Jeg bliver stillet spørgsmål om at teste det nye Avangard-missil med "hypersoniske" (flyvehastigheden i atmosfæren kaldes Mach 20-27, dvs. lydens hastighed) sprænghoveder.
For at være ærlig er der ikke nok information til en seriøs kommentar, og det, der er tilgængeligt, er ekstremt selvmodsigende. Men noget kan siges.
Jeg starter med definitionen af "hypersonisk". I luftfart anses hypersonisk hastighed for at være en hastighed på allerede 5-6 (selvfølgelig eller mere) lydens hastighed for en given højde. Hvorfor for denne? Fordi lydens hastighed i luft afhænger af dens tryk, og trykket falder med højden. Derfor er lydhastigheden forskellig i forskellige højder (hvis nogen er interesseret, så google ISA-standarden - International Standard Atmosphere).
Generelt har ethvert køretøj, der flyver i atmosfæren med en hastighed på mere end M>5...6, hypersonisk hastighed.
For eksempel kommer nedstigningsmodulet på Soyuz-rumfartøjet, når det vender tilbage fra rummet, ind i atmosfæren med den første flugthastighed (ca. M = 23...24) og ethvert løftefartøj, der starter fra jordens overflade og accelererer til den første flugthastighed, også med på et tidspunkt flyver den med hypersonisk hastighed (indtil den forlader atmosfæren). Men - opmærksomhed! De kan ikke kaldes hypersoniske fly! Og det er her snyderiet begynder, som vi hører fra officielle kilder, når vi praler af vores nye våben: først "Dagger", nu "Vanguard". Fordi ikke alle køretøjer, der flyver med hypersonisk hastighed, er et "hypersonisk fly." For eksempel er ballistiske missilsprænghoveder, der har fløjet siden midten af forrige århundrede og trænger ind i atmosfæren med hypersonisk hastighed, ikke hypersoniske fly (HAV).
I luftfart er der en klar definition af en GLA - dette er et fly, der i nogen tid udfører STØD hypersonisk flyvning i atmosfæren. Stabil er, når motorkraften kompenserer for luftmodstanden (konstant af hypersonisk hastighed sikres), og tyngdekraften kompenseres af aerodynamisk løft (konstans af flyvehøjde). I dette tilfælde kan manøvrering (ændring af flyveretningen) opnås ved at afbøje aerodynamiske overflader (ror) eller ved at ændre motorens trykvektor.
Motoren kan være raket (flydende eller fast drivmiddel) eller luft-jet (for eksempel hypersonisk ramjet).
Raketmotoren kører i meget kort tid, målt i sekunder (tiere). Derfor tager en enhed med en raketmotor først fart, og derefter, efter at være løbet tør for brændstof og slukke for motoren, flyver den af inerti, bremset af modstanden fra den modkørende luftstrøm. Derfor ER en raket, der en del af tiden flyver med supersonisk hastighed, IKKE et hypersonisk fly. Følgelig er Kinzhal et luftopsendt Iskander aeroballistisk missil, men ikke et hypersonisk fly. Som den samme "Satan" eller "Iskander".
En stabil hypersonisk flyvning kan kun sikres af en hypersonisk luftåndende jetmotor (scramjetmotor), som adskiller sig positivt fra en raketmotor ved, at mens dens brændstof (brændstof og oxidationsmiddel) opbevares om bord på flyet og forbrændes på ti sekunder, så i et hypersonisk køretøj med en scramjetmotor ombord kun brændstof, og oxidationsmidlet (ilten) tages fra den omgivende atmosfære. Det er det, der sikrer en større effektivitet (omkostningseffektivitet) af en scramjet-motor, og dens driftstid er snesevis af minutter eller mere.
For at opsummere, hvad der er blevet sagt: et hypersonisk fly er et køretøj med en hypersonisk CRUISE-hastighed, der udfører STØD flyvning ved hypersonisk hastighed, som regel på grund af en hypersonisk luftåndende motor. Og ud fra de tilgængelige oplysninger er hverken Avangard eller dets glidende sprænghoveder hypersoniske fly, men blot manøvrerende sprænghoveder med et øget atmosfærisk flyvesegment. Og tilsyneladende - flyvende af inerti. Lad mig minde dig om, at de første lanceringer af prototyper af sådanne sprænghoveder blev udført i USSR tilbage i 1960'erne (for eksempel Vladimir Chelomeys MP-1 "raketfly").
Hvad angår selve skabelsen af ægte hypersoniske fly med scramjet-motorer, er dette en meget kompleks ingeniøropgave, hvis løsning ikke engang er tæt på at blive løst af Avangard. Og om det moderne Rusland overhovedet er "for hårdt" til dette, er et stort spørgsmål... Det er heller ikke lykkedes for amerikanerne endnu, og vi er i røv i den forbindelse, selvom USSR havde en god udvikling inden for rammerne af "Kold"-temaet.
Hvorfor "kold"? Ja, fordi det eneste brændstof til hypersoniske fly kan være flydende brint eller flydende gas, hvis varmekapacitet hjælper med at afkøle køretøjet og den hypersoniske motor under flyvning.
Yderligere to punkter, der kræver afklaring, at dømme efter kommentarerne til Avangard-lanceringen.
Den første er temperaturen af den frontale ("vindende") del af sprænghovedet ved 2000 grader. Med en temperatur i chokbølgefronten på 20.000 grader – ganske realistisk. Det er tilstrækkeligt at huske, at "carbon-carbon" sokkerne på Buran modstod temperaturer op til 1750 grader, og siden da er der dukket nye materialer op (for interesserede, se her http://www.buran.ru/htm/tersaf4. htm, nedenfor Indlægget indeholder et billede til den flisebelagte termiske beskyttelse "Buran").
Den anden er flyvehastighed M=27. Mange mennesker bemærkede, at denne hastighed er højere end den første kosmiske hastighed, dvs. og vores Buran, og de amerikanske shuttler og forskellige landere, som alle ballistiske missilsprænghoveder, kommer ind i atmosfæren med lavere hastighed. For eksempel for Buran begyndte beregningen af landingsbanen fra en højde på 152.500 meter (den "officielle grænse" af rummet er 100 km) - i dette øjeblik havde den en hastighed på 7.578 meter i sekundet, hvilket var lig med Mach 22.82. Skibet var ved at falde, dvs. accelererede, så det maksimale Mach-tal = 27,92 blev nået i en højde af 93-90 km. Det er stadig plads, der er næsten ingen atmosfære. For eksempel er hastighedshøjden (dynamisk tryk af den modkørende strøm) i denne højde ved den angivne hastighed på 7,5 km/s kun... 10 kg pr. kvadrat (!) meter. Under sådanne forhold kan kun en komplet idiot tale om "hypersonisk" flyvning i en højde af 90 km. Nå, eller en humanist. Nå, alt er allerede mærkbart med hensyn til temperatur - fra de indledende 27 grader Celsius i kredsløb til en højde på 90 km, når temperaturen at stige til 1200 grader.
Men hvis vi taler om maksimal opvarmning (den kumulative effekt er vigtig her, og hastighedstrykket stiger hurtigere end hastighedsfaldet), så nås et maksimum på 1656 grader C i en højde af 77800 meter (hastighed 7582 m) /s, eller M = 26,69), og forbliver indtil højden 69400 meter (hastighed 6277 m/s, eller M=21,05). Som du kan se, er de nævnte hastigheder M=27 ret realistiske, men stabil flyvning i denne tilstand er utænkelig med moderne teknologier. Alt, hvad vi hører i dag, er amatører, der river numre ud af kontekst.
Nå, hvad angår "nytårsgaven" - returner først din pension, balabol ...
PS: hvad kan jeg ellers tilføje. I midten af de "nul" år dukkede et ekstremt interessant og tophemmeligt emne op (til anspændte kompetente kammerater kan jeg give et link til den eneste åbne publikation i tidsskriftet "Aviation Engineering and Technologies" fra NPO "Molniya"). - det såkaldte "transatmosfæriske fly". I en nøddeskal - STADIG flyvning i atmosfæren OVER den første kosmiske hastighed. Men her er det tilsyneladende absolut ikke tilfældet.
PPS: og til sidst (for at være præcis) - som en definition for "hypersonisk fly" brugte jeg definitionen af udtrykket "hypersonisk fly"
Stigende driftstemperaturer af varmeafskærmende materialer
Den 6. februar 1950, under en anden test, overskred det sovjetiske jetjagerfly MiG-17 lydhastigheden i vandret flyvning og accelererede til næsten 1070 km/t. Dette gjorde det til det første masseproducerede supersoniske fly. Udviklerne Mikoyan og Gurevich var tydeligvis stolte af deres ide.
Til kampflyvninger blev MiG-17 betragtet som transonisk, da dens marchhastighed ikke oversteg 861 km/t. Men dette forhindrede ikke fighteren i at blive en af de mest almindelige i verden. På forskellige tidspunkter var det i tjeneste med Tyskland, Kina, Korea, Polen, Pakistan og snesevis af andre lande. Dette monster deltog endda i kampene i Vietnamkrigen.
MiG-17 er langt fra den eneste repræsentant for den supersoniske flygenre. Vi vil fortælle dig om et dusin flere passagerfly, der også overgik lydbølgen og blev berømte i hele verden.
Klokke X-1
Det amerikanske luftvåben specielt udstyret Bell X-1 med en raketmotor, fordi de ønskede at bruge den til at studere problemerne med supersonisk flyvning. Den 14. oktober 1947 accelererede enheden til 1541 km/t (Mach-tal 1,26), overvandt en given barriere og blev til en stjerne på himlen. I dag hviler den rekordstore model på Smithsonian Museum i USA.
Kilde: NASA
Nordamerikansk X-15
Den nordamerikanske X-15 er også udstyret med raketmotorer. Men i modsætning til sin amerikanske pendant Bell X-1 nåede dette fly en hastighed på 6167 km/t (Mach-tal 5,58), og blev det første og i 40 år det eneste bemandede hypersoniske fly i menneskehedens historie (siden 1959, der udførte suborbital). bemandede rumflyvninger. Med dens hjælp studerede de endda atmosfærens reaktion på indtrængen af bevingede kroppe i den. I alt tre enheder af X-15-raketfly blev produceret.
Kilde: NASA
Lockheed SR-71 Blackbird
Det ville være synd ikke at bruge supersoniske fly til militære formål. Derfor designede det amerikanske luftvåben Lockheed SR-71 Blackbird, et strategisk rekognosceringsfly med en maksimal hastighed på 3.700 km/t (Mach-tal 3,5). De vigtigste fordele er hurtig acceleration og høj manøvredygtighed, hvilket gjorde det muligt for den at undgå missiler. SR-71 var også det første fly, der blev udstyret meder.
Kun 32 enheder blev bygget, hvoraf 12 styrtede ned. I 1998 blev det taget ud af drift.
Kilde: af.mil
MiG-25
Vi kan ikke undgå at huske den indenlandske MiG-25 - en 3. generations supersonisk jager-interceptor i høj højde med en maksimal hastighed på 3000 km/t (Mach nummer 2.83). Flyet var så sejt, at selv japanerne eftertragtede det. Derfor måtte den sovjetiske pilot Viktor Belenko den 6. september 1976 kapre en MiG-25. Efter dette begyndte man i mange år i mange dele af Unionen at tanke ufuldstændigt op på fly. Målet er at forhindre dem i at flyve til den nærmeste udenlandske lufthavn.
Kilde: Alexey Beltyukov
MiG-31
Sovjetiske videnskabsmænd holdt ikke op med at arbejde til fordel for fædrelandet fra luften. Derfor begyndte designet af MiG-31 i 1968. Og den 16. september 1975 var han på himlen for første gang. Denne to-sædede supersoniske all-weather langdistance jager-interceptor accelererede til en hastighed på 2500 km/t (Mach nummer 2,35) og blev det første sovjetiske fjerdegenerations kampfly.
MiG-31 er designet til at opfange og ødelægge luftmål i ekstremt lav, lav, middel og høj højde, dag og nat, under simple og ugunstige vejrforhold, med aktiv og passiv radarinterferens, samt falske termiske mål. Fire MiG-31'ere kan kontrollere luftrummet på op til 900 kilometer langt. Dette er ikke et fly, men Unionens stolthed, som stadig er i tjeneste med Rusland og Kasakhstan.
Kilde: Vitaly Kuzmin
Lockheed/Boeing F-22 Raptor
De dyreste supersoniske fly blev bygget af amerikanerne. De modellerede en femte generations multirolle jagerfly, som blev den dyreste blandt deres kolleger. Lockheed/Boeing F-22 Raptor er i øjeblikket det eneste femte-generations jagerfly i drift og det første produktionsjagerfly med en supersonisk marchhastighed på 1.890 km/t (Mach 1,78). Maksimal hastighed 2570 km/t (Mach 2,42). Ingen har nogensinde overgået ham i luften.
Kilde: af.mil
Su-100/T-4
Su-100/T-4 ("vævning") blev udviklet som et hangarskibsjagerfly. Men ingeniørerne fra Sukhoi Design Bureau formåede ikke kun at nå deres mål, men at simulere et sejt strejke- og rekognosceringsbombe-missilskib, som de senere endda ønskede at bruge som passagerfly og booster til Spiral-luftfartssystemet. Den maksimale hastighed på T-4 er 3200 km/t (Mach 3).
Hvilket er defineret som følger: , hvor u er bevægelseshastigheden af flowet eller kroppen, og er lydens hastighed i mediet. Lydhastigheden er defineret som , hvor er mediets adiabatiske indeks (for en ideel n-atomisk gas, hvis molekyle har frihedsgrader, er det lig med ). Her er det samlede antal frihedsgrader for molekylet. Samtidig er antallet af translationelle frihedsgrader . For et lineært molekyle, antallet af rotationsfrihedsgrader, antallet af vibrationsfrihedsgrader (hvis nogen). For alle andre molekyler, .
Når man bevæger sig i et medium med supersonisk hastighed, skaber en krop nødvendigvis en lydbølge bag sig. Med ensartet retlinet bevægelse har forsiden af lydbølgen en kegleformet form, med spidsen i det bevægelige legeme. Emissionen af en lydbølge forårsager yderligere energitab af et bevægeligt legeme (ud over energitab på grund af friktion og andre kræfter).
Lignende effekter af emission af bølger fra bevægelige legemer er karakteristiske for alle fysiske fænomener af bølgenatur, for eksempel: Cherenkov-stråling, en bølge skabt af skibe på vandoverfladen.
Klassificering af hastigheder i atmosfæren
Under normale atmosfæriske forhold er lydens hastighed cirka 331/sek. Højere hastigheder er nogle gange udtrykt i Mach-tal og svarer til supersoniske hastigheder, hvor hypersoniske hastigheder er en del af dette område. NASA definerer "hurtig" hyperlyd i hastighedsområdet 10-25 M, hvor den øvre grænse svarer til den første flugthastighed. Hastigheder ovenfor betragtes ikke som hypersonisk hastighed, men " returhastighed» rumfartøjer til Jorden.
Mode sammenligning
| Mode | Mach tal | km/ | /sek | Generelle egenskaber ved enheden |
|---|---|---|---|---|
| Subsonisk | <1.0 | <1230 | <340 | Oftest et fly med propel el operationsteatret, lige eller skrå vinger. |
| Transound (engelsk) russisk | 0.8-1.2 | 980-1470 | 270-400 | Med luftindtag og let fejede vinger bliver luftens kompressibilitet mærkbar. |
| Supersonisk | 1.0-5.0 | 1230-6150 | 340-1710 | Kanterne på flyene er skarpere, haleenheden er alt-bevægelig. |
| Hyperlyd | 5.0-10.0 | 6150-12300 | 1710-3415 | Afkølet nikkel-titanium krop, små vinger. (X-43) |
| Hurtig hyperlyd | 10.0-25.0 | 12300-30740 | 3415-8465 | Siliciumfliser til termisk beskyttelse, der understøtter enhedens krop i stedet for vinger. |
| "Returhastighed" | >25.0 | >30740 | >8465 | Ablativt varmeskjold, ingen vinger, kapselform. |
Supersoniske objekter
Rumskibe og deres transportører, såvel som de fleste moderne jagerfly, accelererer til supersoniske hastigheder. Adskillige supersoniske passagerfly blev også udviklet - Tu-144, Concorde, Aerion. Kuglehastigheden for de fleste moderne skydevåben er større end M1.
Se også
Noter
Wikimedia Foundation.
- 2010.
- Elektrisk spænding
Mach nummer
Se, hvad "Supersonisk hastighed" er i andre ordbøger: SUPERSONISK HASTIGHED - bevægelseshastigheden af et medie eller en krop i et medie, der overstiger lydens hastighed i et givet medie. Fysisk encyklopædisk ordbog. M.: Sovjetisk Encyklopædi. Chefredaktør A. M. Prokhorov. 1983...
Se, hvad "Supersonisk hastighed" er i andre ordbøger: Fysisk encyklopædi - SUPERSONIC SPEED, hastighed overstiger den lokale lydhastighed. I tør luft ved en temperatur på 0 ° C er denne hastighed 330 m/s eller 1188 km/t. Dens størrelse er normalt udtrykt ved MAX-tallet, som er forholdet mellem hastighed... ...
Videnskabelig og teknisk encyklopædisk ordbog Supersonisk hastighed - 1) gashastighed V overstiger den lokale lydhastighed a: V > a (M > 1, M Mach-tal). 2) S. s. flyvehastighed for et fly, der overstiger lydens hastighed i en uforstyrret strømning (ofte forstås en flyvning med S.S. som flyvning med en hastighed ... ...
Videnskabelig og teknisk encyklopædisk ordbog Encyklopædi af teknologi
Se, hvad "Supersonisk hastighed" er i andre ordbøger:- kroppens bevægelseshastighed (gasstrøm) overstiger lydens hastighed under identiske forhold. Karakteriseret ved Mach tal (M) værdier; har M-værdier fra 1 til 5. Hastighed, der overstiger lydens hastighed med mere end 5 gange... ... Marine Dictionary - et legemes bevægelseshastighed (gasstrøm) overstiger lydens hastighed under identiske forhold (lydens hastighed i luft ved 0°C er 331 m/s). Karakteriseret af Mach-tallet M (), der har værdier fra 1 til 5. Hastighed, der overstiger M... ...
Big Polytechnic Encyclopedia supersonisk hastighed - Gashastighed, der overstiger den lokale lydhastighed, . [GOST 23281 78] Emner aerodynamik af fly Generelle termer karakteristika for gasstrøm EN supersonisk hastighed ...
Big Polytechnic Encyclopedia Teknisk oversættervejledning - viršgarsinis greitis statusas T sritis Standartizacija ir metrologija apibrėžtis Skraidymo aparato greitis, viršijantis garso greitį terpėje arba aplinkoje, kurioje jis juda. atitikmenys: engl. hypersonisk hastighed; supersonisk hastighed vok.… …
Big Polytechnic Encyclopedia- viršgarsinis greitis statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. hypersonisk hastighed; supersonisk hastighed vok. Überschallgeschwindigkeit, f; Ultraschallgeschwindigkeit, f rus. supersonisk hastighed, f pranc. vitesse hypersonique, f … Fizikos terminų žodynas
Big Polytechnic Encyclopedia- viršgarsinis greitis statusas T sritis apsauga nuo naikinimo priemonių apibrėžtis Greitis, viršijantis garso greitį. atitikmenys: engl. supersonisk hastighed; hastighed rus. supersonisk hastighed... Apsaugos nuo naikinimo priemonių enciklopedinis žodynas
Et hypersonisk fly er i stand til at flyve i atmosfæren med en hastighed større end eller lig med 5M (M er lydens hastighed også, objektet kan frit manøvrere ved hjælp af aerodynamiske kræfter). For ethvert land i verden er det et fristende perspektiv at eje en sådan enhed, da det giver ubegrænsede muligheder, primært på militære områder, først og fremmest kan en sådan enhed betragtes som et middel til at levere atomvåben. Det er faktisk næsten umuligt at skyde et sådant missil ned. I dag besidder ikke en eneste stat i verden hypersoniske missiler, selvom intens udvikling af hypersoniske motorer er i gang.
I Rusland blev et sådant arbejde udført med korte pauser, men allerede i 2001, i juli, blev Topol-raketten opsendt. Samtidig var sprænghovedets ekstraordinære opførsel ifølge eksperter meget bemærkelsesværdig. På det tidspunkt var der ingen bekræftelse på, at sprænghovedet ville være udstyret med sin egen motor, som ville gøre det muligt for det at manøvrere i atmosfæren med hypersonisk hastighed. De allerede nævnte øvelser, der fandt sted i februar 2004, blev en sand sensation. Det var under disse træningsmanøvrer, at et par ballistiske missiler blev affyret: Topol-M og RS-18. Sidstnævnte var udstyret med et eksperimentelt apparat, som dukkede op i rummet og vendte tilbage til atmosfæren igen. Denne manøvre virkede utrolig.
Når et sprænghoved kommer ind i de tætte lag af atmosfæren, er dets hastighed 5000 m/s, derfor skal det være udstyret med særlig beskyttelse mod overophedning og overbelastning. Forsøgsapparatets hastighed var ikke mindre, hvilket ikke forhindrede det i at skifte hastighed uden at kollapse. Der er ingen mirakler i aerodynamik. Den sovjetiske Buran, amerikanske shuttles og moderne jagerfly har meget til fælles. I alle henseender bør den enhed, der testes under træningsmanøvrer, være meget lig X-90. Hans udseende er en hemmelighed den dag i dag. Denne enhed, i modsætning til ballistiske sprænghoveder, er i stand til at ændre sin flyvevej på ethvert tidspunkt, hvilket svarer til et forudindstillet program, den kan også rettes mod et andet mål direkte over fjendens territorium.
Et konventionelt sprænghoved følger altid sin konstante bane og kan til enhver tid opsnappes af et antimissilmissil. RS-18 havde en enhed, der ændrede dens flyveretning og højde, hvilket hjalp den med at overvinde ethvert anti-missilsystem. Da han blev spurgt af journalister om, hvordan USA ville reagere på denne nyhed, svarede præsidenten, at USA selv aktivt udviklede sine egne våben. Washington opgav for nylig ABM-traktaten og erklærede, at dette skridt på ingen måde var rettet mod Rusland.
I USA har udviklingen af luftåndende ramjetmotorer sin egen ret lange historie. Den teoretiske udvikling begyndte tilbage i 40'erne, og den amerikanske flåde, luftvåben og NASA begyndte den eksperimentelle fase omkring 50'erne. Ideen med denne undersøgelse er baseret på forskellige forskningsprogrammer, der er forbundet med design af motorer, der bruger kulstof og brintbrændstof. Blandt disse udviklinger vil jeg især fremhæve NASA-programmet. I 1986 fik udviklerne et mål om at skabe et fly, der kunne nå hastigheder større end Mach 15, og samtidig lette og lande på en vandret platform. Programmet sluttede i 1993, og motordesignet, der blev skabt under programmet, og som viste sig at være originalt, dannede grundlaget for kraftværket, der blev brugt på X-43A.
Det amerikanske luftvåben udførte i 2001 jordforsøg af den allerførste ukølede ramjet, der kørte på kulbrintebrændstof. Forsøgene er udført i samarbejde med et motorbyggeri. En motor lavet af nikkellegeringer var resultatet af dette samarbejde i 2003. Desuden afkøles denne motor af strømmen af sit eget brændstof og kan i fremtiden blive grundlaget for krydsermissiler, rumfartøjer og fly. Jordtest af ramjet blev udført sidste år, arbejdet blev udført af en hel gruppe organisationer - den amerikanske flåde, Aerojet, DARPA og Hopkins University. Motoren var konstrueret af nikkellegeringer og var kun beregnet til hypersoniske krydsermissiler med JP10-brændstof.
russisk udvikling.
Vladimir Lvovich Freshtadt arbejdede i St. Petersburg Scientific Research Enterprise for Hypersonic Systems i et holdingselskab kaldet Leninets, og han fremlagde et fundamentalt nyt koncept for et hypersonisk fly (HLA). Han foreslog, at et køretøj, der flyver med enorm hastighed, ikke skulle beskyttes mod varme, men tværtimod lade denne varme komme ind for at forbedre og øge energiressourcerne. Baseret på Ajax-konceptet er hypersoniske fly et åbent, ikke-isoleret aerothermodynamisk system. I dette system, gennem alle stadier af atmosfærisk flyvning, øger en lille del af den kinetiske energi, opdelt af indbyggede undersystemer, denne enheds samlede ressource og omdannes yderligere til elektrisk og kemisk energi. Dette løste mange problemer, herunder problemet med afkøling af flyskrog.
Ajax blev oprindeligt skabt som svar på de amerikanske planer om at skabe Aurora hypersoniske rekognosceringsfly, som senere skulle omdannes til et ultra-langrækkende hypersonisk fly, og endnu senere ind i den indledende fase for at affyre en nyttelast ind i kredsløb.
Et hypersonisk fly bruger kulbrinter (flydende metan eller petroleum) og vand som brændstof. For at udnytte varmen anbringes en termokemisk reaktor i apparatets dobbelthus. Kulbrintebrændstof tilføres direkte ind i denne reaktor, efter at apparatet accelererer, og kappen opvarmes. Kulbrintebrændstof bruges som et endotermisk brændstof, det vil sige, at det absorberer varme. Under påvirkning af tryk, temperatur og ved hjælp af en katalysator nedbrydes blandingen af vand og brændstof til frit brint og olefin. Denne brintholdige blanding går direkte ind i den magnetoplasma-kemiske motor, som er en hypersonisk ramjet, MHD-generator og MHD-accelerator, som er placeret bag forbrændingskammeret. MHD-generatoren spiller rollen som en kompressor og sænker luftstrømmen til den optimale hastighed. Den ioniserede og hæmmede luftstrøm kommer allerede ind i forbrændingskammeret, og der tilføres også brændstof beriget med brint (methan eller petroleum).
De allerede strømmende forbrændingsprodukter kommer ind i dysen, accelereres yderligere af MHD-acceleratoren og kommer allerede ud. For at ionisere luften og accelerere strømmen bruger de elektricitet genereret af en MHD-generator. Dette gør det muligt at øge flyets hastighed med 30 %, og opnå en række yderligere fordele. Plasmatragten dannet omkring scramjet-luftindtaget øger diameteren af dens effektivitet og øges til næsten hundreder af meter, og plasmaskyer-pletter foran flyet reducerer luftmodstanden i nærheden af vingerne betydeligt. For at ionisere luft kan du bruge laserstråling eller en neutronkilde.
En enhed, der flyver i atmosfæren, vil således være i stand til at omdanne kinetisk energi fra den modkørende luftstrøm til en lang række forskellige energityper. Baseret på Ajax-konceptet blev Neva hypersoniske flyfamilie udviklet til orbital og nær-jord-transport af passagerer eller nyttelast. Ajax-konceptet er nyt med en enorm teknisk risikofaktor, så der er udbrudt heftige debatter om gennemførligheden af udviklingen og projektet. I 1993 var den endelige dom afsagt af en ekspertkommission af førende videnskabsmænd netop blevet kendt. Dommen fastslog, at dette koncept absolut ikke modsiger moderne videnskabelige data.
Men for at udføre arbejdet var der brug for midler, som ikke var til rådighed. Og i maj 2001 blev det kendt, at JSC Leninets havde underskrevet en aftale med Kina om at påbegynde fælles arbejde med GLA for Ajax-konceptet. Projektet er designet for 15 år. Omfanget af investeringer er endnu ikke fastlagt, men ifølge omtrentlige skøn fra eksperter bruges cirka 70-80 millioner dollars på udviklingen af et lignende projekt i udlandet. Finansielle dokumenter planlægges underskrevet i 2011 i september. Aftalen giver også mulighed for samarbejde om udvikling af elektronisk udstyr til forskellige typer luftfart og satellitnavigationssystemer.
Kh-90 "Koala" missil ("AS-19 Koala").
Verdens første hypersoniske manøvreringsmissil blev testet i februar 2004 under Security 2004 kommandostabens øvelse. Præsident Putin var også til stede. AS-19-projektet er Ruslands svar på Washingtons nye missilforsvarsprogram. Det nye russiske våben affyres fra TU-160-klassens strategiske bombefly. Det overvinder ethvert missilforsvarssystem og kaldes X-90. Dette projekt i Vesten har titlen "AS-19 Koala". Det menes, at skjult under X-90 er verdens første guidede hypersoniske krydsermissil, hvis taktiske og tekniske karakteristika, såvel som dets eksterne data, er en militær hemmelighed. Ifølge nogle rapporter skulle den tages i brug i 2010.
TU-160M er et strategisk bombefly, der er blevet et symbol på militær magt i Rusland. "M" betyder modificeret, det vil sige, at bilens vinger er lidt forstørrede. Så det er med dens hjælp, at X-90 lanceres, som har evnen til at overvinde alle missilforsvarssystemer, der støder på dens vej, og ramme målet med præcis nøjagtighed, selv på andre kontinenter.
X-90 begyndte sin historie i 1971. Derefter henvendte en gruppe udviklere sig til USSR-regeringen med en anmodning om at bygge små strategiske krydsermissiler, der kunne udføre forskellige handlinger i lav højde, gældende for terrænet. Forslaget fandt ikke noget svar fra ledelsen på daværende tidspunkt. De huskede det først, da USA begyndte at udvikle de strategiske krydsermissiler i 1975. Udviklerne blev omgående beordret til at begynde udviklingen i 1976, og dette projekt skulle være afsluttet i midten af 1982. I december 1983 var det meningen, at missilet skulle tages i brug.
Hovedkravet var, at raketten skulle have supersonisk hastighed. X-90 nåede en hastighed på 3M i slutningen af 70'erne, og allerede i 80'erne nåede hastigheden 3-4M. Ved flyshowet MAKS-1997 kunne alle besøgende til Rainbow-pavillonen beundre et eksperimentelt hypersonisk fly. Denne enhed er prototypen på et nyt krydsermissil, der vil være i stand til at bære et par individuelt målrettede sprænghoveder om bord, der uafhængigt kan ramme mål i en afstand på mere end 100 km fra hovedmissilet og fra dets adskillelsespunkt. Transportøren vil være TU-160M-bombeflyet.
På det tidspunkt var X-90 hypersoniske fly cirka 12 meter langt og var udstyret med en ramjetmotor. Dagens raket overstiger ikke 9 meter. Efter at raketten er adskilt fra luftfartøjet i en højde af 8000-20000, åbnes dens trekantede vinger, som har et spænd på omkring 7 meter, og haleenheden åbnes også. Derefter tændes fastbrændstofacceleratoren, ved hjælp af hvilken raketten accelererer til supersonisk hastighed, så begynder hovedmotoren at fungere, hvilket giver en hastighed på 4-5M. Den omtrentlige rækkevidde dækker 3.500 kilometer.
Hvordan fungerer det hele?
For at et scramjet-drevet fly kan nå de nødvendige hastigheder, skal dets motor gennemgå flere driftsfaser. For at accelerere hastigheden til Mach 3-4, kan du bruge gasdrevne turbinemotorer eller raketboostere, både eksterne og interne. Når den når en hastighed på Mach 4, begynder scramjet-motoren at gå fra lavhastighedstryktilstanden til tilstanden med stabile stødbølger, der dannes i motoren. De skaber sektioner af luftstrøm ved indgangen til forbrændingskammeret ved subsonisk hastighed. I en traditionel scramjetmotor gøres dette ved hjælp af en diffuser og et luftindtag, som reducerer hastighedsflowet til et niveau, der er meget lavere end lydens hastighed, på grund af stigningen i diffusorarealet, og derfor på denne måde komplet forbrænding af blandingen kan opnås ved subsoniske hastigheder. Det nødvendige tryk tilvejebringes af en ekspanderende og tilspidsende dyse, som er placeret bag forbrændingskammeret. Når man forlader kammeret i scramjet, dannes der "termisk gasdrosling", hvilket slet ikke kræver en geometrisk reel indsnævring af dysen. Strømningen er indsnævret på grund af, at gassen er blandet med luft, og strømmene er præcist fordelt.
Mens et fly med en scramjet-motor accelererer på sit eget tryk fra Mach 3 til Mach 8, formår motoren at skifte til en anden tilstand i området fra Mach 5 til Mach 7. Dette øjeblik betragtes som en overgang, da motoren fungerer både som en hypersonisk og som en traditionel scramjet. Både temperaturstigningen og trykstigningen bremses i forbrændingskammeret. Som følge heraf er en kort forkompressionszone tilstrækkelig for at motoren kan fungere normalt. Fra luftindsugningshalsen bevæger stødbølgerne sig så tæt som muligt på brændkammerets indløb.
Efter at have nået tærsklen til Mach 6, bremses luftstrømmen så meget i forhold til subsoniske hastigheder, at den nogle steder næsten går helt i stå, og det medfører ret skarpe ændringer i varmeoverførsel og tryk. Forekomsten af sådanne symptomer, cirka mellem Mach 5 og 6, kan tjene som et signal om, at det er tid til at skifte til fuld scramjet-tilstand. Nå, hvis hastigheden allerede er gået ud af skalaen ud over Mach 7, adskiller forbrændingsprocessen ikke længere luftstrømmen, og så begynder motoren at fungere i samme scramjet-tilstand, men uden stødbølger foran forbrændingskammeret. Stødbølgerne, der kommer fra luftindtaget, er fordelt over hele motoren.
Ved hastigheder over Mach 8 træder fysikkens love i kraft, som blot kræver, at forbrændingstilstanden er supersonisk, da motoren ikke vil modstå de temperaturer og tryk, der kan opstå, når luftstrømmen decelereres til subsoniske hastigheder.
En scramjetmotor, der kører ved hastigheder fra Mach 5 til Mach 15, skaber en række tekniske problemer. Dette inkluderer kampen mod motoroverbelastninger (hovedsageligt termiske), og de vanskeligheder, der opstår ved blanding af brændstof med luft, og overophedning af alle forkanterne af luftindtaget. For at flyve med hypersoniske hastigheder skal der være specielle materialer og designs.
Ved en hastighed på omkring Mach 12 udligner hastigheden af det indsprøjtede brændstof hastigheden af luftstrømmen, der kommer ind i forbrændingskammeret, og blanding af luft med brændstof bliver meget vanskelig. Ved at nå endnu højere Mach-hastigheder fremkalder høje temperaturer i forbrændingskammeret ionisering af molekyler og deres opløsning. Og alle disse processer falder på et så komplekst billede af luftstrøm, hvor kun supersonisk blanding forekommer, såvel som samspillet mellem luftindtagskanalen og forbrændingskammeret og forbrændingslovene, hvilket gør det næsten umuligt at beregne gasstrømme , forsyningsmåden for varmebalance og brændstof i forbrændingskammeret.
Under hypersonisk flyvning opvarmes flyets motor ikke kun fra, hvordan forbrændingskammeret fungerer, men også fra andre systemer: pumper, hydraulik, elektronik. I hypersoniske fly er varmestyringssystemer hovedsageligt altid samlet i motoren, da den oplever de største termiske belastninger. Generelt er der mange problemer og misforståelser med motoren. Jetstrømszonen har altid været præget af enorme mekaniske, termiske og akustiske belastninger, og den har altid kun været fyldt med en ætsende aktiv blanding bestående af varm ilt og forbrændingsprodukter.
Hvis motoren ikke er afkølet, vil forbrændingskammerets temperatur overstige 2760 grader Celsius, hvilket uden tvivl er meget højere end smeltepunktet for de fleste metaller. Heldigvis kan problemet med høje temperaturer løses gennem aktiv køling, udvikling af specielle højtemperaturstrukturer og korrekt materialevalg. Et hypersonisk fly har sine egne strenge krav til materialer og strukturer. Her er de: alt for høje temperaturer; fuldstændig opvarmning af enheden; bevægelige og stationære varmezoner fra adskillige stødbølger; store aerodynamiske belastninger; tunge belastninger som følge af trykpulsering; muligheden for alvorlige flagrer, vibrationer, der svinger belastninger af termisk oprindelse; erosion under påvirkning af jetstrømme inde i motoren og indgående luftstrømme.
Nu, efter vellykkede test på jorden af flere fuldskalamodeller og efter en vellykket flyvning på X-43A, bliver planerne om at skabe et fuldgyldigt fly med en scramjetmotor drevet af kulbrinte eller brintbrændstof mere og mere virkelige . NASA forbereder endnu en X-43A til opsendelse og planlægger at accelerere den til Mach 10 (op til 12.000 km/t).
Pratt & Whitney, det amerikanske luftvåben og Boeings Phantom Works vil fortsætte med at flyve teste scramjetmotorer, der bruger kulbrintebrændstof. Disse tests, med en relativt simpel motor at fremstille, vil demonstrere hele rækken af alle mulige accelerationer og muligheden for stabil og konstant drift i blot et par minutter ved hastigheder på 4-6 Mach. Det forventes også at kontrollere kontrollerbarheden af motoren og generelt hele enheden ved hjælp af computere og sensorer.
Demonstrationen af disse forskellige teknologiske fremskridt, såvel som en række andre planlagte luft- og jordforsøg, vil bane vejen for skabelsen af økonomisk levedygtige og multi-anvendelige hypersoniske motorer til rumfartøjer, krydsermissiler og ultra-langrækkende fly. . Disse enheder vil gå i drift omkring 2015 og 2025.
10-07-2015, 11:34
Hvad ligger bag rygterne om skabelsen af nye supermægtige våben i Rusland?
Det militære analytiske center Janes Information Group (USA) offentliggjorde en rapport om Ruslands succesfulde test af det nye hypersoniske fly Yu-71 (Yu-71 på engelsk transskription).
Testene blev ifølge amerikanerne udført tilbage i februar 2015. Opsendelsen fandt angiveligt sted fra Dombarovsky-teststedet nær Orenburg. Deres militæranalytikere rapporterer tophemmelige og skræmmende oplysninger til den almindelige mand.
Det forlyder, at Yu-71 er en del af det russiske hemmelige projekt 4202. I udlandet blev det fastslået, at hastigheden på vores hypersoniske missil er 11.200 km/t. En genstand, der manøvrerer med en sådan hastighed, kan ikke skydes ned - missilforsvarssystemet er magtesløst over for sådanne hastigheder. Derudover kan Yu-71 bære et atomsprænghoved.
Ifølge amerikanske analytikere vil Rusland snart have mulighed for at iværksætte højpræcisionsangreb mod udvalgte mål. Desuden vil selv de mest beskyttede af dem med garanti blive ramt af ét missil. I USA antages det, at inden for 5 år vil udsendelsen af en gruppe russiske hypersoniske missiler begynde nær Orenburg, i Dombarovsky-regimentet af de strategiske missilstyrker stationeret der, og i alt fra 2020 til 2025 24 kampkøretøjer oprettet på grundlag af Yu-71 vil blive sat i drift. Det følger også af dokumentet, at Rusland på dette tidspunkt vil have skabt et nyt tungt interkontinentalt ballistisk missil "Sarmat", der er i stand til at bære Yu-71.
Det hævdes, at Moskva har brug for hypersoniske våben for at opnå løftestang i forhandlingerne med Washington og begrænse effektiviteten af det amerikanske missilforsvarssystem.
Før offentliggørelsen af denne sensation blev det rapporteret, at det kinesiske militær også udførte (en anden) succesfuld test af WU-14 hypersoniske angrebsfly, der var i stand til at bryde igennem det amerikanske missilforsvarssystem og levere et atomangreb.
Generelt var amerikanerne belejret fra alle sider: fra vest af Kina, fra øst og nord af Rusland. Og de vil én ting - at rive de amerikanske og europæiske missilforsvarssystemer fra hinanden, som Tuziks varmeflaske, for at udslette alle Pentagons strategiske faciliteter fra jordens overflade. Logikken i denne rædsel er enkel: Washington, giv os nye milliarder til at udvikle vores egne hypersoniske missiler, ellers forbliver vi afsløret, ligesom den bibelske Adam.
I USA udføres arbejdet med hypersoniske missiler med ikke mindre, hvis ikke større, intensitet end i Rusland og Kina tilsammen. Og med rigtig god økonomisk støtte.
Der blev tilsyneladende ikke opnået nogen gennembrudssucceser, og de milliarder, der er afsat fra budgettet, er allerede brugt. Hvad skal jeg gøre? Vi er nødt til at lancere en rædselshistorie og sikre ubegrænset finansiering til os selv. Hvilket er, hvad der blev gjort.
Selve ideen om at skabe missiler, der er i stand til at flyve 5-7, eller endda titusinder hurtigere end lydens hastighed, har altid tiltrukket militæret. Sådanne enheder har så kraftig kinetisk energi, at de er i stand til at forårsage den mest alvorlige skade på enhver fjende genstand selv uden et sprænghoved. Og med et atomsprænghoved...
I princippet er det ikke særlig svært at accelerere et sprænghoved, der sendes ind i et lavt kredsløb om Jorden, til hypersonisk og pege det nedad. Problemet er præcis vejledning, da det endnu ikke er muligt at styre et objekt, der bevæger sig med en hastighed på over 10.000 km/t. Herunder fordi sprænghovedet ved en skarp ændring i den lige flyvevej simpelthen kan kollapse på grund af enorme overbelastninger.
Men at bygge en funktionel enhed, der er i stand til at flyve med hypersoniske hastigheder og endda manøvrere i atmosfæren, er utrolig vanskelig.
Det handler ikke kun om overbelastning, men også om det særlige ved brændstofforbrænding, enorm luftfriktion på overfladen af et flyvende køretøj og trykstigninger på forskellige overflader af et hypersonisk krydsermissil.
Ikke desto mindre har arbejdet i denne retning været i gang i flere årtier.
USSR kom tættest på den praktiske skabelse af et hypersonisk krydsermissil. Det hypersoniske eksperimentelle fly (GELA), eller X-90, blev skabt på Raduga IKB i slutningen af 1980'erne. Efter Sovjetunionens sammenbrud blev projektet lukket i 1992. Senere blev GELA-apparatet vist flere gange på MAKS aerospace show i Zhukovsky.
Ved design var det et krydsermissil med en foldedelt deltavinge og et skrog næsten udelukkende dedikeret til en ramjetmotor. Med en affyringsvægt på 15 tons kunne X-90-raketten, som dens udviklere hævdede, accelerere til en hastighed på mindst M = 4,5 - dette er minimumsværdien af hyperlyd. Ifølge pålidelige, men aldrig officielt bekræftede data, blev X-90-missilet med succes opsendt fra et luftfartsfly i slutningen af 1980'erne, og det nåede sin designhastighed. Dette projekt blev dog ikke efterfølgende finansieret, og selve emnet hyperlyd var lukket i mere end 10 år.
I udlandet foregik oprettelsen af hypersoniske fly parallelt med arbejdet i Sovjetunionen. Sandt nok uden den store succes. Boeing X-43-projektet blev et gennembrud. Udvendigt mindede det amerikanske fly en del om det lukkede sovjetiske X-90. I 2001 foretog denne hypersoniske drone sin første flyvning, men den var mislykket. Den anden flyvning menes at være gået glat. Vi nåede ikke superfart, men vi fik styr på kontrolsystemet. Men ved den tredje opsendelse, i november 2004, satte X-43-dronen rekord og accelererede til en hastighed på 11.200 km/t. Dette er højere end hvad vores X-90 opnåede.
Udviklingen af det eksperimentelle X-43-projekt i USA var X-51-raketten. Det minder endnu mere om vores aldrig gennemførte GELA-projekt. Det hævdes, at X-51 kan blive et af de vigtigste våben i amerikansk strategisk luftfart. Ifølge officielle data skulle X-51-raketten have en flyvehastighed i størrelsesordenen M = 6-7, hvilket er tæt på den langvarige ydeevne af vores X-90.
Sådanne hastigheder er ifølge eksperter tilstrækkelige til mulig brug af missiler i et hurtigt globalt angrebssystem. I 2010 fandt den første lancering og flyvning af X-51 sted.