Die Amerikaanse lugmag het die X-51A Waverider getoets, wat daarin geslaag het om 5 keer die spoed van klank te kry, en kon meer as 3 minute vlieg, wat 'n wêreldrekord opgestel het wat voorheen deur Russiese ontwikkelaars gehou is. Die toets het oor die algemeen goed verloop, hipersoniese wapens is gereed om te jaag.
Op 27 Mei 2010 is die X-51A Waverider (losweg vertaal as 'n golfvlug en in 'onwillekeurig' as 'n surfer) van 'n B-52-bomwerper oor die Stille Oseaan laat val. Die X-51A-boosterstadium, geleen uit die bekende ATCAMS-vuurpyl, het die Waverider op 'n hoogte van 19,8 duisend meter gebring, waar 'n hipersoniese ramjet-enjin (GPRVD, of scrumjet) aangeskakel is. Daarna het die vuurpyl tot 'n hoogte van 21, 3 duisend meter gestyg en 'n snelheid van Mach 5 (5 M - vyf klanksnelhede) opgetel. In totaal het die vuurpylenjin ongeveer 200 sekondes gewerk, waarna die X-51A 'n sein na selfvernietiging gestuur het in verband met die uitbreek van telemetrie-onderbrekings. Volgens die plan was die vuurpyl veronderstel om 'n snelheid van 6 M te ontwikkel (volgens die projek was die snelheid van die X-51 7 M, dit wil sê meer as 8000 km / h), en die enjin moes werk 300 sekondes.
Die toetse was nie perfek nie, maar dit het hulle nie verhinder om 'n uitstekende prestasie te word nie. Die enjin se werkingstyd het die vorige rekord (77 sekondes) drie keer oorskry, gehou deur die Sowjet (later Russiese) vlieglaboratorium "Kholod". Die 5M -spoed is eers bereik met konvensionele koolwaterstofbrandstof, en nie met 'n 'eksklusiewe' soos waterstof nie. Waverider gebruik JP-7, 'n lae-damp petroleum wat op die beroemde SR-71 ultra-spoed verkenningsvliegtuig gebruik word.
Wat is 'n Scrumjet en wat is die kern van die huidige prestasies? In beginsel is ramjet -enjins (ramjet -enjins) baie eenvoudiger as turbojet -enjins (turbojet -enjins) wat aan almal bekend is. 'N Ramjet -enjin is bloot 'n luginlaat (die enigste bewegende deel), 'n verbrandingskamer en 'n spuitstuk. Hierin vergelyk dit gunstig met straalturbines, waar 'n waaier, 'n kompressor en die turbine self bygevoeg word tot hierdie elementêre skema, wat in 1913 uitgevind is, deur gesamentlike pogings om lug in die verbrandingskamer te dryf. In ramjet -enjins word hierdie funksie uitgevoer deur die komende lugvloei self, wat onmiddellik die behoefte aan gesofistikeerde ontwerpe wat in 'n stroom warm gasse en ander duur vreugdes van 'n turbojetlewe funksioneer, uitskakel. As gevolg hiervan is ramjet -enjins ligter, goedkoper en minder sensitief vir hoë temperature.
Eenvoud het egter 'n prys. Direkte vloei-enjins is ondoeltreffend teen subsoniese snelhede (tot 500-600 km / h werk glad nie)-hulle het eenvoudig nie genoeg suurstof nie, en daarom benodig hulle ekstra enjins wat die apparaat tot effektiewe snelhede versnel. Omdat die volume en druk van die lug wat in die enjin inkom slegs deur die deursnee van die luginlaat beperk word, is dit uiters moeilik om die enjinspanning effektief te beheer. Ramjet -enjins word gewoonlik 'geslyp' vir 'n smal reeks werksnelhede, en daarbuite begin hulle onvoldoende optree. As gevolg van hierdie inherente tekortkominge by subsoniese snelhede en matige supersoniese, presteer turbojet-enjins radikaal beter as hul direkte vloei-mededingers.
Die situasie verander wanneer die behendigheid van die vliegtuig vir drie swaaie afgeskakel word. By hoë vlugsnelhede word die lug soveel in die inlaat van die enjin saamgepers dat die behoefte aan 'n kompressor en ander toerusting verdwyn - meer presies, dit word 'n hindernis. Maar teen hierdie snelhede voel die supersoniese ramjet -enjins SPRVD ("ramjet") wonderlik. Namate die spoed toeneem, word die voordele van die gratis 'kompressor' (supersoniese lugvloei) 'n nagmerrie vir enjinontwerpers.
In turbojet- en SPVRD -kerosine brand 'n relatief lae vloeitempo - 0,2 M. Hiermee kan u 'n goeie vermenging van lug en ingespuit petroleum bereik, en gevolglik 'n hoë doeltreffendheid. Maar hoe hoër die spoed van die inkomende stroom, hoe moeiliker is dit om dit te rem en hoe hoër is die verliese wat met hierdie oefening verband hou. Vanaf 6 M moet die vloei 25-30 keer vertraag word. Al wat oorbly, is om brandstof in 'n supersoniese vloei te verbrand. Dit is waar die werklike probleme begin. As lug die verbrandingskamer binnedring met 'n snelheid van 2,5-3 duisend km / h, word die proses om die verbranding te handhaaf, in die woorde van een van die ontwikkelaars, soortgelyk aan 'om 'n vuurhoutjie in die middel van 'n tifoon aan te steek. Nie so lank gelede is geglo dat dit in die geval van petroleum onmoontlik is nie.
Die probleme van die ontwikkelaars van hipersoniese voertuie is geensins beperk tot die skep van 'n werkbare SCRVD nie. Hulle moet ook die sogenaamde termiese versperring oorkom. Die vliegtuig verhit van wrywing teen die lug, en die verwarmingsintensiteit is direk eweredig aan die kwadraat van die vloedsnelheid: as die snelheid verdubbel, word die verhitting viervoudig. Die verhitting van 'n vliegtuig wat tydens supersoniese snelhede vlieg (veral op lae hoogtes) is soms so groot dat dit tot die vernietiging van die struktuur en toerusting lei.
As u met 'n snelheid van 3 M vlieg, selfs in die stratosfeer, is die temperatuur van die ingangskante van die luginlaat en die voorste rande van die vleuel meer as 300 grade, en die res van die vel - meer as 200. Die toestel met 'n spoed van 2-2,5 keer meer sal 4-6 keer meer opwarm. Terselfdertyd, selfs by temperature van ongeveer 100 grade, word organiese glas sagter, by 150 - die sterkte van duralumin word aansienlik verminder, by 550 - titaniumlegerings verloor die nodige meganiese eienskappe, en by temperature bo 650 grade smelt aluminium en magnesium, staal versag.
'N Hoë verwarmingsvlak kan opgelos word deur óf passiewe termiese beskerming, óf deur aktiewe hitteverwydering deur die brandstofreserwes aan boord as koeler te gebruik. Die probleem is dat met 'n baie ordentlike "verkoeling" van petroleum - die hittevermoë van hierdie brandstof slegs die helfte van die water - verdra dit nie hoë temperature nie, en die hoeveelhede hitte wat 'verteer' moet word, word eenvoudig monsteragtig.
Die eenvoudigste manier om beide probleme op te los (supersoniese verbranding en afkoeling) is om kerosine te laat vaar ten gunste van waterstof. Laasgenoemde brand relatief maklik - in vergelyking met kerosine, natuurlik - selfs in 'n supersoniese vloei. Terselfdertyd is vloeibare waterstof om ooglopende redes ook 'n uitstekende koeler, wat dit moontlik maak om nie massiewe termiese beskerming te gebruik nie en terselfdertyd 'n aanvaarbare temperatuur aan boord te verseker. Boonop het waterstof drie keer die kaloriewaarde van petroleum. Dit maak dit moontlik om die grens van haalbare snelhede tot 17 M te verhoog (maksimum koolwaterstofbrandstof - 8 M) en terselfdertyd die enjin meer kompak te maak.
Dit is nie verbasend dat die meeste van die vorige rekordbrekende hipersoniese vliegtuie presies op waterstof gevlieg het nie. Waterstofbrandstof is gebruik deur ons vlieënde laboratorium "Kholod", wat tot dusver die tweede plek beklee in terme van die duur van die scramjet -enjin (77 s). Vir hom het NASA 'n rekordspoed vir vliegtuie te danke: in 2004 bereik die NASA X-43A onbemande hipersoniese vliegtuie 'n spoed van 11 265 km / h (of 9,8 M) op 'n vlughoogte van 33,5 km.
Die gebruik van waterstof lei egter tot ander probleme. Een liter vloeibare waterstof weeg slegs 0,07 kg. Selfs as ons die drie keer groter "energievermoë" van waterstof in ag neem, beteken dit 'n viervoudige toename in die volume brandstoftenk met 'n konstante hoeveelheid gestoorde energie. Dit lei tot die opblaas van die grootte en gewig van die apparaat in sy geheel. Boonop vereis vloeibare waterstof baie spesifieke werksomstandighede - "al die gruwels van kriogeniese tegnologieë" plus die spesifiekheid van waterstof self - dit is uiters plofbaar. Met ander woorde, waterstof is 'n uitstekende brandstof vir eksperimentele voertuie en stukmasjiene soos strategiese bomwerpers en verkenningsvliegtuie. Maar as 'n brandstof vir massa -wapens wat gebaseer is op konvensionele platforms soos 'n normale bomwerper of vernietiger, is dit nie geskik nie.
Meer belangrik is die prestasie van die skeppers van die X-51, wat sonder waterstof klaar was en terselfdertyd indrukwekkende snelhede en rekordaanwysers vir die vlugduur met 'n ramjet-enjin bereik het. 'N Deel van die rekord is te danke aan 'n innoverende aërodinamiese ontwerp - daardie einste golfvlug. Die vreemde hoekige voorkoms van die apparaat, die wilde voorkoms daarvan, skep 'n stelsel van skokgolwe; dit is hulle, en nie die liggaam van die apparaat nie, wat die aërodinamiese oppervlak word. As gevolg hiervan ontstaan die hefkrag met 'n minimale interaksie van die invallende vloei met die liggaam self, en as gevolg daarvan neem die intensiteit van die verhitting skerp af.
Die X-51 het 'n swart koolstof-koolstof-hoë temperatuur hitte skild wat slegs aan die punt van die neus en aan die agterkant van die onderkant geleë is. Die grootste deel van die liggaam is bedek met 'n wit lae temperatuur hitte skild, wat dui op 'n relatief sagte verwarmingsmodus: en dit is op 6-7 M in redelik digte lae van die atmosfeer en onvermydelik duik in die troposfeer na die teiken.
In plaas van 'n waterstof "monster", het die Amerikaanse weermag 'n toestel aangeskaf wat aangedryf word met praktiese lugvaartbrandstof, wat dit onmiddellik uit die veld van amusante eksperimente bring tot die gebied van werklike toepassing. Voor ons lê nie meer 'n demonstrasie van tegnologie nie, maar 'n prototipe van 'n nuwe wapen. As die X-51A alle toetse suksesvol slaag, sal binne 'n paar jaar begin word met die ontwikkeling van 'n volwaardige gevegsweergawe van die X-51A +, toegerus met die modernste elektroniese vulling.
Volgens voorlopige planne van Boeing, sal X-51A + toegerus wees met toestelle vir die vinnige identifisering en vernietiging van teikens in omstandighede van aktiewe opposisie. Die vermoë om die voertuig te beheer met behulp van 'n aangepaste JDAM-koppelvlak wat ontwerp is om ammunisie met 'n hoë presisie te rig, is verlede jaar suksesvol getoets tydens voorlopige toetse. Die nuwe golfvliegtuig pas goed in die standaardafmetings vir Amerikaanse missiele, dit wil sê, dit pas veilig in vertikale lanseertoestelle aan boord, vervoer-lanseerhouers en bomwerpers. Let daarop dat die ATCAMS-missiel, waaruit die booster-stadium vir die Waverider geleen is, 'n operasioneel-taktiese wapen is wat deur die Amerikaanse MLRS veelvoudige lanseer-vuurpylstelsels gebruik word.
Op 12 Mei 2010, op die Stille Oseaan, het die Verenigde State dus 'n prototipe van 'n heeltemal praktiese hipersoniese kruisraket getoets, te oordeel na die beplande vulsel, wat ontwerp is om hoogs beskermde grondteikens te vernietig (die geraamde reikafstand is 1600 km). Miskien sal daar mettertyd oppervlaktes bygevoeg word. Benewens die geweldige spoed, sal sulke missiele 'n hoë deurdringingsvermoë hê (terloops, die energie van 'n liggaam wat versnel word tot 7 M is feitlik gelykstaande aan 'n TNT -lading van dieselfde massa) en - 'n belangrike eienskap van staties onstabiele golwe - die vermoë om baie skerp te beweeg.
Dit is verre van die enigste belowende beroep van hipersoniese wapens.
Aan die einde van die negentigerjare het berigte van die NAVO -groep vir ruimte -navorsing en -ontwikkeling (AGARD) opgemerk dat hipersoniese missiele die volgende toepassings moet hê:
- versterkte (of begrawe) vyandelike teikens en komplekse grondteikens in die algemeen verslaan;
- lugverdediging;
- die verowering van lugheerskappy (sulke missiele kan as 'n ideale manier beskou word om hoë vliegdoelwitte op lang afstande te onderskep);
- anti -missiel verdediging - onderskep van die lanseer van ballistiese missiele in die beginfase van die trajek.
- gebruik as herbruikbare hommeltuie, beide vir die slaan van grondteikens en vir verkenning.
Uiteindelik is dit duidelik dat hipersoniese missiele die doeltreffendste - indien nie die enigste - teenmiddel teen hipersoniese aanvalswapens sal wees.
'N Ander rigting in die ontwikkeling van hipersoniese wapens is die oprigting van klein, vaste dryfmasjiene wat in projektiele gemonteer is om lugteikens (kaliber 35-40 mm) te vernietig, sowel as gepantserde voertuie en versterkings (kinetiese ATGM's). In 2007 het Lockheed Martin toetse voltooi van 'n prototipe kinetiese anti-tenk missiel CKEM (Compact Kinetic Energy Missile). So 'n missiel op 'n afstand van 3400 m het die Sowjet-tenk T-72 suksesvol vernietig, toegerus met 'n verbeterde reaktiewe wapenrusting.
In die toekoms kan selfs meer eksotiese ontwerpe verskyn, byvoorbeeld transatmosferiese vliegtuie wat suborbitale vlugte kan bereik op 'n interkontinentale gebied. Die hantering van hipersoniese strydkoppe vir ballistiese missiele is ook baie relevant - en in die nabye toekoms. Met ander woorde, in die volgende 20 jaar sal militêre aangeleenthede dramaties verander en hipersoniese tegnologieë sal een van die belangrikste faktore in hierdie rewolusie word.
