Гіперзвукова війна лякає невизначеністю. Найшвидший гіперзвукової літак в світі

Матеріал з Вікіпедії - вільної енциклопедії

гіперзвукова швидкість(ГС) в аеродинаміці - швидкості, які значно перевершують швидкість звуку в атмосфері.

Починаючи з 1970-х років, поняття зазвичай відносять до надзвукових швидкостей вище 5 чисел Маха (М).

Загальні відомості

Політ на гіперзвукової швидкості є частиною надзвукового режиму польоту і здійснюється в надзвуковому потоці газу. Надзвуковий потік повітря докорінно відрізняється від дозвукового і динаміка польоту літака при швидкостях вище швидкості звуку (вище 1,2 М) кардинально відрізняється від дозвукового польоту (до 0,75 М, діапазон швидкостей від 0,75 до 1,2 М називається трансзвуковой швидкістю ).

Визначення нижньої межі гіперзвукової швидкості зазвичай пов'язане з початком процесів іонізації і дисоціації молекул в прикордонному шарі (ПС) близько апарату, який рухається в атмосфері, що починає відбуватися приблизно при 5 М. Також дана швидкість характеризується тим, що прямоточний повітряно-реактивний двигун ( « ПВРД ») з дозвуковим згоряння палива (« СПВРД ») стає марним через надзвичайно високого тертя, яке виникає при гальмуванні проходить повітря в двигуні цього типу. Таким чином, в гіперзвуковому діапазоні швидкостей для продовження польоту можливо використання тільки ракетного двигуна або гіперзвукового ПВРД (ГПВРД) з надзвуковим згоряння палива.

характеристики потоку

У той час як визначення гіперзвукового потоку (ГП) є досить спірним через відсутність чіткої межі між надзвуковим і гіперзвуковим потоками, ДП може характеризуватися певними фізичними явищами, які вже не можуть бути проігноровані при розгляді, а саме:

Тонкий шар ударної хвилі

У міру збільшення швидкості і відповідних чисел Маха, щільність позаду ударної хвилі (УВ) також збільшується, що відповідає зменшенню обсягу ззаду від УВ завдяки збереженню маси. Тому, шар ударної хвилі, тобто обсяг між апаратом і УВ стає тонким при високих числах Маха, створюючи тонкий прикордонний шар (ПС) навколо апарата.

Освіта вузьких ударних шарів

Частина великий кінетичної енергії, укладеної в повітряному потоці, при М> 3 (в'язка течія) перетворюється у внутрішню енергію за рахунок в'язкого взаємодії. Збільшення внутрішньої енергії реалізується в зростанні температури. Так як градієнт тиску, спрямований по нормалі до потоку в межах прикордонного шару, приблизно дорівнює нулю, істотне збільшення температури при великих числах Маха призводить до зменшення щільності. Таким чином, ПС на поверхні апарату зростає і при великих числах Маха зливається з тонким шаром ударної хвилі поблизу носової частини, утворюючи в'язкий ударний шар.

Поява хвиль нестійкості в ПС, не властивих до- і надзвукових потоків

високотемпературний потік

Високошвидкісний потік в лобовій точці апарату (точці або області гальмування) викликає нагрівання газу до дуже високих температур (до декількох тисяч градусів). Високі температури, в свою чергу, створюють нерівноважні хімічні властивості потоку, які полягають в дисоціації і рекомбінації молекул газу, іонізації атомів, хімічним реакціям в потоці і з поверхнею апарату. У цих умовах можуть бути істотні процеси конвекції і радіаційного теплообміну.

параметри подібності

Параметри газових потоків прийнято описувати набором критеріїв подібності, які дозволяють звести практично нескінченне число фізичних станів в групи подібності і які дозволяють порівнювати газові потоки з різними фізичними параметрами (тиск, температура, швидкість та ін.) Між собою. Саме на цьому принципі засноване проведення експериментів в аеродинамічних трубах і перенесення результатів цих експериментів на реальні літальні апарати, незважаючи на те, що в трубних експериментах розмір моделей, швидкості потоку, теплові навантаження та ін. Можуть сильно відрізнятися від режимів реального польоту, в той же час, параметри подібності (числа Маха, Рейнольдса, Стантона та ін.) відповідають польотним.

Для транс- і надзвукового або стискається потоку, в більшості випадків таких параметрів як число Маха (відношення швидкості потоку до місцевої швидкості звуку) і Рейнольдса досить для повного опису потоків. Для гіперзвукового потоку даних параметрів часто буває недостатньо. По-перше, що описують форму ударної хвилі рівняння стають практично незалежними на швидкостях від 10 М. По-друге, збільшена температура гіперзвукового потоку означає, що ефекти, пов'язані з недосконалим газам стають помітними.

Облік ефектів в реальному газі означає більшу кількість змінних, які потрібні для повного опису стану газу. Якщо стаціонарний газ повністю описується трьома величинами: тиском, температурою, теплоємністю (адиабатическим індексом), а рухомий газ описується чотирма змінними, яка включає ще швидкість, то гарячий газ в хімічному рівновазі також вимагає рівнянь стану для складових його хімічних компонентів, а газ з процесами дисоціації і іонізації повинен ще включати в себе час як одну із змінних свого стану. В цілому це означає, що в будь-який обраний час для нерівноважного потоку потрібно від 10 до 100 змінних для опису стану газу. До того ж, розріджене гіперзвукової потік (ДП), зазвичай описуваний в термінах чисел Кнудсена, не підкоряються рівнянням Нав'є-Стокса і вимагають їх модифікації. ДП зазвичай категоризує (або класифікується) з використанням загальної енергії, вираженої з використанням загальної ентальпії (мДж / кг), повного тиску (кПа) і температури гальмування потоку (К) або швидкості (км / с).

ідеальний газ

В даному випадку, що проходить повітряний потік може розглядатися як потік ідеального газу. ДП в даному режимі все ще залежить від чисел Маха і моделювання керується температурними інваріантами, а не адіабатичній стінкою, що має місце при менших швидкостях. Нижня межа цієї області відповідає швидкостям близько 5 М, де СПВРД з дозвуковим згорянням стають неефективними, і верхня межа відповідає швидкостям в районі 10-12 М.

Ідеальний газ з двома температурами

Є частиною випадку режиму потоку ідеального газу з великими значеннями швидкості, в якому проходить повітряний потік може розглядатися хімічно ідеальним, але вібраційна температура і обертальна температура газу повинні розглядатися окремо, що призводить до двох окремих температурним моделям. Це має особливе значення при проектуванні надзвукових сопел, де вібраційне охолодження через порушення молекул стає важливим.

дисоційованому газ

Режим домінування променевого переносу

На швидкостях вище 12 км / с передача тепла апарату починає відбуватися в основному через променевої перенесення, який починає домінувати над термодинамічних перенесенням разом з ростом швидкості. Моделювання газу в даному випадку поділяється на два випадки:

  • оптично тонкий - в даному випадку мається на увазі, що газ не перепоглощает випромінювання, яке приходить від інших його частин або обраних одиниць обсягу;
  • оптично товстий - де враховується поглинання випромінювання плазмою, яке потім переизлучается в тому числі і на тіло апарату.

Моделювання оптично товстих газів є складним завданням, так як через обчислення радіаційного переносу в кожній точці потоку обсяг обчислень зростає експоненціально разом з ростом кількості розглянутих точок.

Див. також

Напишіть відгук про статтю "Гіперзвукова швидкість"

Примітки

посилання

  • Anderson John. Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics Second Edition. - AIAA Education Series, 2006. - ISBN 1563477807.
  • (Англ.).
  • (Англ.).
  • (Англ.).

Уривок, що характеризує Гіперзвукова швидкість

- Ні, вели закладати.
«Невже ж він поїде і залишить мене одного, що не доказала всього і не обіцяючи мені допомоги?», Думав П'єр, встаючи і опустивши голову, зрідка поглядаючи на масона, і починаючи ходити по кімнаті. «Так, я не думав цього, але я вів знехтувану, розпусне життя, але я не любив її, і не хотів цього, думав П'єр, - а ця людина знає істину, і якщо б він захотів, він міг би відкрити мені її» . П'єр хотів і не смів сказати цього масону. Проїжджаючий, звичними, старечими руками уклавши свої речі, застібав свій кожушок. Закінчивши ці справи, він звернувся до Безух і байдуже, чемним тоном, сказав йому:
- Ви куди тепер зводите їхати, пане мій?
- Я? ... Я в Петербург, - відповідав П'єр дитячим, нерішучим голосом. - Я дякую вам. Я в усьому згоден з вами. Але ви не думайте, щоб я був так дурний. Я всією душею бажав бути тим, чим ви хотіли б, щоб я був; але я ні в кого ніколи не знаходив допомоги ... Втім, я сам насамперед винен у всьому. Допоможіть мені, навчіть мене і, може бути, я буду ... - П'єр не міг говорити далі; він засопів носом і відвернувся.
Масон довго мовчав, мабуть що то обдумуючи.
- Допомога дається тільки від Бога, - сказав він, - але ту міру допомоги, яку у владі подати наш орден, він подасть вам, пане мій. Ви їдете в Петербург, передайте це графу Вілларскому (він дістав гаманець і на складеному вчетверо великому аркуші паперу написав кілька слів). Одна порада дозвольте подати вам. Приїхавши до столиці, присвятіть перший час самоти, обговорення самого себе, і не вступайте на колишні шляху життя. Потім бажаю вам щасливої ​​дороги, пане мій, - сказав він, зауваживши, що слуга його увійшов до кімнати, - і успіху ...
Проїжджаючий був Осип Олексійович Баздеев, як дізнався П'єр по книзі доглядача. Баздеев був одним з найвідоміших масонів і мартинистов ще Новиковського часу. Довго після його від'їзду П'єр, що не лягаючи спати і не питаючи коней, ходив по станційної кімнаті, обмірковуючи своє хибне минуле і з захопленням поновлення уявляючи собі своє блаженне, бездоганне і доброчесне майбутнє, яке здавалося йому так легко. Він був, як йому здавалося, порочним тільки тому, що він як то випадково забув, як добре бути доброчесним. В душі його не залишалося ні сліду колишніх сумнівів. Він твердо вірив у можливість братства людей, з'єднаних з метою підтримувати один одного на шляху чесноти, і таким уявлялося йому масонство.

Приїхавши в Петербург, П'єр нікого не сповістив про свій приїзд, нікуди не виїжджав, і став цілими днями проводити за читанням Фоми Кемпійського, книги, яка невідомо ким була доставлена ​​йому. Одне і все одне розумів П'єр, читаючи цю книгу; він розумів незвідане ще їм насолоду вірити в можливість досягнення досконалості і в можливість братської і діяльної любові між людьми, відкриту йому Осипом Олексійовичем. Через тиждень після його приїзду молодий польський граф Вілларскій, якого П'єр поверхнево знав по петербурзькому світлу, увійшов ввечері в його кімнату з тим офіційним і урочистим видом, з яким входив до нього секундант Долохова, зачини свої за собою двері і переконавшись, що в кімнаті нікого крім П'єра не було, звернувся до нього:
- Я приїхав до вас з дорученням і пропозицією, граф, - сказав він йому, що не сідаючи. - Особа, дуже високо поставлена ​​в нашому братстві, клопотала про те, щоб ви були прийняті в братство раніше терміну, і запропонувала мені бути вашим поручителем. Я за священний обов'язок почитаю виконання волі цієї особи. Чи бажаєте ви вступити за моїм поручительством в братство вільних каменьщіков?
Холодний і строгий тон людини, якого П'єр бачив майже завжди на балах з люб'язної посмішки, в суспільстві найблискучіших жінок, вразив П'єра.
- Так, я бажаю, - сказав П'єр.
Вілларскій нахилив голову. - Ще одне питання, граф, сказав він, на який я вас не як майбутнього масона, але як чесну людину (galant homme) прошу з усією щирістю відповідати мені: відцуралися ви від своїх колишніх переконань, чи вірите ви в Бога?
П'єр задумався. - Так ... так, я вірю в Бога, - сказав він.
- В такому разі ... - почав Вілларскій, але П'єр перебив його. - Так, я вірю в Бога, - сказав він ще раз.
- В такому разі ми можемо їхати, - сказав Вілларскій. - Карета моя до ваших послуг.
Всю дорогу Вілларскій мовчав. На питання П'єра, що йому потрібно робити і як відповідати, Вілларскій сказав тільки, що брати, більш його гідні, випробують його, і що П'єру більше нічого не потрібно, як говорити правду.
В'їхавши у ворота великого будинку, де було приміщення ложі, і пройшовши темними сходами, вони увійшли в освітлену, невеликий передпокій, де без допомоги прислуги, зняли шуби. З передньої вони пройшли в іншу кімнату. Який то людина в дивному вбранні здався у двері. Вілларскій, вийшовши до нього назустріч, що то тихо сказав йому по французьки і підійшов до невеликого шафі, в якому П'єр помітив небачені їм шати. Взявши з шафи хустинку, Вілларскій наклав його на очі П'єру і зав'язав вузлом ззаду, боляче захопивши в вузол його волоса. Потім він пригнув його до себе, поцілував і, взявши за руку, повів кудись. П'єру було боляче від притягнутих вузлом волосся, він кривився від болю і посміхався від сорому чого то. Величезна фігура його з опущеними руками, з зморщеною і усміхненої фізіономією, невірними боязкими кроками посувалася за Вілларскім.
Провівши його кроків десять, Вілларскій зупинився.
- Що б не трапилося з вами, - сказав він, - ви повинні з мужністю переносити все, якщо ви твердо зважилися вступити в наше братство. (П'єр ствердно відповідав нахилом голови.) Коли ви почуєте стукіт у двері, ви розв'яжете собі очі, - додав Вілларскій; - бажаю вам мужності і успіху. І, потиснувши руку П'єру, Вілларскій вийшов.
Залишившись один, П'єр продовжував все так само посміхатися. Кілька разів він знизував плечима, підносив руку до хустки, як би бажаючи зняти його, і знову опускав її. П'ять хвилин, які він пробув з пов'язаними очима, здалися йому годиною. Руки його набрякли, ноги підкошувалися; йому здавалося, що він втомився. Він відчував найскладніші і різноманітні почуття. Йому було і страшно того, що з ним трапиться, і ще більш страшно того, як би йому не виказати страху. Йому було цікаво дізнатися, що буде з ним, що відкриється йому; але найбільше йому було радісно, ​​що настала хвилина, коли він нарешті вступить на той шлях оновлення і діяльно доброчесного життя, про який він мріяв з часу своєї зустрічі з Осипом Олексійовичем. У двері почулися сильні удари. П'єр зняв пов'язку і озирнувся навколо себе. В кімнаті було чорно - темно: тільки в одному місці горіла лампада, в чому то білому. П'єр підійшов ближче і побачив, що лампада стояла на чорному столі, на якому лежала одна розкрита книга. Книга була Євангеліє; то біле, в чому горіла лампада, був людський череп з своїми дірками і зубами. Прочитавши перші слова Євангелія: «Спочатку бе слово і слово бе до Бога», П'єр обійшов стіл і побачив великий, наповнений ніж раз у відкритий ящик. Це була труна з кістками. Його анітрохи не здивувало те, що він побачив. Сподіваючись вступити в абсолютно нове життя, зовсім відмінну від колишньої, він очікував всього незвичайного, ще більше незвичайного ніж те, що він бачив. Череп, труну, Євангеліє - йому здавалося, що він чекав всього цього, очікував ще більшого. Намагаючись викликати в собі почуття розчулення, він дивився навколо себе. - «Бог, смерть, любов, братерство людей», - говорив він собі, пов'язуючи з цими словами смутні, але радісні уявлення чого то. Двері відчинилися, і хто увійшов.
При слабкому світлі, до якого проте вже встиг П'єр придивитися, увійшов невисокий чоловік. Мабуть з світла увійшовши в темряву, людина цей зупинився; потім обережними кроками він посунувся до столу і поклав на нього невеликі, закриті шкіряними рукавичками, руки.
Невисокий чоловік цей був одягнений в білий, шкіряний фартух, який прикривав його груди і частина ніг, на шиї було надіто щось на зразок намиста, і з за намиста виступав високий, білий жабо, облямовують його довгасте обличчя, освітлене знизу.
- Для чого ви прийшли сюди? - запитав увійшов, по шереху, зробленому П'єром, звертаючись в його сторону. - Для чого ви, невіруючий в істини світла і не бачить світла, для чого ви прийшли сюди, чого хочете ви від нас? Премудрості, чесноти, освіти?
В ту хвилину як двері відчинилися і ввійшов невідомий чоловік, П'єр відчув страху і благоговіння, подібне до того, яке він в дитинстві відчував на сповіді: він відчув себе віч-на-віч з абсолютно чужим за умовами життя і з близьким, по братству людей, людиною. П'єр з захоплюючим подих биттям серця посунувся до ритору (так називався в масонстві брат, готують шукає до вступу в братство). П'єр, підійшовши ближче, дізнався в ритор знайомої людини, Смольянинова, але йому образливо було думати, що увійшов був знайомий чоловік: який увійшов був тільки брат і доброчесний наставник. П'єр довго не міг вимовити слова, так що ритор повинен був повторити своє питання.
- Так, я ... я ... хочу поновлення, - насилу вимовив П'єр.
- Добре, - сказав Смольянинов, і негайно ж продовжував: - Чи маєте ви поняття про засоби, якими наш святий орден допоможе вам у досягненні вашої мети? ... - сказав ритор спокійно і швидко.
- Я ... сподіваюся ... керівництва ... допомоги ... в оновленні, - сказав П'єр з тремтінням голосу і з утрудненням в промові, що відбувається і від хвилювання, і від незвички говорити по російськи про абстрактні предметах.
- Яке поняття ви маєте про франк масонстві?
- Я маю на увазі, що франк масонство є fraterienit & eacute [братство]; і рівність людей з добрими цілями, - сказав П'єр, соромлячись у міру того, як він говорив, невідповідно своїх слів з урочистістю хвилини. Я маю на увазі ...
- Добре, - сказав ритор поспішно, мабуть цілком задоволений цією відповіддю. - Чи шукали ви засобів до досягнення своєї мети в релігії?
- Ні, я вважав її несправедливою, і не дотримувався їй, - сказав П'єр так тихо, що ритор не розчув його і запитав, що він говорить. - Я був атеїстом, - відповідав П'єр.
- Ви шукаєте істини для того, щоб слідувати в житті її законам; отже, ви шукаєте премудрості і чесноти, чи не так? - сказав ритор після хвилинного мовчання.
- Так, так, - підтвердив П'єр.
Ритор прокашлявся, склав на грудях руки в рукавичках і почав говорити:
- Тепер я повинен відкрити вам головну мету нашого ордена, - сказав він, - і якщо мета ця збігається з вашою, то ви з користю вступите в наше братство. Перша найголовніша мета і купно підставу нашого ордена, на якому він затверджений, і якого ніяка сила людська не може скинути, є збереження і передання потомству якогось важливого таїнства ... від найдавніших століть і навіть від першої людини до нас дійшов, від якого таїнства, може бути, залежить доля роду людського. Але так як це таїнство такого властивості, що ніхто не може його знати і їм користуватися, якщо довготривалим і старанним очищенням самого себе не приготовлений, щось не всяк може сподіватися скоро знайти його. Тому ми маємо другу мета, яка полягає в тому, щоб пріуготовляет наших членів, скільки можливо, виправляти їх серце, очищати і просвіщати їх розум тими засобами, які нам переказом відкриті від чоловіків, хто потрудився в шуканні цього таїнства, і тим учиняти їх здатними до сприйняттю оного. Очищаючи і виправляючи наших членів, ми намагаємося по-третє виправляти і весь людський рід, пропонуючи йому в членах наших приклад благочестя і чесноти, і тим намагаємося всіма силами протистояти злу, царствующему в світі. Подумайте про це, і я знову прийду до вас, - сказав він і вийшов з кімнати.

Фав

Була звичайна балістична ракета, а стала «гіперзвукова». Чи полетить вона краще, далі і швидше? Та й взагалі - наскільки «гіперзвукових» зброю небезпечніше звичайного? Ми розповімо вам все про нові розробки і заодно навчимо відрізняти «сверхзвук» від «гіперзвуку» на слух.

Даєш «гіперзвук» - чи ні?

Що таке гіперзвук? Для початку визначимося: правильно було б сказати «гіперзвукова швидкість». Проблема в тому, що слово «гіперзвук» позначає також пружні хвилі, подібні просто звуковим і ультразвуковим. Але ж ми маємо на увазі аеродинаміку і, щоб не плутатися в термінах, будемо говорити «гіперзвукова швидкість».

У аеродинаміці «гіперзвукова швидкість» значно перевершує швидкість звуку - за аналогією зі сверхзвуков, тільки ще швидше.

Десь з сімдесятих років минулого століття усталилася наступна градація: до одного Маха - дозвукова швидкість, від одного до п'яти Махов - надзвукова, більше п'яти Махов - гіперзвук.

число Маха(М) в нашому контексті найпростіше визначити як відношення швидкості тіла до швидкості звуку в навколишньому середовищі. Коли швидкість літального апарату досягає М = 1, це означає, що його швидкість зрівнялася зі швидкістю звуку.

Першими, за допомогою ракети «Фау-2», досягли гіперзвукових швидкостей німці в сорокових роках минулого століття. Їх «зброя відплати» розвивало швидкість в 5760 кілометрів годину, а це більше, ніж п'ять чисел Маха (М 5) на висоті вище 10 000 метрів.

«Фау-2»

«Так в чому тоді сіль?» - запитає уважний читач. Раз гіперзвуку досягли в сорокових роках, і все балістичні ракети його досягають - в чому тут інтерес і нововведення? Проблема в тому, що ракети нехай і розвивають гіперзвукову швидкість, але летять в цей момент по балістичної траєкторії, активно не маневрують і взагалі зайвий раз намагаються не ворухнутися ... це загрожує катастрофою.

А ось створення крилатої ракети або літального апарату, здатного переміщатися на гіперзвукових швидкостях і маневрувати, стало серйозною завданням, над вирішенням якої до сих пір б'ються конструктори та інженери.

Гіперзвукової літальний апарат

Почнемо з керованості і створення пілотованого літального апарату, здатного рухатися на гіперзвукової швидкості, гальмувати і здійснювати посадку.

Першими цього домоглися американці, створивши в 1959 році літак-ракетоплан X-15. Саме слово ракетоплан прозоро натякає, що мова йде про ракету з крильцями. Так і є, X-15 - це глибока переробка ідей і креслень німецьких ракетників 1940-х років. Багато параметри дуже схожі з ракетою «Фау-2». Зате у американців всередині сидів пілот, а не банальна боєголовка.

X-15 під крилом B-52

X-15 стартувала з-під крила стратегічного бомбардувальника B-52 на висоті близько 15 кілометрів, потім запускався ракетний двигун, який порушував ракетоплан до практичної стелі, після чого слідували балістичний спуск, гальмування і посадка на аеродромі. Всього пройшло трохи менше двохсот польотів.

Так що гіперзвукові швидкості підкорилися людству майже шістдесят років тому.

гіперзвукової двигун

Коли в даний час говорять про сучасні гіперзвукових апаратах, мають на увазі літальні апарати, оснащені гіперзвуковим прямоточним повітряно-реактивним двигуном.

Тут все просто. Є класичний рідинний ракетний двигун, в якому паливо і окислювач «везуть з собою» в двох різних баках. Літальний апарат може досягати гіперзвукової швидкості, але він, на жаль, дорогою, складний і ДУЖЕ неекономічний. На сучасних літаках стоять турбореактивні двигуни. У них в якості окислювача в процесі горіння використовується атмосферне повітря, за рахунок чого вони набагато легше і економічніше (в порівнянні з ракетним двигуном, звичайно). На жаль, ці двигуни втрачають ефективність на швидкостях понад М 3.

Турбореактивний двигун J58 на форсажі, видно Кільця Маха

Для досягнення максимальних надзвукових швидкостей використовують прямоточний повітряно-реактивний двигун. У ньому немає турбіни, і він малоефективний на низьких швидкостях польоту, зате може досягати великих максимальних швидкостей. Але навіть з його допомогою дістатися до гіперзвукової швидкості нереально. Знаменитий Lockheed SR-71 мав саме таку схему: турбореактивний двигун, здатний на великих швидкостях працювати як прямоточний, однак і він досяг максимальної швидкості лише близько 3,4 чисел Маха.

Для здійснення далеких і економічних атмосферних польотів на гіперзвукової швидкості створили гіперзвукової прямоточний повітряно-реактивний двигун. Він також використовує в якості окислювача атмосферне повітря. При цьому повітря, що надходить в повітрозабірник, гальмується до надзвукової швидкості, бере участь в процесі згоряння палива і виходить через сопло, створюючи реактивну тягу.

проблема гіперзвуку

Все прекрасно, крім одного: працює такий двигун на швидкостях вище шести-восьми чисел Маха. При меншій швидкості він просто не запуститься, або двигун здетонує. Дізнатися його можна по воздухозаборнику, більше схожим на модний ручний пилосос.

В даний час основна проблема конструкторів - подолання «розриву» між максимальною швидкістю прямоточного повітряно-реактивного двигуна і мінімальною швидкістю роботи гіперзвукового.

Є різні розробки, в тому числі і установка третього «проміжного» двигуна, який може забезпечити потрібний розгін під час «розриву». Втім, поки широкій публіці повідомляють тільки про випробування подібних двигунів.

У 1950-60-ті роки існували проекти ядерних прямоточних повітряно-реактивних двигунів, також обіцяли досягнення швидкостей в районі М 3 - М 4. Найбільш відомий проект двигуна «Плутон» для надзвукової крилатої ракети необмеженої дальності SLAM.

Протикорабельна ракета «Циркон»

До теперішнього часу найвідомішої гіперзвукової російською розробкою була протикорабельна ракета «Циркон». Точних даних немає, але швидше за все, вона має гібридну силову установку - ракетний двигун, який виводить ракету на швидкості роботи гіперзвукового двигуна, - і ГПРВД (гіперзвукової прямоточний повітряно-реактивний двигун), що працює більшу частину часу польоту ракети. На користь цієї версії говорить її шахтне розміщення. передбачається використовувати

Що характерно, незважаючи на повідомлення про вдалі випробуваннях, російську ракету широкому загалу так і не показали. Найчастіше для її ілюстрації використовували картинку із зображенням американської розробки Boeing Х-51 (так-так, той самий автомобільний пилосос).

Підведення підсумків

Протикорабельну ракету «Кинджал», створену на базі ракети «Іскандер», безглуздо називати гіперзвукової. Так, під час польоту вона досягає швидкості понад п'ять чисел Маха, але при цьому летить по аеробалістичних траєкторії. Також немає сенсу говорити про гіперзвукової швидкості, описуючи стратегічний ракетний комплекс «Сармат». Як і більшість балістичних ракет, він розвиває гіперзвукову швидкість - і це нормально.

А ось бойове оснащення - планує бойової блок «Авангард» - це саме те, про що можна говорити, як про зразок сучасних гіперзвукових технологій. Після відділення від балістичної ракети він може рухатися в щільних шарах атмосфери з гіперзвукової швидкістю понад 20 Махов, при цьому здійснюючи глибоке маневрування.

Такі нині пішли часи: щоб вважатися сучасним гіперзвуковим зброєю, потрібно або активно маневрувати після досягнення гіперзвукової швидкості, або нести на собі гіперзвукової прямоточний повітряно-ракетний двигун. А інакше вибач ... ти не в тренді, посунься і дай дорогу молодим і перспективним.

На цьому тижні відбувся третій випробувальний політ американського гіперзвукового літального апарату (ГЛА) X-51 AWaveRider - прототипу перспективної ракети. Однак через 15 секунд після запуску, ще до початку роботи основного двигуна, WaveRider не впорався з керуванням і впав в океан.

Попереднє випробування, яке відбулося в минулому році, теж провалилося - прискорювач, що розганяє апарат до необхідної для запуску основного двигуна швидкості, спрацював невчасно і не відокремився. Однак раніше, в 2010-му, двигуну "машини" вдалося пропрацювати 200 секунд (планувалося 300), розігнавши апарат до п'яти швидкостей звуку (5М). Тривалість його роботи, таким чином, втричі перевищила попередній рекорд, поставлений російською / радянською гіперзвукової літаючої лабораторією (ГЛЛ) "Холод". При цьому, на відміну від вітчизняного апарату, "американець" використовував в якості палива не водень, а авіаційний гас.

Нинішня невдача, безумовно, загальмує гіперзвукову програму США, на яку витрачено $ 2 млрд. Однак це не скасовує того факту, що у Штатів вже є ключова для цієї програми технологія - працюючий прототип гіперзвукового повітряно-реактивного двигуна (ГПВРД, він же скрамджет).

Потенційно такі двигуни здатні розігнати літальний апарат до 17 швидкостей звуку на водні і до 8 - на вуглеводневому паливі. Однак для його роботи необхідно досягти стійкого горіння палива в надзвуковому повітряному потоці - що, за словами одного з розробників, нітрохи не легше, ніж утримати сірник запаленою в епіцентрі урагану. Втім, ще не так давно вважалося, що при використанні вуглеводневого палива це в принципі неможливо, а єдиним придатним пальним для ГПРВД є вибухонебезпечний, що створює експлуатаційні труднощі і "роздмухує" обсяги паливних баків з-за низької щільності водень. Проте, починаючи з 2004 року на Заході провели ряд щодо успішних випробувань літальних апаратів - як водневих, так і "гасових".

У чому практичний сенс двохмільярдний програми? Проектна швидкість Х-51 - 7М (близько 7 тис. Км / год для висоти 20 км), проектна дальність - 1600 км, висота польоту - близько 25 км. Іншими словами, по "дальнобійності" він приблизно відповідає крилатої ракети BGM-109 "Томогавк" (1600 км, з ядерною бойовою частиною - 2500 км) або балістичної ракети середньої дальності - наприклад, знятої з озброєння за договорами РСМД "Першинг-2" ( 1770 км). У чому переваги "волнолета" у порівнянні з "конкурентами"?

BGM-109 має дозвукову швидкість - 880 км / ч. Таким чином, політ на максимальну дальність займає близько двох годин. Протягом цього часу ракета може бути виявлена ​​і знищена, а мета може переміститися. Безумовно, що летить на висоті близько 60 м над землею і володіє малою радіолокаційної помітністю вже в силу розмірів крилата ракета - вельми проблемна мета для ППО. Однак відомі й успішні приклади оборони атакованих об'єктів від "Томагавків" - наприклад, іракського ядерного центру під час "Бурі в пустелі".

Балістична ракета з дальністю того ж порядку має середню швидкість близько 10 тис. Км / год. Однак, по-перше, "балістики" можуть бути закарбовані з космосу вже в момент старту - значний факел від працюючих ракетних двигунів досить добре помітний. По-друге, максимальна висота траєкторії балістичних ракет такої дальності наближається до 400 км, тому вони досить рано "засвічуються" на радарах ПРО. По-третє, "балістики" - неманеврірующая мета, що робить можливим їх перехоплення навіть зенітними ракетами, навідні в точці попередження. В цілому при сучасному розвитку систем ПРО балістична ракета середньої дальності є досить вразливою метою.

При цьому балістичні ракети - феноменально неефективне засіб доставки по співвідношенню стартової маси і корисного навантаження. Хімічні ракетні двигуни поєднують величезну тягу з ще більш жахливої ​​ненажерливістю, а балістичні польоти в принципі енерговитратних. У підсумку, наприклад, "Першинг-2" при стартовій масі в 7,4 т ніс бойову частину в 399 кг. Для порівняння - "Томагавки" несуть майже стільки ж при власній вазі близько півтора тонн.

Тепер порівняємо з гіперзвуковими ракетами. Швидкість і час підльоту, в загальному, можна порівняти з таким у "Першинг-2". При цьому Х-51, по-перше, використовує набагато більш економічний повітряно реактивний двигун. По-друге, не забирається на висоту 400 км, "повідомляючи" про свою присутність всіх навколишніх радарів ПРО. По-третє - здатний активно маневрувати. Зауважимо, що як показали випробування, проведені в 2007-му шведської SaabBofors, на швидкостях 5,5 М можливі складні маневри навіть в щільних шарах атмосфери. В результаті перехоплення WaveRider можливий тільки якщо перехоплювач помітно перевершує останнього в швидкості і маневреності. Зараз таких перехоплювачів просто немає.

Існуючі комплекси ПРО також нездатні боротися з гіперзвуковими ракетами класу X-51. При цьому навіть у разі принципової можливості ураження висока швидкість мети різко зменшує зону перехоплення.

Іншими словами, WaveRider поєднує підльоту, порівнянне з балістичними ракетами середньої дальності, з набагато меншою помітністю і фактичної невразливістю по відношенню до сучасної ППО / ПРО. Тим часом, в свій час керівництво СРСР пішло на все, щоб прибрати "Першинги" з Європи, розмінявши їх на набагато більшу кількість власних ракет середньої дальності - і не дарма. 8-10-хвилинне підльоту американських ракет перетворювало їх в майже ідеальний засіб обеззброюючого і "обезголовлював" удару - у піддалися атаці просто не залишалося часу на відповідну реакцію. У разі доведення Х-51 до серії ситуація відтворюється в погіршеному варіанті - при тому, що створення ядерних варіантів "волнолетов" цілком можливо.

При цьому застосування ГПРВД не обмежується апаратами середньої дальності. З одного боку, на думку консультативної групи HАТО з космічних досліджень і розробок (AGARD), скрамджети можуть бути широко використані в чисто тактичних системах малої дальності - це протитанкові ракети (призначені також для ураження укріплень), ракети "повітря-повітря" і малокаліберні ( 30-40 мм) снаряди для ураження повітряних цілей. Ще одне можливе напрям - використання ГПВРД в протиракет, призначених для перехоплення балістичних ракет на початковому ділянці траєкторії.

З іншого боку, застосування гіперзвукових технологій здатне привести до появи принципово нових класів стратегічних систем. Найбільш консервативний варіант - використання гіперзвукових апаратів в якості "маневрують боєголовок" для традиційних балістичних ракет.

Відзначимо, що балістична ракета великої дальності мало вразлива на середній ділянці траєкторії (оскільки оточена величезною кількістю легких помилкових цілей, дипольними відбивачами і постановниками перешкод), але вразлива на початковій і кінцевій ділянках траєкторії (легкі помилкові цілі відсіваються самою атмосферою, в результаті боєголовку супроводжує тільки невелика кількість важких ЛЦ). При цьому і боєголовка, і її "свита" представляють собою набір неманеврірующіх балістичних цілей, що радикально полегшує завдання ПРО. Однак швидкісна і маневрує "машина" з ГПВРД практично невразлива для нинішніх засобів ППО і ПРО. У підсумку, об'єднавши класичну МБР з гіперзвуковим маневруючому бойовим блоком, можна домогтися надійного прориву відповідного ешелону протиракетної оборони.

Іншими словами, мова йде про технології, здатної дійсно зробити переворот у військовій справі. Гіперзвукова загроза неминуче стане реальністю в дуже недалекому майбутньому.

Загальні відомості

Політ на гіперзвукової швидкості є частиною надзвукового режиму польоту і здійснюється в надзвуковому потоці газу. Надзвуковий потік повітря докорінно відрізняється від дозвукового і динаміка польоту літака при швидкостях вище швидкості звуку (вище 1,2 М) кардинально відрізняється від дозвукового польоту (до 0,75 М, діапазон швидкостей від 0,75 до 1,2 М називається трансзвуковой швидкістю ).

Визначення нижньої межі гіперзвукової швидкості зазвичай пов'язане з початком процесів іонізації і дисоціації молекул в прикордонному шарі (ПС) близько апарату, який рухається в атмосфері, що починає відбуватися приблизно при 5 М. Також дана швидкість характеризується тим, що прямоточний повітряно-реактивний двигун ( « ПВРД ») з дозвуковим згоряння палива (« СПВРД ») стає марним через надзвичайно високого тертя, яке виникає при гальмуванні проходить повітря в двигуні цього типу. Таким чином, в гіперзвуковому діапазоні швидкостей для продовження польоту можливо використання тільки ракетного двигуна або гіперзвукового ПВРД (ГПВРД) з надзвуковим згоряння палива.

характеристики потоку

У той час як визначення гіперзвукового потоку (ГП) є досить спірним через відсутність чіткої межі між надзвуковим і гіперзвуковим потоками, ДП може характеризуватися певними фізичними явищами, які вже не можуть бути проігноровані при розгляді, а саме:

Тонкий шар ударної хвилі

У міру збільшення швидкості і відповідних чисел Маха, щільність позаду ударної хвилі (УВ) також збільшується, що відповідає зменшенню обсягу ззаду від УВ завдяки збереженню маси. Тому, шар ударної хвилі, тобто обсяг між апаратом і УВ стає тонким при високих числах Маха, створюючи тонкий прикордонний шар (ПС) навколо апарата.

Освіта вузьких ударних шарів

Частина великий кінетичної енергії, укладеної в повітряному потоці, при М> 3 (в'язка течія) перетворюється у внутрішню енергію за рахунок в'язкого взаємодії. Збільшення внутрішньої енергії реалізується в зростанні температури. Так як градієнт тиску, спрямований по нормалі до потоку в межах прикордонного шару, приблизно дорівнює нулю, істотне збільшення температури при великих числах Маха призводить до зменшення щільності. Таким чином, ПС на поверхні апарату зростає і при великих числах Маха зливається з тонким шаром ударної хвилі поблизу носової частини, утворюючи в'язкий ударний шар.

Поява хвиль нестійкості в ПС, не властивих до- і надзвукових потоків

високотемпературний потік

Високошвидкісний потік в лобовій точці апарату (точці або області гальмування) викликає нагрівання газу до дуже високих температур (до декількох тисяч градусів). Високі температури, в свою чергу, створюють нерівноважні хімічні властивості потоку, які полягають в дисоціації і рекомбінації молекул газу, іонізації атомів, хімічним реакціям в потоці і з поверхнею апарату. У цих умовах можуть бути істотні процеси конвекції і радіаційного теплообміну.

параметри подібності

Параметри газових потоків прийнято описувати набором критеріїв подібності, які дозволяють звести практично нескінченне число фізичних станів в групи подібності і які дозволяють порівнювати газові потоки з різними фізичними параметрами (тиск, температура, швидкість та ін.) Між собою. Саме на цьому принципі засноване проведення експериментів в аеродинамічних трубах і перенесення результатів цих експериментів на реальні літальні апарати, незважаючи на те, що в трубних експериментах розмір моделей, швидкості потоку, теплові навантаження та ін. Можуть сильно відрізнятися від режимів реального польоту, в той же час, параметри подібності (числа Маха, Рейнольдса, Стантона та ін.) відповідають польотним.

Для транс- і надзвукового або стискається потоку, в більшості випадків таких параметрів як число Маха (відношення швидкості потоку до місцевої швидкості звуку) і Рейнольдса досить для повного опису потоків. Для гіперзвукового потоку даних параметрів часто буває недостатньо. По-перше, що описують форму ударної хвилі рівняння стають практично незалежними на швидкостях від 10 М. По-друге, збільшена температура гіперзвукового потоку означає, що ефекти, пов'язані з недосконалим газам стають помітними.

Облік ефектів в реальному газі означає більшу кількість змінних, які потрібні для повного опису стану газу. Якщо стаціонарний газ повністю описується трьома величинами: тиском, температурою, теплоємністю (адиабатическим індексом), а рухомий газ описується чотирма змінними, яка включає ще швидкість, то гарячий газ в хімічному рівновазі також вимагає рівнянь стану для складових його хімічних компонентів, а газ з процесами дисоціації і іонізації повинен ще включати в себе час як одну із змінних свого стану. В цілому це означає, що в будь-який обраний час для нерівноважного потоку потрібно від 10 до 100 змінних для опису стану газу. До того ж, розріджене гіперзвукової потік (ДП), зазвичай описуваний в термінах чисел Кнудсена, не підкоряються рівнянням Нав'є-Стокса і вимагають їх модифікації. ДП зазвичай категоризує (або класифікується) з використанням загальної енергії, вираженої з використанням загальної ентальпії (мДж / кг), повного тиску (кПа) і температури гальмування потоку (К) або швидкості (км / с).

ідеальний газ

В даному випадку, що проходить повітряний потік може розглядатися як потік ідеального газу. ДП в даному режимі все ще залежить від чисел Маха і моделювання керується температурними інваріантами, а не адіабатичній стінкою, що має місце при менших швидкостях. Нижня межа цієї області відповідає швидкостям близько 5 М, де СПВРД з дозвуковим згорянням стають неефективними, і верхня межа відповідає швидкостям в районі 10-12 М.

Ідеальний газ з двома температурами

Є частиною випадку режиму потоку ідеального газу з великими значеннями швидкості, в якому проходить повітряний потік може розглядатися хімічно ідеальним, але вібраційна температура і обертальна температура газу повинні розглядатися окремо, що призводить до двох окремих температурним моделям. Це має особливе значення при проектуванні надзвукових сопел, де вібраційне охолодження через порушення молекул стає важливим.

дисоційованому газ

Режим домінування променевого переносу

На швидкостях вище 12 км / с передача тепла апарату починає відбуватися в основному через променевої перенесення, який починає домінувати над термодинамічних перенесенням разом з ростом швидкості. Моделювання газу в даному випадку поділяється на два випадки:

  • оптично тонкий - в даному випадку мається на увазі, що газ не перепоглощает випромінювання, яке приходить від інших його частин або обраних одиниць обсягу;
  • оптично товстий - де враховується поглинання випромінювання плазмою, яке потім переизлучается в тому числі і на тіло апарату.

Моделювання оптично товстих газів є складним завданням, так як через обчислення радіаційного переносу в кожній точці потоку обсяг обчислень зростає експоненціально разом з ростом кількості розглянутих точок.

Див. також

Примітки

посилання

  • Anderson John Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics Second Edition. - AIAA Education Series, 2006. - ISBN 1563477807
  • NASA's Guide to Hypersonics (англ.).

Звичайний пасажирський літак літає зі швидкістю близько 900 км / год. Реактивний військовий винищувач може розвивати приблизно втричі більшу швидкість. Однак сучасні інженери з РФ та інших країн світу активно розробляють ще більш швидкісні машини - гіперзвукові літаки. У чому специфіка відповідних концепцій?

Критерії гіперзвукового літака

Що таке гіперзвукової літак? Під таким прийнято розуміти апарат, здатний літати зі швидкістю у багато разів перевищує таку для звуку. Підходи дослідників до визначення конкретного її показника різняться. Поширена методологія, по якій літак слід вважати гіперзвуковим, якщо він кратно перевищує швидкісні показники найшвидших сучасних надзвукових апаратів. Які становлять близько 3-4 тис. Км / год. Тобто гіперзвукової літак, якщо дотримуватися цієї методології, повинен розвивати швидкість від 6 тис. Км / год.

Безпілотні і керовані апарати

Підходи дослідників можуть різнитися також в аспекті визначення критеріїв віднесення того чи іншого апарату до літаків. Є версія, що до таких правомірно відносити тільки ті машини, які управляються людиною. Є точка зору, за якою літаком також можна вважати і безпілотний апарат. Тому деякі аналітики класифікують машини розглянутого типу на ті, що підлягають управлінню людиною, і ті, які функціонують автономно. Подібний розподіл може бути виправдано, оскільки безпілотні апарати можуть мати набагато більш значними технічними характеристиками, наприклад, в частині перевантажень і швидкості.

Разом з тим багато дослідників розглядають гіперзвукові літаки як єдину концепцію, для якої ключовий показник - швидкість. Неважливо, чи сидить за штурвалом апарату людина або машина управляється роботом - головне, щоб літак був в достатній мірі швидким.

Зліт - самостійний або зі сторонньою допомогою?

Поширена класифікація гіперзвукових літальних апаратів, в основі якої - віднесення їх до категорії тих, що здатні злітати самостійно, або тих, які передбачають розміщення на більш потужному носії - ракеті або вантажному літаку. Є точка зору, за якою до апаратів розглянутого типу правомірно відносити головним чином ті, що здатні злітати самостійно або при мінімальному залученні інших типів техніки. Однак ті дослідники, які вважають, що основний критерій, що характеризує гіперзвукової літак, - швидкість, повинен бути першорядним при будь-якої класифікації. Будь то віднесення апарату до безпілотним, керованим, здатним злітати самостійно або за допомогою інших машин - якщо відповідний показник досягає зазначених вище значень, то значить, мова йде про гіперзвуковому літаку.

Основні проблеми гіперзвукових рішень

Концепціям гіперзвукових рішень - багато десятиліть. Протягом всіх років розробки відповідного типу апаратів світові інженери вирішують ряд істотних проблем, об'єктивно заважають поставити випуск «гіперзвуку» на потік - подібно організації виробництва турбогвинтових літаків.

Основна складність в конструюванні гіперзвукових літаків - створення двигуна, здатного бути в достатній мірі енергоефективним. Інша проблема - вибудовування необхідної апарату. Справа в тому, що швидкість гіперзвукового літака в тих значеннях, що ми розглянули вище, передбачає сильне нагрівання корпусу за рахунок тертя об атмосферу.

Сьогодні ми розглянемо декілька зразків вдалих прототипів літальних апаратів відповідного типу, розробники яких змогли значно просунутися вперед в частині успішного вирішення зазначених проблем. Вивчимо тепер найбільш відомі світові розробки в частині створення гіперзвукових літальних апаратів розглянутого типу.

від Boeing

Найшвидший гіперзвукової літак в світі, як вважають деякі експерти, це американський Boeing X-43A. Так, в ході тестування даного апарату було зафіксовано, що він досягав швидкості, що перевищує 11 тис. Км / год. Тобто приблизно в 9,6 рази швидше

Чим особливо примітний гіперзвукової літак X-43A? Характеристики даного літального апарату такі:

Гранична швидкість, зафіксована на тестах - 11 230 км / год;

Розмах крил - 1,5 м;

Довжина корпусу - 3,6 м;

Двигун - прямоточний, Supersonic Combustion Ramjet;

Паливо - атмосферний кисень, водень.

Можна відзначити, що даний апарат відноситься до найбільш екологічним. Справа в тому, що використовується паливо практично не передбачає виділення шкідливих продуктів горіння.

Гіперзвукової літак X-43A був розроблений спільними зусиллями інженерів NASA, а також компаній Orbical Science Corporation і Minocraft. створювався близько 10 років. У його розробку було вкладено близько 250 млн. Доларів. Концептуальна новизна даного літака в тому, що він був задуманий з метою випробування новітньої технології забезпечення роботи рухової тяги.

Розробка від Orbital Science

Компанія Orbital Science, яка, як ми зазначили вище, взяла участь в створенні апарату X-43A, встигла також створити свій гіперзвукової літак - X-34.

Його максимальна швидкість - понад 12 тис. Км / год. Правда, в ході практичних тестів вона не була досягнута - більше того, не вдалося досягти показника, який показаний літаком X43-A. Розглянутий літальний апарат прискорюється при залученні ракети «Пегас», що функціонує на твердому паливі. Машина X-34 була вперше випробувана в 2001 році. Розглянутий літак відчутно більше апарату від Boeing - його довжина становить 17,78 м, розмах крил - 8,85 м. Максимальна висота польоту гіперзвукової машини від Orbical Science - 75 кілометрів.

Літальний апарат від North American

Ще один відомий гіперзвукової літак - X-15, випущений компанією North American. Даний апарат аналітики відносять до експериментальних.

Він оснащений що дає привід деяким експертам не відносити його, власне, до класу літаків. Однак наявність ракетних двигунів дозволяє апарату, зокрема, здійснювати Так, під час одного з випробувань в такому режимі він був протестований пілотами. Призначення апарату X-15 - дослідження специфіки гіперзвукових польотів, оцінка тих чи інших конструкторських рішень, нових матеріалів, особливостей управління подібними машинами в різних шарах атмосфери. Примітно, що була затверджена ще в 1954 році. Літає X-15 зі швидкістю понад 7 тис. Км / год. Дальність його польоту - понад 500 км, висота перевищує 100 км.

Найшвидші серійні літаки

Вивчені нами вище гіперзвукові апарати фактично відносяться до категорії дослідницьких. Корисно буде розглянути деякі серійні зразки літаків, наближених за характеристиками до гіперзвуковим або є (з тієї чи іншої методології) ними.

У числі подібних машин - американська розробка SR-71. Даний літак деякі дослідники не схильні відносити до гіперзвуковим, оскільки його гранична швидкість складає близько 3,7 тис. Км / год. У числі найбільш примітних його характеристик - злітна маса, яка перевищує 77 тонн. Довжина апарату - понад 23 м, розмах крил - понад 13 м.

Одним з найшвидших військових літаків вважається російський МіГ-25. Апарат може розвивати швидкість понад 3,3 тис. Км / год. Максимальна злітна вага російського літака - 41 тонна.

Таким чином, на ринку серійних рішень, наближених за характеристиками до гіперзвуковим, РФ - в числі лідерів. Але що можна сказати про російські розробки в частині «класичних» гіперзвукових літаків? Чи здатні інженери з РФ створити рішення, конкурентна машинам від Boeing і Orbital Scence?

Російські гіперзвукові апарати

В даний момент російський гіперзвукової літак знаходиться в стадії розробки. Але йде вона досить активно. Йдеться про літак Ю-71. Його перші випробування, судячи з повідомлень у ЗМІ, були проведені в лютому 2015 року за Оренбургом.

Передбачається, що літак буде використовуватися у військових цілях. Так, гіперзвуковий апарат зможе при необхідності здійснювати доставку вражаючих засобів на значні відстані, вести моніторинг території, а також бути задіяні як елемент штурмової авіації. Деякі дослідники вважають, що в 2020-2025 рр. в РВСН надійде близько 20 літаків відповідного типу.

У ЗМІ є відомості про те, що даний гіперзвукової літак Росії буде розміщуватися на балістичну ракету «Сармат», яка також знаходиться на стадії проектування. Деякі аналітики вважають, що розробляється гіперзвуковий апарат Ю-71 - це не що інше, як боєголовка, яка повинна буде відділятися від балістичної ракети на кінцевій ділянці польоту, щоб потім, завдяки високій, характерною для літака маневреності, долати системи ПРО.

Проект «Аякс»

У числі найбільш примітних проектів, пов'язаних з розробкою гіперзвукових літаків, - «Аякс». Вивчимо його докладніше. Гіперзвукової літак «Аякс» - концептуальна розробка радянських інженерів. У науковому середовищі розмови про неї почалися ще в 80-і роки. У числі найбільш примітних характеристик - наявність системи теплового захисту, яка покликана захищати корпус від перегріву. Таким чином, розробники апарату «Аякс» запропонували вирішення однієї з «гіперзвукових» проблем, позначених нами вище.

Традиційна схема теплового захисту літальних машин передбачає розміщення на корпусі особливих матеріалів. Розробники «Аякса» запропонували іншу концепцію, за якою передбачалося не захищати апарат від зовнішнього нагріву, а впускати тепло всередину машини, одночасно збільшуючи її енергоресурс. Основним конкурентом радянського апарат вважався гіперзвукової літак «Аврора», створюваний в США. Однак у зв'язку з тим, що конструктори з СРСР істотно розширили можливості концепції, на нову розробку було покладено широке коло завдань, зокрема, дослідницьких. Можна сказати, що «Аякс» - гіперзвукової багатоцільовий літак.

Розглянемо більш докладно технологічні нововведення, запропоновані інженерами з СРСР.

Отже, радянські розробники «Аякса» запропонували використовувати тепло, що виникає як результат тертя корпусу літака об атмосферу, перетворювати в корисну енергію. Технічно це могло бути реалізовано за допомогою розміщення на апараті додаткових оболонок. В результаті формувалося щось на зразок другого корпусу. Його порожнину передбачалося заповнити якимось каталізатором, наприклад, сумішшю горючого матеріалу і води. Теплоизолирующий шар, виготовлений з твердого матеріалу, в «Аяксі» передбачалося замінити на рідинний, який, з одного боку, повинен був захищати двигун, з іншого - сприяв би каталітичної реакції, яка, між тим, могла супроводжуватися ендотермічним ефектом - переміщенням тепла із зовнішнього частини корпусу всередину. Теоретично охолодження зовнішніх частин апарати могло бути яким завгодно. Надмірне тепло, в свою чергу, передбачалося задіяти з метою підвищення ефективності роботи двигуна літака. При цьому дана технологія дозволяла б генерувати внаслідок реакції палива і види вільний водень.

В даний момент доступні широкому загалу відомості про продовження розробки «Аякса» відсутні, проте дослідники вважають дуже перспективним впровадження радянських концепцій в практику.

Китайські гіперзвукові апарати

Конкурентом Росії і США на ринку гіперзвукових рішень стає Китай. У числі найбільш відомих розробок інженерів з КНР - літальний апарат WU-14. Він являє собою гіперзвукової керований планер, що розміщується на балістичну ракету.

МБР запускає літальний апарат в космос, звідки машина різко пікірує вниз, розвиваючи гіперзвукову швидкість. Китайський апарат може монтуватися на різних МБР, що володіють дальністю від 2 до 12 тис. Км. Встановлено, що в ході тестів апарат WU-14 зміг розвинути швидкість, яка перевищує 12 тис. Км / год, перетворившись, таким чином, в найшвидший гіперзвукової літак за версією деяких аналітиків.

Разом з тим багато дослідників вважають, що китайську розробку не цілком правомірно відносити до класу літаків. Так, поширена версія, по якій апарат слід класифікувати саме як боєголовку. Причому досить ефективну. При польоті вниз із зазначеною швидкістю навіть найсучасніші системи ПРО не зможуть гарантувати перехоплення відповідної мети.

Можна відзначити, що розробками гіперзвукових апаратів, задействуемих у військових цілях, займаються також Росія і США. При цьому російська концепція, за якою передбачається створювати машини відповідного типу, значно відрізняється, як свідчать дані в деяких ЗМІ, від технологічних принципів, що реалізуються американцями і китайцями. Так, розробники з РФ концентрують зусилля в області створення літальних апаратів, оснащених прямоточним двигуном, здатних запускатися з землі. Росія планує співпрацю в цьому напрямку з Індією. Гіперзвукові апарати, створювані по російській концепції, як вважають деякі аналітики, характеризуються меншою вартістю і більш широкою сферою застосування.

Разом з тим гіперзвукової літак Росії, про який ми сказали вище (Ю-71), передбачає, як вважають деякі аналітики, як раз-таки розміщення на МБР. Якщо цю тезу виявиться вірним, то можна буде говорити про те, що інженери з РФ працюють відразу по двох популярних концептуальним напрямками в будівництві гіперзвукових літальних апаратів.

резюме

Отже, ймовірно, найшвидший гіперзвукової літак в світі, якщо говорити про літальних апаратах безвідносно їх класифікації, це все ж китайський апарат WU-14. Хоча потрібно розуміти, що реальні відомості про нього, в тому числі що стосуються випробувань, можуть бути засекречені. Це цілком відповідає принципам китайських розробників, які часто будь-що-будь прагнуть зберегти свої військові технології в таємниці. Швидкість найшвидшого гіперзвукового літака - більше 12 тис. Км / год. Його «доганяє» американська розробка X-43A - багато експертів вважають найбільш швидкісним саме його. Теоретично гіперзвукової літак X-43A, а також китайський WU-14 може наздогнати розробка від Orbical Science, розрахована на швидкість більше 12 тис. Км / год.

Характеристики російського літака Ю-71 поки що не відомі широкому загалу. Цілком можливо, що вони будуть наближені до параметрів китайського літального апарату. Російські інженери також ведуть розробки по гіперзвукового літака, здатному злітати не так на основі МБР, а самостійно.

Поточні проекти дослідників з Росії, Китаю і США так чи інакше пов'язані з військовою сферою. Гіперзвукові літаки, безвідносно їх можливої ​​класифікації, розглядаються в першу чергу як носії озброєнь, швидше за все, ядерних. Однак в роботах дослідників з різних країн світу зустрічаються тези про те, що «гіперзвук», подібно до атомним технологіям, цілком може бути мирним.

Справа за появою доступних і надійних рішень, що дозволяють організувати серійне виробництво машин відповідного типу. Використання подібних апаратів можливо в самому широкому спектрі галузей господарського розвитку. Найбільшу затребуваність гіперзвукові літальні апарати, ймовірно, знайдуть в космічній і дослідницької індустрії.

У міру здешевлення технологій виробництва відповідних машин зацікавленість в інвестуванні в подібні проекти можуть почати проявляти транспортні бізнеси. Промислові корпорації, постачальники різних сервісів можуть почати розглядати «гіперзвук» як інструмент підвищення конкурентоспроможності бізнесу в частині організації міжнародних комунікацій.