Encyclopedia școlară

• Diagnosticare

De fapt de ce exact 5 M? Valoarea de 5 a fost aleasă deoarece, la această viteză, începe să se observe ionizarea fluxului de gaz și alte modificări fizice, ceea ce afectează bine proprietățile sale. Aceste modificări sunt remarcabile în special în cazul motorului, motoarele cu turbopropulsie convenționale (motoarele turbojet) nu pot funcționa cu o viteză atât de mare, este nevoie de un motor fundamental diferit, o rachetă sau un motor direct (deși nu este atât de diferit, pur și simplu nu are compresor și turbină; își îndeplinește funcția în același mod: comprimă aerul de admisie, îl amestecă cu combustibilul, îl arde în camera de ardere și primește un curent de jet la ieșire).

De fapt, un motor cu ramjet, acesta este un tub cu o cameră de combustie, este foarte simplu și eficient la viteză mare. Doar un astfel de motor are un dezavantaj uriaș, are nevoie de o anumită viteză inițială de lucru (nu există compresor pentru acesta, nimic nu comprimă aerul la viteză mică).

Viteză istorică

În 1965, modelul YF-12 (prototipul celebrului SR-71) a atins o viteză de 3.331,5 km / h, iar în 1976 seria SR-71 a fost de 3.529,6 km / h. Acest lucru este "numai" 3.2-3.3 M. Departe de a fi hipersond, dar deja pentru a zbura cu această viteză în atmosferă, trebuiau dezvoltate motoare speciale, care funcționau la viteze reduse în modul normal și la viteze mari în modul jeton, și pentru piloți - sisteme speciale de susținere a vieții (costume de spațiu și sisteme de răcire), deoarece avionul a fost încălzit prea mult. Ulterior, aceste galerii au fost folosite pentru proiectul Shuttle. De foarte mult timp, SR-71 a fost cea mai rapidă aeronavă din lume (a oprit zborul în 1999).

MiG-25R sovietic ar putea atinge teoretic o viteză de 3,2 M, însă viteza de operare a fost limitată la 2,83 M.

Prezentați timp

În spatele tuturor cercetărilor promițătoare, cum ar fi de obicei armata. În cazul vitezelor hipersonice, acesta este, de asemenea, cazul. În prezent, cercetarea se desfășoară în principal în direcția navelor spațiale, a rachetelor de croazieră hipersonică și a așa-numitelor focoase hipersonice. Acum vorbim de hipersundul "real", care zboară în atmosferă.

Rețineți că lucrul la viteze hipersone se afla în faza activă în anii 60-70, atunci toate proiectele au fost închise. Revenit la viteze de peste 5 M numai la începutul anilor 2000. Atunci când tehnologia permite crearea de motoare eficiente cu flux direct pentru zborul hipersonic.

Viteza hipersonească

Viteza hipersoncțională (HS) în aerodinamică - viteze care depășesc în mod semnificativ viteza sunetului în atmosferă.

Începând cu anii 1970, conceptul se referă, de obicei, la viteze supersonice de peste 5 numere Mach (M).

Conținutul

Informații generale

Flying la viteza hipersoncțională face parte din modul de zbor supersonic și se desfășoară într-un flux de gaz supersonic. Debitul aerului supersonic este radical diferit de subson, iar dinamica zborului unui avion la viteze mai mari decât viteza de zgomot (peste 1,2 M) este radical diferită de zborul subsonic (până la 0,75 M, intervalul de viteză de la 0,75 până la 1,2 M este denumit viteza transonală ).

Definiția limitei inferioare a vitezei hipersonice este asociată de obicei cu debutul proceselor de ionizare și disociere a moleculelor din stratul de graniță (PS) din jurul aparatului, care se mișcă în atmosferă, care începe să apară la circa 5 M. De asemenea, această viteză se caracterizează prin faptul că motorul " Ramjet ") cu combustie subsonică de combustibil (" SPVRD ") devine inutil datorită frecarii extrem de ridicate care are loc la frânarea aerului care trece de acest tip de motor. Astfel, în gama hipersoncțională de viteze, este posibil să se folosească doar un motor cu rachetă sau un pistol hipersonic (scramjet) cu combustie supersonică de combustibil pentru a continua zborul.

Caracteristicile fluxului

Deși definiția unui flux hipersonic (GP) este destul de controversată din cauza lipsei unei limite clare între fluxurile supersonice și hipersonice, GP poate fi caracterizat prin anumite fenomene fizice care nu mai pot fi ignorate atunci când sunt luate în considerare:

• un strat subțire de undă de șoc;
• formarea straturilor de șoc vâscoase;
• apariția undelor de instabilitate în PS care nu sunt inerente fluxurilor subsonice și supersonice [1];
• fluxul de temperatură înaltă [2].

Strat subțire al undelor de șoc

Pe măsură ce crește viteza și numerele Mach corespunzătoare, crește și densitatea din spatele undei de șoc (SW), ceea ce corespunde unei scăderi a volumului din spatele SW datorită păstrării masei. Prin urmare, stratul de undă de șoc, adică volumul dintre aparat și undele de șoc devine subțire la numerele mari ale lui Mach, creând un strat limită subțire (PS) în jurul aparatului.

Formarea straturilor de șoc vâscoase

O parte din energia cinetică mare închisă în curentul de aer, când M> 3 (flux vâscos) este transformată în energie internă datorită interacțiunii vâscoase. Creșterea energiei interne se realizează printr-o creștere a temperaturii. Deoarece gradientul de presiune îndreptat de-a lungul normalului către debitul din stratul de graniță este aproximativ zero, o creștere semnificativă a temperaturii pentru numerele mari de Mach conduce la o scădere a densității. Astfel, PS-ul de pe suprafața aparatului crește și la număr mare Mach se îmbină cu un strat subțire de undă de șoc în apropierea nasului, formând un strat de șoc vâscos.

Apariția undelor de instabilitate în PS care nu sunt caracteristice fluxurilor subsonice și supersonice

În problema importantă a transferului fluxului laminar la debitul turbulent pentru cazul fluxului în jurul unei aeronave, rolul cheie îl joacă undele de instabilitate formate în PS. Creșterea și interacțiunea neliniară ulterioară a acestor valuri transformă fluxul laminar inițial într-un flux turbulent. La viteze subsonice și supersonice, rolul cheie în tranziția laminar-turbulentă este jucat de undele Tolmin-Schlichting având un caracter vortex. Începând cu M = 4,5, undele acustice de tipul II apar și încep să domine (modul II sau modul Makav), datorită cărora se produce tranziția la turbulență în scenariul de tranziție clasică (există și un mecanism de trecere by-pass) [1].

Temperatură înaltă de temperatură

Debitul de mare viteză în punctul frontal al vehiculului (punctul sau zona de inhibare) face ca gazul să se încălzească la temperaturi foarte ridicate (până la câteva mii de grade). Temperaturile ridicate, la rândul lor, creează proprietăți chimice non-echilibrate ale fluxului, constând în disocierea și recombinarea moleculelor de gaz, ionizarea atomilor, reacțiile chimice în flux și cu suprafața aparatului. În aceste condiții, procesele de convecție și de schimb de căldură prin radiație pot fi semnificative [2].

Parametrii de similaritate

Parametrii fluxurilor de gaze sunt descriși de obicei printr-un set de criterii de similitudine care fac posibilă reducerea unui număr practic nelimitat de stări fizice în grupuri de similitudine și care fac posibilă compararea fluxurilor de gaze cu parametri fizici diferiți (presiune, temperatură, viteză etc.). Pe acest principiu se bazează experimentele în tunelurile aerodinamice și transferul rezultatelor acestor experimente pe aeronave reale, în ciuda faptului că, în experimentele cu țevi, mărimea modelelor, a debitelor, a sarcinilor termice etc. poate diferi foarte mult de modurile reale de zbor, în timp ce parametrii de similaritate (Mach, Reynolds, Stanton, etc.) corespund zborului.

Pentru fluxul trans și supersonic sau compresibil, în majoritatea cazurilor, parametrii precum numărul Mach (raportul dintre viteza fluxului și viteza locală a sunetului) și Reynolds sunt suficienți pentru o descriere completă a fluxurilor. Pentru parametrii fluxului de date hipersonic de multe ori nu este suficient. În primul rând, ecuațiile care descriu forma undei de șoc devin aproape independente la viteze de 10 M. În al doilea rând, creșterea temperaturii fluxului hipersonic înseamnă că efectele legate de gazele non-ideale devin vizibile.

Contabilizarea efectelor în gazul real înseamnă mai multe variabile care sunt necesare pentru a descrie pe deplin starea gazului. Dacă un gaz staționar este descris complet de trei cantități: presiunea, temperatura, capacitatea de căldură (indicele adiabatic) și gazul în mișcare sunt descrise de patru variabile care includ și viteza, atunci gazul fierbinte în echilibru chimic necesită, de asemenea, ecuațiile de stare pentru componentele sale chimice, disocierea și ionizarea trebuie să includă și timpul ca una dintre variabilele stării sale. În general, aceasta înseamnă că, la orice moment selectat pentru un flux de nerambursare, sunt necesare 10 până la 100 de variabile pentru a descrie starea gazului. În plus, fluxul hipersonic rar (GP), descris de obicei în termeni de numere Knudsen, nu respectă ecuațiile Navier-Stokes și necesită modificarea lor. GP este de obicei clasificat (sau clasificat) folosind energia totală exprimată folosind entalpia totală (mJ / kg), presiunea totală (kPa) și temperatura de decelerare a curgerii (K) sau viteza (km / s).

Pentru aplicații inginerești, W. Hayes a dezvoltat un parametru de similitudine apropiat de regula spațiului Vitcomb, care permite inginerilor să aplice rezultatele unei serii de teste sau calcule efectuate pentru un model la dezvoltarea unei întregi familii de configurații similare de modele fără teste suplimentare sau detaliate calcule.

Listă de moduri

Fluxul hipersonic este împărțit în multe cazuri speciale. Atribuirea unui semiconductor unui regim de debit sau a altui flux este dificilă datorită "încețoșării" limitelor stărilor la care acest fenomen este detectat în gaz sau devine vizibil din punct de vedere al modelației matematice utilizate.

Perfect gaz

În acest caz, debitul de aer trece poate fi considerat un flux ideal de gaz. GP în acest mod depinde încă de numerele Mach și simularea este ghidată de invarianți de temperatură, mai degrabă decât de un perete adiabatic, care are loc la viteze mai mici. Limita inferioară a acestei zone corespunde vitezei de aproximativ 5 M, în care un SPVRD cu ardere subsonică devine ineficient și limita superioară corespunde vitezelor în regiunea de 10-12 M.

Gaze perfecte cu două temperaturi

Este parte a cazului unui regim ideal de curgere a gazului cu viteze mari în care fluxul de aer trece poate fi considerat ideal din punct de vedere chimic, însă temperatura separată a vibrațiilor și temperatura de rotație a gazului trebuie considerată separat, ceea ce duce la două modele de temperatură separate. Acest lucru are o importanță deosebită atunci când se proiectează duze supersonice, unde răcirea vibrațională datorată excitației moleculelor devine importantă.

Gaz disociat

În acest caz, moleculele de gaz încep să disocieze în timp ce vin în contact cu undele de șoc generate de corpul în mișcare. Debitul începe să difere pentru fiecare gaz luat în considerare cu propriile sale proprietăți chimice. Abilitatea materialului corpului aparatului de a servi drept catalizator în aceste reacții joacă un rol în calculul încălzirii suprafeței, ceea ce înseamnă apariția dependenței fluxului hipersonic de proprietățile chimice ale corpului în mișcare. Limita inferioară a regimului este determinată de prima componentă a gazului, care începe să disocieze la o temperatură de decelerare a curgerii, care corespunde azotului la 2000 K. Limita superioară a acestui regim este determinată de debutul proceselor de ionizare a atomilor de gaz din HJ.

Gaz ionizat

În acest caz, numărul de electroni pierduți de atomi devine semnificativ și electronii trebuie modelați separat. Adesea, temperatura gazului de electroni este considerată izolată de alte componente ale gazului. Acest mod corespunde intervalului de viteză GP 10-12 km / s (> 25 M), iar starea gazului în acest caz este descrisă utilizând modele de plasmă nonradiativă sau non-emițătoare.

Modul de dominare a transferului de radiații

La viteze mai mari de 12 km / s, transferul de căldură către aparat începe să se realizeze în principal prin transferul de radiații, care începe să domine transferul termodinamic împreună cu creșterea vitezei. Simularea gazelor în acest caz este împărțită în două cazuri:

• optic subțire - în acest caz, se presupune că gazul nu reabsorbția radiației care provine de la celelalte părți sau unitățile selectate de volum;
• din punct de vedere optic gros - în cazul în care se ia în considerare absorbția radiației de către plasmă, care este apoi reemitată inclusiv pe corpul dispozitivului.

Modelarea gazelor optice groase este o sarcină dificilă, deoarece, datorită calculului transferului radiativ la fiecare punct din flux, cantitatea de calcul crește exponențial cu numărul de puncte în cauză.

Aerul roșu

Aviație, parașute, paragliders

Viteza hipersonească

Sovietic racheta hipersoncțională X-90

Sovietic racheta hipersoncțională X-90 cu aripi pliate

Viteza hipersoneză zboară la o viteză de patru viteze de sunet și mai mult. În rândul specialiștilor din domeniul aviației, cel mai adesea se utilizează denumirea "viteza sunetului", mai degrabă decât "viteza". Acest nume provine din numele fizicianului austriac austriac Ernst Mach (Ernst Mach), care a investigat procesele aerodinamice care însoțesc mișcarea supersonică a corpurilor. Astfel, 1Max este ONE viteza de sunet. În consecință, viteza hipersonică este FOUR Mach și mai mult. În 1987, la 7 decembrie, la Washington, șefii de stat ai URSS și SUA, Mihail Gorbaciov și Ronald Reagan, au semnat acordul Pioneer și Pershing-2 privind eliminarea rachetelor nucleare cu rază medie. Ca urmare a acestui eveniment, a avut loc o oprire în dezvoltarea rachetei strategice sovietice de croazieră "X-90", care a avut o viteză de zbor hipersonic. Creatorii rachetei X-90 au primit permisiunea de a efectua doar un zbor de testare. Acest test de succes ar putea conduce la o re-echipare mare a avioanelor Forțelor Aeriene Sovietice cu viteză de zbor hipersonic, care ar putea asigura o superioritate în aerul URSS.

Aeronavă experimentală american supersonică Bell X-1

În 1943, compania aeriană americană "Bell" a început să creeze aeronava, care trebuia să depășească viteza sunetului. Un glonț tras de la o pușcă zboară mai repede decât viteza sunetului, astfel încât nimeni nu sa gândit la forma fuselajului noii aeronave. Designul lui a presupus o mare marjă de siguranță. În unele locuri, foile au depășit grosimea de 1 centimetru. Pulpa era grea. În legătură cu decolarea independentă, nu se poate pune problema. Pe cer, noul avion a fost ridicat cu ajutorul unui bombardier B-29. Aeronave americane concepute pentru a depăși viteza sunetului, numită "X-1" (vezi articolul "Avion necunoscut"). Forma fuselajului X-1 ar putea fi potrivită pentru viteza de zbor hipersonic.

Primul avion supersonic sovietic La-176

Pilotul testului civil Chalmers Goodlin a stabilit o condiție - prima pentru depășirea vitezei sunetului este de 150.000 de dolari! Apoi, salariul căpitanului USAF era de 283 de dolari pe lună. Un tânăr căpitan, la vârsta de 24 de ani, Chuck Yeager, un ofițer militar, un pilot de fund, care a doborât 19 avioane fasciste, 5 dintre aceștia într-o singură bătălie, a decis că va depăși viteza sunetului. Nimeni nu știa că în timpul zborului, pentru a depăși viteza sunetului, avea două coaste rupte, iar brațul drept nu se mișca foarte bine. Acest lucru sa întâmplat ca urmare a căderii unui cal în timpul unei plimbări cu soția cu o zi înainte. Chuck Yeager a înțeles că acesta a fost ultimul său zbor în fața spitalului și a tăcut, astfel încât zborul NU A fost anulat. Depășirea vitezei sunetului va fi primul pas spre avansarea la viteza de zbor hipersonic.

Prima rachetă balistică sovietică R-1 la poziția de lansare

În 1947, la 14 octombrie, un bombardier strategic american B-29 a zburat în cer de la o bază aeriană secretă, cu un avion atașat la compartimentul cu bombe. La o altitudine de aproximativ 7 km, navele spațiale cu echipaj au avut o formă neobișnuită. Câteva minute mai târziu a existat o bruia asurzitoare, ca atunci când ardeau mai multe arme în același timp, dar nu era un dezastru. În această zi, pilotul american de testare Charles Elwood Yeager, mai cunoscut sub numele de Chuck Yeager sau Chuck Eager, pentru prima dată în istoria omenirii a depășit SOUND SPEED pe o aeronavă X-1 EXPERIMENTAL. Avionul supersonic X-1 a avut o viteză maximă de zbor de 1.556 km / h, iar acest lucru este cu o aripă dreaptă, plafonul practic X-1 este de 13.115 metri, forța maximă de acționare a motorului este de 2.500 kgf. Landed X-1 în sine, într-un mod de planificare. Mai târziu, pe aceeași bază aeriană, mai bine cunoscută sub numele de "Zona-51", situată în partea de jos a lacului de sare uscat Groom (Groom), în sudul statului Nevada, vehiculele au fost testate cu viteză de zbor hipersonic.

Prima rachetă balistică sovietică R-1 în zbor

De când Statele Unite au adoptat doctrina razboiului nuclear, numărul bombardierelor strategice din Statele Unite a crescut de patru ori. Mii de avioane de luptă F-80 și F-82 ar fi trebuit să apere bombardierele. La un an după Chuck Yeager, pilotul de testare sovietic Ivan Yevgrafovich Fedorov a depășit viteza sunetului la luptătorul La 176.

Prima proiectilă sovietică "Storm" pe platforma de lansare în timpul lansării

Măsurarea aripii La-176 a fost de 45 de grade, forța maximă a motorului a fost de 2.700 kgf, plafonul practic a fost de 15.000 m, iar viteza maximă a fost de 1.105 km / h. În acel moment, 2-3 viteze de sunet păreau limita pentru avioanele cu echipaj. Dar la locul de testare secret al URSS, chiar și atunci, a fost testat un vehicul cu o viteză de zbor hipersonic. A fost racheta R-1 cu o viteză maximă a aerului de 1.465 m / s și un interval de zbor de 270 km. Testele de P-1 au fost efectuate la situsul de testare Kapustin Yar din regiunea Astrahan. Aeronavele viitoare care se deplasează la viteză hipersonică necesită nu numai noi motoare și materiale noi, ci și combustibil nou. Combustibilul secret pentru racheta balistică R-1 a fost alcoolul etilic de cea mai înaltă categorie de puritate.

Prima proiectilă sovietică "Storm" în zbor

Racheta BALLISTIC R-1 a fost dezvoltată sub conducerea lui Serghei Pavlovici Korolev. Pentru a fi corect, spunem că o parte din specialiștii germani de rachete care s-au mutat în URSS după cel de-al Doilea Război Mondial au avut, de asemenea, un rol activ în dezvoltarea R-1. Racheta R-1 a fost punctul de plecare pentru dezvoltarea rachetelor balistice INTERCONTINENTALE, care au avut viteze hipersonice și trebuiau să fie absolut incomplete mijloace de furnizare a armelor nucleare. Primul satelit artificial al Pământului și primul zbor cu echipaj în spațiu au fost deja datorate apariției rachetelor balistice intercontinentale.

Space Shuttle nave spațiale americane reutilizabile pe drumul spre complexul de lansare

Prima lansare de succes a rachetei balistice sovietice R-1 a avut loc pe 10 octombrie 1948. Pentru a atinge un echilibru militar cu Statele Unite, au fost necesare rachete cu o distanță de câteva sute și mii de kilometri. Testele rachetelor Korolev au avut succes, iar fiecare model ulterior a obținut o viteză de zbor hipersonic tot mai mare și un interval de zbor din ce în ce mai mare. Problema înlocuirii combustibilului cu rachete este pe ordinea de zi. Alcoolul etilic drept combustibil nu mai este potrivit datorită ratei insuficiente de ardere și datorită capacității sale insuficiente de căldură, adică a cantității de energie. De fapt, pentru a zbura la viteze hipersonice, doar HYDROGEN este potrivit ca combustibil. Nici un alt element chimic nu poate zbura atât de repede! Hidrogenul are o rată ridicată de ardere și o capacitate mare de căldură, adică o temperatură ridicată de ardere, având în același timp cea mai mică cantitate posibilă de combustibil pe bază de hidrogen. În consecință, atunci când se aplică HYDROGEN, este obținută forța maximă a motorului. Pe lângă toate acestea, combustibilul HYDROGEN este un carburant ABSOLUT ECOLOGIC. S. Korolyov a crezut că acest combustibil ar rezolva problema mișcării în spațiul apropiat de Pământ la viteze de zbor hipersone.

Spațiu cu navetă Spațiu de navetă spațial din SUA în timpul operării pe orbită

Cu toate acestea, a existat o altă soluție pentru vitezele cosmice. Acesta a fost propus de faimosul academician Mikhail Kuzmich Yangel și Vladimir Nikolaevich Chelomei. A fost un lichid asemănător amoniacului și, spre deosebire de hidrogen, a fost simplu și foarte ieftin de fabricat. Dar când Korolev a aflat ce a fost, a venit la HORROR! Acest combustibil excelent a fost numit HEPTIL. Sa dovedit a fi SIX TIMP O OTĂTOARE A ACIDULUI SINILIC și în ceea ce privește gradul de pericol pe care îl corespundea agenților toxici ZARIN și FOSGEN! Cu toate acestea, guvernul URSS a decis că armele cu rachete ar fi mai importante decât consecințele posibile și că ar trebui create cu orice preț. Ulterior, rachetele Yangel și Chelomey au alimentat combustibilul de la heptil.

Intercontinental R-7 în timpul lansării

În 1954, serviciile de informații sovietice au primit un mesaj secret de la un rezident din Statele Unite, datorită cărora au început lucrările de creare a aviației cu viteze de zbor hipersone în URSS. În SUA, acest proiect a fost numit Navajo. La două luni după mesajul secret, guvernul sovietic a decis să înceapă crearea unei rachete strategice pentru WING. În URSS, dezvoltarea unei astfel de rachete a fost încredințată Biroului de Design al S. A. Lavochkin (vezi articolul "Semionul Alekseevich Lavochkin"). Proiectul a fost numit "Storm". În doar trei ani, "Tempestul" a început să se supună testelor efectuate pe site-ul testului Kapustin Yar. Configurația "Storm" a corespuns navetei spațiale moderne americane "Space Shuttle". La momentul testului "Storm" a devenit cunoscut faptul că proiectul american "Navajo" a fost închis. Acest lucru sa întâmplat, cel mai probabil din cauza faptului că designerii americani nu puteau crea motoarele necesare atunci.

Rachetă intercontinentală R-7 în zbor

"Furtuna" nu a fost proiectată pentru viteza de zbor hipersonic, ci pentru o viteză ușor mai mică, pentru TREI cu viteză de sunet de cântar. Acest lucru se datorează faptului că în acel moment nu fuseseră încă create materiale care să reziste la ÎNCĂLZIREA vitezei hipersonice corespunzătoare. De asemenea, instrumentele de la bord ar trebui să rămână funcționale la o temperatură ridicată de încălzire. Când au creat "Storm", au început să dezvolte materiale care rezistă acestor condiții de temperatură de încălzire.

La lansarea a trei lansări de succes ale rachetei de croazieră "Buri", care posedă o viteză hipersonicică, R-7 a lansat deja primul satelit Pământ artificial și prima creatură vie, un mutt numit Laika, în orbita apropiată de pământ. În acest moment, șeful URSS, N.S. Hrușciov, într-un interviu acordat presei occidentale, a declarat public că racheta R-7 ar putea fi utilizată pentru a instala o taxă NUCLEARĂ și a lovi cu orice scop în Statele Unite. Din acest moment, rachetele balistice intercontinentale au devenit BAZA apărare a spațiului-rachetă al URSS. Racheta de croazieră "Storm" a fost făcută pentru a îndeplini aceeași sarcină, însă guvernul sovietic a decis că tragerea ambelor programe în același timp ar fi prea costisitoare, iar "Storm" a fost ÎNCHISĂ.

Avion experimental american X-31Rockwell

La sfârșitul anilor 1950 și pe parcursul anilor 1960, au fost efectuate experimente în Statele Unite și în URSS pentru a crea tehnologii avansate de aviație cu viteze de zbor hipersone. Dar în straturile dense din atmosferă, avionul a fost supraîncălzit și, în unele locuri, chiar topit, astfel încât realizarea vitezei hipersonice din atmosferă a fost din nou și din nou amânată pentru o perioadă necunoscută. În SUA, există un program de creare a unei aeronave experimentale denumite "X", cu ajutorul căruia se investighează zborul cu viteze hipersone. Armata americană a avut mari speranțe pentru aeronava experimentală X-31, dar pe 15 noiembrie 1967, după 10 secunde de zbor la viteza hipersonică, X-31 a explodat. Apoi, programul de aeronave experimentale "X" a fost suspendat, dar numai pentru un timp. Astfel, la mijlocul anilor 1970, o viteză de zbor hipersonic egală cu 11 viteze de zgomot (3,7 km / s) a fost atinsă pe avionul experimental american "X-15" la o altitudine de aproximativ 100 km.

Avion experimental american X-31Rockwell

La mijlocul anilor 1960, atat Statele Unite, cat si URSS, in mod independent unul de celalalt si in acelasi timp, au inceput sa creeze avioane deja produse in masina, care zburau la viteza de croaziera a celor Trei Mach! Flying cu trei viteze de sunet în ATMOSFERĂ este o sarcină foarte dificilă! Drept urmare, KB Kelly Johnson la Compania Lockheed și biroul de proiectare A. Mihoyan la MiG (vezi articolul "Artem Ivanovich Mikoyan") au creat două capodopere ale tehnologiei aviatice. Americanii - ofițerul de informații strategice "SR-71" Blackbird (vezi articolul "SR-71"). Rușii sunt cel mai bun luptător interceptor MiG-25 din lume (a se vedea articolul MiG-25). În afara, SR-71 este negru, nu datorită vopselei negre, ci datorită stratului de ferită, care elimină foarte eficient căldura. Ulterior, SR-71 a fost adus la o viteză de zbor hipersonic de 4.800 km / h. MiG-25 a fost folosit cu succes în timpul războiului Israel-Egipt ca avion de recunoaștere la mare altitudine. Întregul zbor pe MiG-25 asupra Israelului a durat două minute. Izbucnirea aeriană israeliană susține că MiG-25 are o viteză de sunet de trei ori jumătate (4,410 km / h sau 1225 m / s)!

Aeronave americane experimentale hipersonice X-15 cu rezervoare de combustibil suplimentare care sunt descărcate după utilizarea combustibilului

Superioritatea aerului poate fi asigurată de aviația aerospațială. Ca urmare a lucrărilor pe această temă, au apărut nave spațiale din cadrul USAGE Space Shuttle și Buran sovietic (a se vedea articolul Buran Spacecraft). La aterizarea pe pământ, nave spațiale reutilizabile pătrund în atmosferă la prima viteză cosmică, de 7,9 km / s, ceea ce este de 23,9 ori mai mare decât viteza sunetului. Pentru a proteja împotriva supraîncălzirii la intrarea în atmosferă, navele spațioase reutilizabile în exterior sunt acoperite cu plăci ceramice speciale. Este clar că chiar și cu o încălcare NU foarte mare a acestui strat de ceramică la viteză hipersonic, va apărea o catastrofă.

Aeronave americane experimentale hipersonice X-15 în zbor

După căutări necinstite pentru mijloacele universale de protecție împotriva supraîncălzirii, lupta pentru superioritatea aerului sa schimbat în alta - altitudine ultra-joasă. Rachetele răsturnate s-au mutat la o altitudine de zbor de aproximativ 50 de metri, pe viteze de zbor hipersonale, de aproximativ 850 km / h cu tehnologia RELIEF JLAYING. Racheta americană de croazieră a primit numele "Tomahawk" (Tomahawk) și analogul sovietic "X-55". Detectarea unei rachete de croazieră de către un radar este dificilă, deoarece racheta însăși, datorită celui mai nou sistem de adaptare, are o dimensiune mică și, prin urmare, o mică zonă de reflexie. De asemenea, înfrângerea unei rachete de croazieră este dificilă din cauza manevrelor active și imprevizibile în timpul zborului. Crearea rachetei sovietice de croazieră X-55 a fost încredințată biroului de design Raduga, condus de Igor Sergeevich Seleznev.

Aeronave americane experimentale hipersonice X-15 după aterizare

Totuși, calculele au arătat că invulnerabilitatea aproape completă a unei rachete de croazieră nu poate oferi decât o viteză de zbor hipersonic de cinci până la șase ori viteza sunetului (5-6 Machs), ceea ce corespunde unei viteze de aproximativ două km / s. La primele teste ale noilor tehnologii, designerii s-au confruntat din nou cu aceeași problemă de supraîncălzire a temperaturii. Când a fost atinsă o viteză de zbor hipersonic dată, suprafața rachetei sa încălzit la aproape 1.000 de grade Celsius și a fost prima care a eșuat antena de control. Apoi, Igor Seleznyov a mers la Leningrad la întreprinderea "Leninets", unde a fabricat electronica radio de la bord. Specialiștii nu au dat o concluzie reconfortantă. Este imposibil să faci o rachetă ghidat care zboară la viteză hipersoncidă în straturi dense din atmosferă.

Planul american strategic hipersonic SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Dar unul dintre institutele de cercetare, și anume Vladimir Georgievich Freinstadt, a propus o idee originală. De ce nu ar trebui ca kerosenul la bordul unei rachete de croazieră să fie folosit drept combustibil pentru ca capul să devină carburant? Au fost efectuate experimente pentru a crea un sistem de răcire care utilizează combustibil la bord, kerosen. În timpul lucrului, Freinstadt a ajuns la concluzia că kerosenul NU a avut suficientă energie pentru a zbura cu viteză hipersonic și că combustibilul necesar pentru viteză hipersonică a fost HIDROGEN. Dar Freinstadt a sugerat să obțină hidrogenul de la kerosen chiar la bordul rachetei. Conceptul unui astfel de motor a fost numit Ajax.

Vehiculele sovietice "Buran" reutilizabile Învelișul izolator termic al navei constând din plăci ceramice speciale este clar vizibil

La acea vreme, această idee părea prea fantastic. Ca urmare, a fost adoptată o rachetă de croazieră cu o viteză de zbor subson a lui X-55. Dar chiar și o astfel de rachetă a devenit o realizare științifică și tehnică remarcabilă. Scurte specificații ale rachetei de croazieră X-55: lungime - 5,88 m; diametrul carcasei - 0,514 m; aripă - 3,1 m; greutatea inițială - 1195 kg; zbor de zbor - 2 500 km; viteza zborului - 770 km / h (214 m / s); altitudine de zbor de la 40 la 110 m; greutatea capului capului - 410 kg; capul capului - 200 kt; atingând precizia de până la 100 m. În 1983, după introducerea rachetei de croazieră Kh-55 în serviciul Ministerului Apărării, sa pus întrebarea de a reduce crearea unui motor care să asigure viteza de zbor hipersonic. Dar tocmai în acest an tema avioanelor hipersonice a început să apară din ce în ce mai frecvent în rapoartele de informații sovietice.

Transportul spațial sovietic "Buran" pe orbită

Ca parte a programului Star Wars, guvernul american a început să finanțeze dezvoltarea vehiculelor care zboară în mod egal în atmosferă și în spațiu. În mod fundamental, armele aerospațiale ar trebui să fie vehicule cu viteze de zbor hipersone. După crearea cu succes a lui X-55, Igor Seleznev, fără a aștepta crearea modelului actual al mașinii Ajax, a început să dezvolte o rachetă de croazieră care zbura cu viteză hipersonic. O astfel de rachetă a fost racheta de croazieră "X-90", care ar fi trebuit să zboare pe kerosenul tradițional cu o viteză mai mare de 5 Mach. KB Selezneva a reușit să rezolve problema supraîncălzirii temperaturii. Sa presupus că X-90 va porni de la STRATOSFERA. Din această cauză, temperatura corpului rachetei a fost redusă la minimum. Cu toate acestea, a existat un alt motiv pentru adoptarea unei astfel de lansări de rachete de înălțime. Faptul este că, în acest moment, mai mult sau mai puțin învățat cum să tragă în jos rachetele balistice, să învețe cum să tragă în jos avioane și a învățat cum să tragă în jos rachete de croazieră care zboară la altitudini ultra-joase cu viteze de zbor subsonice. Doar un strat al stratosferei a rămas intact - este stratul dintre atmosferă și cosmos. Ideea a apărut să se "spulbere" neobservată exact în regiunea stratosferei, folosind viteza hipersonic.

Racheta americană de croazieră "Tomahawk" lansată de o instalație de navă

Cu toate acestea, după prima lansare de succes a lui X-90, toate lucrările la această rachetă au fost oprite. Acest lucru sa datorat ordinului noului lider al URSS, MS Gorbaciov. La acel moment, în Leningrad, Vladimir Frainstadt a organizat un grup de oameni de știință entuziaști pentru a crea motorul hipersonic Ajax. Acest grup de Freinstadt nu a creat pur și simplu o unitate pentru prelucrarea kerosenului în hidrogen, dar a învățat de asemenea să controleze PLASMA distructiv din jurul dispozitivului, care apare în timpul zborului la viteză hipersonic. Acest lucru a marcat un progres tehnologic al tuturor avioanelor cu echipaj! Grupul Freinstadt a început pregătirea primului zbor al modelului hipersonic. Cu toate acestea, în 1992, proiectul Ajax a fost închis din cauza încetării finanțării. În anii 1980, în URSS, dezvoltarea avioanelor care zburau cu viteze hipersonice era în fruntea lumii. Această bază a fost pierdută abia în anii 1990.

Racheta americană de croazieră "Tomahawk" chiar înainte de a atinge ținta

EFICIENȚA și PERICOLUL avioanelor de luptă care zboară la viteze hipersonice a fost evident chiar și atunci, în anii 1980. În 1998, la începutul lunii august, în imediata apropiere a ambasadelor americane din Kenya și Tanzania au explodat puternice explozii. Aceste explozii au fost organizate de organizația teroristă mondială Alkaida, condusă de Osama Bin Laden. În același an, la 20 august, navele americane din Marea Arabiei au concediat opt ​​rachete de croazieră Tomahawk. Două ore mai târziu, rachetele au lovit teritoriul lagărului terorist din Afganistan. Mai mult, într-un raport secret către președintele american, B. Clinton, agenții au raportat că obiectivul principal al atacului cu rachete asupra bazei Alkaida din Afganistan nu a fost atins. La jumătate de oră după lansarea rachetelor, Bin Laden despre rachetele care zboară la el a fost avertizat prin intermediul comunicațiilor prin satelit și a părăsit baza aproximativ o oră înainte de explozii. Din acest rezultat, americanii au ajuns la concluzia că o astfel de misiune de luptă ar putea fi efectuată de către rachete doar cu o viteză de zbor hipersonic.

Ruletă de croazieră X-55 rusă înainte de a instala într-un avion

Câteva zile mai târziu, departamentul de dezvoltare avansată al Departamentului Apărării al SUA a semnat un contract pe termen lung cu compania Boeing. Compania aeriană a primit o comandă de miliarde de dolari pentru a crea o rachetă universală de croazieră cu o viteză de zbor hipersonic, SIX Mach. Ordinul a devenit un proiect pe scară largă care va permite Statelor Unite să creeze arme promițătoare și sisteme de aviație. În viitor, dispozitivele hipersonice în cursul dezvoltării lor se pot transforma în dispozitive INTERMEDIATE, care pot trece repetat din atmosferă în spațiu și spate, în timp ce își desfășoară în mod activ manevrele. Astfel de vehicule, datorită căii de zbor nestandard și imprevizibil, pot fi foarte periculoase.

Ruletă de croazieră rusă X-55 înainte de instalarea pe Tu-160

În iulie 2001, lansarea avionului experimental X-43A a fost efectuată în Statele Unite. A trebuit să obțină o viteză de zbor hipersonic, Șapte Mach. Dar unitatea sa prăbușit. În general, crearea de echipamente cu o viteză de zbor hipersonic de DIFICULTĂȚI este comparabilă cu crearea de arme atomice. Cele mai recente rachete americane de croazieră hipersonică sunt așteptate să zboare la înălțimile stratosferei. Recent, a început din nou cursa pentru a crea un dispozitiv hipersonic. Motorul noii rachete hipersonice poate deveni plasmă, adică temperatura amestecului combustibil utilizat în motor va deveni egală cu PLASMA fierbinte. Nu este încă posibil să se prevadă momentul apariției dispozitivelor cu viteză de zbor hipersonic în Rusia, din cauza finanțării insuficiente.

Aeronava americană experimentală hipersoncțională X-43A

Probabil în anii 2060, lumea va începe o tranziție masivă a avioanelor de pasageri care zboară pe distanțe mai mari de 7000 km, la viteze de zbor hipersone cu altitudini de zbor de la 40 la 60 km. În 2003, americanii și-au finanțat cercetarea pentru dezvoltarea viitoare a avioanelor de pasageri cu viteze de zbor hipersone pe avionul sovietic supersonic Tu-144 (vezi articolele Tu-144 și Alexey Andreevich Tupolev). La un moment dat, Tu-144 a fost făcută în cantitate de 19 bucăți. În 2003, unul dintre cele trei rămase Tu-144 a fost reparat și transformat într-un laborator de zbor în programul RUS-AMERICAN pentru testarea sistemelor de aeronave de nouă generație. Americanii erau încântați de Tu-144 sovietic.

Avionul supersonic de pasageri sovietic Tu-144

Primele idei ale avioanelor cu rachete înaripate, avioane hipersonice care zburau cu o viteză de 10-15 Machs, au apărut încă din anii 1930. Cu toate acestea, chiar și cei mai vizionați designeri nu aveau prea puține idei despre dificultățile cu care ar fi trebuit să se confrunte ideea, de a participa la orice punct al planeta noastră într-o jumătate de oră. La viteze de zbor hipersone în atmosferă, marginile aripilor, prizele de aer și alte părți ale aeronavei sunt încălzite până la punctul de topire al aliajelor de aluminiu. Prin urmare, crearea de viitoare avioane hipersonice este asociată în întregime cu chimia, metalurgia și dezvoltarea de noi materiale.

Avionul supersonic de pasageri sovietic Tu-144 După aterizare, au fost eliberate parașutele de frână

Motoarele cu reacție convenționale la o viteză de trei Mach nu mai sunt eficiente (a se vedea articolul "Inovațiile în domeniul aviației"). Cu o creștere suplimentară a vitezei, este necesar să se asigure posibilitatea efectuării celui mai mare flux de aer FORGING, rolul unui compresor, comprimarea aerului. Este suficient pentru aceasta, partea INPUT a motorului este de a face SUBJECTING. Cu viteza de zbor hipersonic, raportul de compresie al fluxului de aer este astfel încât temperatura sa devine de 1500 de grade. Motorul se transformă în așa-numitul motor DIRECT-FLOWING, fără rotirea pieselor. Dar, în același timp, chiar funcționează!

Aeronava americană experimentală hipersonică X-43A cu elice de rachete Pegasus atașată la un bombardier B-52 situat pe teren

La un moment dat, omul de știință sovietic Vladimir Georgievich Freinstadt a fost implicat în problemele de răcire cu kerosen, focoase nucleare care zboară din spațiu. Acum, designerii din întreaga lume, datorită cercetărilor sale, utilizează efectul unei creșteri bruște a energiei de combustie a kerosenului supraîncălzit datorită utilizării eliberate la astfel de temperaturi ridicate de HYDROGEN. Acest efect oferă o putere foarte mare motorului, care asigură o viteză de zbor hipersonic. În 2004, americanii au stabilit de două ori viteze pentru rachete fără pilot. X-43A a fost detașat de bombardierul V-52 la o altitudine de 12.000 de metri. Racheta Pegasus la accelerat la viteza THREE Mach, iar apoi X-43A și-a lansat motorul. Viteza maxima de zbor a modelului X-43A a fost de 11.265 km / h (3130 m / s), ceea ce corespunde cu 9.5 viteze de sunet. Flying la viteza maxima a luat 10 secunde, la o altitudine de 35.000 de metri. La o viteză de 9,5 Makhov, zborul de la Moscova la New York va dura puțin mai puțin de 43 de minute. Oamenii de știință americani continuă să deplaseze știința aviației.

Aeronava americană experimentală hipersoncțională X-43A cu elice de tip rachetă Pegasus atașată unui bombardier B-52 în zbor

Aeronava americană experimentală hipersonică X-43A în zbor după separarea de B-52