mobilias ICBM sistemas, laivų junginius, priešo pajėgas operacijų teatruose.

Svarstomos dvi lėktuvo SR-72 versijos – pilotuojamas ir nepilotuojamas, taip pat neatmetama galimybė jį naudoti kaip smogiamąjį bombonešį, gabenantį itin tikslius ginklus. Greičiausiai lengvos raketos be atramos variklio gali būti naudojamos kaip ginklai, nes paleidžiant 6 machų greičiu, jos nereikia. Išleistas svoris greičiausiai bus panaudotas kovinių galvučių galiai padidinti. „Lockheed Martin“ planuoja parodyti lėktuvo skrydžio prototipą 2023 m.

Kinijos hipergarsinio lėktuvo DF-ZF projektas

2016 metų balandžio 27 dieną amerikiečių leidinys „Washington Free Beacon“, remdamasis šaltiniais Pentagone, informavo pasaulį apie septintąjį Kinijos hipergarsinio lėktuvo DZ-ZF bandymą. Lėktuvas buvo paleistas iš Taijuano kosmodromo (Šansi provincija). Laikraščio duomenimis, lėktuvas manevrus darė nuo 6400 iki 11200 km/h greičiu ir sudužo Vakarų Kinijos poligone.

„Jungtinių Valstijų žvalgybos duomenimis, Kinija planuoja panaudoti hipergarsinį orlaivį kaip priemonę branduoliniams užtaisams, galintiems įveikti priešraketinės gynybos sistemas, pristatyti“, – rašoma leidinyje. „DZ-ZF taip pat gali būti naudojamas kaip ginklas, galintis per valandą sunaikinti taikinį bet kurioje pasaulio vietoje.

Remiantis JAV žvalgybos atlikta visos bandymų serijos analize, hipergarsiniai orlaiviai buvo paleisti trumpojo nuotolio balistinėmis raketomis DF-15 ir DF-16 (nuotolis iki 1000 km), taip pat vidutinio nuotolio DF-21 ( atstumas 1800 km). Nebuvo atmestas ir tolesnis DF-31А ICBM paleidimų vystymas (11 200 km nuotolis). Pagal bandymo programą žinoma: atsiskyręs nuo nešiklio viršutiniuose atmosferos sluoksniuose, kūgio formos aparatas planavo žemyn su pagreičiu ir manevravo tikslo pasiekimo trajektorija.

Nepaisant daugybės užsienio žiniasklaidos publikacijų, kad Kinijos hipergarsinis lėktuvas (HLA) yra skirtas sunaikinti amerikiečių lėktuvnešius, Kinijos kariniai ekspertai tokius pareiškimus vertino skeptiškai. Jie atkreipė dėmesį į gerai žinomą faktą, kad viršgarsinis GLA greitis aplink įrenginį sukuria plazmos debesį, kuris trukdo borto radaro darbui, kai reguliuojamas kursas ir nukreipiamas į tokį judantį taikinį kaip lėktuvnešis.

Pulkininkas Shao Yonglingas, PLA raketų valdymo koledžo profesorius, sakė „China Daily“: „Dėl itin didelio greičio ir nuotolio jis yra puiki priemonė naikinti antžeminius taikinius. Ateityje jis gali pakeisti tarpžemynines balistines raketas.

Remiantis atitinkamos JAV Kongreso komisijos ataskaita, DZ-ZF PLA gali priimti 2020 m., o patobulintą ilgojo nuotolio versiją – iki 2025 m.

Rusijos mokslinis ir techninis rezervas - hipergarsiniai orlaiviai

Hipergarsinis Tu-2000

SSRS darbas su hipergarsiniu lėktuvu buvo pradėtas Tupolevo projektavimo biure aštuntojo dešimtmečio viduryje, remiantis serijiniu keleiviniu lėktuvu Tu-144. Buvo atlikti orlaivio, galinčio išvystyti iki M = 6 (TU-260) ir skrydžio nuotolio iki 12 000 km, bei hipergarsinio tarpžemyninio lėktuvo TU-360 tyrimai ir projektavimas. Jo skrydžio nuotolis turėjo siekti 16 000 km. Netgi buvo parengtas keleivinio hipergarsinio lėktuvo Tu-244 projektas, skirtas skristi 28-32 km aukštyje M = 4,5-5 greičiu.

1986 m. vasario mėn. Jungtinėse Amerikos Valstijose buvo pradėti moksliniai tyrimai ir plėtra, siekiant sukurti X-30 erdvėlaivį su oru kvėpuojančia varomąja sistema, galinčia išskristi į orbitą vienos pakopos versijoje. „National Aerospace Plane“ (NASP) projektas išsiskyrė naujų technologijų gausa, kurių raktas buvo dviejų režimų hipergarsinis reaktyvinis variklis, leidžiantis skristi M = 25 greičiu. Remiantis sovietų žvalgybos gauta informacija, NASP buvo sukurta civiliniams ir kariniams tikslams.

Atsakas į transatmosferinio X-30 (NASP) kūrimą buvo SSRS vyriausybės 1986 m. sausio 27 d. ir liepos 19 d. nutarimai dėl analogiško amerikiečių kosminio orlaivio (VKS) sukūrimo. 1986 m. rugsėjo 1 d. Gynybos departamentas išleido techninė užduotis vienpakopiame daugkartinio naudojimo kosminiame orlaivyje (MVKS). Pagal šią užduotį MVKS turėjo užtikrinti efektyvų ir ekonomišką prekių pristatymą į artimą Žemės orbitą, greitą transatmosferinį tarpžemyninį transportavimą, karinių užduočių sprendimą tiek atmosferoje, tiek artimoje erdvėje. Iš Tupolevo projektavimo biuro, Jakovlevo projektavimo biuro ir NPO Energia konkursui pateiktų darbų projektui Tu-2000 buvo pritarta.

Atlikus preliminarius tyrimus pagal MVKS programą, elektrinė buvo parinkta remiantis patikrintais ir patikrintais sprendimais. Esami oro reaktyviniai varikliai (WJ), kuriuose buvo naudojamas atmosferinis oras, turėjo temperatūros apribojimus, jie buvo naudojami orlaiviuose, kurių greitis neviršijo M = 3, o raketiniai varikliai turėjo turėti daug degalų ir nebuvo tinkami ilgalaikiam terminai skrydžiai atmosferoje . Todėl buvo priimtas svarbus sprendimas – kad orlaivis skristų viršgarsiniu greičiu ir visuose aukščiuose, jo varikliai turi turėti tiek aviacijos, tiek kosmoso technologijų bruožų.

Paaiškėjo, kad racionaliausias hipergarsiniam orlaiviui yra reaktyvinis variklis (ramjet engine), kuriame nėra besisukančių dalių, kartu su turboreaktyviniu varikliu (turboreaktyviniu varikliu) įsibėgėjimui. Buvo daroma prielaida, kad skrydžiams hipergarsiniu greičiu labiausiai tinka skysto vandenilio čiurkšlė. O greitėjantis variklis yra turboreaktyvinis variklis, veikiantis arba žibalu, arba skystu vandeniliu.

Dėl to ekonomiško turboreaktyvinio variklio, veikiančio greičio diapazone M = 0-2,5, antrojo variklio - reaktyvinio variklio, greitinančio orlaivį iki M = 20, ir raketinio variklio, skirto patekti į orbitą (pagreitis iki pirmojo), derinys. erdvės greitis 7,9 km/s) ir užtikrina orbitinius manevrus.

Dėl sudėtingų mokslinių, techninių ir technologinių užduočių, skirtų sukurti vieno etapo MVKS, sprendimo sudėtingumą, programa buvo padalinta į du etapus: eksperimentinio hipergarsinio orlaivio, kurio skrydžio greitis iki M = 5, sukūrimas. -6, ir orbitinės VKS prototipo sukūrimas, užtikrinantis skrydžio eksperimentą viso nuotolio skrydžiuose iki kosminių pasivaikščiojimų. Be to, antrajame MVKS darbų etape buvo planuojama sukurti kosminio bombonešio Tu-2000B variantus, kurie buvo suprojektuoti kaip dvivietis orlaivis, kurio skrydžio nuotolis yra 10 000 km, o kilimo svoris - 350 tonų. Šeši varikliai, varomi skystu vandeniliu, turėjo užtikrinti M = 6-8 greitį 30-35 km aukštyje.

Pasak OKB specialistų. A.N. Tupolevo, vienos VCS pastatymo kaina 1995 m. kainomis turėjo būti apie 480 milijonų dolerių (MTTP kaina – 5,29 milijardo dolerių). Numatoma paleidimo kaina siekė 13,6 mln. USD, o per metus paleidžiama 20 kartų.

Tu-2000 modelis pirmą kartą buvo parodytas parodoje Mosaeroshow-92. Iki darbų nutraukimo 1992 m. Tu-2000 buvo pagaminta: sparnų dėžė iš nikelio lydinio, fiuzeliažo elementai, kriogeninio kuro bakai ir sudėtinės kuro linijos.

Atominis M-19

Ilgametis „konkurentas“ strateginiame orlaivių projektavimo biure. Tupolev - eksperimentinė mašinų gamybos gamykla (dabar EMZ pavadinta Myasishchev vardu) taip pat užsiėmė vieno etapo vaizdo konferencijų sistemos kūrimu, kaip MTTP „Cold-2“ dalimi. Projektas vadinosi „M-19“ ir apėmė šių temų tyrimą:

• 19-1 tema. Skraidančios laboratorijos su skystuoju vandenilio kuru veikiančia elektrine sukūrimas, darbo su kriogeniniu kuru technologijos sukūrimas;
• 19-2 tema. Projektavimo ir tobulinimo darbai, skirti nustatyti hipergarsinio orlaivio išvaizdą;
• 19-3 tema. Projektavimo ir tobulinimo darbai, siekiant nustatyti perspektyvios vaizdo konferencijos išvaizdą;
• 19-4 tema. Projektavimo ir tobulinimo darbai, skirti nustatyti alternatyvių VKS variantų su branduoline varomąją sistema atsiradimą.

Pažangios vaizdo konferencijos darbai buvo atlikti tiesiogiai vadovaujant generaliniam dizaineriui V.M. Myasishchev ir generalinis dizaineris A.D. Tokhunts. Dėl vykdymo sudedamosios dalys Buvo patvirtinti MTEP planai bendram darbui su SSRS MAP įmonėmis, įskaitant: TsAGI, TsIAM, NIIAS, ITAM ir daugeliu kitų, taip pat su Mokslų akademijos Mokslo institutu ir Gynybos ministerija.

Vienpakopio VKS M-19 išvaizda buvo nustatyta ištyrus daugybę alternatyvių aerodinaminių konfigūracijų. Kalbant apie naujo tipo jėgainės charakteristikų tyrimą, vėjo tuneliuose buvo bandomi scramjet modeliai greičiu, atitinkančiu skaičius M = 3-12. Norėdami įvertinti būsimos vaizdo konferencijos efektyvumą, matematiniai modeliai aparato ir kombinuotos elektrinės su branduoliniu raketiniu varikliu (NRE) sistemos.

Naudojant VCS su kombinuota branduoline varomąja sistema, atsirado išplėstos galimybės intensyviai tyrinėti artimą žemę erdvę, įskaitant tolimas geostacionarias orbitas, ir giliosios erdvės regionus, įskaitant Mėnulį ir apskritą erdvę.

Branduolinio įrenginio buvimas VCS taip pat leistų jį naudoti kaip galingą energijos mazgą, užtikrinantį naujų tipų kosminių ginklų (pluoštinių, spindulių ginklų, klimato sąlygų poveikio priemonių ir kt.) veikimą.

Kombinuota varomoji sistema (KDU) apėmė:

• Varomasis branduolinės raketos variklis (NRE), kurio pagrindas yra branduolinis reaktorius su radiacine apsauga;
• 10 aplinkkelio turboreaktyvinių variklių (DTRDF) su šilumokaičiais vidinėje ir išorinėje grandinėse ir papildomu degikliu;
• Higarsiniai reaktyviniai varikliai (scramjet);
• Du turbokompresoriai, užtikrinantys vandenilio siurbimą per DTRDF šilumokaičius;
• Paskirstymo agregatas su turbo siurblių blokais, šilumokaičiais ir vamzdynų vožtuvais, kuro padavimo valdymo sistemomis.

Vandenilis buvo naudojamas kaip kuras DTRDF ir scramjet, jis taip pat buvo darbinis skystis uždara kilpa KIEMAS.

Galutinėje formoje M-19 koncepcija atrodė taip: 500 tonų VKS pakyla ir iš pradžių įsibėgėja kaip branduolinis orlaivis su uždaro ciklo varikliais, o vandenilis tarnauja kaip aušinimo skystis, perduodantis šilumą iš reaktoriaus į dešimt turboreaktyvinių variklių. . Jam įsibėgėjant ir kylant, vandenilis pradedamas tiekti į turboreaktyvinio variklio papildomus degiklius, o kiek vėliau – į tiesioginio srauto scramjet variklį. Galiausiai, 50 km aukštyje, didesniu nei 16 M skrydžio greičiu, įjungiamas atominis branduolinis raketinis variklis, kurio trauka yra 320 tf, kuris suteikė prieigą prie veikiančios orbitos 185–200 kilometrų aukštyje. Turėdamas apie 500 tonų kilimo svorį, VKS M-19 turėjo paleisti apie 30–40 tonų sveriančią naudingąją apkrovą į etaloninę orbitą, kurios nuolydis buvo 57,3 °.

Pažymėtina mažai žinomą faktą, kad apskaičiuojant KPS charakteristikas turboramreaktyviniu, raketiniu reaktyviniu ir hipergarsiniu skrydžio režimais, buvo naudojami CIAM, TsAGI ir ITAM SB AS SSRS atliktų eksperimentinių tyrimų ir skaičiavimų rezultatai.

Ajax – hipergarsas nauju būdu

Hipergarsinio orlaivio kūrimo darbai taip pat buvo atlikti projektavimo biure „Neva“ (Sankt Peterburgas), kurio pagrindu buvo suformuota Valstybinė hipergarsinių greičių tyrimų įmonė (dabar OAO „NIPGS“ HC „Leninets“). .

NIPGS į GLA kūrimą buvo kreipiamasi iš esmės nauju būdu. GLA „Ajax“ koncepcija buvo pasiūlyta devintojo dešimtmečio pabaigoje. Vladimiras Lvovičius Freishtadtas. Jo esmė slypi tame, kad HLA neturi šiluminės apsaugos (skirtingai nei dauguma vaizdo konferencijų ir HLA). Hipergarsinio skrydžio metu atsirandantis šilumos srautas patenka į HAV, kad padidėtų jo energijos išteklius. Taigi Ajax GLA buvo atvira aerotermodinaminė sistema, kuri dalį hipergarsinio oro srauto kinetinės energijos pavertė chemine ir elektrine energija, kartu išspręsdama lėktuvo korpuso aušinimo problemą. Tam buvo suprojektuoti pagrindiniai cheminio šilumos atgavimo reaktoriaus komponentai su katalizatoriumi, patalpinti po lėktuvo korpuso apvalkalu.

Orlaivio oda labiausiai termiškai įtemptose vietose turėjo dviejų sluoksnių apvalkalą. Tarp apvalkalo sluoksnių buvo patalpintas katalizatorius iš karščiui atsparios medžiagos („nikelio skalbimo šluostės“), kuris buvo aktyvaus aušinimo posistemis su cheminiais šilumos atgavimo reaktoriais. Remiantis skaičiavimais, visais hipergarsinio skrydžio režimais GLA sklandmens elementų temperatūra neviršydavo 800-850°C.

GLA konstrukciją sudaro reaktyvinis variklis su viršgarsiniu degimu, integruotas į lėktuvo korpusą, ir pagrindinis (varomasis) variklis - magnetoplazmos cheminis variklis (MPKhD). MPCD buvo sukurtas oro srautui valdyti naudojant magneto-dujų dinaminį greitintuvą (MGD greitintuvą) ir generuoti elektros energiją naudojant MHD generatorių. Generatoriaus galia siekė iki 100 MW, kurios visiškai pakako lazeriui, galinčiam pataikyti į įvairius taikinius artimoje Žemės orbitoje, maitinti.

Buvo daroma prielaida, kad žygiuojantis MPCD galės keisti skrydžio greitį plačiame skrydžio Macho numerio diapazone. Dėl magnetinio lauko sulėtėjusio hipergarsinio srauto, optimalias sąlygas viršgarsinėje degimo kameroje. TsAGI bandymų metu buvo atskleista, kad pagal Ajax koncepciją sukurtas angliavandenilių kuras dega kelis kartus greičiau nei vandenilis. MHD greitintuvas galėtų „pagreitinti“ degimo produktus, padidindamas maksimalų skrydžio greitį iki M = 25, o tai garantuodavo patekimą į artimą Žemės orbitą.

Civilinė hipergarsinio lėktuvo versija buvo skirta 6 000-12 000 km/h skrydžio greičiui, iki 19 000 km skrydžio nuotoliui ir 100 keleivių pervežimui. Informacijos apie „Ajax“ projekto karinius pokyčius nėra.

Rusiška hipergarso koncepcija – raketos ir PAK DA

Darbai atlikti SSRS ir pirmaisiais jos gyvavimo metais naujoji Rusija apie hipergarsines technologijas leidžia teigti, kad originali vidaus metodika ir mokslinis bei techninis pagrindas buvo išsaugoti ir naudojami kuriant rusiškus GLA – tiek raketų, tiek orlaivių versijose.

2004 m. per vadovybės ir štabo pratybas „Sauga 2004“ Rusijos prezidentas V. V. Putinas padarė pareiškimą, kuris vis dar jaudina „visuomenės mintis“. „Buvo atlikti eksperimentai ir kai kurie bandymai... Netrukus Rusijos ginkluotosios pajėgos gaus kovines sistemas, galinčias veikti tarpžemyniniais atstumais, hipergarsiniu greičiu, dideliu tikslumu, plačiu manevru aukštyje ir smūgio kryptimi. Dėl šių kompleksų bet kokia priešraketinė gynyba bus neperspektyvi – esama ar perspektyvi..

Kai kurios šalies žiniasklaida šį teiginį interpretavo kaip geriausiai supranta. Pavyzdžiui: „Rusija sukūrė pirmąją pasaulyje hipergarsinę manevrinę raketą, kuri buvo paleista iš strateginio bombonešio Tu-160 2004 m. vasario mėn., kai vyko vadovavimo ir štabo pratybos „Saugumas 2004“.

Tiesą sakant, pratybose buvo paleista balistinė raketa RS-18 „Stiletto“ su nauja kovine įranga. Vietoj įprastos kovinės galvutės RS-18 turėjo tam tikrą įrenginį, galintį pakeisti skrydžio aukštį ir kryptį ir taip įveikti bet kokią, įskaitant amerikietišką, priešraketinę gynybą. Matyt, pratybų „Security 2004“ metu išbandyta transporto priemonė buvo mažai žinoma Kh-90 hipergarsinė sparnuotoji raketa (HCR), sukurta Raduga projektavimo biure 1990-ųjų pradžioje.

Sprendžiant iš šios raketos veikimo charakteristikų, strateginis bombonešis Tu-160 gali gabenti du Kh-90. Likusios charakteristikos atrodo taip: raketos masė – 15 tonų, pagrindinis variklis – scramjet, akceleratorius – kieto kuro raketos variklis, skrydžio greitis – 4-5 M, paleidimo aukštis – 7000 m, skrydžio aukštis 7000-20000 m, paleidimo nuotolis 3000-3500 km, kovinių galvučių skaičius - 2, kovinių galvučių išeiga - 200 kt.

Ginčuose dėl to, kuris orlaivis ar raketa yra geresnis, lėktuvai dažniausiai pralaimi, nes raketos pasirodė greitesnės ir efektyvesnės. Ir lėktuvas tapo sparnuotųjų raketų, galinčių pataikyti į taikinius 2500–5000 km atstumu, nešikliu. Paleidžiant raketą į taikinį strateginis bombonešis nepateko į priešlėktuvinės gynybos zoną, todėl nebuvo prasmės jį daryti hipergarsiniu.

„Higarsinė konkurencija“ tarp orlaivio ir raketos dabar artėja prie naujo lūžio su nuspėjamu rezultatu – raketos vėl lenkia lėktuvus.

Įvertinkime situaciją. Tolimojo nuotolio aviacija, kuri yra Rusijos aviacijos ir kosmoso pajėgų dalis, yra ginkluota 60 Tu-95MS turbopropelerinių lėktuvų ir 16 Tu-160 reaktyvinių bombonešių. Tu-95MS tarnavimo laikas baigiasi per 5-10 metų. Gynybos ministerija nusprendė padidinti Tu-160 skaičių iki 40 vienetų. Šiuo metu vyksta Tu-160 modernizavimo darbai. Taigi nauji Tu-160M ​​netrukus pradės atvykti į Aviacijos ir kosmoso pajėgas. Tupolevo projektavimo biuras taip pat yra pagrindinis perspektyvaus tolimojo nuotolio aviacijos komplekso (PAK DA) kūrėjas.

Mūsų „tikėtinas priešas“ nesėdi be darbo, jis investuoja į „Prompt Global Strike“ (PGS) koncepcijos kūrimą. JAV karinio biudžeto galimybės finansavimo prasme gerokai viršija Rusijos biudžeto galimybes. Finansų ministerija ir Krašto apsaugos ministerija ginčijasi dėl Valstybinės ginkluotės programos finansavimo dydžio iki 2025 metų. Ir mes kalbame ne tik apie dabartines naujų ginklų ir karinės įrangos pirkimo išlaidas, bet ir apie perspektyvius pokyčius, įskaitant PAK DA ir GLA technologijas.

Kuriant hipergarsinę amuniciją (raketas ar sviedinius) ne viskas aišku. Aiškus hipergarso pranašumas – greitis, trumpas priartėjimo prie taikinio laikas ir didelė oro gynybos bei priešraketinės gynybos sistemų įveikimo garantija. Tačiau yra daug problemų – didelė vienkartinės amunicijos kaina, valdymo sudėtingumas keičiant skrydžio trajektoriją. Tie patys trūkumai tapo lemiamais argumentais mažinant arba uždarant pilotuojamų hipergarsinių, tai yra, hipergarsinių orlaivių, programas.

Didelės amunicijos kainos problemą galima išspręsti turint orlaivyje galingą kompiuterinę bombardavimo (paleidimo) parametrų skaičiavimo sistemą, kuri įprastas bombas ir raketas paverčia tiksliaisiais ginklais. Panašios borto kompiuterinės sistemos, sumontuotos hipergarsinių raketų kovinėse galvutėse, leidžia jas prilyginti strateginių didelio tikslumo ginklų klasei, kuri, pasak PLA karinių ekspertų, gali pakeisti ICBM sistemas. Strateginio nuotolio raketų GLA buvimas suabejotų poreikiu išlaikyti ilgojo nuotolio aviaciją, nes ribojantis greitį ir kovinio naudojimo efektyvumą.

Bet kurios hipergarsinės priešlėktuvinės raketos (GZR) armijos pasirodymas privers strateginę aviaciją „slėptis“ aerodromuose, nes. maksimalų atstumą, nuo kurio galima panaudoti sparnuotąsias bombonešes raketas, tokios GZR įveiks per kelias minutes. Padidinus GZR nuotolį, tikslumą ir manevringumą, jie galės numušti priešo ICBM bet kuriame aukštyje, taip pat sutrikdyti masinį strateginių bombonešių reidą, kol jie pasiekia sparnuotųjų raketų paleidimo liniją. „Stratego“ pilotas greičiausiai aptiks GZR paleidimą, tačiau vargu ar jis turės laiko atitraukti lėktuvą nuo pralaimėjimo.

GLA kūrimas, kuris dabar intensyviai vykdomas išsivysčiusiose šalyse, rodo, kad yra ieškoma patikimo įrankio (ginklo), galinčio garantuoti priešo branduolinio arsenalo sunaikinimą prieš panaudojant branduolinį ginklą, kaip paskutinė. argumentas ginant valstybės suverenitetą. Higarsiniai ginklai gali būti naudojami ir pagrindiniuose valstybės politinės, ekonominės ir karinės galios centruose.

Hipergarsas nebuvo pamirštas Rusijoje, vyksta darbas kuriant raketinius ginklus pagal šią technologiją (Sarmat ICBM, Rubezh ICBM, X-90), tačiau remiamasi tik vieno tipo ginklais („stebuklingas ginklas“, „atsakomieji ginklai“). ) būtų bent jau neteisinga.

Kuriant PAK DA vis dar nėra aiškumo, nes pagrindiniai jo paskirties ir kovinio naudojimo reikalavimai vis dar nežinomi. Esami strateginiai bombonešiai, kaip Rusijos branduolinės triados komponentai, pamažu praranda savo reikšmę, nes atsiranda naujų rūšių ginklų, įskaitant ir hipergarsinius.

Pagrindiniu NATO uždaviniu paskelbtas Rusijos „sulaikymo“ kursas objektyviai gali sukelti agresiją prieš mūsų šalį, kurioje dalyvaus apmokytos ir moderniomis priemonėmis apginkluotos „Šiaurės Atlanto sutarties“ kariuomenės. Pagal personalo ir ginkluotės skaičių NATO 5-10 kartų lenkia Rusiją. Aplink Rusiją statomas „sanitarinis diržas“, įskaitant karines bazes ir priešraketinės gynybos pozicijas. Iš esmės NATO veikla kariniais terminais apibūdinama kaip pasirengimas operatyviniam teatrui (THE). Tuo pačiu metu JAV išlieka pagrindiniu ginklų tiekimo šaltiniu, kaip ir Pirmojo ir Antrojo pasaulinio karo metu.

Hipergarsinis strateginis bombonešis per valandą gali būti bet kurioje pasaulio vietoje virš bet kurio karinio objekto (bazės), iš kurio tiekiami ištekliai kariuomenės grupėms, įskaitant „sanitarinį diržą“. Mažiau pažeidžiamas priešraketinės gynybos ir oro gynybos sistemų, jis gali sunaikinti tokius objektus galingais didelio tikslumo nebranduoliniais ginklais. Tokio GLA buvimas taikos metu taps papildoma atgrasymo priemone pasaulinių karinių nuotykių šalininkams.

Civilinė GLA gali tapti techninis pagrindas proveržis plėtojant tarpžemyninius skrydžius ir kosmoso technologijas. Mokslinis ir techninis Tu-2000, M-19 ir Ajax projektų pagrindas vis dar aktualus ir gali būti paklausus.

Koks bus būsimas PAK DA - ikigarsinis su SGKR ar hipergarsinis su modifikuotais įprastiniais ginklais, priklauso nuo klientų - Gynybos ministerijos ir Rusijos vyriausybės.

„Kas laimi preliminariais skaičiavimais dar prieš mūšį, turi daug šansų. Kas nelaimi skaičiuojant prieš mūšį, turi mažai šansų. Kas turi daug šansų, laimi. Kas turi mažai šansų - nelaimi. Ypač tas, kuris neturi jokių šansų. /Sun Tzu, „Karo menas“/

Karo ekspertas Aleksejus Leonkovas

• nuoroda .
  Metinė prenumeratos kaina -
  12 000 rub.

Bendra informacija

Skrydis hipergarsiniu greičiu yra viršgarsinio skrydžio režimo dalis ir vykdomas viršgarsiniu dujų srautu. Viršgarsinis oro srautas iš esmės skiriasi nuo ikigarsinio, o orlaivio skrydžio, kai greitis viršija garso greitį (virš 1,2 M), dinamika iš esmės skiriasi nuo ikigarsinio skrydžio (iki 0,75 M, greičio diapazonas nuo 0,75 iki 1,2 M vadinamas transgarsiniu greičiu). ).).

Hipergarsinio greičio apatinės ribos nustatymas dažniausiai siejamas su šalia atmosferoje judančio aparato esančiame ribiniame sluoksnyje (BL) esančių molekulių jonizacijos ir disociacijos procesų pradžia, kuri pradeda vykti apie 5 M. greičiui taip pat būdinga tai, kad reaktyvinis variklis („RAMJET“) su ikigarsiniu degalų degimu („SPVRD“) tampa nenaudingas dėl itin didelės trinties, kuri atsiranda stabdant pravažiuojantį orą tokio tipo varikliuose. Taigi, hipergarsinio greičio diapazone skrydžiui tęsti galima naudoti tik raketinį variklį arba hipergarsinį ramjetą (scramjet) su viršgarsiniu kuro degimu.

Srauto charakteristikos

Nors hipergarsinio srauto (HJ) apibrėžimas yra gana prieštaringas dėl to, kad nėra aiškios ribos tarp viršgarsinių ir hipergarsinių srautų, HJ gali būti apibūdinta tam tikrais fiziniais reiškiniais, kurių nebegalima ignoruoti svarstant, būtent:

Plonas smūginės bangos sluoksnis

Didėjant greičiui ir atitinkamiems Macho skaičiams, tankis už smūginės bangos (SW) taip pat didėja, o tai atitinka tūrio sumažėjimą už SW dėl masės išsaugojimo. Todėl smūginės bangos sluoksnis, t. y. tūris tarp transporto priemonės ir SW, suplonėja esant dideliam Macho skaičiui, todėl aplink transporto priemonę susidaro plonas ribinis sluoksnis (BL).

Klampių smūginių sluoksnių susidarymas

Dalis didelės kinetinės energijos, esančios oro sraute, kai M > 3 (klampus srautas), dėl klampios sąveikos paverčiama vidine energija. Vidinės energijos padidėjimas realizuojamas kylant temperatūrai. Kadangi slėgio gradientas, nukreiptas išilgai normalaus srauto ribiniame sluoksnyje, yra maždaug lygus nuliui, reikšmingas temperatūros padidėjimas esant dideliems Macho skaičiams lemia tankio sumažėjimą. Taigi, PS ant transporto priemonės paviršiaus auga ir, esant dideliam Macho skaičiui, susilieja su plonu smūginės bangos sluoksniu šalia nosies, sudarydamas klampų smūgio sluoksnį.

Nestabilumo bangų atsiradimas PS, kurios nėra būdingos pogarsiniams ir viršgarsiniams srautams

aukštos temperatūros srautas

Didelio greičio srautas transporto priemonės priekiniame taške (sąstingimo taške arba regione) priverčia dujas įkaista iki labai aukštos temperatūros (iki kelių tūkstančių laipsnių). Aukšta temperatūra savo ruožtu sukuria nepusiausvyras chemines srauto savybes, kurios susideda iš dujų molekulių disociacijos ir rekombinacijos, atomų jonizacijos, cheminių reakcijų sraute ir su aparato paviršiumi. Esant tokioms sąlygoms, konvekciniai ir radiacinio šilumos perdavimo procesai gali būti reikšmingi.

Panašumo parametrai

Įprasta dujų srautų parametrus apibūdinti pagal aibę panašumo kriterijų, leidžiančių į panašumo grupes redukuoti beveik begalinį fizinių būsenų skaičių ir palyginti dujų srautus su skirtingais fizikiniais parametrais (slėgiu, temperatūra, greičiu). ir kt.) tarpusavyje. Būtent šiuo principu grindžiami eksperimentai vėjo tuneliuose ir šių eksperimentų rezultatų perkėlimas į tikrus orlaivius, nepaisant to, kad atliekant vėjo tunelio eksperimentus modelių dydis, srautai, šiluminės apkrovos ir tt gali labai skirtis. iš realių skrydžio režimų, tuo pačiu metu panašumo parametrai (Mach, Reynolds, Stanton skaičiai ir kt.) atitinka skrydžio.

Trans- ir viršgarsiniam arba suspaudžiamam srautui daugeliu atvejų pilnai apibūdinti srautus pakanka tokių parametrų kaip Macho skaičius (srauto greičio santykis su vietiniu garso greičiu) ir Reinoldsas. Hipergarsiniam srautui šių parametrų dažnai nepakanka. Pirma, smūginės bangos formą apibūdinančios lygtys tampa praktiškai nepriklausomos esant greičiams nuo 10 M. Antra, padidėjusi hipergarsinio srauto temperatūra reiškia, kad tampa pastebimi efektai, susiję su neidealiomis dujomis.

Poveikio tikrose dujose apskaičiavimas reiškia daugiau kintamųjų, kurių reikia norint visiškai apibūdinti dujų būseną. Jei nejudančios dujos yra visiškai apibūdinamos trimis dydžiais: slėgiu , temperatūra, šilumos talpa (adiabatiniu indeksu), o judančias dujas apibūdina keturi kintamieji, kurie taip pat apima greitį , tada karštoms dujoms cheminėje pusiausvyroje taip pat reikalingos būsenos lygtys jo sudedamosios dalys ir dujos, kuriose vyksta disociacijos ir jonizacijos procesai, taip pat turi apimti laiką kaip vieną iš savo būsenos kintamųjų. Apskritai tai reiškia, kad bet kuriuo metu nepusiausvyriniam srautui reikia 10–100 kintamųjų, kad būtų apibūdinta dujų būsena. Be to, retas hipergarsinis srautas (HJ), paprastai apibūdinamas Knudseno skaičiais, nepaklūsta Navier-Stokes lygtims ir reikalauja jas modifikuoti. HP paprastai skirstoma į kategorijas (arba klasifikuojama) naudojant bendrą energiją, išreiškiamą naudojant bendrą entalpiją (mJ/kg), bendrą slėgį (kPa) ir srauto stagnacijos  srauto temperatūrą (K) arba greitį (km/s).

Idealios dujos

Šiuo atveju pratekantis oro srautas gali būti laikomas idealiu dujų srautu. HP šiuo režimu vis tiek priklauso nuo Macho skaičių, o modeliavimas vyksta pagal temperatūros invariantus, o ne pagal adiabatinę sienelę, kuri atsiranda esant mažesniam greičiui. Apatinė šios srities riba atitinka greičius apie 5 machų, kai ikigarsinio degimo scramjet variklis tampa neefektyvus, o viršutinė riba atitinka greičius 10-12 machų srityje.

Idealios dviejų temperatūrų dujos

Tai yra idealaus didelio greičio dujų srauto režimo dalis, kai praeinantis oro srautas gali būti laikomas chemiškai idealiu, tačiau į dujų vibracinę ir sukimosi temperatūrą reikia atsižvelgti atskirai, todėl gaunami du atskiri temperatūros modeliai. Tai ypač svarbu projektuojant viršgarsinius purkštukus, kur svarbus tampa vibracinis aušinimas dėl molekulinio sužadinimo.

disocijuotos dujos

Spindulio perdavimo dominavimo režimas

Kai greitis viršija 12 km/s, šilumos perdavimas į aparatą pradeda vykti daugiausia per spindulių perdavimą, kuris pradeda dominuoti prieš termodinaminį perdavimą kartu su greičio padidėjimu. Dujų modeliavimas šiuo atveju skirstomas į du atvejus:

• optiškai plonas – šiuo atveju daroma prielaida, kad dujos nesugeria spinduliuotės, kuri sklinda iš kitų jų dalių ar pasirinktų tūrio vienetų;
• optiškai storas – atsižvelgiama į spinduliuotės sugertį plazmoje, kuri vėliau vėl išspinduliuojama, taip pat ir ant aparato korpuso.

Optiškai tirštų dujų modeliavimas yra sudėtingas uždavinys, nes dėl spinduliuotės perdavimo kiekviename srauto taške skaičiavimų, skaičiavimų kiekis auga eksponentiškai didėjant nagrinėjamų taškų skaičiui.