Cel mai rapid avion hipersonic din lume. avioane hipersonice rusești. Hipersonic. Cât de mult costă aceasta? Viteză super în km pe oră

În primul rând, desigur, ar trebui să decideți cât de mult este hipersunetul? Este în general acceptat că viteza hipersonică este o viteză peste 5 Mach, adică mai mult de cinci numere Mach, iar dacă este destul de simplă, atunci aceasta este o viteză de cinci ori mai mare decât viteza sunetului.

Te întrebi cât este în kilometri pe oră? De la 5380 km/h la 6120 km/h, în funcție de parametrii mediului (pentru o aeronavă - aer), adică de densitatea aerului, care este diferită la diferite altitudini de zbor. Deci, pentru ușurință de percepție, este totuși mai bine să folosiți numerele Mach. Dacă viteza aeronavei depășește Mach 5, aceasta este viteza hipersonică.

De fapt, de ce exact 5 M? Valoarea 5 a fost aleasă deoarece la această viteză încep să se observe ionizarea fluxului de gaz și alte modificări fizice, care desigur îi afectează proprietățile. Aceste modificări sunt vizibile în special pentru motor, motoarele convenționale cu turboreacție (motoare cu turboreacție) pur și simplu nu pot funcționa la o astfel de viteză, este nevoie de un motor fundamental diferit, rachetă sau ramjet (deși de fapt nu este atât de diferit, doar îi lipsește un compresor și o turbină și își îndeplinește funcția în același mod: comprimă aerul la intrare, îl amestecă cu combustibil, îl arde în camera de ardere și primește un curent de jet la ieșire).

De fapt, un motor ramjet este un tub cu camera de ardere, foarte simplu si eficient la viteza mare. Dar un astfel de motor are un dezavantaj imens, are nevoie de o anumită viteză inițială pentru a funcționa (nu există un compresor propriu, nu există nimic care să comprima aerul la viteză mică).

Istoria vitezei

În anii 50 a existat o luptă pentru a atinge viteza sunetului. Când inginerii și oamenii de știință au înțeles cum se comportă o aeronavă la viteze peste viteza sunetului și au învățat cum să creeze avioane conceput pentru astfel de zboruri, este timpul să trecem mai departe. Fă avioanele să zboare și mai repede.

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

Trebuie înțeles că zborurile în afara atmosferei, oricât de rapide ar fi, nu sunt considerate corect hipersonice, deoarece densitatea mediului în care se deplasează aeronava este foarte mică. Pur și simplu nu vor exista efecte inerente zborului supersonic sau hipersonic.

În 1965, YF-12 (prototipul celebrului SR-71) a atins o viteză de 3.331,5 km/h, iar în 1976 seria SR-71 însuși a atins 3.529,6 km/h. Acesta este „doar” 3,2-3,3 M. Departe de a fi hipersonic, dar deja pentru zborurile cu această viteză în atmosferă trebuiau dezvoltate motoare speciale, care funcționau la viteze mici în regim normal și la viteze mari. în modul ramjet, iar pentru piloți - sisteme speciale de susținere a vieții (costume și sisteme de răcire), deoarece avionul era prea fierbinte. Ulterior, aceste costume au fost folosite pentru proiectul Shuttle. Foarte pentru mult timp SR-71 a fost cea mai rapidă aeronavă din lume (a încetat să zboare în 1999).

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

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

În general, proiectele de aeronave tocmai hipersonice din acea vreme erau legate de zboruri în afara atmosferei. Nu poate fi altfel, la altitudini „joase” densitatea și, în consecință, rezistența sunt prea mari, ceea ce duce la multe factori negativi care la vremea aceea nu putea fi depăşită.

timpul prezent

În spatele tuturor cercetărilor promițătoare, ca de obicei, se află armata. În cazul vitezelor hipersonice, acest lucru are loc. Acum cercetările se desfășoară în principal în direcția navelor spațiale, a rachetelor de croazieră hipersonice și a așa-numitelor focoase hipersonice. Acum vorbim de hipersunet „adevărat”, zboruri în atmosferă.

Vă rugăm să rețineți că lucrările la viteze hipersonice erau într-o fază activă în anii 60-70, apoi toate proiectele au fost închise. Au revenit la viteze de peste 5 M abia la începutul anilor 2000. Când tehnologia a permis crearea unor motoare ramjet eficiente pentru zborul hipersonic.

În 2001, primul zbor a fost efectuat de un vehicul aerian fără pilot cu motor ramjet.

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

În 2009, au început testele pe un motor ramjet pentru racheta de croazieră Boeing X-51A Waverider. În 2013, X-51A a atins o viteză hipersonică de Mach 5,1 la o altitudine de 21.000 de metri.

Alte țări implementează proiecte similare în diferite etape: Germania (SHEFEX), Marea Britanie (Skylon), Rusia (Kholod și Igla), China (WU-14) și chiar India (Brahmos), Australia (ScramSpace) și Brazilia (14-). X).

Interesant proiect aeronava pentru zbor la viteze hipersonice în atmosferă, American Falcon HTV-2, este considerată un eșec. Probabil, Falcon a reușit să accelereze la o viteză uriașă pentru atmosferă - 23 M. Dar numai de presupus, deoarece toate dispozitivele experimentale pur și simplu s-au stins.

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

Viitorul îndepărtat al hipersunetului

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

Se presupune că astfel de nave vor putea livra pasageri de la Londra la New York în doar o oră. Nu vom putea zbura astfel de avioane până în anii 40-50 ai secolului XXI. Între timp, vitezele hipersonice rămân lotul vehiculelor militare sau spațiale.

Informatii generale

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

Determinarea limitei inferioare a vitezei hipersonice este de obicei asociată cu declanșarea proceselor de ionizare și disociere a moleculelor din stratul limită (BL) din apropierea aparatului care se mișcă în atmosferă, care începe să aibă loc la aproximativ 5 M. De asemenea viteza dată caracterizat prin aceea că un motor ramjet ("ramjet") cu ardere subsonică a combustibilului ("scramjet") devine inutil din cauza frecării extrem de mari care apare la frânarea aerului care trece în acest tip de motor. Astfel, în intervalul de viteză hipersonică, pentru a continua zborul poate fi folosit doar un motor rachetă sau un ramjet hipersonic (scramjet) cu ardere supersonică a combustibilului.

Caracteristici de curgere

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

Strat subțire de undă de șoc

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

Formarea straturilor de șoc vâscoase

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

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

debit de temperatură ridicată

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

Parametrii de similaritate

Se obișnuiește să descrieți parametrii fluxurilor de gaz printr-un set de criterii de similitudine, care vă permit să reduceți un număr aproape infinit de stări fizice în grupuri de similaritate și care vă permit să comparați fluxurile de gaz cu diferiți parametri fizici (presiune, temperatură, viteză). , etc.) unul cu celălalt. Pe acest principiu se bazează experimentele în tunelurile de vânt și transferul rezultatelor acestor experimente pe aeronave reale, în ciuda faptului că în experimentele în tunelul eolian dimensiunea modelelor, debitele, sarcinile termice etc., pot diferi foarte mult. din moduri de zbor reale, în același timp, parametrii de similitudine (numerele Mach, Reynolds, Stanton etc.) corespund celor de zbor.

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

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

Gaz ideal

În acest caz, curentul de aer care trece poate fi considerat un flux de gaz ideal. HP în acest mod este încă dependent de numerele Mach și simularea este ghidată de invarianții de temperatură și nu de peretele adiabatic, ceea ce este cazul la viteze mai mici. Limita inferioară a acestei regiuni corespunde vitezelor din jurul lui Mach 5, unde motorul subsonic scramjet devine ineficient, iar limita superioară corespunde vitezelor din regiunea Mach 10-12.

Gaz ideal cu două temperaturi

Face parte din cazul regimului de curgere a gazului ideal cu viteze mari, în care fluxul de aer care trece poate fi considerat ideal din punct de vedere chimic, dar temperatura de vibrație și temperatura de rotație a gazului trebuie luate în considerare separat, ceea ce duce la două modele de temperatură separate. Acest lucru este de o importanță deosebită în proiectarea duzelor supersonice, unde răcirea vibrațională datorată excitației moleculare devine importantă.

gaz disociat

Modul dominant de transfer al fasciculului

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

• subțire optic - în acest caz, se presupune că gazul nu reabsoarbe radiația care provine din celelalte părți ale sale sau din unitățile de volum selectate;
• gros optic – care ține cont de absorbția radiațiilor de către plasmă, care este apoi reemisă inclusiv pe corpul aparatului.

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

Vezi si

Note

Legături

• Anderson John Dinamica gazelor hipersonice și de înaltă temperatură ediția a doua. - Seria Educație AIAA, 2006. - ISBN 1563477807
• Ghidul NASA pentru Hypersonics.

Am discutat cumva o părere destul de sceptică, dar nimeni nu oprește aceste lucrări și toată lumea merge înainte.

Potrivit unei surse din complexul militar-industrial, cea mai recentă rachetă hipersonică antinavă rusă „Zirkon” a atins opt viteze de sunet în cadrul testelor.

Potrivit sursei, „în timpul testelor rachetei, s-a confirmat că viteza acesteia în marș atinge Mach 8”, transmite TASS. În plus, după cum a menționat sursa, rachetele Zircon pot fi lansate de la lansatoare universale 3S14, care sunt folosite și pentru rachetele Caliber și Onyx.

Poligonul de tragere al lui Zircon, conform datelor deschise, este de aproximativ 400 de kilometri. În februarie, o sursă informată a raportat că racheta hipersonică Zircon, concepută pentru submarinele clasei Yasen și Husky, ar putea fi lansată de pe un transportator naval pentru prima dată în această primăvară. În aprilie 2016, o sursă din complexul militar-industrial rus a menționat că Zirconul ar trebui să fie pus în producție de serie în 2018.

Americanul X-51AWaverider în timpul ultimului zbor de testare a arătat o viteză de 4,8 MAX.

Și acum puțin mai multe despre „Zircon”.

Numărul „Mach” sau „M” determină raportul dintre viteza de curgere locală și viteza sunetului - 331 m/s. Depășirea vitezei sunetului de șase până la opt ori este una dintre sarcinile globale pentru dezvoltarea aeronavelor moderne și a științei rachetelor. Odată cu apariția aeronavelor hipersonice, designerii atribuie o descoperire unei noi, a șasea generație. tehnologia aviației. Din punct de vedere militar, avioanele hipersonice sunt o armă de lovitură extrem de eficientă. Zborul hipersonic este imposibil de distins pentru echipamentele radar moderne. Nu există și nici măcar nu se prevede crearea de mijloace de interceptare a unor astfel de rachete.

dezarmare globală

În URSS, acest lucru a fost înțeles încă din anii 60 ai secolului trecut, când au proiectat sistemul NMD situat lângă Moscova cu rachete A-135. Sistemul de interceptare a focoaselor nucleare care intră în atmosferă cu o viteză de 5-10 km pe secundă este rezolvat la complex într-un mod foarte ciudat. Dacă electronicele încă nu le văd, atunci racheta trebuie să vizeze, de asemenea, nu „spre un bănuț destul de”, ci „în lumină albă”, se pare că designerii au decis și au instalat un focos nuclear pe antirachetă. Adică, știind despre un atac nuclear, antiracheta sovietică a fost trasă în zona presupusei locații a blocurilor nucleare inamice pentru a le distruge cu ajutorul unei contraexplozii nucleare în atmosferă. Acest sistem, ne amintim, este încă în funcțiune. Și este considerat singurul sistem NMD eficient din lume.

„Pentru a detecta ținte atacante, pentru a direcționa antirachetele spre ele și pentru a face o salvă de contra, sunt câteva zeci de minute”, Vladimir Dvorkin, care a condus până în 2001 al 4-lea Institut Central de Cercetare al Ministerului Apărării (un institut care se ocupă de dezvoltare). și utilizarea armelor nucleare), a declarat canalului TV Zvezda. „Racheta navală americană Trident zboară până la noi timp de 15-20 de minute, iar cea terestră Minuteman-3 - 25-35 de minute.”

Acest lucru reduce probabilitatea de a „dezarma inamicul”, spune expertul, avem întotdeauna timp să ne pregătim, să întâlnim aceste rachete și să distrugem cel puțin majoritatea dintre ele. În consecință, rămâne posibilitatea unui atac nuclear de răzbunare pe teritoriul SUA. Prin urmare, în America de astăzi se dezvoltă un nou concept de război nuclear. Ca parte a programului „lovitură globală fulgerată”, Washingtonul intenționează să obțină arme capabile să zboare distanța dintre Statele Unite și Rusia în jumătate sau chiar de trei ori mai puțin timp, astfel încât inamicul să nu aibă nici cea mai mică șansă de a reacționa. . Acest lucru este de așteptat să fie realizat prin crearea de avioane hipersonice.

Spre deosebire de rachetele balistice, rachetele hipersonice vor fi lansate de la bombardiere, precum și de la lansatoarele de la sol Mk-41. Acest lucru ar trebui să facă imposibilă detectarea lansării de sistemele existente de avertizare asupra atacurilor cu rachete spațiale și terestre. Aceasta înseamnă că va crea iluzia posibilității de a începe și de a câștiga un război nuclear cu impunitate. Această teorie este foarte populară în comunitatea de experți din SUA.

Drept urmare, doar în Statele Unite, diverse departamente dezvoltă mai multe proiecte promițătoare simultan: X-43A (NASA), X-51A (Forțele Aeriene), AHW (Forțele Terestre), ArcLight (DARPA, Navy), Falcon HTV -2 (DARPA, Forțele Aeriene). Apariția lor, potrivit experților, va face posibilă crearea rachetelor de croazieră de aviație hipersonice cu rază lungă de acțiune, a unei rachete navale de croazieră antinavă și a lovirii împotriva țintelor terestre până în 2018-2020 și a unei aeronave de recunoaștere până în 2030.

Franța bate din cauza accesului hipersonic. China a testat recent vehiculul de alunecare WU-14, care a reușit să atingă viteze hipersonice. Și, desigur, Rusia.

Cursa Tehnologică

„De obicei, rachetele de croazieră supersonice zboară cu o viteză de Mach 2-3”, spune Nikolai Grigoriev, candidat la științe fizice și matematice. - Dorim ca dispozitivele noastre să zboare cu o viteză mai mare de 6 Machs. Mai mult, acest zbor ar trebui să fie lung. Cel puțin 7-10 minute, timp în care dispozitivul trebuie să dezvolte independent o viteză mai mare de o mie și jumătate de metri pe secundă.

Primul vehicul hipersonic a fost creat în URSS la sfârșitul anilor 70 ai secolului trecut. În 1997, designerii biroului de design Dubninsk „Rainbow” l-au arătat pentru prima dată la show-ul aerian MAKS. A fost prezentat ca un nou sistem de clasă - aeronava experimentală hipersonică Kh-90 (GELA). În vest, a fost numit AS-19 Koala. Potrivit întreprinderii, racheta a zburat la o distanță de până la 3.000 km. Acesta transporta două focoase care pot fi vizate individual, capabile să lovească ținte la o distanță de 100 km de punctul de separare. Transportatorul X-90 ar putea fi o versiune extinsă a bombardierului strategic Tu-160M.

La începutul anilor 1990, ICD a colaborat cu inginerii germani în problema hipersunetului pe baza celeilalte rachete X-22 Burya (clasificarea NATO - AS-4 Kitchen).Această rachetă supersonică de croazieră este inclusă în bombardierul cu rază lungă de acțiune Tu-22M3. zboară 600 km și transportă un focos termonuclear sau convențional cu o greutate de 1 tonă de zbor.

În plus, după cum își amintește Grigoriev, nava spațială reutilizabilă Buran a fost creată în URSS, care, la intrarea în straturile dense ale atmosferei, a dezvoltat o viteză de Mach 25. Astăzi, potrivit expertului, sarcina este de a activa un astfel de zbor, adică mașina nu trebuie doar să „planifice”, ci să dezvolte și să mențină în mod independent o astfel de viteză, să schimbe direcția zborului.

De la „Koala” la „Yars”

Teste vehicule hipersonice- un secret din spatele șapte sigilii. Este posibil să judecăm cum stau lucrurile cu dezvoltarea lor doar după rapoartele americanilor despre succesul sau eșecul în cursul anumitor lansări de test. Ultimul astfel de experiment pe care l-au efectuat în august. Racheta X-43A a fost lansată de la locul de testare Kodiak din Alaska. Racheta a fost dezvoltată ca un proiect comun al Armatei SUA și al laboratorului național Sandia, ca parte a conceptului „Fast Global Strike”. Primul ei test a avut loc în noiembrie 2011. S-a presupus că, în cursul testelor actuale, racheta, câștigând o viteză de aproximativ 6,5 mii km/h, va atinge o țintă de antrenament pe atolul Kwajalein din Pacific. Drept urmare, dispozitivul a funcționat doar 7 secunde înainte de a arde în atmosferă. Cu toate acestea, în SUA, acest zbor a fost numit de succes - mașina a demonstrat capacitatea de a obține accelerația necesară.

X-90 sovietic, despre care se știe cel puțin ceva sigur, a zburat mai departe și mai mult. După cum spun designerii, mașina s-a încălzit rapid din cauza rezistenței aerului, ceea ce a distrus dispozitivul sau a făcut inoperabile mecanismele din interiorul carcasei. Pentru a realiza hipersonici, un motor ramjet necesita hidrogen, sau cel puțin combustibil constând în mare parte din hidrogen. Și acest lucru este extrem de dificil de implementat din punct de vedere tehnic, deoarece hidrogenul gazos are o densitate scăzută. Stocarea hidrogenului lichid a creat alte dificultăți tehnice insurmontabile. Și, în cele din urmă, în timpul unui zbor hipersonic, în jurul lui X-90 a apărut un nor de plasmă, care a ars antenele radio, ceea ce a dus la pierderea controlului dispozitivului.

Cu toate acestea, aceste neajunsuri s-au transformat în cele din urmă în avantaje. Problema răcirii carenei și a combustibilului cu hidrogen a fost rezolvată prin utilizarea unui amestec de kerosen și apă ca componente. După încălzire, a fost alimentat într-un mini-reactor catalitic special, în care a avut loc o reacție endotermă de conversie catalitică, în urma căreia s-a produs hidrogen. Acest proces a dus la o răcire puternică a corpului aparatului. Nu mai puțin originală a fost problema arderii antenelor radio, care au început să folosească însuși norul de plasmă.

În același timp, norul de plasmă a permis dispozitivului nu numai să se miște în atmosferă cu o viteză de 5 km pe secundă, ci și să o facă pe traiectorii „spărțite”. Mașina ar putea schimba brusc direcția de zbor. În plus, norul de plasmă a creat și efectul de invizibilitate a aparatului pentru radar. X-90 nu a intrat în serviciu; lucrările la rachetă au fost suspendate în 1992.

Dar principiile funcționării sale sunt foarte asemănătoare cu descrierea focoaselor nucleare de manevră ale rachetelor balistice Topol-M, Yars și noului RS-26. Ministerul Apărării le-a citat în mod repetat ca exemplu de depășire a oricărui sistem de apărare antirachetă. Unitatea de manevră se poate „clinti” în orice secundă, schimbând în mod imprevizibil direcția de zbor, ceea ce garantează că ținta este lovită. Niciun sistem NMD nu este capabil să calculeze o astfel de traiectorie și să vizeze antirachetele către blocul atacator.

Combate Platypus

Anul trecut, Ministerul Apărării a raportat că aeronavele cu rază lungă de acțiune vor fi echipate cu arme hipersonice, în primul rând. La acel moment, rachetele existau deja, însă zborul lor hipersonic a durat doar câteva secunde. Viceprim-ministrul Dmitri Rogozin a declarat acest lucru în mod repetat. Cu toate acestea, nici armata, nici vicepremierul, nici reprezentanții industriei nu au oferit detalii specifice.

Progresul actual în crearea aeronavelor hipersonice poate fi judecat doar prin semne indirecte. De exemplu, în această vară, Tactical Missiles Corporation, Ministerul Apărării și Ministerul Industriei și Comerțului au raportat că au convenit asupra unui program de creare a tehnologiilor de rachete hipersonice. Peste 2 miliarde de ruble vor fi investite în dezvoltarea unei tehnologii promițătoare, iar primul dispozitiv va apărea cel târziu în 2020. Ce fel de dispozitive vor fi, ce caracteristici vor avea și în ce scopuri nu se anunță.

Faptul că există o atingere, după cum se spune, poate fi judecat cel puțin de expoziția MAKS din Jukovski, lângă Moscova. În 2011, Institutul Central de Motoare de Aviație din Lytkarino, lângă Moscova, a demonstrat o serie de vehicule hipersonice promițătoare. La standul institutului au fost expuse mai multe machete de rachete promițătoare, mai asemănătoare nu cu rachetele clasice în formă de trabuc, ci cu capodopera unui sculptor de avangardă care a luat animalul ornitorinc australian ca prototip al creației sale - o pică turtită. -"nasul" in forma de caren, forme tocate ale corpului rachetei in sine. Apoi, un reprezentant al institutului, Vyacheslav Semenov, a spus că în 2012 Ministerului Apărării i se va prezenta un model de zbor complet al unei rachete de croazieră hipersonice. Boris Obnosov a vorbit despre același lucru. Ce anume s-a discutat - nu se știe. Nu au existat informații oficiale despre noua rachetă în presă. Cu toate acestea, numele promițătorului complex Zircon a scăpat în mod repetat.

Conform indicațiilor indirecte, se bazează pe o rachetă creată pe baza rachetei supersonice antinavă Yakhont și a analogului său ruso-indian BrahMos. Indian BrahMos Aerospace Limited a anunțat în mod repetat că lucrează la crearea unei versiuni hipersonice a produselor sale. Același Platypus și-a demonstrat aspectul.

În viitor, rachetele Zircon vor fi instalate pe cel mai recent nuclear polivalent rusesc submarine a cincea generație „Husky”, care sunt în prezent în curs de dezvoltare în biroul de proiectare „Malakhit”. Crusătorul de rachete Admiral Nakhimov, care este în curs de reparații cu modernizare la Severodvinsk, va fi echipat cu un sistem universal de tragere pe navă până în 2018, permițând utilizarea rachetelor Caliber și Onyx și promițătoare rachete anti-navă hipersonice Zircon.

surse

Un bombardier rus promițător - răspunsul la conceptul de atac global rapid?

Competiția pentru dezvoltarea vitezelor hipersonice ale aviației a început în timpul Războiului Rece. În acei ani, designerii și inginerii din URSS, SUA și alte țări dezvoltate au proiectat noi avioane capabile să zboare de 2-3 ori mai repede decât viteza sunetului. Cursa pentru viteză a dat naștere multor descoperiri în domeniul aerodinamicii zborului în atmosferă și a atins rapid limitele capacităților fizice ale piloților și costul de fabricație a unei aeronave.

Drept urmare, birourile de proiectare de rachete au fost primele care au stăpânit hipersonica în urmașii lor - rachete balistice intercontinentale (ICBM) și vehicule de lansare. La lansarea sateliților pe orbite apropiate de Pământ, rachetele au dezvoltat o viteză de 18.000 - 25.000 km/h. Aceasta a depășit cu mult parametrii limitatori ai celei mai rapide aeronave supersonice, atât civile (Concorde = 2150 km/h, Tu-144 = 2300 km/h), cât și militare (SR-71 = 3540 km/h, MiG-31 = 3000 km/h). h). oră).

Separat, aș dori să remarc că atunci când proiectează interceptorul supersonic MiG-31, designerul de aeronave G.E. Lozino-Lozinsky a folosit materiale avansate (titan, molibden etc.) în proiectarea corpului aeronavei, ceea ce a permis aeronavei să atingă o altitudine record de zbor cu echipaj (MiG-31D) și o viteză maximă de 7000 km/h în atmosfera superioară. . În 1977, pilotul de testare Alexander Fedotov a stabilit un record mondial absolut de altitudine de zbor pe predecesorul său MiG-25 - 37.650 de metri (pentru comparație, SR-71 avea o altitudine maximă de zbor de 25.929 de metri). Din păcate, motoare pentru a zbura altitudini mariÎn condițiile unei atmosfere extrem de rarefiate, nu au fost încă create, deoarece aceste tehnologii au fost dezvoltate doar în adâncurile institutelor de cercetare și birourilor de proiectare sovietice, ca parte a numeroaselor lucrări experimentale.

A devenit o nouă etapă în dezvoltarea tehnologiilor hipersonice proiecte de cercetare privind crearea de sisteme aerospațiale care combina capacitățile aviației (acrobație și manevră, aterizare pe pistă) și a navelor spațiale (intrare pe orbită, zbor orbital, coborâre de pe orbită). În URSS și SUA, aceste programe au fost parțial elaborate, dezvăluind lumii avioanele orbitale spațiale Buran și Space Shuttle.

De ce parțial? Faptul este că lansarea aeronavei pe orbită a fost efectuată folosind un vehicul de lansare. Costul retragerii a fost uriaș, aproximativ 450 de milioane de dolari (în cadrul programului navetei spațiale), ceea ce a fost de câteva ori mai mare decât costul celei mai scumpe aeronave civile și militare și nu a permis ca aeronava orbitală să devină un produs de masă. . Necesitatea de a investi fonduri gigantice în crearea unei infrastructuri care asigură zboruri intercontinentale ultrarapide (cosmodrome, centre de control al zborului, complexe de realimentare) a îngropat complet perspectiva transportului de pasageri.

Singurul client, cel puțin interesat cumva de dispozitivele hipersonice, era armata. Adevărat, acest interes a fost episodic. Programele militare ale URSS și ale SUA pentru crearea de aeronave aerospațiale au urmat căi diferite. La urma urmei, acestea au fost implementate cel mai constant în URSS: din proiectul de a crea un PKA (planificare nava spatiala) înainte de MAKS (multi-purpose aviation space system) și Buran, s-a construit un lanț consistent și continuu de baze științifice și tehnice, pe baza căruia s-a creat fundația pentru viitoarele zboruri experimentale ale prototipurilor de aeronave hipersonice.

Birourile de proiectare a rachetelor au continuat să-și îmbunătățească ICBM-urile. Odată cu apariția sistemelor moderne de apărare aeriană și de apărare antirachetă, capabile să doboare focoase ICBM la mare distanță, au început să fie impuse noi cerințe asupra elementelor lovitoare ale rachetelor balistice. Ogioasele noilor ICBM trebuiau să depășească apărarea antiaeriană și antirachetă a inamicului. Deci au existat focoase capabile să depășească apărarea aerospațială la viteze hipersonice (M = 5-6).

Dezvoltarea tehnologiilor hipersonice pentru focoase (capete) ale ICBM-urilor a făcut posibilă lansarea mai multor proiecte de creare a armelor hipersonice de apărare și ofensive - cinetice (railgun), dinamice (rachete de croazieră) și spațiale (lovitură de pe orbită).

Intensificarea rivalității geopolitice a SUA cu Rusia și China a reînviat subiectul hipersunetului ca instrument promițător care poate oferi un avantaj în domeniul spațiului și al armelor rachetelor și aerului. Interesul crescut pentru aceste tehnologii se datorează și conceptului de a provoca daune maxime inamicului prin arme convenționale (non-nucleare), care este de fapt implementat de țările NATO conduse de Statele Unite.

Într-adevăr, dacă comandamentul militar are cel puțin o sută de vehicule hipersonice nenucleare care pot depăși cu ușurință sistemele existente de apărare aeriană și de apărare antirachetă, atunci acest „ultim argument al regilor” afectează direct echilibrul strategic dintre puterile nucleare. Mai mult, o rachetă hipersonică în viitor poate distruge elemente strategice forte nucleare atât din aer cât și din spațiu într-o perioadă de cel mult o oră din momentul în care se ia o decizie până în momentul în care ținta este lovită. Această ideologie este încorporată în programul militar american Prompt Global Strike (lovitură globală rapidă).

Este un astfel de program fezabil în practică? Argumentele „pentru” și „împotrivă” au fost împărțite aproximativ egal. Să ne dăm seama.

Programul american Prompt Global Strike

Conceptul de Prompt Global Strike (PGS) a fost adoptat în anii 2000 la inițiativa comandamentului Forțelor Armate ale SUA. Elementul său cheie este capacitatea de a lansa un atac non-nuclear oriunde pe glob în 60 de minute de la luarea unei decizii. Lucrările în cadrul acestui concept se desfășoară simultan în mai multe direcții.

Prima direcție a PGS, iar cea mai realistă din punct de vedere tehnic, a fost utilizarea ICBM-urilor cu focoase nenucleare de înaltă precizie, inclusiv focoase cluster, care sunt echipate cu un set de submuniții orientate. Ca test pentru această direcție a fost ales ICBM Trident II D5 de pe mare, livrând submuniții pe o rază de acțiune maximă de 11.300 de kilometri. În prezent, se lucrează pentru reducerea CEP-ului focoaselor la valori de 60-90 de metri.

A doua direcție a PGS au fost selectate rachete de croazieră hipersonice strategice (SGKR). În cadrul conceptului adoptat, este implementat subprogramul X-51A Waverider (SED-WR). La inițiativa US Air Force și cu sprijinul DARPA, din 2001, dezvoltarea unei rachete hipersonice a fost realizată de Pratt & Whitney și Boeing.

Primul rezultat al lucrărilor în curs ar trebui să fie apariția până în 2020 a unui demonstrator de tehnologie cu un motor hipersonic ramjet instalat (scramjet). Potrivit experților, SGKR cu acest motor poate avea următorii parametri: viteza de zbor M = 7–8, raza maximă de zbor 1300-1800 km, altitudinea de zbor 10-30 km.

În mai 2007, după o analiză detaliată a progresului lucrărilor la X-51A „WaveRider”, clienții militari au aprobat proiectul de rachetă. SGKR Boeing X-51A WaveRider experimental este o rachetă de croazieră clasică cu un scramjet ventral și o unitate de coadă cu patru console. Materialele și grosimea protecției termice pasive au fost alese în conformitate cu estimările calculate ale fluxurilor de căldură. Modulul de nas al rachetei este realizat din tungsten acoperit cu silicon, care poate rezista la incalzirea cinetica de pana la 1500°C. Pe suprafața inferioară a rachetei, unde se așteaptă temperaturi de până la 830°C, sunt folosite plăci ceramice, dezvoltate de Boeing pentru programul Space Shuttle. Racheta X-51A trebuie să îndeplinească cerințe ridicate de stealth (EPR nu mai mult de 0,01 m 2). Pentru a accelera produsul la o viteză corespunzătoare cu M = 5, este planificată instalarea unui rachetă în tandem pe combustibil solid.

Se plănuiește utilizarea aeronavelor strategice americane ca principal transportator al SGKR. Până acum, nu există informații despre cum vor fi amplasate aceste rachete - sub aripa sau în interiorul fuzelajului „strategiului”.

A treia direcție a PGS sunt programe pentru a crea sisteme de arme cinetice care lovesc ținte de pe orbita Pământului. Americanii au calculat în detaliu rezultatele utilizării în luptă a unei tije de wolfram de aproximativ 6 metri lungime și 30 cm în diametru, aruncată de pe orbită și lovind un obiect de la sol cu ​​o viteză de aproximativ 3500 m/s. Conform calculelor, la punctul de întâlnire va fi eliberată energie echivalentă cu explozia a 12 tone de trinitrotoluen (TNT).

Justificarea teoretică a dat naștere proiectelor a două vehicule hipersonice (Falcon HTV-2 și AHW), care vor fi lansate pe orbită de vehicule de lansare și în regim de luptă vor putea plana în atmosferă cu creșterea vitezei la apropierea de ţintă. În timp ce aceste dezvoltări sunt în stadiul de proiectare preliminară și lansări experimentale. Principalele probleme problematice de până acum rămân sistemele spațiale (grupări spațiale și platforme de luptă), sisteme de țintire de înaltă precizie și asigurarea secretului lansării pe orbită (orice lansare și obiecte orbitale sunt deschise de sistemele rusești de avertizare și control spațial al atacurilor cu rachete). . Americanii speră să rezolve problema secretului după 2019, odată cu lansarea unei aviații reutilizabile sistem spațial, care va lansa sarcina utilă pe orbită „în funcție de aeronavă”, prin două etape - o aeronavă de transport (pe baza Boeing 747) și una fără pilot. avionul spațial(bazat pe prototipul X-37V).

A patra direcție a PGS este un program pentru a crea un fără echipaj aeronave hipersonice- un avion de recunoaștere bazat pe faimosul Lockheed Martin SR-71 Blackbird.

O divizie a Lockheed, Skunk Works, dezvoltă în prezent un UAV promițător sub numele de funcționare SR-72, care ar trebui să fie de două ori mai mare decât viteza maxima SR-71, atingând valori în jurul valorii de M = 6.

Dezvoltarea unui avion de recunoaștere hipersonic este pe deplin justificată. În primul rând, SR-72, datorită vitezei sale colosale, va fi mai puțin vulnerabil la sistemele de apărare aeriană. În al doilea rând, va completa „lacunele” în operarea sateliților, obținând rapid informații strategice și detectând sisteme ICBM mobile, formațiuni de nave, forțe inamice în teatrele de operațiuni.

Sunt luate în considerare două versiuni ale aeronavei SR-72 - cu echipaj și fără pilot, iar utilizarea lui ca bombardier de lovitură cu arme de înaltă precizie nu este, de asemenea, exclusă. Cel mai probabil, rachetele ușoare fără motor de susținere pot fi folosite ca arme, deoarece nu sunt necesare atunci când sunt lansate la o viteză de 6 Mach. Greutatea eliberată este probabil utilizată pentru a crește puterea focoaselor. Lockheed Martin intenționează să prezinte un prototip de zbor al aeronavei în 2023.

Proiect chinezesc al aeronavei hipersonice DF-ZF

Pe 27 aprilie 2016, publicația americană Washington Free Beacon, citând surse din Pentagon, a informat lumea despre cel de-al șaptelea test al avionului hipersonic chinezesc DZ-ZF. Aeronava a fost lansată din Cosmodromul Taiyuan (provincia Shanxi). Potrivit ziarului, avionul a făcut manevre cu viteze de la 6400 la 11200 km/h și s-a prăbușit pe un teren de antrenament din vestul Chinei.

„Conform informațiilor Statelor Unite, China intenționează să folosească o aeronavă hipersonică ca mijloc de a livra încărcături nucleare capabile să depășească sistemele de apărare antirachetă”, se arată în publicație. „DZ-ZF poate fi folosit și ca armă capabilă să distrugă o țintă oriunde în lume într-o oră.”

Conform unei analize efectuate de serviciile de informații americane a întregii serii de teste, avioanele hipersonice au fost lansate de rachete balistice cu rază scurtă de acțiune DF-15 și DF-16 (rază de până la 1000 km), precum și DF-21 cu rază medie de acțiune ( raza de actiune 1800 km). Dezvoltarea ulterioară a lansărilor pe DF-31А ICBM (gamă 11.200 km) nu a fost exclusă. Conform programului de testare, se cunosc următoarele: separându-se de purtător în straturile superioare ale atmosferei, aparatul în formă de con planificat în jos cu accelerație și manevrat pe traiectoria atingerii țintei.

În ciuda numeroaselor publicații din mass-media străine conform cărora aeronava hipersonică chineză (HLA) este concepută pentru a distruge portavioanele americane, experții militari chinezi au fost sceptici cu privire la astfel de declarații. Ei au subliniat faptul binecunoscutul că viteza supersonică a GLA creează un nor de plasmă în jurul dispozitivului, care interferează cu funcționarea radarului de la bord atunci când se ajustează cursul și se îndreaptă către o țintă în mișcare ca un portavion.

Colonelul Shao Yongling, profesor la Colegiul de Comandă de Rachete al PLA, a declarat pentru China Daily: „Viteza și raza de acțiune foarte mare îl fac un mijloc excelent de distrugere a țintelor terestre. În viitor, poate înlocui rachetele balistice intercontinentale.”

Potrivit raportului comisiei relevante a Congresului SUA, DZ-ZF poate fi adoptat de PLA în 2020, iar versiunea sa îmbunătățită pe rază lungă până în 2025.

Rezerva științifică și tehnică a Rusiei - aeronave hipersonice

Hipersonic Tu-2000

În URSS, lucrările la un avion hipersonic au început la Biroul de proiectare Tupolev la mijlocul anilor 1970, pe baza aeronavei de pasageri în serie Tu-144. Au fost efectuate cercetări și proiectare a unei aeronave capabile de viteze de până la M = 6 (TU-260) și cu o rază de zbor de până la 12.000 km, precum și a unui avion intercontinental hipersonic TU-360. Raza sa de zbor urma să atingă 16.000 km. A fost pregătit chiar un proiect pentru o aeronavă hipersonică de pasageri Tu-244, proiectată să zboare la o altitudine de 28-32 km cu o viteză de M = 4,5-5.

În februarie 1986, cercetarea și dezvoltarea a început în Statele Unite să creeze un avion spațial X-30 cu un sistem de propulsie care respira aer, capabil să intre pe orbită într-o versiune cu o singură etapă. Proiectul National Aerospace Plane (NASP) s-a remarcat printr-o abundență de noi tehnologii, a căror cheie a fost un motor hipersonic ramjet dublu care permite zborul la viteze de M = 25. Conform informațiilor primite de informațiile sovietice, NASP a fost dezvoltat în scopuri civile și militare.

Răspunsul la dezvoltarea transatmosferic X-30 (NASP) au fost decretele guvernului URSS din 27 ianuarie și 19 iulie 1986 privind crearea unui echivalent cu avionul aerospațial american (VKS). La 1 septembrie 1986, Departamentul Apărării a emis sarcina tehnica pe o aeronavă aerospațială reutilizabilă cu o singură etapă (MVKS). Conform acestor termeni de referință, MVKS trebuia să asigure livrarea eficientă și economică a mărfurilor pe orbita aproape de Pământ, transportul intercontinental transatmosferic de mare viteză și soluționarea sarcinilor militare, atât în ​​atmosferă, cât și în spațiul apropiat. Dintre lucrările depuse la concurs de Biroul de Proiectare Tupolev, Biroul de Proiectare Yakovlev și NPO Energia, proiectul Tu-2000 a primit aprobare.

Ca urmare a studiilor preliminare în cadrul programului MVKS, a fost selectată o centrală electrică pe baza unor soluții dovedite și dovedite. Motoarele cu reacție de aer (WJ) existente care foloseau aer atmosferic aveau limitări de temperatură, erau utilizate pe aeronave a căror viteză nu depășea M = 3, iar motoarele cu rachetă trebuiau să transporte o cantitate mare de combustibil la bord și nu erau potrivite pentru lungi timpi. zboruri la termen în atmosferă . Prin urmare, a fost luată o decizie importantă - pentru ca aeronava să zboare la viteze supersonice și la toate altitudinile, motoarele sale trebuie să aibă caracteristicile atât ale tehnologiei aviației, cât și ale tehnologiei spațiale.

S-a dovedit că cel mai rațional pentru o aeronavă hipersonică este un motor ramjet (motor ramjet), în care nu există piese rotative, în combinație cu un motor turboreactor (motor turborreactor) pentru accelerare. S-a presupus că, pentru zborurile la viteze hipersonice, un ramjet pe hidrogen lichid este cel mai potrivit. Iar un motor cu accelerație este un turboreactor care funcționează fie cu kerosen, fie cu hidrogen lichid.

Ca rezultat, o combinație de un turboreactor economic care funcționează în intervalul de viteză M = 0-2,5, un al doilea motor - un motor ramjet, care accelerează aeronava până la M = 20 și un motor rachetă pentru intrarea pe orbită (accelerare la primul viteza spațială de 7, 9 km/s) și asigură manevrele orbitale.

Datorită complexității rezolvării unui complex de probleme științifice, tehnice și tehnologice pentru crearea unui MVKS cu o singură etapă, programul a fost împărțit în două etape: crearea unei aeronave hipersonice experimentale cu o viteză de zbor de până la M = 5. -6, și dezvoltarea unui prototip de VKS orbital, care să asigure un experiment de zbor în toată gama de zboruri, până la plimbări în spațiu. În plus, în a doua etapă a lucrării MVKS, a fost planificată crearea unor variante ale bombardierului spațial Tu-2000B, care a fost proiectat ca un avion cu două locuri, cu o rază de zbor de 10.000 km și o greutate la decolare de 350 de tone. Șase motoare alimentate cu hidrogen lichid ar fi trebuit să ofere o viteză de M = 6-8 la o altitudine de 30-35 km.

Potrivit specialiștilor OKB. A.N.Tupolev, costul construirii unui VCS trebuia să fie de aproximativ 480 de milioane de dolari, la prețurile din 1995 (cu costul cercetării și dezvoltării de 5,29 miliarde de dolari). Costul estimat de lansare a fost de 13,6 milioane de dolari, cu 20 de lansări pe an.

Modelul Tu-2000 a fost prezentat pentru prima dată la expoziția Mosaeroshow-92. Înainte de oprirea lucrărilor în 1992, pentru Tu-2000, au fost fabricate următoarele: o cutie de aripă din aliaj de nichel, elemente de fuzelaj, rezervoare de combustibil criogenic și conducte de combustibil compozit.

Atomic M-19

Un „concurent” de lungă durată în biroul de proiectare a aeronavelor strategice. Tupolev - Uzina de construcție de mașini experimentale (acum EMZ numită după Myasishchev) a fost, de asemenea, angajată în dezvoltarea unui sistem de videoconferință cu o singură etapă, ca parte a cercetării și dezvoltării „Cold-2”. Proiectul s-a numit „M-19” și a inclus studiul următoarelor subiecte:

• Subiectul 19-1. Crearea unui laborator zburător cu o centrală electrică care funcționează cu hidrogen lichid, dezvoltarea tehnologiei de lucru cu combustibil criogenic;
• Subiectul 19-2. Lucrări de proiectare și dezvoltare pentru a determina aspectul unei aeronave hipersonice;
• Subiectul 19-3. Lucrări de proiectare și dezvoltare pentru a determina aspectul unei videoconferințe promițătoare;
• Subiectul 19-4. Lucrări de proiectare și dezvoltare pentru a determina apariția variantelor alternative ale VKS cu un sistem de propulsie nucleară.

Lucrările la videoconferința avansată au fost efectuate sub directa supraveghere a General Designer V.M. Myasishchev și designerul general A.D. Tokhunts. Pentru executare părțile constitutive Au fost aprobate planuri de cercetare și dezvoltare pentru lucrul în comun cu întreprinderile MAP a URSS, inclusiv: TsAGI, TsIAM, NIIAS, ITAM și multe altele, precum și cu Institutul de Cercetare al Academiei de Științe și Ministerul Apărării.

Aspectul VKS M-19 cu o singură etapă a fost determinat după studiul a numeroase opțiuni alternative pentru aspectul aerodinamic. În ceea ce privește cercetarea caracteristicilor unui nou tip de centrale electrice, modelele scramjet au fost testate în tuneluri de vânt la viteze corespunzătoare numerelor M = 3-12. Pentru a evalua eficacitatea viitoarei videoconferințe, modele matematice sistemele aparatului și centralei electrice combinate cu un motor de rachetă nucleară (NRE).

Utilizarea VCS cu un sistem combinat de propulsie nucleară a presupus oportunități extinse pentru explorarea intensivă atât a spațiului apropiat Pământului, inclusiv a orbitelor geostaționare îndepărtate, cât și a regiunilor spațiului profund, inclusiv a Lunii și a spațiului circumlunar.

Prezența unei instalații nucleare la bordul VCS ar face posibilă, de asemenea, utilizarea acesteia ca un puternic hub energetic pentru a asigura funcționarea noilor tipuri de arme spațiale (armă, arme cu fascicul, mijloace de influențare a condițiilor climatice etc.).

Sistemul de propulsie combinat (KDU) a inclus:

• Motor de rachetă nuclear de propulsie (NRE) bazat pe un reactor nuclear cu protecție împotriva radiațiilor;
• 10 motoare cu turboreacție bypass (DTRDF) cu schimbătoare de căldură în circuitele interioare și exterioare și postcombustie;
• Motoare ramjet hipersonice (scramjet);
• Doua turbocompresoare pentru a asigura pomparea hidrogenului prin schimbatoarele de caldura DTRDF;
• Unitate de distribuție cu turbopompe, schimbătoare de căldură și supape de conducte, sisteme de control al alimentării cu combustibil.

Hidrogenul a fost folosit drept combustibil pentru DTRDF și scramjet, a fost și fluidul de lucru buclă închisă CURTE.

În forma sa finală, conceptul M-19 arăta astfel: VKS de 500 de tone decolează și accelerează inițial ca o aeronavă nucleară cu motoare cu ciclu închis, iar hidrogenul servește ca lichid de răcire care transferă căldura din reactor către zece motoare turborreactor. . Pe măsură ce accelerează și urcă, hidrogenul începe să fie furnizat post-arzătoare ale motorului cu turboreacție și puțin mai târziu spre scramjet cu flux direct. În cele din urmă, la o altitudine de 50 km, la o viteză de zbor mai mare de 16 M, este pornit un motor de rachetă nucleară atomică cu o tracțiune de 320 tf, care asigura accesul pe o orbită de lucru la o înălțime de 185-200 de kilometri. Cu o greutate la decolare de aproximativ 500 de tone, VKS M-19 trebuia să lanseze o sarcină utilă cântărind aproximativ 30-40 de tone pe o orbită de referință cu o înclinare de 57,3 °.

Trebuie remarcat un fapt puțin cunoscut că la calcularea caracteristicilor KPS în modurile de zbor turboramjet, rachetă-ramjet și hipersonic, au fost utilizate rezultatele studiilor experimentale și calculelor efectuate la CIAM, TsAGI și ITAM SB AS URSS.

Ajax - hipersunet într-un mod nou

Lucrările la crearea unei aeronave hipersonice au fost efectuate și la Biroul de Proiectare „Neva” (Sankt Petersburg), pe baza căreia s-a format Întreprinderea de Cercetare de Stat a Vitezelor Hipersonice (acum OAO „NIPGS” HC „Leninets”) .

În NIPGS, crearea GLA a fost abordată într-un mod fundamental nou. Conceptul GLA „Ajax” a fost propus la sfârșitul anilor 80. Vladimir Lvovici Freishtadt. Esența sa constă în faptul că HLA nu are protecție termică (spre deosebire de majoritatea videoconferințelor și HLA). Fluxul de căldură care are loc în timpul zborului hipersonic este lăsat în interiorul HAV pentru a crește resursa de energie. Astfel, Ajax GLA a fost un sistem aerotermodinamic deschis, care a transformat o parte din energia cinetică a fluxului de aer hipersonic în energie chimică și electrică, rezolvând simultan problema răcirii corpului aeronavei. Pentru aceasta, au fost proiectate componentele principale ale reactorului chimic de recuperare a căldurii cu catalizator, plasate sub pielea celulei aeronavei.

Pielea aeronavei din locurile cele mai stresate termic avea o carcasă cu două straturi. Între straturile carcasei a fost plasat un catalizator din material rezistent la căldură („lavețe de nichel”), care era un subsistem activ de răcire cu reactoare chimice de recuperare a căldurii. Conform calculelor, în toate modurile de zbor hipersonic, temperatura elementelor corpului aeronavei GLA nu a depășit 800-850°C.

Structura GLA include un motor ramjet cu combustie supersonică integrat cu corpul aeronavei și motorul principal (de propulsie) - un motor magneto-plasmă-chimic (MPKhD). MPCD a fost proiectat pentru a controla fluxul de aer folosind un accelerator magneto-gazdinamic (accelerator MGD) și pentru a genera electricitate folosind un generator MHD. Generatorul avea o putere de până la 100 MW, ceea ce era suficient pentru a alimenta un laser capabil să lovească diferite ținte pe orbite apropiate de Pământ.

S-a presupus că MPCD-ul în marș va fi capabil să modifice viteza de zbor într-o gamă largă de număr Mach de zbor. Datorită decelerării fluxului hipersonic de către câmpul magnetic, conditii optimeîntr-o cameră de ardere supersonică. În timpul testelor la TsAGI, a fost dezvăluit că combustibilul cu hidrocarburi creat în cadrul conceptului Ajax arde de câteva ori mai repede decât hidrogenul. Acceleratorul MHD putea „accelera” produsele arderii, crescând viteza maximă de zbor la M = 25, ceea ce garanta intrarea pe orbita apropiată a Pământului.

Versiunea civilă a aeronavei hipersonice a fost proiectată pentru o viteză de zbor de 6.000-12.000 km/h, o rază de zbor de până la 19.000 km și transportul a 100 de pasageri. Nu există informații despre evoluțiile militare ale proiectului Ajax.

Conceptul rusesc de hipersunet - rachete și PAK DA

Lucrări desfășurate în URSS și în primii ani de existență noua Rusie privind tehnologiile hipersonice ne permit să afirmăm că metodologia națională originală și bazele științifice și tehnice au fost păstrate și utilizate pentru a crea GLA-uri rusești - atât în ​​versiunea de rachetă, cât și în versiunea avioanelor.

În 2004, în timpul exercițiilor de comandă și stat major „Siguranța 2004”, președintele rus V.V. Putin a făcut o declarație care încă stârnește mintea „publicului”. „Au fost efectuate experimente și unele teste... În curând Forțele Armate Ruse vor primi sisteme de luptă capabile să opereze la distanțe intercontinentale, cu viteză hipersonică, cu mare precizie, cu o manevră largă în înălțime și direcție de impact. Aceste complexe vor face orice tip de apărare antirachetă nepromițător - existent sau promițător..

Unele mass-media naționale au interpretat această declarație după cum au înțeles. De exemplu: „Rusia a dezvoltat prima rachetă de manevră hipersonică din lume, care a fost lansată dintr-un bombardier strategic Tu-160 în februarie 2004, când au avut loc exercițiile de comandă și personal de securitate din 2004...

De fapt, exercițiul a fost lansat cu rachete balistice RS-18 „Stiletto” cu noi echipamente de luptă. În loc de un focos convențional, RS-18 avea un dispozitiv capabil să schimbe altitudinea și direcția de zbor și, prin urmare, să depășească orice, inclusiv americană, apărare antirachetă. Aparent, vehiculul testat în timpul exercițiului de Securitate 2004 a fost o rachetă de croazieră hipersonică Kh-90 (HCR) puțin cunoscută, dezvoltată la Biroul de Proiectare Raduga la începutul anilor 1990.

Judecând după caracteristicile de performanță ale acestei rachete, bombardier strategic Tu-160 poate transporta două Kh-90. Restul caracteristicilor arată astfel: masa rachetei este de 15 tone, motorul principal este un scramjet, acceleratorul este un motor de rachetă cu propulsor solid, viteza de zbor este de 4-5 M, altitudinea de lansare este de 7000 m, altitudinea de zbor este de 7000-20000 m, raza de lansare este de 3000-3500 km, numărul de focoase - 2, randamentul focosului - 200 kt.

Într-o dispută despre care avion sau rachetă este mai bună, avioanele au pierdut cel mai adesea, deoarece rachetele s-au dovedit a fi mai rapide și mai eficiente. Și avionul a devenit purtătorul de rachete de croazieră capabile să lovească ținte la o distanță de 2500-5000 km. La lansarea unei rachete către o țintă, bombardierul strategic nu a intrat în zona de apărare antiaeriană, așa că nu avea sens să-l facă hipersonic.

„Competiția hipersonică” dintre o aeronavă și o rachetă se apropie acum de un nou deznodământ cu un rezultat previzibil - rachetele sunt din nou înaintea aeronavelor.

Să evaluăm situația. Aviația cu rază lungă de acțiune, care face parte din Forțele Aerospațiale Ruse, este înarmată cu 60 de avioane turbopropulsoare Tu-95MS și 16 bombardiere cu reacție Tu-160. Durata de viață a Tu-95MS expiră în 5-10 ani. Ministerul Apărării a decis să mărească numărul de Tu-160 la 40 de unități. Se lucrează la modernizarea Tu-160. Astfel, noi Tu-160M ​​vor începe în curând să sosească la Forțele Aerospațiale. Biroul de proiectare Tupolev este, de asemenea, principalul dezvoltator al unui complex promițător de aviație cu rază lungă de acțiune (PAK DA).

„Probabilul nostru adversar” nu stă cu mâinile în brațe, el investește în dezvoltarea conceptului Prompt Global Strike (PGS). Posibilitățile bugetului militar al SUA în ceea ce privește finanțarea depășesc semnificativ posibilitățile bugetului rus. Ministerul Finanțelor și Ministerul Apărării se ceartă cu privire la cuantumul finanțării Programului de armament de stat pentru perioada până în 2025. Și vorbim nu numai despre cheltuielile curente pentru achiziționarea de noi arme și echipamente militare, ci și despre evoluții promițătoare, care includ tehnologiile PAK DA și GLA.

În crearea muniției hipersonice (rachete sau proiectile), nu totul este clar. Un avantaj clar al hipersunetului este viteza, un timp scurt de apropiere de țintă și o garanție ridicată a depășirii sistemelor de apărare antiaeriană și antirachetă. Cu toate acestea, există multe probleme - costul ridicat al muniției de unică folosință, complexitatea controlului la schimbarea traiectoriei de zbor. Aceleași neajunsuri au devenit argumente decisive în reducerea sau închiderea programelor pentru hipersunetul cu echipaj, adică pentru aeronavele hipersonice.

Problema costului ridicat al muniției poate fi rezolvată prin prezența la bordul aeronavei a unui sistem computerizat puternic pentru calcularea parametrilor bombardamentului (lansare), care transformă bombele și rachetele convenționale în arme de precizie. Sistemele computerizate de bord similare instalate în focoasele rachetelor hipersonice fac posibilă echivalarea acestora cu o clasă de arme strategice de înaltă precizie, care, potrivit experților militari PLA, pot înlocui sistemele ICBM. Prezența GLA-urilor de rachete cu rază strategică va pune sub semnul întrebării necesitatea menținerii aviației cu rază lungă de acțiune, deoarece are restricții privind viteza și eficacitatea utilizării în luptă.

Apariția în arsenalul oricărei armate a unei rachete antiaeriene hipersonice (GZR) va forța aviația strategică să se „ascundă” pe aerodromuri, deoarece. distanța maximă de la care pot fi folosite rachetele de croazieră bombardiere, astfel de GZR-uri o vor depăși în câteva minute. Creșterea razei, preciziei și manevrabilității GZR le va permite să doboare ICBM inamice la orice altitudine, precum și să perturbe un raid masiv de bombardiere strategice înainte ca acestea să atingă linia de lansare a rachetelor de croazieră. Pilotul „strategiului” va detecta probabil lansarea GZR, dar este puțin probabil să aibă timp să ia avionul de la înfrângere.

Dezvoltarea GLA, care se desfășoară acum intens în țările dezvoltate, indică faptul că este în curs de căutare un instrument de încredere (armă) care să poată garanta distrugerea arsenalului nuclear al inamicului înainte de utilizarea armelor nucleare, ca ultimul argument în protejarea suveranității statului. Armele hipersonice pot fi folosite și în principalele centre ale puterii politice, economice și militare ale statului.

Hypersoundul nu a fost uitat în Rusia, se lucrează la crearea de arme de rachete bazate pe această tehnologie (Sarmat ICBM, Rubezh ICBM, X-90), dar se bazează pe un singur tip de armă („armă minune”, „arme de răzbunare” ) ar fi, cel puțin, incorectă.

Încă nu există claritate în crearea PAK DA, deoarece cerințele de bază pentru scopul său și utilizarea în luptă sunt încă necunoscute. Bombardierele strategice existente, ca componente ale triadei nucleare a Rusiei, își pierd treptat semnificația din cauza apariției unor noi tipuri de arme, inclusiv a celor hipersonice.

Cursul spre „ilimitarea” Rusiei, proclamată sarcina principală a NATO, este obiectiv capabil să conducă la o agresiune împotriva țării noastre, la care vor participa armatele „Tratatului Atlanticului de Nord” antrenate și înarmate cu mijloace moderne. În ceea ce privește numărul de personal și de arme, NATO depășește Rusia de 5-10 ori. În jurul Rusiei se construiește o „centură sanitară”, inclusiv baze militare și poziții de apărare antirachetă. În esență, activitățile NATO sunt descrise în termeni militari ca pregătiri pentru teatrul operațional (THE). În același timp, Statele Unite rămân principala sursă de aprovizionare cu arme, așa cum a fost în primul și al doilea război mondial.

Un bombardier strategic hipersonic poate fi, în decurs de o oră, oriunde în lume deasupra oricărei instalații (baze) militare din care se asigură aprovizionarea cu resurse grupărilor de trupe, inclusiv în „centrul sanitar”. Mai puțin vulnerabil la sistemele de apărare antirachetă și aeriană, poate distruge astfel de obiecte cu arme nenucleare puternice de înaltă precizie. Prezența unui astfel de GLA în timp de pace va deveni un element de descurajare suplimentar pentru susținătorii aventurilor militare globale.

Civil GLA poate deveni baza tehnica descoperire în dezvoltarea zborurilor intercontinentale și a tehnologiilor spațiale. Contextul științific și tehnic al proiectelor Tu-2000, M-19 și Ajax este încă relevant și poate fi solicitat.

Care va fi viitorul PAK DA - subsonic cu SGKR sau hipersonic cu arme convenționale modificate, depinde de clienți - Ministerul Apărării și Guvernul Rusiei.

„Cine câștigă prin calcul preliminar înainte de luptă are multe șanse. Cine nu câștigă prin calcul înainte de luptă are șanse mici. Cine are multe șanse câștigă. Cine are șanse mici - nu câștigă. Mai ales cel care nu are nicio șansă. /Sun Tzu, „Arta războiului”/

Expert militar Alexei Leonkov

• link .
  Costul abonamentului anual -
  12 000 de ruble.

Informatii generale

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

Determinarea limitei inferioare a vitezei hipersonice este de obicei asociată cu declanșarea proceselor de ionizare și disociere a moleculelor din stratul limită (BL) din apropierea aparatului care se mișcă în atmosferă, care începe să aibă loc la aproximativ 5 M. Acest lucru viteza se caracterizează și prin faptul că un motor ramjet („RAMJET”) cu ardere subsonică a combustibilului („SPVRD”) devine inutil din cauza frecării extrem de mari care apare la frânarea aerului care trece în acest tip de motor. Astfel, în intervalul de viteză hipersonică, pentru a continua zborul poate fi folosit doar un motor rachetă sau un ramjet hipersonic (scramjet) cu ardere supersonică a combustibilului.

Caracteristici de curgere

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

Strat subțire de undă de șoc

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

Formarea straturilor de șoc vâscoase

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

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

debit de temperatură ridicată

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

Parametrii de similaritate

Se obișnuiește să se descrie parametrii fluxurilor de gaz printr-un set de criterii de similitudine, care permit reducerea unui număr aproape infinit de stări fizice în grupuri de similaritate și care permit compararea fluxurilor de gaz cu diferiți parametri fizici (presiune, temperatură, viteză). , etc.) unul cu celălalt. Pe acest principiu se bazează experimentele în tunelurile de vânt și transferul rezultatelor acestor experimente pe aeronave reale, în ciuda faptului că în experimentele în tunelul eolian dimensiunea modelelor, debitele, sarcinile termice etc., pot diferi foarte mult. din moduri de zbor reale, în același timp, parametrii de similitudine (numerele Mach, Reynolds, Stanton etc.) corespund celor de zbor.

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

Contabilizarea efectelor într-un gaz real înseamnă mai multe variabile care sunt necesare pentru a descrie pe deplin starea gazului. Dacă un gaz staționar este complet descris de trei mărimi: presiune, temperatură, capacitate termică (indice adiabatic), iar un gaz în mișcare este descris de patru variabile, care include și viteza, atunci un gaz fierbinte în echilibru chimic necesită și ecuații de stare pentru componentele sale chimice constitutive și un gaz cu procese de disociere și ionizare trebuie să includă și timpul ca una dintre variabilele stării sale. În general, aceasta înseamnă că, în orice moment dat, un flux neechilibrat necesită 10 până la 100 de variabile pentru a descrie starea gazului. În plus, fluxul hipersonic rarefiat (HJ), descris de obicei în termeni de numere Knudsen, nu se supune ecuațiilor Navier-Stokes și necesită modificarea acestora. HP este de obicei clasificată (sau clasificată) folosind energia totală exprimată folosind entalpia totală (mJ/kg), presiunea totală (kPa) și temperatura debit stagnarea debitului (K) sau viteza (km/s).

Gaz ideal

În acest caz, curentul de aer care trece poate fi considerat un flux de gaz ideal. HP în acest mod depinde în continuare de numerele Mach, iar simularea este ghidată de invarianții de temperatură și nu de peretele adiabatic, care are loc la viteze mai mici. Limita inferioară a acestei regiuni corespunde vitezelor din jurul lui Mach 5, unde motorul subsonic scramjet devine ineficient, iar limita superioară corespunde vitezelor din regiunea Mach 10-12.

Gaz ideal cu două temperaturi

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

gaz disociat

Modul dominant de transfer al fasciculului

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

• subțire optic - în acest caz, se presupune că gazul nu reabsoarbe radiația care provine din celelalte părți ale sale sau din unitățile de volum selectate;
• gros optic – care ține cont de absorbția radiațiilor de către plasmă, care este apoi reemisă inclusiv pe corpul aparatului.

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