Колкава е брзината од 5 m Хиперсонична војна е застрашувачка од неизвесност. Извадок што ја карактеризира хиперсоничната брзина

На 6 февруари 1950 година, за време на уште еден тест, советскиот млазен ловец МиГ-17 во хоризонтален лет ја надмина брзината на звукот, забрзувајќи до скоро 1070 км на час. Ова го претвори во првиот суперсоничен авион масовно произведен. Програмерите Микојан и Гуревич очигледно беа горди на нивните замисли.

За борбени летови, МиГ-17 се сметаше за речиси звучен, бидејќи неговата брзина на крстарење не надминуваше 861 км на час. Но, тоа не го спречи борецот да стане еден од најраспространетите во светот. Во различни периоди, тој беше во служба со Германија, Кина, Кореја, Полска, Пакистан и десетици други земји. Ова чудовиште дури учествуваше во борбите во Виетнамската војна.

МиГ-17 е далеку од единствениот претставник на жанрот на суперсонични авиони. Ќе ви кажеме уште десетина воздушни лајнери кои исто така го надминаа звучниот бран и станаа познати низ целиот свет.

Ѕвонче X-1

Воздухопловните сили на САД специјално го опремиле Bell X-1 со ракетен мотор, бидејќи сакале да го користат за проучување на проблемите на суперсоничното летот. На 14 октомври 1947 година, уредот забрза до 1541 км на час (1,26 мах), ја надмина однапред одредената бариера и се претвори во ѕвезда на небото. Денес, моделот кој соборува рекорди почива во музејот Смитсонијан во САД.

Извор: НАСА

Северноамерикански X-15

Северноамериканскиот Х-15 се напојува и со ракетни мотори. Но, за разлика од американскиот колега Bell X-1, овој авион достигна брзина од 6167 km/h (5,58 мах), со што стана првиот и веќе 40 години единствениот управуван хиперсоничен авион во историјата на човештвото (од 1959 година) кој изведувал суборбитални вселенски летови со екипаж. Со негова помош беше проучена дури и реакцијата на атмосферата на влезот на крилести тела во неа. Вкупно беа произведени три единици ракетни едрилици Kh-15.

Извор: НАСА

Lockheed SR-71 Blackbird

Грев е да не се користи суперсоничен авион за воени цели. Затоа, американското воено воздухопловство го дизајнираше Lockheed SR-71 Blackbird, стратешки извидувачки авион со максимална брзина од 3.700 km/h (3,5 мах). Главните предности се брзото забрзување и високата способност за маневрирање, што му овозможи да избегне проектили. Исто така, SR-71 беше првиот авион кој беше опремен со технологии за намалување на радарскиот потпис.

Изградени се вкупно 32 единици, од кои 12 паднале. Отстранет од услуга во 1998 година.

Извор: af.mil

МиГ-25

Не можеме, а да не се потсетиме на домашниот МиГ-25 - суперсоничен ловец-пресретнувач на висока височина од третата генерација со максимална брзина од 3000 км на час (2,83 мах). Авионот беше толку кул што дури и Јапонците го посакуваа. Затоа, на 6 септември 1976 година, советскиот пилот Виктор Беленко мораше да киднапира МиГ-25. После тоа, во текот на многу години во многу делови на Унијата, авионите почнаа нецелосно да полнат гориво. Целта е да се спречат да стигнат до најблискиот странски аеродром.

Извор: Алексеј Белтјуков

МиГ-31

Советските научници не престанаа да работат за воздушното добро на татковината. Затоа, во 1968 година започна дизајнот на МиГ-31. И на 16 септември 1975 година, тој првпат го посети небото. Овој двосед суперсоничен ловец-пресретнувач со долг дострел за сите временски услови забрза до брзина од 2500 км на час (2,35 маха) и стана првиот советски борбен авион од четвртата генерација.

МиГ-31 е дизајниран да пресретнува и уништува воздушни цели на екстремно ниски, ниски, средни и високи надморски височини, дење и ноќе, при едноставни и тешки временски услови, со активно и пасивно радарско заглавување, како и со лажни термални цели. Четири МиГ-31 можат да контролираат воздушен простор долг до 900 километри. Ова не е авион, туку гордост на Унијата, која сè уште е во служба со Русија и Казахстан.

Извор: Виталиј Кузмин

Локхид / Боинг Ф-22 Раптор

Најскапиот суперсоничен авион го направија Американците. Тие направија модел на повеќенаменски борец од петта генерација кој стана најскап меѓу нивните колеги. Локхид/Боинг Ф-22 Раптор моментално е единствениот ловец од петта генерација во служба и првиот сериски ловец со суперсонична брзина на крстарење од 1890 км/ч (1,78 мах). Максималната брзина е 2570 km/h (2,42 мах). Досега никој не го надминал во воздух.

Извор: af.mil

Су-100 / Т-4

Су-100 / Т-4 („ткаење“) беше развиен како ловец за носачи на авиони. Но, инженерите на Бирото за дизајн Сухои успеаја не само да ја постигнат својата цел, туку да моделираат кул носач на бомбардерско-разузнавачки ракети, кој подоцна сакаа да го користат дури и како патнички авион и забрзувач за воздушниот систем Спирала. Максималната брзина на Т-4 е 3200 км на час (3 мах).

Оваа недела се одржа третиот пробен лет на американскиот хиперсоничен авион (GLA) X-51 AWaveRider - прототип на перспективна ракета. Сепак, 15 секунди по лансирањето, дури и пред да почне да работи главниот мотор, WaveRider изгуби контрола и падна во океанот.

Претходниот тест, кој се одржа минатата година, исто така не успеа - педалот за гас, кој го забрзува возилото до брзината потребна за палење на главниот мотор, не работеше на време и не се одвои. Сепак, порано, во 2010 година, моторот на „машината“ успеа да работи 200 секунди (планирани 300), забрзувајќи го уредот до пет брзини на звук (5M). Времетраењето на неговата работа, на тој начин, три пати го надмина претходниот рекорд поставен од руската/советската хиперсонична летечка лабораторија (HLL) „Kholod“. Во исто време, за разлика од домашниот апарат, „Американецот“ користел авијациски керозин како гориво, а не водород.

Тековниот неуспех несомнено ќе ја забави американската хиперсонична програма, за која беа потрошени 2 милијарди долари. Сепак, тоа не го негира фактот дека САД веќе имаат клучна технологија за оваа програма - работен прототип на хиперсоничен млазен мотор (scramjet ).

Потенцијално, таквите мотори се способни да го забрзаат авионот до 17 брзини на звук на водород и до 8 на јаглеводород гориво. Сепак, за да функционира, неопходно е да се постигне стабилно согорување на горивото во суперсоничен воздушен проток - што, според еден од развивачите, не е полесно отколку да се запали кибрит во епицентарот на ураганот. Сепак, не толку одамна се веруваше дека кога се користи јаглеводородно гориво, тоа во принцип е невозможно, а единственото соодветно гориво за млазниот мотор е експлозивно, што создава оперативни тешкотии и ги „надува“ волумените на резервоарите за гориво поради ниската густина на водородот. Сепак, од 2004 година, на Запад беа извршени голем број релативно успешни тестови на авиони, и водородни и „керозин“.

Кое е практичното значење на програмата од 2 милијарди долари? Дизајнерската брзина на X-51 е 7M (околу 7 илјади км на час за надморска височина од 20 км), дизајнерскиот опсег е 1600 км, а висината на летот е околу 25 км. Со други зборови, во однос на „досегот“ приближно одговара на крстосувачката ракета БГМ-109 „Томогавк“ (1600 км, со нуклеарна боева глава - 2500 км) или балистичка ракета со среден дострел - на пример, деактивирана под Першинг. -2 Договор за ИНФ (1770 км). Кои се предностите на „лет со бранови“ во споредба со „конкурентите“?

BGM-109 има субсонична брзина од 880 km/h. Така, летот до максималниот опсег трае околу два часа. За тоа време, проектилот може да биде откриен и уништен, а целта може да се движи. Се разбира, крстаречка ракета која лета на надморска височина од околу 60 m над земјата и има низок радарски потпис поради нејзината големина е многу проблематична цел за противвоздушна одбрана. Сепак, познати се и успешни примери за одбрана на нападнати објекти од „Томахавкс“ - на пример, ирачкиот нуклеарен центар за време на „Пустинската бура“.

Балистичка ракета со дострел од ист ред има просечна брзина од околу 10.000 км на час. Сепак, прво, „балистиката“ може да се открие од вселената веќе во моментот на лансирање - импресивниот факел од работните ракетни мотори е сосема јасно видлив. Второ, максималната должина на траекторијата на балистичките ракети со таков дострел е близу 400 км, така што тие се прилично рано „осветлени“ на радарите за ракетна одбрана. Трето, „балистиката“ е цел која не е маневрирачка, што овозможува нивно пресретнување дури и со противвоздушни ракети насочени кон водечката точка. Генерално, со современиот развој на системи за противракетна одбрана, балистичка ракета со среден дострел е прилично ранлива цел.

Во исто време, балистичките ракети се феноменално неефективно доставно возило во однос на односот на масата на лансирање и носивоста. Хемиските ракетни мотори комбинираат огромен потисок со уште помонструозна незаситност, а балистичките летови, во принцип, се енергетски интензивни. Како резултат на тоа, на пример, „Першинг-2“ со лансирана тежина од 7,4 тони носеше боева глава од 399 кг. За споредба - „томахавците“ носат речиси исто количество со мртва тежина од околу еден и пол тон.

Сега да се споредиме со хиперсонични ракети. Брзината и времето на летот, генерално, се споредливи со оние на Першинг-2. Во исто време, X-51, прво, користи многу поекономичен воздушен млазен мотор. Второ, не се искачува на височина од 400 километри, „информирајќи“ за своето присуство на сите околни радари за противракетна одбрана. Трето, тој е во состојба активно да маневрира. Забележете дека, како што покажаа тестовите извршени во 2007 година од шведскиот SaabBofors, при брзини од 5,5 M, можни се тешки маневри дури и во густите слоеви на атмосферата. Како резултат на тоа, пресретнувањето на WaveRider е можно само ако пресретнувачот е значително супериорен во однос на вториот по брзина и маневрирање. Сега едноставно нема такви пресретнувачи.

Постојните системи за противракетна одбрана исто така не се способни да се борат против хиперсонични ракети од класата X-51. Во овој случај, дури и во случај на фундаментална можност за уништување, големата брзина на целта нагло ја намалува зоната на пресретнување.

Со други зборови, WaveRider комбинира време на пристап споредливо со балистички ракети со среден дострел со многу помала видливост и виртуелна неповредливост против модерната противвоздушна одбрана/ракетна одбрана. Во меѓувреме, едно време раководството на СССР вложи огромни напори за да го отстрани Першинг од Европа, менувајќи ги за многу поголем број свои проектили со среден дострел - и со добра причина. Времето на летот од 8-10 минути на американските ракети ги претвори во речиси идеално средство за разоружување и „обезглавување“ на напади - оние кои беа нападнати едноставно немаа време за одговор. Во случај да се донесе X-51 во серијата, ситуацијата ќе се репродуцира во деградирана верзија - и покрај фактот што создавањето на нуклеарни верзии на „бранови-чамци“ е сосема можно.

Во исто време, употребата на GPRVD не е ограничена само на возила со среден дострел. Од една страна, според Советодавната група за вселенско истражување и развој на НАТО (AGARD), млазниците можат широко да се користат во чисто тактички системи со краток дострел - противтенковски проектили (исто така дизајнирани за уништување на утврдувања), ракети воздух-воздух и гранати од мал калибар (30-40 mm) за погодување воздушни цели. Друга веројатна насока е употребата на scramjet во противракети дизајнирани да пресретнуваат балистички ракети во почетната фаза на траекторијата.

Од друга страна, употребата на хиперсонични технологии може да доведе до појава на фундаментално нови класи на стратешки системи. Најконзервативната опција е да се користат хиперсонични возила како „боеви глави за маневрирање“ за традиционалните балистички ракети.

Забележете дека балистичката ракета со долг дострел не е многу ранлива во средниот дел на траекторијата (бидејќи е опкружена со огромен број лесни лажни цели, диполни рефлектори и заглавувачи), но ранлива на почетниот и последниот дел од траекторијата (лесните лажни цели се елиминираат од самата атмосфера, како резултат на тоа, боевата глава е придружена само со мала количина тешка LC). Во исто време, и боевата глава и нејзината „свита“ се збир на балистички цели што не се маневрираат, што радикално ја олеснува задачата на ракетната одбрана. Сепак, „машина“ со голема брзина и маневрирање со млазен млазен мотор е практично неранлива за сегашните системи за противвоздушна и ракетна одбрана. Како резултат на тоа, со комбинирање на класичен ICBM со хиперсонична маневрирачка боева глава, можно е да се постигне сигурен пробив на соодветниот ешалон на противракетна одбрана.

Со други зборови, зборуваме за технологија способна вистински да направи револуција во воените работи. Хиперсоничната закана неизбежно ќе стане реалност во многу догледна иднина.

Во јануари се случи значаен настан: клубот на сопственици на хиперсонични технологии беше надополнет со нов член. Кина на 9 јануари 2015 година тестираше хиперсоничен едрилица (едрилица) наречен WU-14. Тоа е управувано возило што седи на врвот на интерконтинентална балистичка ракета (ICBM). Ракетата го крева едрилицата во вселената, по што едрилицата нурка во целта, развивајќи брзина од илјадници километри на час.

Според Пентагон, кинескиот хиперсоничен уред WU-14 може да се инсталира на различни кинески балистички ракети со дострел од 2.000 до 12.000 километри. За време на јануарските тестови, WU-14 разви брзина од 10 М - повеќе од 12,3 илјади км на час. Современите системи за противвоздушна одбрана не се способни со сигурност да погодат цел за маневрирање што лета со таква брзина. Така, Кина стана трета земја, по САД и Русија, со технологија на хиперсонични носачи на нуклеарно и конвенционално оружје.

Хиперсонична едрилица HTV-2 е одвоена од горната сцена (САД)

Соединетите Американски Држави и Кина работат на слични проекти за хиперсонични едрилици, кои добиваат почетно забрзување со искачување на голема надморска височина со помош на носач, а потоа забрзување при контролирано спуштање од големи височини. Предностите на таквиот систем се долг дострел (до глобален удар во која било точка на површината на Земјата), релативно едноставен уред за едрилица (без погонски мотор), голема маса на боева глава и голема брзина на летот (повеќе од 10 М ).

Русија е фокусирана на развој на хиперсонични ракети Рамџет (scramjet) кои можат да бидат лансирани од земја, бродови или воени авиони. Постои руско-индиски проект за развој на вакви системи за оружје, за до 2023 година и Индија да влезе во „хиперсоничниот клуб“. Предноста на хиперсоничните ракети е што тие се поевтини и пофлексибилни од едрилиците лансирани со ICBM.

Експериментална хиперсонична ракета со џет X-51A WaveRider (САД)

И двата типа на хиперсонично оружје можат да носат конвенционални или нуклеарни боеви глави (CW). Специјалисти на австралискиот институт за стратешка политика пресметале дека кинетичката енергија на ударот на хиперсонична боева глава (без силно експлозивна или нуклеарна боева глава) со маса од 500 kg и брзина од 6 M во однос на предизвиканата штета е споредлив со детонацијата на боевата глава на конвенционалната субсонична ракета AGM-84 Harpoon опремена со боева глава со експлозив со тежина од околу 100 kg. Ова е само четвртина од огнената моќ на рускиот противбродски проектил P-270 Mosquito со експлозив тежок 150 kg и брзина од 4 M.

Се чини дека хиперсоничното оружје не е многу супериорно во однос на постоечките суперсонични, но сè не е толку едноставно. Факт е дека боеви глави од балистички ракети лесно се откриваат на голема далечина и паѓаат по предвидлива траекторија. И иако нивната брзина е огромна, модерната компјутерска технологија овозможи да се пресретнат боеви глави за време на фазата на спуштање, како што покажува американскиот систем за противракетна одбрана со различен успех.

Во исто време, хиперсонични авиони се приближуваат до целта по релативно рамна траекторија, остануваат во воздухот кратко време и можат да маневрираат. Во повеќето сценарија, современите системи за противвоздушна одбрана не се во можност да детектираат и погодат хиперсонична цел за краток временски период.

Хиперсонична ракета со брзина од 6 М ќе прелета растојание од Лондон до Њујорк за само 1 час

Современите противвоздушни ракети едноставно не можат да стигнат до хиперсонична цел, на пример, противвоздушен ракетен систем С-300 може да забрза до брзина од 7,5 М, па дури и тогаш само за краток временски период. Така, целта со брзина од околу 10 М ќе биде премногу тешка за неа во повеќето случаи. Дополнително, деструктивната моќ на хиперсоничното оружје може да се зголеми преку употреба на касетна боева глава: брзите шрапнели направени од „клинци“ од волфрам може да онеспособат индустриски објект, голем брод или да уништи метеж од работна сила и оклопни возила над голема површина.

Пролиферацијата на хиперсонично оружје способно да навлезе во кој било систем за воздушна одбрана покренува нови прашања за обезбедување на глобална безбедност и воен паритет. Доколку не се постигне рамнотежа одвраќање во оваа област, како во случајот со нуклеарното оружје, хиперсоничните удари би можеле да се претворат во заедничка алатка за притисок, бидејќи само неколку хиперсонични боеви глави би можеле да ја уништат економијата на една мала земја.

Според пресметките на Пентагон, американската програма за брз глобален удар со употреба на хиперсонично оружје ќе овозможи да се погоди која било цел каде било во светот без радијациона контаминација на теренот во рок од еден час. Дури и во случај на нуклеарен конфликт, системот може делумно да го замени нуклеарното оружје, погодувајќи до 30% од целите.

Така, членовите на „хиперсоничниот клуб“ ќе можат речиси гарантирано да уништат објекти од критичната инфраструктура на непријателот, на пример, електрани, командни пунктови на армијата, воени бази, големи градови и индустриски капацитети. Според пресметките на експертите, остануваат уште 10-15 години до појавата на првите сериски примероци на хиперсонично оружје, така што има уште време за развој на политички договори со кои се ограничува употребата на такво оружје во локални конфликти. Доколку таквите договори не се постигнат, постои висок ризик од уште поголеми хуманитарни катастрофи поврзани со употребата на ново оружје.

Генерални информации

Летот со хиперсонична брзина е дел од режимот на суперсоничен лет и се изведува во суперсоничен проток на гас. Суперсоничниот проток на воздух е фундаментално различен од субсоничниот и динамиката на летот на авион со брзини над брзината на звукот (над 1,2 М) е фундаментално различна од субсоничниот лет (до 0,75 М, опсегот на брзина од 0,75 до 1,2 М се нарекува транссонична брзина ).

Одредувањето на долната граница на хиперсоничната брзина обично се поврзува со почетокот на процесите на јонизација и дисоцијација на молекулите во граничниот слој (BL) во близина на апаратот, кој се движи во атмосферата, што почнува да се случува на околу 5 М. Исто така, оваа брзина се карактеризира со фактот што рам-џет мотор („Рамџет“) со субсонично согорување на гориво („SPVRD“) станува бескорисен поради екстремно високото триење што се јавува при сопирање на воздухот што поминува во мотор од овој тип. Така, во хиперсоничниот опсег на брзини за продолжување на летот, можно е да се користи само ракетен мотор или хиперсоничен рам-млазен мотор (scramjet мотор) со суперсонично согорување на гориво.

Карактеристики на протокот

Додека дефиницијата за хиперсоничен проток (HF) е контроверзна поради недостатокот на јасна граница помеѓу суперсонични и хиперсонични текови, HF може да се карактеризира со одредени физички феномени кои повеќе не можат да се игнорираат кога се размислува, имено:

Тенок слој на ударен бран

Како што се зголемуваат брзината и соодветните Mach броеви, се зголемува и густината зад ударниот бран (SW), што одговара на намалување на волуменот зад ударниот бран поради зачувување на масата. Затоа, слојот на ударниот бран, односно волуменот помеѓу возилото и SW, станува тенок при високи Mach броеви, создавајќи тенок граничен слој (BL) околу возилото.

Формирање на вискозни шок слоеви

Дел од големата кинетичка енергија содржана во протокот на воздух на M> 3 (вискозен проток) се претвора во внатрешна енергија поради вискозна интеракција. Зголемувањето на внатрешната енергија се реализира со зголемување на температурата. Бидејќи градиентот на притисокот нормален на протокот во граничниот слој е приближно нула, значително зголемување на температурата при високи Mach броеви доведува до намалување на густината. Така, PS на површината на возилото расте и, при високи Мах броеви, се спојува со тенок слој од ударниот бран во близина на лакот, формирајќи вискозен шок слој.

Појавата на бранови на нестабилност во ПС, кои не се карактеристични за под- и суперсонични текови

Висок температурен проток

Протокот со голема брзина на фронталната точка на возилото (точка или област на стагнација) предизвикува загревање на гасот до многу високи температури (до неколку илјади степени). Високите температури, пак, создаваат нерамнотежни хемиски својства на протокот, кои се состојат во дисоцијација и рекомбинација на молекулите на гасот, јонизација на атомите, хемиски реакции во протокот и со површината на апаратот. Под овие услови, процесите на конвекција и радијативен пренос на топлина може да бидат значајни.

Параметри на сличност

Вообичаено е да се опишуваат параметрите на протокот на гас со збир на критериуми за сличност што ни овозможуваат да намалиме речиси бесконечен број физички состојби во групи на сличност и кои овозможуваат споредување на протокот на гас со различни физички параметри (притисок, температура, брзина итн. ) еден со друг. Токму на овој принцип се засноваат експериментите во тунелите за ветер и преносот на резултатите од овие експерименти на вистински авиони, и покрај фактот што во експериментите со цевки големината на моделите, брзините на проток, топлинските оптоварувања итн. може многу да се разликуваат од начини на реален лет, во исто време, параметрите на сличност (броеви Мах, Рејнолдс, Стентон, итн.) одговараат на оние на летот.

За транс- и суперсоничен или компресибилен проток, во повеќето случаи параметрите како Мах број (односот на брзината на протокот до локалната брзина на звукот) и Рејнолдсовиот број се доволни за целосен опис на тековите. За хиперсоничен поток, овие параметри често се недоволни. Прво, равенките што го опишуваат обликот на ударниот бран стануваат практично независни при брзини од 10 M. Второ, зголемената температура на хиперсоничното струење значи дека ефектите поврзани со неидеалните гасови стануваат забележливи.

Земањето предвид ефектите во реалниот гас значи повеќе променливи кои се потребни за целосно да се опише состојбата на гасот. Ако неподвижниот гас е целосно опишан со три величини: притисок, температура, топлински капацитет (адијабатски индекс), а гасот што се движи е опишан со четири променливи, кои исто така ја вклучуваат брзината, тогаш врел гас во хемиска рамнотежа бара и равенки на состојбата за неговите составни хемиски компоненти и гасот со процеси на дисоцијација и јонизација, исто така, мора да го вклучи времето како една од променливите на неговата состојба. Општо земено, ова значи дека во кое било дадено време, за нерамнотежен проток потребни се 10 до 100 променливи за да се опише состојбата на гасот. Дополнително, реткиот хиперсоничен проток (HF), обично опишан во однос на Кнудсеновите броеви, не ги почитува равенките Навиер-Стоукс и бара модификација. HP обично се категоризира (или класифицира) користејќи вкупна енергија изразена со употреба на вкупна енталпија (mJ / kg), вкупен притисок (kPa) и температура на стагнација (K) или брзина (km / s).

Идеален гас

Во овој случај, протокот на воздух што поминува може да се смета како идеален проток на гас. GP во овој режим сè уште зависи од Mach броевите и симулацијата се води од температурни непроменливи, а не од адијабатскиот ѕид, кој се јавува при помали брзини. Долната граница на оваа област одговара на брзини од околу 5 M, каде што SPVRM со субсонично согорување стануваат неефикасни, а горната граница одговара на брзини во регионот од 10-12 M.

Идеален гас со две температури

Тоа е дел од случајот со режим на идеален проток на гас со голема брзина во кој протокот на воздух што минува може да се смета за хемиски идеален, но температурата на вибрации и температурата на ротациониот гас мора да се разгледуваат одделно, што резултира со два одделни температурни обрасци. Ова е од особено значење во дизајнот на суперсонични млазници, каде што ладењето со вибрации поради возбудувањето на молекулите станува важно.

Дисоциран гас

Режим на доминација на транспорт на зрак

При брзини над 12 km / s, преносот на топлина во возилото започнува да се случува главно преку радијален пренос, кој почнува да доминира над термодинамичкиот пренос заедно со зголемување на брзината. Моделирањето на гас во овој случај е поделено на два случаи:

• оптички тенок - во овој случај, се претпоставува дека гасот не го реапсорбира зрачењето што доаѓа од неговите други делови или избраните единици за волумен;
• оптички дебел - каде што се зема предвид апсорпцијата на зрачењето од плазмата, кое потоа повторно се емитува, вклучително и во телото на апаратот.

Моделирањето на оптички дебели гасови е предизвикувачка задача, бидејќи, поради пресметката на преносот на радијација во секоја точка од протокот, обемот на пресметките расте експоненцијално со бројот на разгледани точки.

исто така види

Белешки (уреди)

Врски

• Андерсон ЏонХиперсонично и второ издание на гасна динамика со висока температура. - AIAA Education Series, 2006 .-- ISBN 1563477807
• Водич на НАСА за хиперсоника.

Обичен патнички авион лета со брзина од околу 900 км на час. Воен млазен ловец може да достигне околу три пати поголема брзина. Сепак, современите инженери од Руската Федерација и другите земји во светот активно развиваат уште побрзи машини - хиперсонични авиони. Која е специфичноста на соодветните концепти?

Критериуми за хиперсонични авиони

Што е хиперсоничен авион? Како таков, вообичаено е да се разбере апарат способен да лета со брзина многу пати поголема од онаа за звук. Пристапите на истражувачите за одредување на неговиот специфичен индикатор се разликуваат. Постои широко распространета методологија според која авионот треба да се смета за хиперсоничен ако е множител на индикаторите за брзина на најбрзите модерни суперсонични возила. Кои се околу 3-4 илјади км на час. Односно, хиперсоничен авион, ако се придржувате до оваа методологија, треба да развие брзина од 6 илјади км на час.

Беспилотни и водени возила

Пристапите на истражувачите може да се разликуваат и во однос на одредувањето на критериумите за класификација на одредено возило како авион. Постои верзија дека само оние машини кои се контролирани од луѓе можат да се класифицираат како такви. Постои гледна точка според која и беспилотно возило може да се смета за авион. Затоа, некои аналитичари ги класифицираат машините од овој тип на оние кои се предмет на човечка контрола и оние кои функционираат автономно. Таквата поделба може да се оправда, бидејќи беспилотните летала можат да имаат многу поимпресивни технички карактеристики, на пример, во однос на застојот и брзината.

Во исто време, многу истражувачи го сметаат хиперсоничниот авион како единствен концепт за кој брзината е клучен индикатор. Не е важно дали човек седи на кормилото на авионот или автомобилот го контролира робот - главната работа е што авионот е доволно брз.

Полетување - независно или со надворешна помош?

Распространетата класификација на хиперсонични авиони се заснова на нивно доделување во категоријата на оние кои се способни сами да полетуваат или оние што вклучуваат поставување на помоќен носач - ракета или товарен авион. Постои гледна точка според која е легитимно да се однесуваат на возилата од типот што се разгледува главно оние кои се способни сами да полетуваат или со минимална вклученост на други видови опрема. Сепак, оние истражувачи кои веруваат дека главниот критериум за карактеризирање на хиперсоничен авион - брзината, треба да биде најважен во секоја класификација. Без разлика дали станува збор за класификација на уредот како беспилотен, контролиран, способен за самостојно полетување или со помош на други машини - ако соодветниот индикатор ги достигне горенаведените вредности, тогаш зборуваме за хиперсоничен авион.

Главните проблеми на хиперсонични решенија

Хиперсоничните концепти се стари со децении. Во текот на годините на развој на соодветниот тип на апарати, светските инженери решаваат голем број значајни проблеми кои објективно го спречуваат производството на „хиперзвук“ да биде пуштено во тек - исто како и организирањето на производството на авиони со турбопроп.

Главната тешкотија во дизајнот на хиперсонични авиони е создавањето на мотор способен да биде доволно енергетски ефикасен. Друг проблем е изградбата на потребниот апарат. Факт е дека брзината на хиперсоничен авион во оние вредности што ги разгледавме погоре подразбира силно загревање на телото поради триење против атмосферата.

Денес ќе разгледаме неколку примери на успешни прототипови на авиони од соодветен тип, чиишто развивачи успеаја да постигнат значителен напредок во однос на успешното решавање на наведените проблеми. Сега да ги проучиме најпознатите светски случувања во смисла на создавање хиперсонични авиони од типот што се разгледува.

од Боинг

Најбрзиот хиперсоничен авион во светот, според некои експерти, е американскиот Боинг Х-43А. Така, за време на тестирањето на овој уред, беше забележано дека постигнал брзина поголема од 11 илјади км на час. Тоа е околу 9,6 пати побрзо

Што го прави хиперсоничниот авион X-43A толку посебен? Карактеристиките на овој авион се како што следува:

Максималната брзина забележана во тестовите е 11.230 km/h;

Распон на крилјата - 1,5 m;

Должина на телото - 3,6 m;

Мотор - Рамџет, Рамџет со суперсонично согорување;

Гориво - атмосферски кислород, водород.

Може да се забележи дека предметниот уред е еден од најеколошките. Факт е дека употребеното гориво практично не подразбира ослободување на штетни производи за согорување.

Хиперсоничниот авион X-43A е развиен заеднички од инженерите на НАСА, Orbical Science Corporation и Minocraft. беше создаден околу 10 години. Во неговиот развој беа инвестирани околу 250 милиони долари. Концептуалната новина на леталото за кое станува збор е тоа што е замислен со цел да се тестира најновата технологија за обезбедување на работа на погонски потисок.

Развој од орбитална наука

Orbital Science, која, како што забележавме погоре, учествуваше во создавањето на апаратот X-43A, исто така успеа да создаде свој хиперсоничен авион - X-34.

Неговата максимална брзина е над 12 илјади км на час. Точно, во текот на практичните тестови, тоа не беше постигнато - згора на тоа, не беше можно да се постигне бројката што ја покажа авионот X43-A. Авионот што се разгледува се забрзува кога ќе се активира ракетата Пегазус, која работи на цврсто гориво. X-34 за прв пат беше тестиран во 2001 година. Авионот за кој станува збор е значително поголем од уредот Боинг - неговата должина е 17,78 m, распонот на крилата е 8,85 m Максималната висина на летот на хиперсоничната машина од Orbical Science е 75 километри.

Авион од Северна Америка

Друг познат хиперсоничен авион е X-15, произведен од Северна Америка. Овој апарат на аналитичари се нарекува експериментален.

Тој е опремен, што на некои експерти им дава причина да не го класифицираат, всушност, како авион. Сепак, присуството на ракетни мотори му овозможува на уредот, особено, да изврши, така што за време на еден од тестовите во овој режим, тој беше тестиран од пилоти. Целта на апаратот Х-15 е да ги проучува спецификите на хиперсонични летови, да процени одредени решенија за дизајн, нови материјали и контролни карактеристики на таквите машини во различни слоеви на атмосферата. Вреди да се одбележи дека е одобрен уште во 1954 година. Х-15 лета со брзина од над 7 илјади км на час. Досегот на неговиот лет е повеќе од 500 км, висината надминува 100 км.

Најбрзиот производствен авион

Хиперсоничните возила што ги проучувавме погоре всушност припаѓаат на категоријата на истражувачки. Ќе биде корисно да се разгледаат некои производствени примероци на авиони кои се блиски по карактеристики до хиперсоничните или се (според една или друга методологија) нив.

Меѓу овие машини е американскиот развој SR-71. Некои истражувачи не се склони да го припишат овој авион на хиперсоничен, бидејќи неговата максимална брзина е околу 3,7 илјади км на час. Меѓу неговите најзабележителни карактеристики е тежината на полетување, која надминува 77 тони. Должината на апаратот е повеќе од 23 m, распонот на крилјата е повеќе од 13 m.

Рускиот МиГ-25 се смета за еден од најбрзите воени авиони. Уредот може да достигне брзина од над 3,3 илјади km/h. Максималната тежина на полетување на рускиот авион е 41 тон.

Така, Руската Федерација е меѓу лидерите на пазарот на сериски решенија кои се блиски по карактеристики до хиперсоничните. Но, што е со руските случувања во „класичните“ хиперсонични авиони? Дали инженерите од Руската Федерација можат да создадат решение кое е конкурентно на машините од Boeing и Orbital Scence?

Руски хиперсонични возила

Рускиот хиперсоничен авион во моментов е во развој. Но, тоа се одвива доста активно. Станува збор за авионот У-71. Неговите први тестови, судејќи според медиумските извештаи, беа извршени во февруари 2015 година во близина на Оренбург.

Се претпоставува дека леталото ќе се користи за воени цели. Значи, хиперсоничен уред ќе може, доколку е потребно, да испорачува деструктивно оружје на значителни растојанија, да ја следи територијата, а исто така да се користи како елемент на јуришната авијација. Некои истражувачи веруваат дека во 2020-2025 г. Стратешките ракетни сили ќе добијат околу 20 авиони од соодветниот тип.

Во медиумите се појавија информации дека разгледуваниот хиперсоничен авион на Русија ќе биде поставен на балистичката ракета „Сармат“, која исто така е во фаза на дизајнирање. Некои аналитичари сметаат дека развиениот хиперсоничен апарат Ју-71 не е ништо повеќе од боева глава, која ќе треба да се одвои од балистичка ракета во последната фаза на летот, за потоа, благодарение на високата маневрираност на леталото, да ја надмине противракетната одбрана. системи.

Проект „Ајакс“

Меѓу најзначајните проекти поврзани со развојот на хиперсонични авиони е Ајакс. Ајде да го проучиме подетално. Хиперсоничниот авион Ајакс е концептуален развој на советските инженери. Во научната заедница, зборувањето за тоа започна во 80-тите години. Меѓу најзабележителните карактеристики е системот за термичка заштита, кој е дизајниран да го заштити куќиштето од прегревање. Така, развивачите на уредот „Ајакс“ предложија решение за еден од „хиперсоничните“ проблеми што ги наведовме погоре.

Традиционалната шема за термичка заштита на авионите вклучува поставување на специјални материјали на телото. Програмерите на „Ајакс“ предложија поинаков концепт, според кој не требаше да го заштити уредот од надворешно загревање, туку да ја пушти топлината во машината, а истовремено да го зголеми нејзиниот енергетски ресурс. Главниот конкурент на советскиот апарат се сметаше за хиперсоничен авион „Аурора“, создаден во Соединетите држави. Сепак, поради фактот што дизајнерите од СССР значително ги проширија можностите на концептот, најширокиот опсег на задачи беше доверен на новиот развој, особено на истражувањето. Можеме да кажеме дека „Ајакс“ е хиперсоничен повеќенаменски авион.

Да ги разгледаме подетално технолошките иновации предложени од инженери од СССР.

Така, советските развивачи на „Ајакс“ предложија да се користи топлината што се создава како резултат на триењето на телото на авионот против атмосферата, за да се претвори во корисна енергија. Технички, тоа би можело да се реализира со поставување дополнителни школки на уредот. Како резултат на тоа, се формираше нешто како втора зграда. Неговата празнина требаше да биде исполнета со некој вид катализатор, на пример, мешавина од запалив материјал и вода. Топлинско-изолациониот слој од цврст материјал во „Ајакс“ требаше да биде заменет со течен, кој, од една страна, требаше да го заштити моторот, од друга страна, да придонесе за каталитичката реакција. што, во меѓувреме, би можело да биде придружено со ендотермичен ефект - пренос на топлина делови од телото навнатре. Во теорија, ладењето на надворешните делови на апаратот може да биде се. Вишокот топлина, пак, требаше да се искористи за да се зголеми ефикасноста на моторот на авионот. Во исто време, оваа технологија би овозможила да се генерираат, поради реакцијата, горива и видови на слободен водород.

Во моментов, нема информации достапни за пошироката јавност за продолжување на развојот на „Ајакс“, но истражувачите сметаат дека е многу ветувачко воведувањето на советските концепти во пракса.

Кинески хиперсонични возила

Кина станува конкурент на Русија и САД на хиперсоничниот пазар. Меѓу најпознатите достигнувања на инженери од НР Кина е авионот WU-14. Станува збор за хиперсонична водена воздушна рамка поставена на балистичка ракета.

ICBM лансира авион во вселената, од каде што машината остро нурка надолу, развивајќи хиперсонична брзина. Кинескиот уред може да се монтира на различни ICBM со опсег од 2 до 12 илјади километри. Утврдено е дека за време на тестовите, WU-14 можел да достигне брзина поголема од 12 илјади км на час, со што станал најбрзиот хиперсоничен авион според некои аналитичари.

Во исто време, многу истражувачи веруваат дека кинескиот развој не е сосема легитимен да се однесува на класата на авиони. Значи, верзијата е широко распространета, според која уредот треба да се класифицира токму како боева глава. Покрај тоа, тој е многу ефикасен. При летање со означена брзина, дури и најсовремените системи за ракетна одбрана нема да можат да гарантираат пресретнување на соодветната цел.

Може да се забележи дека Русија и САД се ангажирани и во развојот на хиперсонични возила кои се користат за воени цели. Во исто време, рускиот концепт, според кој треба да се создаваат машини од соодветниот тип, значително се разликува, за што сведочат податоците во некои медиуми, од технолошките принципи што ги спроведуваат Американците и Кинезите. Значи, програмерите од Руската Федерација ги концентрираат напорите на полето на создавање авиони опремени со рам-џет мотор што може да се лансира од земја. Русија планира да соработува во оваа насока со Индија. Хиперсоничните возила создадени според рускиот концепт, според некои аналитичари, се карактеризираат со пониска цена и поширок опсег на апликации.

Во исто време, хиперсоничниот авион на Русија, кој го споменавме погоре (Ју-71), претпоставува, како што веруваат некои аналитичари, истото поставување на ICBM. Ако оваа теза се покаже како вистинита, тогаш ќе може да се каже дека инженерите од Руската Федерација работат одеднаш во две популарни концептуални насоки во изградбата на хиперсонични авиони.

Резиме

Значи, веројатно најбрзиот хиперсоничен авион во светот, ако зборуваме за авиони, без оглед на нивната класификација, сепак тоа е кинескиот WU-14. Иако треба да разберете дека вистинските информации за него, вклучително и оние поврзани со тестовите, може да се класифицираат. Ова е во согласност со принципите на кинеските програмери, кои често се стремат да ги задржат своите воени технологии во тајност по секоја цена. Брзината на најбрзиот хиперсоничен авион е над 12 илјади км на час. Американскиот развој X-43A го „стигнува“ - многу експерти сметаат дека е најбрз. Теоретски, хиперсоничниот авион X-43A, како и кинескиот WU-14, можат да го достигнат развојот од Orbical Science, дизајниран за брзина од повеќе од 12 илјади км на час.

Карактеристиките на рускиот авион У-71 се уште не се познати на пошироката јавност. Можно е да бидат блиску до параметрите на кинескиот авион. Руските инженери исто така развиваат хиперсоничен авион способен да полета не врз основа на ICBM, туку самостојно.

Тековните проекти на истражувачи од Русија, Кина и САД на еден или друг начин се поврзани со воената сфера. Хиперсоничните авиони, без разлика на нивната можна класификација, се сметаат првенствено за носачи на оружје, најверојатно нуклеарно. Сепак, во делата на истражувачи од различни земји во светот постојат тези дека „хиперзвукот“, како и атомските технологии, може да биде мирен.

Поентата е појавата на достапни и сигурни решенија кои овозможуваат организирање на масовно производство на машини од соодветниот тип. Употребата на такви уреди е можна во најширокиот опсег на гранки на економскиот развој. Најголемата побарувачка за хиперсонични авиони веројатно ќе се најде во вселенската и истражувачката индустрија.

Како што технологијата за производство на соодветните машини станува поевтина, транспортните бизниси може да почнат да покажуваат интерес за инвестирање во такви проекти. Индустриските корпорации, давателите на различни услуги може да почнат да го разгледуваат „хиперзвукот“ како алатка за зголемување на конкурентноста на бизнисот во однос на организирање меѓународни комуникации.