Cursa hipersonică a înarmărilor. Mach 5 mers Viteza sunetului Mach în km pe oră

Cele care ajung la Mach 6-8 ar trebui să apară înainte de sfârșitul lui 2020. Boris Obnosov, directorul general al Corporației de rachete tactice, a anunțat asta zilele trecute.

Acestea sunt noi viteze maxime. Hypersound începe la Mach 4.5. Un Mach este 300 m/s sau 1.000 km/h. A crea astfel de sisteme de arme care câștigă viteză în atmosferă, depășind Mach 4,5, este o sarcină științifică și tehnică uriașă. Mai mult, vorbim despre un zbor destul de lung în atmosferă. La rachetele balistice, această viteză hipersonică este atinsă pentru o perioadă scurtă de timp, a remarcat Obnosov, adăugând că zborurile hipersonice cu echipaj sunt o problemă care va fi rezolvată între 2030 și 2040.

Și aici se pune imediat problema unei curse în domeniul armelor nenucleare de mare viteză. Astfel, pe 21 noiembrie, suplimentul NVO al Nezavisimaya Gazeta a publicat un articol intitulat „A New High-Speed ​​​​Arms Race” de James Acton, co-director al Programului de Politică Nucleară și senior fellow la Carnegie Endowment for International Peace. Expertul consideră că în ultimii ani există semne clare ale maturizării unei noi rase de arme cu rază lungă de acțiune ultra-rapidă, care se pot dovedi a fi foarte periculoase. Astfel, în august, Statele Unite și China au testat arme de planare cu rachete cu un interval de 18 zile. În ceea ce privește Rusia, conducerea militaro-politică a făcut și în repetate rânduri declarații despre dezvoltarea armelor hipersonice.

Cea mai gravă amenințare este utilizarea armelor ghidate de rachete în arme non-nucleare în timpul conflictului. Acest lucru este plin de un nou risc de escaladare până la escaladarea într-una nucleară, scrie Acton.

Trebuie remarcat faptul că lucrările privind crearea rachetelor de croazieră hipersonice, avioanelor și focoaselor ghidate în lume se desfășoară de foarte mult timp, dar nu au depășit încă categoria dezvoltărilor experimentale. Rachetele ghidate antiaeriene rusești S-300 și S-400 zboară în hipersonic, dar nu pentru mult timp, precum și focoase ale ICBM-urilor (rachete balistice intercontinentale) în momentul intrării în straturile dense ale atmosferei.

Statele Unite lucrează la mai multe proiecte „hipersonice” promițătoare simultan: bomba de alunecare AHW (Advanced Hypersonic Weapon) (dezvoltată sub auspiciile Armatei SUA), vehiculele hipersonice fără pilot Falcon HTV-2 (din 2003, a fost dezvoltată de către Departamentul de Apărare al SUA pentru cercetare și dezvoltare (DARPA) și X-43 (construit în cadrul programului NASA Hyper-X), racheta de croazieră hipersonică Boeing X-51 (dezvoltată de un consorțiu care include US Air Force, Boeing, DARPA etc.) și o serie de alte programe.

Cea mai promițătoare dintre ele este racheta Boeing X-51 (se presupune că va intra în serviciu în 2017). Așadar, în mai 2013, a fost lansat de pe o aeronavă B-52 la o altitudine de 15.200 de metri și apoi a urcat la o înălțime de 18.200 de metri cu ajutorul unui accelerator. În timpul zborului, care a durat șase minute, racheta X-51A a dezvoltat o viteză de Mach 5,1 și, după ce a zburat pe o distanță de 426 de kilometri, s-a autodistrus.

China este activă și în sfera „hipersonică”. Pe lângă testele nereușite de până acum ale vehiculului de alunecare hipersonic WU-14 (aparent copiat parțial de pe vehiculul aerian hipersonic fără pilot X-43), Imperiul Celestial dezvoltă o rachetă de croazieră hipersonică reactivă.

În ceea ce privește Rusia, în august 2011, Boris Obnosov a raportat că îngrijorarea sa începea să dezvolte o rachetă capabilă de viteze de până la Mach 12-13. Există motive să credem că a fost o rachetă antinavă, care s-a „aprins” în presă sub numele de „Zircon”. Cu toate acestea, având în vedere testarea cu succes a X-51A american, în viitor, dezvoltatorii ruși trebuie să prezinte nu un complex, ci o întreagă linie de sisteme de lovitură hipersonică.

Mai mult, un început bun a fost făcut în Uniunea Sovietică. Deci, de la sfârșitul anilor 50, Biroul de Proiectare Tupolev lucrează la crearea unei aeronave hipersonice lansate de un vehicul de lansare, Tu-130. Se presupunea că va zbura cu o viteză de Mach 8-10 pe o distanță de până la patru mii de km. Dar în 1960, toată munca, în ciuda succeselor evidente, a fost redusă. Interesant este că HGB-ul american, un prototip al sistemului hipersonic american AHW, arată foarte asemănător cu Tu-130 sovietic. În ceea ce privește evoluțiile interne în domeniul rachetelor hipersonice, acestea au fost realizate activ în URSS începând cu anii 1970, dar în anii 1990 au dispărut practic. În special, „NPO Mashinostroeniya” a creat racheta „Meteorit”, iar mai târziu a început să lucreze la dispozitivul cu codul „4202”; MKB "Rainbow" în anii 1980 a început proiectul X-90 / GELA; în anii 1970, racheta Kholod a fost creată pe baza rachetei complexe S-200.

Expertul militar Viktor Myasnikov notează: o rachetă hipersonică este necesară pentru o lovitură preventivă și dezarmantă instantanee, astfel încât inamicul să nu poată răspunde la atac.

O rachetă care zboară cu o viteză de 10-15 Machs va putea ajunge în orice punct al planetei în câteva zeci de minute și nimeni nu va avea timp să o repare și să o intercepteze corect. În același timp, se poate face fără „umplutura nucleară”, deoarece rachetele cu explozibili convenționali sunt garantate să dezactiveze oricum centrele de comunicație și control ale inamicului. Prin urmare, americanii pompează sume uriașe de bani în proiectele lor AHW, Falcon HTV-2 și X-51A, grăbiți să le finalizeze cât mai curând posibil pentru a controla întreaga lume și a-și dicta voința.

Dar în acest moment putem vorbi despre o cursă tehnologică, dar nu despre o cursă hipersonică a înarmărilor, pentru că astfel de arme nu există încă. Pentru ca acesta să apară, puterile conducătoare vor trebui să rezolve o mulțime de probleme, în special, cum să „învețe” o rachetă sau un aparat să zboare într-o atmosferă în care există încă factori insurmontabili - rezistența mediului și încălzirea. Da, astăzi rachetele care sunt deja puse în funcțiune ating viteze de Mach 3-5, dar la o distanță destul de mică. Și acesta nu este hipersonicul care se înțelege atunci când se vorbește despre arme hipersonice.

În principiu, calea tehnologică de dezvoltare a armelor de mare viteză în toate țările este aceeași, deoarece fizica, după cum știți, nu depinde de geografie și ordinea socială. Punctul cheie aici este cine va depăși rapid dificultățile tehnologice și științifice, cine va crea noi materiale rezistente, combustibil cu înaltă energie etc., adică mult depinde de talentul și originalitatea ideilor dezvoltatorilor.

Deci, aceasta este o problemă sistemică, deoarece pentru a crea astfel de arme este necesară dezvoltarea sectoarelor științifice, tehnice și tehnologice, ceea ce este destul de costisitor. Și cu cât un astfel de proces durează mai mult, cu atât va costa mai mult bugetul. Iar institutele noastre de cercetare sunt obișnuite să lucreze încet: există subiecte pe care un om de știință este gata să le dezvolte de ani de zile, în timp ce armata și industria necesită soluții prompte. În străinătate, în acest sens, totul se mișcă mult mai repede, pentru că există concurență: cine a reușit să breveteze mai repede dezvoltarea, a făcut profit. Pentru noi, problema profitului nu este una cheie, din moment ce bani oricum vor fi alocați de la buget...

Dacă Rusia va fi capabilă să creeze arme hipersonice cu problemele noastre binecunoscute în industria de apărare după anii 90 este o mare întrebare. În URSS, s-a realizat dezvoltarea rachetelor hipersonice, dar după prăbușirea Uniunii, dezvoltarea ulterioară a unor astfel de arme a avut loc la nivelul dezvoltării sistemelor individuale.

Trăim de mult timp în condițiile utilizării focoaselor hipersonice ale rachetelor balistice intercontinentale: unitățile lor nucleare din secțiunea pasivă merg cu o viteză de 7-8 Machs, spune Viktor Murakhovsky, redactorul șef al Arsenalului Patriei. revistă, membru al Consiliului de experți al președintelui Comisiei militare-industriale din cadrul Guvernului Federației Ruse.

Deci, nu vom vedea nimic fundamental nou în următorul deceniu. Vom vedea doar noi soluții tehnice care vor permite lansarea hipersonică a activelor care nu au legătură cu rachetele balistice. Și pentru sistemele de apărare antirachetă pe care unele țări le au sau le dezvoltă în viitor, de fapt, nu există nicio diferență ce fel de țintă merge pe hipersonic - un focos sau o aeronavă.

„SP”: - Sistemul de apărare aeriană S-400 „Triumph” este capabil să lucreze asupra țintelor hipersonice...

Și chiar și S-300VM "Antey-2500", totuși, pentru rachete cu rază scurtă și medie. Și S-400 și S-500 sunt în general considerate a fi sisteme de apărare antirachetă de teatru (teatru de operațiuni - SP), la fel ca și sistemul american Aegis.

Statele Unite, desigur, sunt preocupate de subiectul armelor hipersonice nu în ceea ce privește îmbunătățirea armelor nucleare - nu își vor dezvolta forțele strategice prea serios, ci în ceea ce privește implementarea conceptului de lovitură globală rapidă. Și aici este neprofitabilă utilizarea ICBM-urilor în echipamente non-nucleare, deoarece sistemul de apărare antirachetă al inamicului va echivala în continuare rachetele cu cele nucleare, motiv pentru care statele se bazează pe sisteme aerodinamice.

Există prototipuri, teste sunt în curs, dar nu voi îndrăzni să spun că o rachetă hipersonică de croazieră sau o aeronavă hipersonică va apărea în serviciu cu cele mai mari puteri peste 5-10 ani. Deci, se vorbește despre pistoale electrochimice și electromagnetice de aproximativ 15 ani, dar până acum - nimic.
Cât despre cursa înarmărilor de mare viteză, dar, după părerea mea, nu abia a început, nu s-a oprit. Da, Statele Unite și Rusia au încheiat în 1987 Tratatul privind eliminarea rachetelor cu rază intermediară și rază de acțiune mai scurtă (de la 500 la 5500 km - „SP”), dar nu cred că vor fi echipate rachete hipersonice și dispozitive aerodinamice. cu focoase nucleare, deoarece tehnologia ICBM a fost elaborată de zeci de ani și arată o fiabilitate ridicată în timpul lansărilor de testare.

Forțele aeriene americane au testat X-51A Waverider, care a reușit să câștige viteză, de 5 ori mai mare decât viteza sunetului, și a putut zbura mai mult de 3 minute, stabilind un record mondial deținut anterior de dezvoltatorii ruși. Testul a avut succes în general, arma hipersonică este pregătită pentru cursă.

Pe 27 mai 2010, X-51A Waverider a fost aruncat dintr-un bombardier B-52 deasupra Oceanului Pacific. Etapa de amplificare X-51A, împrumutată de la binecunoscuta rachetă ATCAMS, a adus Waverider-ul la o înălțime de 19,8 mii de metri, unde motorul hipersonic ramjet (GPRVD, sau scrumjet) a pornit. După aceea, racheta s-a ridicat la o înălțime de 21,3 mii de metri și a câștigat o viteză de Mach 5 (5 M - cinci viteze ale sunetului). În total, motorul rachetei a funcționat aproximativ 200 de secunde, după care X-51A a trimis un semnal de autodistrugere din cauza întreruperilor de telemetrie. Conform planului, racheta trebuia să dezvolte o viteză de 6 Mach (conform proiectului, viteza lui Kh-51 era de 7 Mach, adică peste 8000 km / h), iar motorul trebuia să funcționeze timp de 300 de secunde.

Testele nu au fost perfecte, dar acest lucru nu le-a împiedicat să devină o realizare remarcabilă. Durata motorului a fost de trei ori mai mare decât recordul anterior (77 s), care a aparținut laboratorului de zbor sovietic (mai târziu rus) Kholod. Mach 5 a fost prima dată când a fost obținut pe combustibili convenționali cu hidrocarburi, și nu pe unii „exclusiv” precum hidrogenul. Waverider a folosit JP-7, kerosenul cu volatilitate scăzută folosit pe faimoasa aeronave de recunoaștere de mare viteză SR-71.

Ce este un scrumjet și care sunt realizările actuale? În principiu, motoarele ramjet (motoare ramjet) sunt mult mai simple decât motoarele obișnuite cu turboreacție (motoare turborreactor). Un motor ramjet este pur și simplu un dispozitiv de admisie - o admisie de aer (singura parte în mișcare), o cameră de ardere și o duză. În acest fel, se compară favorabil cu turbinele cu reacție, unde la această schemă elementară, inventată încă din 1913, se adaugă un ventilator, un compresor și turbina în sine, care prin eforturi combinate antrenează aerul în camera de ardere. La motoarele ramjet, această funcție este îndeplinită de fluxul de aer care se apropie în sine, ceea ce elimină imediat nevoia de modele sofisticate care funcționează într-un flux de gaze fierbinți și alte bucurii costisitoare ale turbojetului. Ca rezultat, ramjet-urile sunt mai ușoare, mai ieftine și mai puțin sensibile la temperaturi ridicate.

Cu toate acestea, există un preț de plătit pentru simplitate. Motoarele cu flux direct sunt ineficiente la viteze subsonice (până la 500-600 km / h, nu funcționează deloc) - pur și simplu nu au suficient oxigen și, prin urmare, au nevoie de motoare suplimentare care accelerează dispozitivul la viteze eficiente. Datorită faptului că volumul și presiunea aerului care intră în motor este limitată doar de diametrul admisiei de aer, este extrem de dificil să controlezi eficient forța motorului. Motoarele ramjet sunt de obicei „ascuțite” pentru o gamă restrânsă de viteze de funcționare, iar în afara acestuia încep să se comporte nu prea adecvat. Din cauza acestor deficiențe inerente la viteze subsonice și turborreactele supersonice moderate, depășesc radical concurenții ramjet.

Situația se schimbă atunci când agilitatea aeronavei iese din scară pentru Mach 3. La viteze mari de zbor, aerul este comprimat atât de puternic în admisia motorului, încât necesitatea unui compresor și a altor echipamente este eliminată - mai precis, acestea devin o piedică. Dar la aceste viteze, motoarele supersonice ramjet SPRVD („ramjet”) se simt grozav. Cu toate acestea, pe măsură ce viteza crește, virtuțile unui „compresor” liber (flux de aer supersonic) se transformă într-un coșmar pentru proiectanții de motoare.

Războaiele indo-pakistaneze, războaiele de șase zile și din octombrie arabo-israeliene și, bineînțeles, războiul din Vietnam au adus o oarecare măsură de îngrijorare. S-a dovedit că lupta aeriană manevrabilă nu dispăruse, dar factorul viteză își pierduse semnificația. Faptul este că este imposibil să lupți la viteze supersonice - nici piloții și nici măcar echipamentele nu pot rezista la suprasarcini. Iar viteza subsonică era acum aceeași pentru toată lumea. Viteza optimă de luptă aeriană a fost Mach 0,85 (Mach 1 este viteza sunetului).

În motoarele cu turboreacție și motoarele scramjet, kerosenul arde la un debit relativ scăzut de 0,2 M. Acest lucru face posibilă obținerea unei bune amestecări a aerului și a kerosenului injectat și, în consecință, a unui randament ridicat. Dar cu cât viteza fluxului care se apropie este mai mare, cu atât este mai dificil să-l încetinești și cu atât sunt mai mari pierderile asociate cu acest exercițiu. Începând de la 6 M, fluxul trebuie încetinit cu un factor de 25-30. Rămâne doar să ardem combustibil într-un flux supersonic. De aici încep adevăratele dificultăți. Când aerul zboară în camera de ardere cu o viteză de 2,5-3 mii km/h, procesul de menținere a arderii devine similar, potrivit unuia dintre dezvoltatori, cu „încercarea de a menține un chibrit aprins în mijlocul unui taifun”. Nu cu mult timp în urmă se credea că în cazul kerosenului acest lucru este imposibil.

Problemele dezvoltatorilor de vehicule hipersonice nu se limitează în niciun caz la crearea unui scramjet funcțional. De asemenea, trebuie să depășească așa-numita barieră termică. Din frecarea cu aerul, aeronava se încălzește, iar intensitatea încălzirii este direct proporțională cu pătratul vitezei curgerii: dacă viteza se dublează, atunci încălzirea este de patru ori. Încălzirea unei aeronave în zbor la viteze supersonice (în special la altitudine joasă) este uneori atât de mare încât duce la distrugerea structurii și a echipamentului.

Atunci când zboară cu o viteză de 3 M chiar și în stratosferă, temperatura marginilor anterioare ale prizei de aer și a marginilor frontale ale aripii este mai mare de 300 de grade, iar restul pielii este mai mare de 200. Un aparat cu o viteză de 2-2,5 ori mai mare se va încălzi de 4-6 ori mai puternic. În același timp, sticla organică se înmoaie deja la temperaturi de aproximativ 100 de grade, la 150 de grade rezistența duraluminiului este semnificativ redusă, la 550 de grade aliajele de titan își pierd proprietățile mecanice necesare, iar la temperaturi de peste 650 de grade aluminiu și magneziu topiți, oțel. se înmoaie.

Un nivel ridicat de încălzire poate fi rezolvat fie prin protecție termică pasivă, fie prin îndepărtarea activă a căldurii datorită utilizării rezervelor de combustibil de la bord ca răcitor. Problema este că, cu o capacitate foarte decentă de „fabricare la rece” a kerosenului - capacitatea de căldură a acestui combustibil este doar jumătate din cea a apei - nu tolerează temperaturile ridicate, iar cantitatea de căldură care trebuie „digerată” este pur și simplu monstruos.

Cea mai directă modalitate de a rezolva ambele probleme (combustie supersonică și răcire) este abandonarea kerosenului în favoarea hidrogenului. Acesta din urmă este relativ dispus - în comparație cu kerosenul, desigur - arde chiar și într-un flux supersonic. În același timp, hidrogenul lichid, din motive evidente, este, de asemenea, un răcitor excelent, ceea ce face posibilă nu folosirea unei protecții termice masive și, în același timp, menținerea unei temperaturi acceptabile la bord. În plus, hidrogenul este de trei ori superior kerosenului în ceea ce privește puterea calorică. Acest lucru vă permite să ridicați limita de viteză atinsă până la 17 M (maxim pe combustibilul cu hidrocarburi - 8 M) și, în același timp, să faceți motorul mai compact.

Nu este surprinzător că majoritatea aeronavelor hipersonice anterioare, care au doborât recordul, au zburat cu hidrogen. Combustibilul cu hidrogen a fost folosit de laboratorul nostru de zbor Kholod, care ocupă până acum locul doi în ceea ce privește durata operațiunii scramjet (77 s). NASA îi datorează și recordul de viteză pentru vehiculele cu reacție: în 2004, aeronava hipersonică fără pilot NASA X-43A a atins o viteză de 11.265 km/h (sau 9,8 M) la o altitudine de zbor de 33,5 km.

Utilizarea hidrogenului duce însă la alte probleme. Un litru de hidrogen lichid cântărește doar 0,07 kg. Chiar și luând în considerare „intensitatea energetică” de trei ori mai mare a hidrogenului, aceasta înseamnă o creștere de patru ori a volumului rezervoarelor de combustibil cu aceeași cantitate de energie stocată. Acest lucru are ca rezultat umflarea dimensiunii și greutății dispozitivului în ansamblu. În plus, hidrogenul lichid necesită condiții de funcționare foarte specifice – „toate ororile tehnologiilor criogenice” plus specificul hidrogenului în sine – este extrem de exploziv. Cu alte cuvinte, hidrogenul este un combustibil excelent pentru vehiculele experimentale și mașinile cu piese, cum ar fi bombardierele strategice și avioanele de recunoaștere. Dar, ca o realimentare pentru arme de masă capabile să se bazeze pe platforme convenționale, cum ar fi un bombardier sau un distrugător normal, este nepotrivit.

Cu atât mai semnificativă este realizarea creatorilor X-51, care au reușit să se descurce fără hidrogen și, în același timp, să atingă viteze impresionante și timpi de zbor record cu un motor ramjet. Recordul se datorează parțial schemei aerodinamice inovatoare - același wave-rider. Forma unghiulară ciudată a dispozitivului, designul său cu aspect sălbatic creează un sistem de unde de șoc, ei, și nu corpul dispozitivului, devin suprafața aerodinamică. Ca urmare, forța de ridicare apare cu o interacțiune minimă a fluxului care se apropie cu corpul însuși și, ca urmare, intensitatea încălzirii acestuia scade brusc.

Scutul termic negru carbon-carbon pentru temperatură înaltă al lui X-51 este situat doar în „vârful” nasului și în spatele părții inferioare. Partea principală a corpului este acoperită cu protecție termică albă la temperatură scăzută, ceea ce indică un regim de încălzire relativ blând: și acesta este la 6-7 M în straturi destul de dense ale atmosferei și scufundări inevitabile în troposferă către țintă.

În loc de „monstru” cu hidrogen, armata americană a achiziționat un dispozitiv practic alimentat de aviație, care îl duce imediat din tărâmul unui experiment distractiv în tărâmul utilizării reale. În fața noastră nu mai este o demonstrație de tehnologie, ci un prototip al unei noi arme. Dacă X-51A trece cu succes toate testele, în câțiva ani va începe dezvoltarea unei versiuni de luptă cu drepturi depline a X-51A +, echipată cu cea mai modernă umplutură electronică.

Conform planurilor preliminare ale Boeing, X-51A+ va fi echipat cu dispozitive pentru identificarea și distrugerea rapidă a țintelor în fața opoziției active. Capacitatea de a controla vehiculul folosind o interfață JDAM modificată concepută pentru a viza munițiile ghidate de precizie a fost testată cu succes în timpul testelor preliminare anul trecut. Noua navă se încadrează perfect în dimensiunile standard pentru rachetele americane, adică se potrivește în siguranță în dispozitivele de lansare verticale de pe navă, containerele de transport și lansare și compartimentele bombardierelor. Rețineți că racheta ATCAMS, de la care a fost împrumutat etapa de rapel pentru Waverider, este o armă operațional-tactică folosită de sistemele americane de rachete cu lansare multiplă MLRS.

Astfel, pe 12 mai 2010, deasupra Oceanului Pacific, Statele Unite au testat un prototip de rachetă de croazieră hipersonică destul de practică, judecând după umplerea planificată, concepută pentru a distruge ținte terestre foarte protejate (raza estimată este de 1600 km). Poate că, în timp, li se vor adăuga și cele de suprafață. Pe lângă viteza enormă, astfel de rachete vor avea o putere de penetrare mare (apropo, energia unui corp accelerat la 7 M este practic echivalentă cu o încărcătură TNT de aceeași masă) și - o proprietate importantă a navelor cu valuri instabile static - capacitatea de a manevre foarte ascuțite.

Faptul că aeronavele de recunoaștere ar trebui să devină complet lipsite de echipaj nu este deloc supus discuțiilor, într-o asemenea măsură este evident. Și aceasta se referă la orice informații, de la tactice la strategice. În acest din urmă caz, vor fi necesare atât UAV-uri supersonice (poate chiar hipersonice), cât și „Russian Global Hawk”, care zboară încet, dar pentru o perioadă foarte lungă de timp și foarte departe. Desigur, ambele trebuie să zboare sus.

Aceasta este departe de a fi singura profesie promițătoare pentru armele hipersonice.

În rapoartele Grupului Consultativ NATO pentru Cercetare și Dezvoltare Spațială (AGARD), întocmite la sfârșitul anilor 1990, se observă că rachetele hipersonice ar trebui să aibă următoarele aplicații:

Înfrângeți ținte inamice fortificate (sau îngropate) și ținte terestre complexe în general;

aparare aeriana;

Obținerea supremației aeriene (astfel de rachete pot fi considerate un mijloc ideal de interceptare a țintelor aeriene care zboară înalte la distanțe mari);

Apărare antirachetă - interceptarea lansării de rachete balistice în secțiunea inițială a traiectoriei.

Utilizați ca drone reutilizabile atât pentru lovituri împotriva țintelor terestre, cât și pentru recunoaștere.

În cele din urmă, este clar că rachetele hipersonice vor fi cel mai eficient - dacă nu singurul - antidot pentru armele de atac hipersonice.

O altă direcție în dezvoltarea armelor hipersonice este crearea de motoare scramjet cu propulsie solidă de dimensiuni mici montate în proiectile destinate distrugerii țintelor aeriene (calibre 35-40 mm), precum și a vehiculelor și fortificațiilor blindate (ATGM-uri cinetice). În 2007, Lockheed Martin a finalizat testarea unui prototip de rachetă antitanc cinetică CKEM (Compact Kinetic Energy Missile). O astfel de rachetă la o distanță de 3400 m a distrus cu succes tancul sovietic T-72, echipat cu protecție dinamică avansată.

În viitor, pot apărea și mai multe modele exotice, cum ar fi aeronavele transatmosferice capabile să efectueze zboruri suborbitale către intervalele intercontinentale. Destul de relevant - și pe termen scurt - și focoase hipersonice de manevră pentru rachete balistice. Cu alte cuvinte, în următorii 20 de ani, afacerile militare se vor schimba dramatic, iar tehnologiile hipersonice vor deveni unul dintre cei mai importanți factori ai acestei revoluții.

Ți-ai dorit vreodată să fii pilot? Să știi că un scop fără plan este doar o dorință (cuvintele marelui clasic Antoine de Saint-Exupery). Este de remarcat faptul că nu a fost doar un scriitor, ci și un pilot profesionist.

Absolut toți oamenii care au legătură cu cerul urmează cursuri de aerodinamică. Aceasta este știința mișcării aerului (gazului), care studiază și efectul acestui mediu asupra obiectelor raționalizate. Una dintre secțiunile aerodinamicii este caracteristicile zborului pe aeronave supersonice. Și aici studentul va vedea litera M în toată splendoarea ei.Ce înseamnă?

Referință foarte scurtă

Litera latină M din manualele de aerodinamică nu este altceva decât numărul Mach. Indică raportul dintre viteza curgerii în jurul unui obiect (de exemplu, o aeronavă) și viteza locală a sunetului. Își datorează numele în lucrările aviatice omului de știință austriac Ernst Mach. În termeni științifici, arată așa:

M= v/ A

Aici, v este viteza fluxului liber, a este viteza locală a sunetului. Este de remarcat faptul că în sursele străine se folosește viteza obiectului, spre deosebire de literatura internă. O persoană care nu se confruntă cu acest lucru în activități profesionale este probabil să aibă două întrebări. Care este viteza locală a sunetului? De ce este nevoie de numărul Mach?

Gata de decolare!

Ce se înțelege prin cuvântul sunet? În primul rând, este un val. La urma urmei, creează perturbări în mediu care sunt transmise moleculelor de aer și așa mai departe într-un lanț. Prin urmare, odată cu creșterea altitudinii, unde atmosfera este mai rarefiată, unda sonoră se va propaga cu o viteză mai mică. În consecință, viteza locală a sunetului este prezentă în formula numărului Mach. Toate valorile pentru înălțimi specifice au fost deja calculate (tabele speciale) - trebuie doar să înlocuiți. Viteza curgerii care se apropie este măsurată folosind receptori de presiune a aerului (APS), care sunt instalați pe toate aeronavele. Acum avem toate datele, ceea ce înseamnă că putem calcula cu ușurință numărul Mach. Apare o întrebare corectă: „De ce nu folosiți pur și simplu viteza de zbor?”. Nu uitați, zburați cu numere M mari.

Trei, doi, unu - să mergem

Numărul Mach în aviație (și nu numai) joacă un rol uriaș. Aproape toți piloții civili, militari și navetei spațiale nu se pot descurca fără el. Acest parametru este atât de important!

Când aeronava se mișcă în spațiu, moleculele de aer din jurul său încep să „perturbeze”. Dacă viteza aeronavei este scăzută (M<1,~ 400 км/ч, дозвуковые ВС), то плотность окружающей среды остается постоянной. Но, по мере увеличения кинетической энергии, часть её уходит на сжатие околосамолётного воздушного пространства. Этот эффект компрессии зависит от того, с какой силой летательный аппарат действует на молекулы воздуха. Чем выше скорость полёта, тем больше воздух сжимается.

La viteza transonică (~1190 km/h), mici perturbații sunt transmise altor molecule din jurul aeronavei (este mai ușor să se ia în considerare suprafața aripii) și la un moment bun, când la un moment dat se compară viteza fluxului care se apropie. cu viteza locala a sunetului (M=1 , si anume debitul, aeronava poate zbura cu o viteza mai mica), apare o unda de soc. Prin urmare, diferența în designul luptătorilor este atât de evidentă: aripile, coada și fuselajul lor, în comparație cu aeronavele subsonice.

Pe aeronavele care zboară cu M<1, но на высоких скоростях (современные пассажирские лайнеры), такая ситуация тоже может произойти, только переход на околозвуковую скорость приведёт к более сильной ударной волне, значительному увеличению лобового сопротивления, уменьшению подъёмной силы, потере управления и дальнейшему падению.

Pentru astfel de aeronave, documentele de operare a zborului (AFM pentru aeronavele interne, FCOM pentru cele străine) indică numărul Mach critic. Aceasta este cea mai mică valoare a lui M la care fluxul care se apropie în orice parte a aeronavei atinge viteza sunetului (Mcr). Acesta este tot secretul!

Apropo, cei mai de succes pasageri zburători ai Uniunii Sovietice au călătorit mai repede decât cei moderni. Nu crezi?

Noul este vechiul de mult uitat

Bătrânii sunt mai rapizi decât tinerii! Și nu este o glumă. Un avion vechi uitat de toată lumea a fost odată nava amiral a aviației URSS. Numele lui era TU-144. A fost (și încă este) primul avion comercial supersonic de pasageri din lume, cu o viteză maximă de până la 2.500 km/h. Deși cariera de zbor a lui Tu-144 a fost scurtă, soarta sa a fost indisolubil legată de numărul M.

A doua aeronavă similară a fost Concorde anglo-franceză. Este de remarcat faptul că au făcut primul zbor cu o diferență de doar două luni. O bună cunoaștere a aerodinamicii îi va ajuta pe pasagerii comerciali să uite de zborurile lungi peste Atlantic. Și zborurile aeronavelor și navelor spațiale vor continua să inspire omenirea către noi descoperiri.

Bună ziua, dragi cititori ai site-ului blogului. Conceptul de viteză ne este cunoscut încă din timpul școlii. Dacă vorbim despre esența sa fizică, atunci aceasta este distanța parcursă de un corp în mișcare (punct material) pentru o anumită perioadă de timp.

Atât unitățile sistemice, cât și cele nesistemice (metri, mile, unghiuri etc.) acționează ca distanță, în timp ce timpul este determinat în secunde sau ore. Astfel, viteza poate fi exprimată într-o varietate de cantități, cum ar fi metri pe secundă (m/s), kilometri pe oră (km/h), radiani pe secundă (1/s) și așa mai departe.

Deși desemnările de viteză de mai sus sunt ușor convertite de la una la alta, există o serie de domenii în care este convenabil (sau acceptat istoric) să se măsoare viteza în anumite unități.

De exemplu, marinarii preferă „nodul” (milă nautică pe oră). În astronomie, ei folosesc viteza radială (radială), în astronautică - viteze spațiale (sunt trei).

În aviație, unde trebuie să se ocupe de viteze supersonice, punctul de plecare, de regulă, este viteza propagarea undelor sonoreîntr-un mediu gazos (mai simplu, viteza sunetului în aer).

Acest lucru a condus la apariția unei astfel de unități de măsură ca „ Numărul Mach”(în onoarea fizicianului experimental austriac în domeniul aerodinamicii Ernst Mach). De ce este nevoie de acest lucru, vom discuta mai jos (și în treacăt, observăm că acest om de știință nu are nimic de-a face cu sintagma „a dat (o) gafă”).

Caracteristici ale vitezei sunetului

O caracteristică distinctivă a vitezei sunetului este că aceasta variază cu natura mediului.

În special, în fontă viteza sunetului este aproximativ egală cu 5000 m/s, în apă dulce - 1450 m/s, în aer - 331 m/s (1200 km/h). Definiția „aproximativ” nu a fost aleasă întâmplător, deoarece alți factori afectează și viteza de trecere a vibrațiilor sonore.

Pentru aerul care ne interesează factori care afectează viteza sunetului sunt:

1. temperatura (T);
2. presiunea (P);
3. densitate (p);
4. umiditate (f).

Acești indicatori sunt strâns interconectați (de exemplu, densitatea este o funcție de temperatură, presiune și umiditate), precum și cu altitudinea. Ele afectează și viteza sunetului.

Această relație este prezentată clar în tabelul de mai jos (conform ICAO).

Principalul lucru aici este că viteza sunetului variază semnificativ în funcție de înălțime.

Mach 1 este câți kilometri pe secundă

Variabilitatea vitezei sunetului (spre deosebire de viteza luminii) a fost unul dintre motivele pentru care aerodinamica a început să folosească un parametru numit „Max”.

Max caracterizează mișcarea unei aeronave (LA) în fluxul de aer, cu alte cuvinte, arată relația dintre viteza sunetului în aerul care curge în jurul aeronavei și viteza aeronavei în sine. Adică este o unitate fără dimensiuni.

1 Mach pe tabloul de bord al cockpitului înseamnă că aeronava se mișcă cu viteza sunetului la o anumită înălțime.

Dacă avionul depășește de două ori viteza sunetului la această înălțime, atunci Mach 2 (2 M) se va afișa pe tabloul de bord. Formula generală de calcul arată astfel:

Există, de asemenea, o abordare simplificată în literatură, în care numărul Mach este tradus în viteză liniară (kilometri pe oră sau pe secundă). Ca unitate de referință 1 Mach este luat egal cu 1.198,8 km/h sau 333 m/s, care este echivalent cu viteza sunetului la presiunea atmosferică normală (101,3 kPa) și temperatura și umiditatea zero la suprafata Pământ.

Dar, după cum sa menționat mai sus, condițiile atmosferice se schimbă odată cu urcarea, așa că această abordare nu este considerată corectă și nu este utilizată în calculele matematice în aerodinamică.

Când în sus, pe cer, vedem un avion cu reacție lăsând în urmă un val de gaz alb și, la un moment dat, auzim un zgomot caracteristic, asta înseamnă că avionul a depășit bariera de sunet, adică a depășit valoarea lui 1 Max (Max˃1).

Literatura de referință indică faptul că viteza maximă a avionului de luptă MiG-29 este Mach 2,3 sau 2450 km/h. Se pare că în acest caz 1 Mach \u003d 1065 km / h (295,8 m / s). Comparând această valoare cu datele tabelare (vezi mai sus), vom vedea că aceasta corespunde unei altitudini de aproximativ 18.000 m, care este de fapt plafonul practic al MiG-29.

Să rezumam. Răspunzând la întrebarea „care este viteza lui Mach 1 în kilometri pe oră”, trebuie să clarificăm despre ce altitudine de zbor vorbim. Priviți tabelul de mai sus și luați valoarea vitezei sunetului cel mai apropiat de înălțimea dorită și înmulțiți-o cu unul (1 Mach) sau cu 27, ca în cazul vitezei Vanguard (citiți despre asta mai jos).

Mach 27 - este un vis sau o realitate

1. Se consideră o viteză de la Mach 1 la Mach 5 supersonic
2. Mai mult de 5 Machs - hipersonic
3. Mach 23 este deja primul spatiu viteză

Dar despre viteza de 27 Machs, au început să vorbească la sfârșitul anului 2018, când racheta hipersonică de luptă Avangard a depășit această piatră de hotar în timpul testelor de lansare, ceea ce a făcut-o inaccesibilă sistemelor de apărare aeriană inamice.

Dacă luăm abordarea simplificată menționată mai sus, atunci Mach 27 este de aproximativ 9.000 m/s sau 32.400 km/h. Dar aceasta este aproape de suprafața Pământului. Pe altitudine la 10 km va fi deja aproximativ 8.000 m/s (27 x 299,5) sau 28.800 km/h. În orice caz, este greu de imaginat că un corp material poate zbura cu o asemenea viteză.

Dar ce spun? Modulele de aterizare ale navelor spațiale (și navele în sine - navetele noastre Buran sau americane) intră în atmosfera pământului cu viteze mari. De exemplu, dacă americanii erau cu adevărat pe Lună, atunci ar fi trebuit să intre în atmosfera pământului la întoarcerea cu o viteză de Mach 40!

Asa de Mach 27 este realitate, disponibilă omenirii încă din anii șaizeci ai secolului trecut (prostii despre faptul că nu există materiale capabile să protejeze împotriva inevitabilei supraîncălziri, o voi atribui ignoranței).

Deci, ce este Avangarda? Faptul că pot zbura mult timp la această viteză (planare) și în același timp pot manevra atât în ​​înălțime, cât și în unghi.

Nu este dificil să doborâți un zbor cu viteză vertiginoasă, dar pe o traiectorie dată, ținta nu este dificilă (matematică simplă). O altă chestiune este să dobori o țintă care manevrează haotic (imprevizibil) cu o asemenea viteză. Pentru aceasta, antiracheta trebuie să se miște și mai repede, dar acest lucru nu mai este posibil (să zburați în sus, nu este pentru dvs. să plănuiți să cădeți).

În același timp, trebuie remarcat faptul că motorul rachetei nu este capabil să ofere un zbor lung și constant la o astfel de viteză. Oamenii de știință și designerii încearcă să rezolve această problemă cu ajutorul unui motor hipersonic ramjet (motor scramjet), capabil să funcționeze continuu timp de zeci de minute.

Deci cercetările privind crearea unei aeronave hipersonice cu drepturi depline continuă atât în ​​Rusia, cât și în străinătate. Aparent, au dat deja un rezultat, sau s-a găsit o soluție alternativă.

De ce altfel poți fi sigur că Vanguard îndeplinește cu adevărat caracteristicile MO declarate?

Judecă singur. Lovitura a fost făcută asupra unei ținte de la locul de testare din Kamchatka, care se află la doar o sută de mile distanță de radarele americane și care poate urmări cu ușurință aproape întreaga etapă critică a zborului rachetei inovatoare. De ce au făcut-o? Ar putea fi folosite alte poligoane?

Era necesar să se ofere inamicului posibilitatea de a verifica caracteristicile declarate. S-au asigurat iar acest lucru este foarte important (răcorește capetele fierbinți). Acum, lăsați-i să se înțeleagă cum este posibil acest lucru și pe ce principii fizice se bazează.

Multă baftă! Ne vedem curând pe site-ul paginilor blogului

S-ar putea să fiți interesat

Ce este meteorit și meteorit Asonanța este unitatea vocalelor VSH peste normal - ce înseamnă la bărbați, femei și copii (tabele de valori în funcție de vârstă și posibile probleme) LTE - ce este, vorbind pe VoLTE, diferența față de 4G și alegerea telefonului potrivit Aliterația este repetarea artistică a sunetelor
Câți megaocteți într-un gigaoctet, biți într-un octet (sau kilooctet) și ce este în general pentru unitățile de informații Ce este un sortiment - tipurile sale și 5 moduri de formare Tandem este o uniune reciproc avantajoasă Hash - ce este și cum funcția hash ajută la rezolvarea problemelor de securitate pe Internet
Ping - ce este, cum îl puteți verifica și, dacă este necesar, reduceți (scădeți ping-ul) Antiplagiat.ru - un serviciu online în care puteți verifica unicitatea textelor și puteți identifica plagiatul în orice lucrare (universitate, jurnal)

Viteză Mach 2,5 - cât de mult kmh sau ms? ..și am primit cel mai bun răspuns

Răspuns de la Wuala System[guru]
Nu poți spune fără să cunoști altitudinea.
Viteza sunetului în aer la diferite înălțimi deasupra nivelului mării. La 15 °C și 760 mmHg Artă. (101325 Pa) la nivelul mării.
Viteza sunetului în aer la diferite înălțimi deasupra nivelului mării. La 15 °C și 760 mmHg Artă. (101325 Pa) la nivelul mării. Înălțime, m Viteza sunetului, m/s
0340,29
50340,10
100339,91
200339,53
300339,14
400338,76
500338,38
600337,98
700337,60
800337,21
900336,82
1000336,43
5000320,54
10000299,53
20000295,07
50000329,80
80000282,54

Raspuns de la Grigori Vasiliev[incepator]
Deci, există concepte generale de viteză, adică vreme care nu depinde de natură, și așa mai departe! Ce înseamnă că viteza sunetului este de 330 m/s! Supersonic nu este mai mult de 1 max (330 m / s), adică da, dar mai mult de 660 m / s (2376 km / h), adică (lo) de la max 1 la max 2 este acoperit cu un dinam -undă de șoc cinetică (cavitație) de un fel după super-accelerare înainte și la atingerea Hypersound, cavitația este scoasă până când amestecul de aer din jur se încălzește și ulterior își pierde densitatea de aproape 5 ori, ceea ce indică faptul că (aeronava) va ajunge o viteză de peste 10 max (36000 km/h) dar, în același timp, este mai bine să puneți un cavitator capabil să acopere corpul (LO) cu un câmp electromagnetic, ceea ce va duce la zboruri mai sigure atât ale ( LO) și ego-ul echipajului și al pasagerilor !!! Și când vorbim despre viteze similare cu viteza sunetului și mai mari, ne referim la o creștere treptată a valorii vitezei și nu la creșterea lor în termeni exponențiali, adică Mach 1 330 m/s Mach 2 660 m/s Mach 3 și mai sus este de la 3600 km/h sau 1000 (990) m/s! Și toate valorile vitezei de peste hipersunet ar trebui să poarte nume care depășesc cadrul obișnuit al ambelor denumiri și viteza în sine !!! Adică sunet, super sound, hyper sound, ultra sound, mega sound, etc !!!

Raspuns de la COOKIE TEMA? _?[incepator]

Raspuns de la Danil Eremeev[activ]
De ce sa scrii daca e gresit?

Raspuns de la Zheka - d[activ]
Pentru a înțelege numărul Mach de către nespecialiști, este foarte simplificat să spunem că expresia numerică a numărului Mach depinde în primul rând de altitudinea de zbor (cu cât altitudinea este mai mare, cu atât viteza sunetului este mai mică și numărul Mach este mai mare). Numărul Mach este viteza adevărată în flux (adică viteza cu care aerul curge în jurul, de exemplu, un avion) ​​împărțită la viteza sunetului într-un anumit mediu, deci relația este invers proporțională. În apropierea solului, viteza corespunzătoare lui Mach 1 va fi de aproximativ 340 m/s (viteza cu care oamenii calculează în mod obișnuit distanța unei furtuni care se apropie, măsurând timpul de la un fulger până la bubuitul tunetului) sau 1224 km/ h. La o altitudine de 11 km, din cauza scăderii temperaturii, viteza sunetului este mai mică - aproximativ 295 m/s sau 1062 km/h.