Училищна енциклопедия

• Диагностика

Всъщност защо точно 5 M? Стойността на 5 е избрана, тъй като при тази скорост започва да се наблюдава йонизация на газовия поток и други физически промени, което, разбира се, се отразява на неговите свойства. Тези промени са особено забележими за двигателя, конвенционалните турбореактивни двигатели (турбореактивните двигатели) просто не могат да работят с такава скорост, е необходим принципно различен двигател, ракета или прав двигател (въпреки че всъщност не е толкова различен, той просто няма компресор и турбина, и той изпълнява функцията си по същия начин: компресира входящия въздух, смесва го с горивото, изгаря го в горивната камера и получава струен поток в изхода.

Всъщност, един реактивен двигател, това е тръба с горивна камера, е много проста и ефективна при висока скорост. Просто един такъв двигател има огромен недостатък, той се нуждае от определена първоначална скорост за работа (няма собствен компресор, няма нищо, което да компресира въздуха при ниска скорост).

История на скоростта

През 1965 г. YF-12 (прототип на прочутия SR-71) достигна скорост от 3,331.5 км / ч, а през 1976 г. серийният SR-71 беше 3.529.6 км / ч. Това е “само” 3.2–3.3 М. Далеч от хиперзвук, но вече за летене при тази скорост в атмосферата, трябваше да се разработят специални двигатели, които работеха при ниски скорости в нормален режим и при високи скорости в режим RAMJET, и за пилоти - специални системи за поддържане на живота (космически костюми и охладителни системи), тъй като самолетът се нагрява прекалено много. По-късно тези скафандри бяха използвани за проекта Shuttle. За много дълго време SR-71 беше най-бързият самолет в света (той спря да лети през 1999 г.).

Съветският МиГ-25Р теоретично би могъл да достигне скорост от 3.2 М, но оперативната скорост е ограничена до 2.83 М.

Настоящо време

Зад всички обещаващи изследвания, както обикновено стоят военните. В случай на свръхзвукови скорости, това е и случаят. Сега изследванията се провеждат главно в посока на космически кораби, хиперзвукови крилати ракети и така наречените хиперзвукови бойни глави. Сега ние говорим за "истинската" хиперзвук, летящ в атмосферата.

Имайте предвид, че работата по свръхзвукови скорости е била в активна фаза през 60-70-те години, след което всички проекти са били затворени. Върнаха се на скорости над 5 M само в началото на 2000-те. Когато технологията е позволила да се създадат ефективни двигатели с директен поток за хиперзвуков полет.

Хиперзвукова скорост

Хиперзвукова скорост (HS) в аеродинамиката - скорости, които значително надвишават скоростта на звука в атмосферата.

От 70-те години на миналия век понятието обикновено се отнася до свръхзвукови скорости над 5 числа на Маха (М).

Съдържанието

Обща информация

Летящият при свръхзвукова скорост е част от свръхзвуковия режим на полет и се извършва в свръхзвуков газов поток. Свръхзвуковият въздушен поток е коренно различен от дозвуковия, а динамиката на полет на самолета при скорости над скоростта на звука (над 1.2 M) радикално се различава от дозвуковия полет (до 0.75 M; скоростта от 0.75 до 1.2 M се нарича трансзвукова скорост) ).

Определянето на долната граница на хиперзвуковата скорост обикновено се свързва с настъпването на процесите на йонизация и дисоциация на молекули в граничния слой (PS) около апарата, който се движи в атмосферата, който започва да се появява при около 5 M. Освен това, тази скорост се характеризира с факта, че ramjet двигател (“). Ramjet ") с дозвуково изгаряне на гориво (" SPVRD ") става безполезно поради изключително високото триене, което възниква при спиране на преминаващия въздух в този тип двигател. Така в хиперзвуковия диапазон на скорости е възможно да се използва само ракетни двигатели или свръхзвукови рамджети (scramjet) с свръхзвуково изгаряне на горивото за продължаване на полета.

Характеристики на потока

Докато дефиницията на хиперзвуковия поток (GP) е доста противоречива поради липсата на ясна граница между свръхзвукови и свръхзвукови потоци, GP може да се характеризира с определени физични явления, които вече не могат да бъдат пренебрегвани, а именно:

• тънък слой ударна вълна;
• образуване на вискозни шокови слоеве;
• появата на нестабилни вълни в ПС, които не са присъщи на дозвукови и свръхзвукови потоци [1];
• високотемпературен поток [2].

Тънък слой от ударна вълна

С нарастването на скоростта и съответните числа на Мах, плътността зад ударната вълна (SW) също се увеличава, което съответства на намаляване на обема зад SW поради запазването на масата. Следователно, слоят ударна вълна, т.е. обемът между апарата и ударната вълна става тънък при високи числа на Мах, създавайки тънък граничен слой (PS) около апарата.

Образуването на вискозни шокови слоеве

Част от голямата кинетична енергия, затворена във въздушния поток, когато M> 3 (вискозен поток) се превръща във вътрешна енергия поради вискозното взаимодействие. Увеличаването на вътрешната енергия се реализира при повишаване на температурата. Тъй като градиентът на налягането, насочен по нормалната към потока вътре в граничния слой, е приблизително нула, значителното повишаване на температурата при големи числа на Мах води до намаляване на плътността. По този начин, PS на повърхността на апарата расте и при големи числа на Мах се слива с тънък слой ударна вълна близо до носа, образувайки вискозен шоков слой.

Появата на нестабилни вълни в ПС, които не са характерни за дозвукови и свръхзвукови потоци

При важния проблем на прехвърлянето на ламинарен поток към турбулентен поток за случая на потока около самолет ключова роля играят нестабилните вълни, формирани в ПС. Растежът и последващото нелинейно взаимодействие на такива вълни превръщат първоначалния ламинарен поток в турбулентен поток. При дозвукови и свръхзвукови скорости ключова роля в ламинарно-турбулентния преход играят вълните на Толмин-Шлихтинг, които имат вихрова природа. Започвайки с M = 4.5, се появяват акустични вълни от II тип и започват да доминират (режим II или режим Makav), поради което при класическия сценарий на преход се появява преход към турбуленция (има и байпасен преходен механизъм) [1].

Поток с висока температура

Високоскоростният поток в предната точка на превозното средство (точка или зона на инхибиране) причинява нагряване на газа до много високи температури (до няколко хиляди градуса). Високите температури от своя страна създават неравновесни химични свойства на потока, които се състоят в дисоциация и рекомбинация на газови молекули, йонизация на атоми, химични реакции в потока и с повърхността на апарата. При тези условия процесите на конвекция и радиационен топлообмен могат да бъдат значителни [2].

Параметри на сходство

Параметрите на газовите потоци обикновено се описват чрез набор от критерии за подобие, които правят възможно да се намали практически безкраен брой физични състояния в групи сходства и да се направи възможно сравняването на газовите потоци с различни физически параметри (налягане, температура, скорост и т.н.) помежду си. На този принцип се основават експерименти в аеродинамични тунели и прехвърляне на резултатите от тези експерименти към реални въздухоплавателни средства, въпреки факта, че в тръбните експерименти размерът на моделите, дебитите, термичните натоварвания и т.н. могат да се различават значително от реалните режими на полета, докато време, параметрите на сходството (Mach, Reynolds, Stanton и др.) съответстват на полета.

За транс и свръхзвуков или свиваем поток, в повечето случаи такива параметри като числото на Мах (съотношението на скоростта на потока към местната скорост на звука) и Рейнолд са достатъчни за пълно описание на потоците. За хиперзвуковите параметри на потока данни често не е достатъчно. Първо, уравненията, описващи формата на ударната вълна, стават почти независими при скорост 10 М. Второ, повишената температура на свръхзвуковия поток означава, че ефектите, свързани с неидеалните газове, стават забележими.

Отчитането на ефектите в реалния газ означава повече променливи, които са необходими за пълното описание на състоянието на газа. Ако един стационарен газ е напълно описан с три величини: налягане, температура, топлинен капацитет (адиабатен индекс), а движещият се газ е описан с четири променливи, които включват и скоростта, тогава горещият газ в химическото равновесие изисква също уравненията на състоянието на неговите химични компоненти, а газът с процеси. дисоциацията и йонизацията също трябва да включват време като една от променливите на нейното състояние. Като цяло, това означава, че във всяко избрано време за неравновесен поток от 10 до 100 променливи са необходими за описване на състоянието на газа. В допълнение, разреденият свръхзвуков поток (GP), обикновено описан в числата на Knudsen, не се подчинява на уравненията на Navier-Stokes и изисква тяхната модификация. GP обикновено се категоризира (или класифицира) като се използва общата енергия, изразена като се използва общата енталпия (mJ / kg), общото налягане (kPa) и температурата на забавяне на потока (K) или скоростта (km / s).

За инженерни приложения, W. D. Hayes разработи параметър на сходство, близък до правилото на Vitcomb, което позволява на инженерите да прилагат резултатите от една поредица от тестове или изчисления, извършени за един модел, до разработването на цялото семейство от подобни конфигурации на модели без допълнителни тестове или подробни данни. изчисления.

Списък с режими

Хиперзвуковият поток е разделен на много специални случаи. Присвояването на един полупроводник на един или друг режим на потока е трудно поради "замъгляването" на границите на състоянията, при които това явление се открива в газа или става забележимо от гледна точка на използваното математическо моделиране.

Перфектен газ

В този случай потокът на преминаващия въздух може да се разглежда като идеален газов поток. GP в този режим все още зависи от числата на Мах и симулацията се ръководи от температурни инварианти, а не от адиабатна стена, която се осъществява при по-ниски скорости. Долната граница на тази зона съответства на скорости от около 5 M, където SPVRD с дозвуково изгаряне става неефективно, а горната граница съответства на скорости в областта 10-12 M.

Перфектен газ с две температури

Тя е част от случая с идеален режим на газови дебит с големи скорости, при които преминаващият въздушен поток може да се счита за химически идеален, но вибрационната температура и ротационната температура на газа [3] трябва да се разглеждат отделно, което води до два отделни температурни модела. Това е от особена важност при проектирането на свръхзвукови дюзи, където вибрационното охлаждане се дължи на възбуждането на молекулите.

Дисоцииран газ

В този случай, газовите молекули започват да се дисоциират, когато влязат в контакт с ударната вълна, генерирана от движещото се тяло. Потокът започва да се различава за всеки отделен газ, който се разглежда с неговите собствени химически свойства. Способността на материала на тялото на апарата да служи като катализатор в тези реакции играе роля в изчисляването на повърхностното нагряване, което означава появата на зависимостта на хиперзвуковия поток от химичните свойства на движещото се тяло. Долната граница на режима се определя от първия компонент на газа, който започва да се дисоциира при дадена температура на забавяне на потока, която съответства на азот при 2000 K. Горната граница на този режим се определя от началото на йонизационните процеси на газовите атоми в HJ.

Йонизиран газ

В този случай броят на електроните, изгубени от атомите, става значителен и електроните трябва да се моделират отделно. Често температурата на електронния газ се счита изолирана от други газови компоненти. Този режим съответства на обхвата на скоростта на GP 10–12 km / s (> 25 M) и състоянието на газа в този случай е описано чрез модели на нерадиационна или неизлъчваща плазма.

Режим на доминиращ трансфер на радиация

При скорости над 12 km / s преносът на топлина към апарата започва да се осъществява главно чрез пренос на радиация, която започва да доминира в термодинамичния трансфер заедно с увеличаване на скоростта. Симулацията на газа в този случай е разделена на два случая:

• оптически тънък - в този случай се приема, че газът не реабсорбира радиацията, която идва от другите му части или избрани единици обем;
• оптично дебела - където се взема предвид абсорбцията на радиация от плазмата, която след това се презарежда, включително върху тялото на устройството.

Моделирането на оптично дебели газове е трудна задача, тъй като поради изчисляването на радиационния трансфер във всяка точка на потока, количеството на изчислението нараства експоненциално с увеличаването на броя на разглежданите точки.

Red Air

Авиация, парашути, парапланери

Хиперзвукова скорост

Съветска свръхзвукова ракета X-90

Съветска свръхзвукова ракета X-90 със сгънати крила

Хиперзвуковата скорост лети със скорост от четири скорости на звука и повече. Сред авиационните специалисти най-често се използва наименованието „скорост на звука“, а не „скорост“. Това име идва от фамилното име на австрийския физик Ернст Мах (Ernst Mach), който изследва аеродинамичните процеси, които съпътстват свръхзвуковото движение на тела. По този начин, 1Max е една скорост на звука. Съответно, хиперзвуковата скорост е ЧЕТИРИ Mach и повече. През 1987 г., на 7 декември във Вашингтон, държавните глави на СССР и САЩ, Михаил Горбачов и Роналд Рейгън, подписаха споразумението Pioneer и Pershing-2 за елиминиране на ядрени ракети със среден обсег. В резултат на това събитие беше спряно развитието на съветската стратегическа крилата ракета "Х-90", която имаше свръхзвукова скорост на полета. Създателите на ракетата Х-90 получиха разрешение да проведат само един тестов полет. Този успешен тест може да доведе до огромно преоборудване на самолети на съветските ВВС с хиперзвукова скорост на полета, което би могло да осигури превъзходство в въздуха на СССР.

Американски свръхзвуков експериментален самолет Bell X-1

През 1943 г. американската авиокомпания "Бел" започна да създава самолет, който трябваше да преодолее скоростта на звука. Куршум, изстрелян от пушка, лети по-бързо от скоростта на звука, така че никой не мислеше за формата на фюзелажа на новия самолет. Неговият дизайн предполагаше голяма безопасност. На някои места листата надвишават дебелината на един сантиметър. Пулсата беше тежка. Относно самостоятелното излитане не може да има съмнение. В небето новият самолет беше издигнат с помощта на бомбардировач Б-29. Американски самолети, предназначени да преодолеят скоростта на звука, наречена "X-1" (вижте статията "Неизвестен самолет"). Формата на фюзелажа на Х-1 може да бъде подходяща за хиперзвукова скорост на полета.

Първият съветски свръхзвуков самолет La-176

Граждански тест пилот Чалмърс Гудлин постави условие - премията за преодоляване на скоростта на звука е 150 000 долара! Тогава заплатата на капитана на USAF беше 283 долара на месец. Младият капитан на 24-годишна възраст Чък Йегер, военен офицер, един пилот, който е свалил 19 фашистки самолета, 5 от тях в една битка, реши, че ще преодолее скоростта на звука. Никой не знаеше, че по време на полета, за да преодолее скоростта на звука, имаше две счупени ребра, а дясната му ръка не се движеше много добре. Това се случи в резултат на падане от кон по време на разходка със съпругата си предишния ден. Чък Йегер разбра, че това е последният му полет пред болницата и мълчеше, за да не бъде отменен полетът. Преодоляването на скоростта на звука ще бъде първата стъпка към напредване към хиперзвуковата скорост на полета.

Първата съветска балистична ракета R-1 на стартовата позиция

През 1947 г., на 14 октомври, американски стратегически бомбардировач Б-29 излетя в небето от тайна въздушна база със самолет, прикрепен към бомбеното отделение. На надморска височина от около 7 км пилотираният кораб по това време имаше необичайна форма. Няколко минути по-късно стана оглушителен трясък, както при едновременно изстрелване на няколко оръжия, но това не беше катастрофа. На този ден американският пилот Чарлс Елууд Йигер, по-известен като Чък Йегер или Чък Ейгер, за първи път в историята на човечеството преодоля SOUND SPEED на самолет X-1 EXPERIMENTAL. Свръхзвуковият самолет X-1 имаше максимална скорост на полета от 1556 км / ч, а това е с право крило, практичният таван X-1 е 13,115 м, максималната тяга на двигателя е 2,500 кг. Самото приземяване на X-1 в режим на планиране. По-късно на същата въздушна база, по-известна като "Зона-51", разположена на дъното на сушеното солено езеро Groom (Groom), на юг от щата Невада, превозните средства бяха тествани с хиперзвукова скорост на полета.

Първата съветска балистична ракета R-1 в полет

След като САЩ приеха доктрината за ядрена война, броят на стратегическите бомбардировачи в САЩ се увеличи четири пъти. Хиляди реактивни бойци F-80 и F-82 трябваше да защитават бомбардировачите. Една година след като Чък Йегер, съветският тест пилот Иван Евграфович Федоров преодоля скоростта на звука на боеца La 176.

Първата съветска крилата ракета "Буря" на стартовата площадка по време на изстрелването

Обхватът на крилото на Ла-176 е 45 градуса, максималната тяга на двигателя е 2700 kgf, практичният таван е 15 000 m, а максималната скорост е 1,105 km / h. В този момент 2-3 скорости на звука изглеждаха като граница за пилотирани самолети. Но на тайния тест на СССР, дори и тогава, се тествало превозно средство с хиперзвукова скорост на полета. Това е ракетата R-1 с максимална въздушна скорост от 1,465 m / s и полет от 270 km. Тестовете на Р-1 бяха проведени на тестовия участък Капустин Яр в Астраханската област. Бъдещите самолети, движещи се със свръхзвукова скорост, изискват не само нови двигатели и нови материали, но и ново гориво. Тайното гориво за балистичната ракета R-1 е етилов алкохол от категория най-висока чистота.

Първият съветски крилата ракета "Буря" в полет

BALLISTIC ракета R-1 е разработена под ръководството на Сергей Павлович Korolev. За да бъдем честни, ние казваме, че част от немските ракетни специалисти, които се преместиха в СССР след Втората световна война, също взеха активно участие в развитието на R-1. Ракетата R-1 беше отправна точка за разработването на балистични ракети INTERCONTINENTAL, които имаха свръхзвукови скорости и би трябвало да бъдат абсолютно НЕВЪЗМОЖНИ средства за доставяне на ядрени оръжия. Първият изкуствен спътник на Земята и първият пилотиран полет в космоса вече се дължеха на появата на междуконтинентални балистични ракети.

Космически кораб за космическа совалка за многократна употреба по пътя си към стартовия комплекс

Първият успешен старт на съветската балистична ракета R-1 бе осъществен на 10 октомври 1948 година. За да се постигне военно равновесие със Съединените щати, се изискваха ракети с полет НЕ стотици и хиляди километри. Тестовете на ракетите на Королев бяха успешни и всеки следващ модел придобиваше все по-нарастваща хиперзвукова скорост на полета и нарастващ полетен диапазон. Въпросът за замяна на ракетно гориво е на дневен ред. Етиловият алкохол като гориво вече не е подходящ поради недостатъчната си скорост на горене и поради недостатъчния си топлинен капацитет, т.е. количеството енергия. Факт е, че за да се лети с хиперзвукови скорости, само ХИДРОГЕН е подходящ като гориво. Никой друг химически елемент не може да лети толкова бързо! Водородът има висока скорост на горене и висок топлинен капацитет, т.е. висока температура на горене, като същевременно има най-ниското възможно количество водородно гориво. Съответно, при прилагане на ВОДОРА се получава максималната тяга на двигателя. Освен всичко това горивото на ВОДОРОДА е АБСОЛЮТНО ЕКОЛОГИЧНО ЧИСТО гориво. С.П.Королев смята, че именно това гориво ще реши проблема с движението в близкоземно пространство при свръхзвукови полетни скорости.

Космическа совалка на американската космическа совалка по време на орбита

Обаче имаше друго решение за космическите скорости. Той е предложен от известни академици Михаил Кузмич Янгел и Владимир Николаевич Челомей. Беше течност, подобна на амоняк и за разлика от водорода беше проста и много евтина за производство. Но когато Королев научил какво е това, той дошъл при ХОРОР! Това отлично ракетно гориво се наричаше HEPTIL. Оказа се, че е шест пъти по време на синиловата киселина и по отношение на степента на опасност отговаря на токсичните агенти на ZARIN и FOSGEN! Правителството на СССР обаче реши, че ракетните оръжия са по-важни от възможните последствия и че те трябва да бъдат създадени на всяка цена. Впоследствие ракета „Янгел“ и „Челомей“ задвижвали гориво от хептил.

Intercontinental R-7 ракета по време на старта

През 1954 г. съветското разузнаване получи тайно послание от пребиваващ в Съединените щати, благодарение на което в СССР започна работа по създаването на авиация със свръхзвукови полетни скорости. В САЩ този проект е наречен навахо. Два месеца след тайното послание съветското правителство взе решение да започне създаването на стратегическа ракета WING. В СССР разработването на такава ракета е поверено на конструкторското бюро на С. А. Лавочкин (вж. Статията “Семен Алексеевич Лавочкин”). Проектът е наречен "Буря". Само за три години "Бурята" започна да се подлага на тестове на тестовата площадка на Капустин Яр. Конфигурацията на "Буря" съответства на съвременната американска космическа совалка "Космическа совалка". По време на теста "Буря" стана известно, че американският проект "Навахо" е затворен. Това се случи, най-вероятно поради факта, че американските дизайнери по това време не можеха да създадат необходимите двигатели.

Междуконтинентална ракета R-7 в полет

"Бурята" не е предназначена за хиперзвукова скорост на полета, а за малко по-ниска скорост, за ТРИ с HALF скорост на звука. Това се дължи на факта, че по това време още не са били създадени материали, които да издържат на нагряването на покритието съответната хиперзвукова скорост. Също така бордовите уреди трябва да останат работещи при висока температура на нагряване. При създаването на „Бурята“ те просто започват да разработват материали, които издържат на тези температурни условия на отопление.

По време на трите успешни изстрела на крилата ракета “Бури”, която притежава до хиперзвукова скорост, ракетата “Королев”, R-7, вече пусна в земната орбита първия изкуствен спътник на Земята и първото живо същество, муцуната на име Лайка. По това време ръководителят на СССР Н. С. Хрушчов в интервю за западната преса публично заяви, че ракетата R-7 може да бъде използвана за инсталиране на ядрена такса и да удари ВСЯКА ЦЕЛ в Съединените щати. От този момент междуконтиненталните балистични ракети се превръщат в ОСНОВА на СССР. Круизната ракета "Буря" бе изпълнена със същата задача, но тогавашното съветско правителство реши, че изтеглянето на двете програми едновременно ще бъде твърде скъпо и "Бурята" беше ЗАТВОРЕНА.

Американски експериментален самолет X-31Rockwell

В края на 50-те години и през 60-те години на миналия век в Съединените щати и СССР са провеждани експерименти за създаване на модерни авиационни технологии с хиперзвукова скорост на полета. Но в плътни слоеве на атмосферата, самолетът се прегрява, а на някои места дори се стопява, така че постигането на свръхзвукова скорост в атмосферата отново и отново се отлага за непознато време. В САЩ има програма за създаване на експериментални самолети "X", с помощта на които се изследва полетът при свръхзвукови скорости. Американските военни се надяваха на експерименталните самолети X-31, но на 15 ноември 1967 г., след 10 секунди полет с хиперзвукова скорост, X-31 експлодира. След това програмата на експериментални самолети "Х" беше спряна, но само за известно време. Така в средата на 70-те години на американския експериментален самолет "X-15" на височина около 100 км беше постигната хиперзвукова скорост на полета, равна на 11 скорости на звука (3,7 км / сек).

Американски експериментален самолет X-31Rockwell

В средата на 60-те години както Съединените щати, така и СССР, независимо един от друг и в същото време, започнаха да създават вече масово произведени самолети, които летят с крейсерска скорост от ТРИ Маха! Летенето с ТРИ скорости на звука в АТМОСФЕРАТА е много трудна задача! В резултат на това Кел Кели Джонсън от компанията Локхийд и конструкторското бюро на А. И. Микоян в МиГ (вж. Статията „Артем Иванович Микоян“) създадоха два шедьовъра на авиационната технология. Американците - офицерът от стратегическото разузнаване "SR-71" Blackbird (вж. Статията "SR-71"). Руснаците са най-добрият световен изтребител на МиГ-25 (виж статията МиГ-25). Отвън SR-71 е черен, не заради черната боя, а заради феритното покритие, което премахва топлината много ефективно. По-късно SR-71 бе доведен до хиперзвукова скорост на полета от 4 800 км / ч. МиГ-25 се използва успешно по време на войната между Израел и Египет като високопланински разузнавателен самолет. Целият полет на МиГ-25 над Израел отне два минути. Израелските въздушни отбрани твърдят, че МиГ-25 има три звукови скорости (4,410 км / ч или 1,225 м / сек)!

Американски експериментален свръхзвуков самолет X-15 с допълнителни резервоари за гориво, които се изхвърлят след използване на гориво

Превъзходството на въздуха може да се осигури от авиационната авиация. В резултат на работата по тази тема се появиха космическите апарати на USAGE Space Shuttle и Съветския Буран (виж статията Buran Spacecraft). При кацане на земята космически кораби за многократна употреба влизат в атмосферата при първа космическа скорост, 7.9 км / сек, което е 23.9 пъти по-висока от скоростта на звука. За да се предпази от прегряване при влизане в атмосферата, космически кораби за многократна употреба отвън са покрити със специални керамични плочки. Ясно е, че дори при НЕ много голямо нарушение на това керамично покритие при свръхзвукова скорост, ще настъпи катастрофа.

Американски експериментален свръхзвуков самолет Х-15 по време на полет

След безплодни търсения на универсални средства за защита срещу прегряване, борбата за превъзходство на въздуха се измества към друга - ултра-ниска надморска височина. Крилатите ракети се преместваха на височина от около 50 метра, на свръхзвукови полетни скорости, около 850 км / ч с технология за релеф на терена. Американската круизна ракета получи името "Tomahawk" (Tomahawk) и съветския аналог "X-55". Откриването на крилата ракета от радар е трудно, тъй като самата ракета, благодарение на най-новата си система за насочване, има малък размер и съответно малка отразяваща зона. Също така, поражението на крилата ракета е трудно поради активно, непредсказуемо маневриране по време на полет. Създаването на съветската крилата ракета X-55 бе поверено на Бюрото за проектиране Raduga, оглавено от Игор Сергеевич Селезнев.

Американски експериментален свръхзвуков самолет X-15 след кацане

Въпреки това, изчисленията показаха, че почти пълната неуязвимост на крилата ракета може да осигури само свръхзвукова скорост на полета от пет до шест пъти по-голяма от скоростта на звука (5-6 Machs), което съответства на скорост от около 2 km / s. Още при първите тестове на новата технология, дизайнерите отново се сблъскаха със същия проблем с прегряването на температурата. Когато беше достигната определена скорост на свръхзвуковия полет, повърхността на ракетата се затопли до почти 1000 градуса по Целзий и беше първата, която се провали в контролната антена. Тогава Игор Селезнев отива в Ленинград в предприятието “Ленинец”, където произвеждат бордовата радио електроника. Специалистите не дадоха утешително заключение. Невъзможно е да се направи управляема ракета, която да лети при свръхзвукова скорост в плътни слоеве на атмосферата.

Американски стратегически свръхзвуков самолет SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Но един от изследователските институти, а именно Владимир Георгиевич Фриштадт, предложи оригинална идея. Защо керосинът на борда на круизна ракета да не се използва като гориво за насочване на главата като гориво? Проведени са експерименти за създаване на охладителна система, използваща вградено гориво, керосин. По време на работата Freinstadt стигна до заключението, че керосинът НЕ разполага с достатъчно енергия, за да лети с хиперзвукова скорост и че необходимото гориво за хиперзвуковата скорост е HYDROGEN. Но Фристадт предложил да се получи водород от керосина на борда на ракетата. Концепцията за такъв двигател се наричаше Аякс.

Съветски космически кораб за многократна употреба "Буран" Топлоизолационното покритие на кораба, състоящо се от специални керамични плочки, е ясно видимо

По това време тази идея изглеждаше твърде фантастична. В резултат на това беше приета крилата ракета с дозвукова скорост на полет от X-55. Но дори и такава ракета се превърна в изключително научно и техническо постижение. Кратки спецификации на крилата ракета X-55: дължина - 5,88 m; диаметър на корпуса - 0.514 m; размах на крилата - 3,1 m; начално тегло - 1195 кг; разстояние на полета - 2 500 км; скорост на полета - 770 km / h (214 m / s); височина на полета от 40 до 110 m; тегло на бойна глава - 410 кг; мощност на бойната глава - 200 kt; точност до 100 м. През 1983 г., след въвеждането в експлоатация на КР-55 в Министерството на отбраната, се поставя въпросът за ограничаване на създаването на двигател, който осигурява хиперзвукова скорост на полета. Но точно тази година темата за свръхзвуковите самолети започна да се появява все по-често в докладите на съветското разузнаване.

Съветската космическа совалка "Буран" в орбита

Като част от програмата на Междузвездни войни, правителството на САЩ започна да финансира развитието на превозни средства, които да летят равномерно в атмосферата и в космоса. Принципно новите аерокосмически оръжия трябваше да бъдат превозни средства с хиперзвукови скорости на полета. След успешното създаване на X-55, Игор Селезнев, без да изчаква създаването на сегашния модел на машината Ajax, започва да разработва крилати ракети, летящи при хиперзвукова скорост. Такава ракета беше крилата ракета "X-90", която трябваше да лети на традиционен керосин със скорост повече от 5 Machs. КБ Селезнева успява да реши проблема с прегряването на температурата. Предполага се, че X-90 ще започне от STRATOSPHERE. Поради това температурата на корпуса на ракетата е сведена до минимум. Въпреки това имаше и друга причина за приемането на такъв ракетен старт. Факт е, че до този момент повече или по-малко се научиха да свалят балистични ракети, да се научат да свалят самолети и да се научат да свалят крилати ракети, летящи на ултра-ниски височини с дозвукови полетни скорости. Само един слой от стратосферата остава непокътнат - това е слой между атмосферата и космоса. Идеята е да се „изливат“ незабелязани точно в района на стратосферата, използвайки хиперзвукова скорост.

Американска круизна ракета "Tomahawk" Стартира от корабна инсталация

Въпреки това, след първия успешен старт на X-90, цялата работа по тази ракета беше спряна. Това стана благодарение на заповедта на новия лидер на СССР М.С. Горбачов. По това време в Ленинград Владимир Фрайнщат организира група ентусиазирани учени, за да създадат свръхзвуков двигател „Аякс“. Тази група от Freinstadt не просто създаде единица за обработка на керосина във водород, но също така се научи да контролира разрушителната плазма около устройството, която възниква по време на полета при свръхзвукова скорост. Това бе технологичен пробив на всички пилотирани самолети! Групата на Фрайштадт започнала да подготвя първия полет на хиперзвуковия модел. Въпреки това, през 1992 г., проектът Ajax беше закрит поради прекратяване на финансирането. През 80-те години в СССР развитието на въздухоплавателни средства, летящи със свръхзвукови скорости, е на преден план в света. Тази основа беше загубена едва през 90-те години.

Американска крилата ракета "Tomahawk" точно преди да удари целта

Ефикасността и опасността от бойни самолети, летящи при свръхзвукови скорости, бяха очевидни още тогава, през 80-те години. През 1998 г., в началото на август, в непосредствена близост до американските посолства в Кения и Танзания изригнаха мощни експлозии. Тези експлозии бяха организирани от световната терористична организация Alkaida, която бе оглавена от Осама бен Ладен. През същата година, на 20 август, американски кораби в Арабско море уволниха осем кораба с круизни ракети "Томагавк". Два часа по-късно ракетите удариха територията на терористичния лагер в Афганистан. Освен това в таен доклад до американския президент Б. Клинтън агентите съобщиха, че основната цел на ракетната атака на базата на Алкаида в Афганистан не е постигната. Половин час след пускането на ракетите, Бин Ладен за ракетите, летящи по него, е бил ПРЕДУПРЕЖДЕН от сателитни комуникации и напуснал базата около един час преди експлозиите. От този резултат американците стигнаха до заключението, че подобна бойна мисия може да се извърши от ракети само при хиперзвукова скорост на полета.

Руската крилата ракета X-55 преди да се монтира на самолет

Няколко дни по-късно отдела за развитие на американското министерство на отбраната подписа дългосрочен договор с компанията Boeing. Авиокомпанията получи многомилиардна поръчка за създаване на универсална крилата ракета с хиперзвукова скорост на полета, ШЕХ Мах. Заповедта се превърна в мащабен проект, който ще позволи на Съединените щати да създадат обещаващи оръжия и авиационни системи. В бъдеще хиперзвуковите устройства в хода на своето развитие могат да се превърнат в МЕЖДИННИ устройства, които могат многократно да преминават от атмосфера към пространство и обратно, докато активно маневрират. Тези превозни средства, поради тяхната нестандартна и непредсказуема траектория на полета, могат да бъдат много опасни.

Руската крилата ракета X-55 преди инсталирането на Ту-160

През юли 2001 г. стартирането на експерименталния самолет X-43A беше извършено в САЩ. Той трябваше да постигне свръхзвукова скорост на полета, Седемте Маха. Но единицата се разби. Като цяло, създаването на оборудване с хиперзвукова скорост на полета на ДРУГИ ВЪЗМОЖНОСТИ е сравнимо със създаването на атомни оръжия. Очаква се най-новите американски свръхзвукови ракети да летят на височините на стратосферата. Наскоро отново започна състезанието за създаване на хиперзвуково устройство. Двигателят на новата хиперзвукова ракета може да се превърне в плазма, т.е. температурата на горивната смес, използвана в двигателя, ще стане равна на горещата плазма. Все още не е възможно да се предвиди времето на поява на устройства с хиперзвукова скорост на полета в Русия, поради недостатъчно финансиране.

Американски експериментален свръхзвуков самолет X-43A

Вероятно през 2060-те години светът ще започне масов преход на пътнически самолети, прелитащи на разстояния над 7000 км, при свръхзвукови полетни скорости с надморска височина от 40 до 60 км. През 2003 г. американците финансират своите изследвания за бъдещото им развитие на пътнически самолети с хиперзвукова скорост на полет на съветския свръхзвуков пътнически самолет Ту-144 (вж. Статиите Ту-144 и Алексей Андреевич Туполев). По едно време Ту-144 е направено в размер на 19 броя. През 2003 г. един от трите останали Ту-144 е ремонтиран и превърнат в летателна лаборатория по програма RUSSIAN-AMERICAN за тестване на самолетни системи от ново поколение. Американците бяха възхитени от съветския Ту-144.

Съветски свръхзвуков пътнически самолет Ту-144

Първите идеи за ракетопланетни самолети, свръхзвукови самолети, летящи със скорост 10-15 маха, се появяват още през 30-те години на миналия век. Но дори и най-далновидните дизайнери нямаха никаква представа за трудностите, с които би трябвало да се сблъска идеята, за да споделят всяка точка на нашата планета в половин час. При свръхзвукови скорости на полета в атмосферата, краищата на крилата, въздушните входове и други части на въздухоплавателното средство се нагряват до точката на топене на алуминиевите сплави. Следователно, създаването на бъдещи свръхзвукови самолети е изцяло свързано с химията, металургията и разработването на нови материали.

Съветски свръхзвуков пътнически самолет Ту-144 След кацане бяха освободени спирачни парашути

Конвенционалните реактивни двигатели със скорост THREE Mach вече не са ефективни (вж. Статията "Авиационни иновации"). С по-нататъшно увеличаване на скоростта е необходимо да се осигури възможността за извършване на най-кованния въздушен поток, ролята на компресора, компресиране на въздуха. Достатъчно за това, INPUT частта на двигателя е да направи SUBJECTING. При свръхзвукова скорост на полета коефициентът на компресия на входящия въздушен поток е такъв, че температурата му достига 1500 градуса. Двигателят се превръща в така наречения DIRECT-FLOWING, без изобщо да се върти. Но в същото време наистина работи!

Американски експериментален свръхзвуков самолет X-43A с ракетен винт Pegasus, прикрепен към бомбардировач B-52, разположен на земята

По едно време съветският учен Владимир Георгиевич Фриштадт се занимавал с проблемите на охлаждането с керосин, летящи от космоса ядрени бойни глави. Сега дизайнерите от целия свят, благодарение на неговите изследвания, използват ефекта на рязко увеличаване на енергията на горенето на прегрятия керосин, дължащ се на освобождаването при такива високи температури на ВОДОРОДА. Този ефект дава много висока мощност на двигателя, който осигурява хиперзвукова скорост на полета. През 2004 г. американците два пъти определят рекорди за скоростта на безпилотни планери. X-43A е отделен от бомбардировача V-52 на височина от 12 000 метра. Ракетата на Пегас я ускори до скоростта на ТРИ Маха, след което Х-43А пусна двигателя. Максималната скорост на полета на X-43A е 11,265 km / h (3 130 m / s), което съответства на 9,5 скорости на звука. Летенето с максимална скорост отне 10 секунди на височина от 35 000 метра. При скорост от 9.5 махова полетът от Москва до Ню Йорк ще отнеме малко по-малко от 43 минути. Американските учени продължават да движат авиационната наука.

Американски експериментален свръхзвуков самолет X-43A с ракетен винт Pegasus, прикрепен към бомбардировач B-52 по време на полет

Американски експериментален свръхзвуков самолет X-43A в полет след отделяне от B-52