Školska enciklopedija

• Dijagnostika

Zapravo zašto točno 5 M? Odabrana je vrijednost 5 jer se pri toj brzini počne promatrati ionizacija plinskog toka i druge fizičke promjene, što naravno utječe na njegova svojstva. Ove promjene su posebno uočljive za motor, konvencionalni turboventilatorski motori (turbo-mlazni motori) jednostavno ne mogu raditi takvom brzinom, potreban je bitno drugačiji motor, raketa ili pravocrtni motor (iako zapravo nije toliko različit, jednostavno nema kompresor i turbinu, i on svoju funkciju obavlja na isti način: komprimira ulazni zrak, miješa ga s gorivom, sagorijeva u komori za izgaranje i prima mlazni mlaz na izlazu).

Zapravo, to je cijev s komorom za izgaranje, vrlo jednostavna i učinkovita pri velikoj brzini. Upravo zbog toga što takav motor ima ogroman nedostatak, za rad mu je potrebna određena početna brzina (nema vlastitog kompresora, ništa ne može komprimirati zrak pri maloj brzini).

Povijest brzine

Godine 1965. YF-12 (prototip poznatog SR-71) dosegao je brzinu od 3,331.5 km / h, a 1976. serijski SR-71 bio je 3.529,6 km / h. To je "samo" 3.2-3.3 M. Daleko od toga da je hipersound, ali već za letenje ovom brzinom u atmosferi, morali su se razviti specijalni motori, koji su radili pri niskim brzinama u normalnom načinu, i pri velikim brzinama u ramjet modu, i za pilote - posebne sustave za održavanje života (svemirska odijela i rashladni sustavi), jer je avion previše zagrijan. Kasnije su ove svemirske odore korištene za projekt Shuttlea. Već dugo vremena SR-71 je bio najbrži zrakoplov na svijetu (prestao je letjeti 1999. godine).

Sovjetski MiG-25R teoretski bi mogao doseći brzinu od 3,2 M, ali je radna brzina bila ograničena na 2,83 M.

Sadašnje vrijeme

Iza svih obećavajućih istraživanja, kao što vojska obično stoji. U slučaju hipersoničnih brzina, to je također slučaj. Sada se istraživanja provode uglavnom u smjeru letjelica, hipersoničnih krstarećih raketa i takozvanih hipersoničnih bojevih glava. Sada govorimo o "pravom" hipersoundu koji leti u atmosferi.

Imajte na umu da je rad na hipersoničnoj brzini bio u aktivnoj fazi u 60-70-ima, tada su svi projekti bili zatvoreni. Povratio se brzinama iznad 5 M samo na prijelazu iz 2000-ih. Kada je tehnologija omogućila stvaranje učinkovitih motora s izravnim protokom za hipersoničan let.

Hipersonična brzina

Hipersonična brzina (HS) u aerodinamici - brzine koje znatno premašuju brzinu zvuka u atmosferi.

Od 1970-ih, koncept se obično odnosi na nadzvučne brzine iznad 5 Machovih brojeva (M).

Sadržaj

Opće informacije

Letenje pri hipersoničnoj brzini dio je nadzvučnog leta i provodi se u nadzvučnom protoku plina. Supersonični protok zraka se radikalno razlikuje od podzvučnog, a dinamika leta aviona pri brzinama iznad brzine zvuka (iznad 1,2 M) radikalno se razlikuje od podzvučnog leta (do 0,75 M; raspon brzine od 0,75 do 1,2 M naziva se transonska brzina) ).

Definicija donje granice hipersonične brzine obično je povezana s nastankom procesa ionizacije i disocijacije molekula u graničnom sloju (PS) oko aparata, koji se kreće u atmosferi, koja počinje da se javlja na oko 5 M. Također, tu brzinu karakterizira i činjenica da je ramjet motor (“). Ramjet ") s podzvučnim izgaranjem goriva (" SPVRD ") postaje beskorisno zbog iznimno visokog trenja koje nastaje pri kočenju zraka u ovoj vrsti motora. Dakle, u hipersoničnom rasponu brzina moguće je koristiti samo raketni motor ili hipersonični ramjet (scramjet) s nadzvučnim sagorijevanjem goriva za nastavak leta.

Karakteristike protoka

Iako je definicija hipersoničnog protoka (GP) poprilično kontroverzna zbog nedostatka jasne granice između nadzvučnih i hipersoničnih tokova, liječnik opće prakse može biti karakteriziran određenim fizičkim pojavama koje se više ne mogu zanemariti kada se uzmu u obzir:

• tanki sloj udarnog vala;
• stvaranje viskoznih udarnih slojeva;
• pojavu valova nestabilnosti u PS-ima koji nisu svojstveni subsoničkim i supersoničnim strujanjima [1];
• protok visoke temperature [2].

Tanki sloj udarnog vala

Kako se brzina i odgovarajući brojevi Macha povećavaju, gustoća iza udarnog vala (SW) također raste, što odgovara smanjenju volumena iza SW zbog očuvanja mase. Stoga sloj udarnog vala, tj. Volumen između aparata i udarnog vala postaje tanak na visokim Machovim brojevima, stvarajući tanki granični sloj (PS) oko aparata.

Nastajanje viskoznih udarnih slojeva

Dio velike kinetičke energije zatvorene u struji zraka, kada je M> 3 (viskozni protok) pretvoren u unutarnju energiju zbog viskozne interakcije. Povećanje unutarnje energije ostvaruje se povećanjem temperature. Budući da je gradijent tlaka usmjeren uzduž normale do protoka unutar graničnog sloja približno nula, značajno povećanje temperature za velike brojeve Maka dovodi do smanjenja gustoće. Dakle, PS na površini aparata raste i na velikim Machovim brojevima spaja se s tankim slojem udarnog vala u blizini nosa, tvoreći viskozni sloj šoka.

Pojava valova nestabilnosti u PS koji nisu karakteristični za podzvučne i supersonične struje

U važnom problemu prijenosa laminarnog toka u turbulentni tok za slučaj protoka oko zrakoplova ključnu ulogu imaju valovi nestabilnosti formirani u PS. Rast i naknadna nelinearna interakcija takvih valova pretvaraju početni laminarni tok u turbulentni tok. Kod podzvučnih i supersoničnih brzina ključnu ulogu u laminarno-turbulentnom prijelazu igraju Tolmin-Schlichtingovi valovi koji imaju vrtložnu prirodu. Počevši od M = 4.5 pojavljuju se akustični valovi tipa II i počinju dominirati (mod II ili Makav), zbog čega se u klasičnom prijelaznom scenariju pojavljuje prijelaz u turbulenciju (postoji i prijelazni mehanizam za prijelaz) [1].

Tok visoke temperature

Protok velike brzine na prednjoj točki vozila (točka ili područje inhibicije) uzrokuje zagrijavanje plina do vrlo visokih temperatura (do nekoliko tisuća stupnjeva). Visoke temperature, pak, stvaraju neravnotežna kemijska svojstva toka, koje se sastoje u disocijaciji i rekombinaciji molekula plina, ionizaciji atoma, kemijskim reakcijama u struji i površini aparata. U tim uvjetima procesi konvekcije i radijacijske izmjene topline mogu biti značajni [2].

Parametri sličnosti

Parametri tokova plina obično se opisuju skupom kriterija sličnosti, koji omogućuju da se smanji praktički beskonačan broj fizičkih stanja u skupine sličnosti i da se međusobno uspoređuju protoki plina s različitim fizičkim parametrima (tlak, temperatura, brzina itd.). Upravo na tom principu temelje se eksperimenti u zračnim tunelima i prijenos rezultata tih eksperimenata na stvarne zrakoplove, unatoč činjenici da se u eksperimentima cijevi veličina modela, brzina protoka, toplinska opterećenja itd. Mogu uvelike razlikovati od stvarnih načina letenja, dok vrijeme, parametri sličnosti (Mach, Reynolds, Stanton, itd.) odgovaraju letu.

Za trans i supersoničnu ili stlačivu struju, u većini slučajeva dovoljni su parametri kao što je Machov broj (omjer brzine strujanja prema lokalnoj brzini zvuka) i Reynolds za potpuni opis tokova. Za hipersonične parametre toka podataka često nije dovoljno. Prvo, jednadžbe koje opisuju oblik udarnog vala postaju gotovo neovisne pri brzinama od 10 M. Drugo, povećana temperatura hipersoničnog protoka znači da učinci povezani s neidealnim plinovima postaju vidljivi.

Računovodstvo učinaka u realnom plinu znači više varijabli koje su potrebne za potpuno opisivanje stanja plina. Ako je stacionarni plin u potpunosti opisan s tri veličine: tlak, temperatura, toplinski kapacitet (adijabatski indeks), a pokretni plin opisan je s četiri varijable, koje također uključuju brzinu, tada vrući plin u kemijskoj ravnoteži također zahtijeva jednadžbe stanja za njegove kemijske komponente, a plin s procesima disocijacija i ionizacija moraju također uključivati ​​vrijeme kao jednu od varijabli njezina stanja. Općenito, to znači da je u bilo koje odabrano vrijeme za nejednakost protoka od 10 do 100 varijabli potrebno opisati stanje plina. Osim toga, razrijeđeni hipersonični protok (GP), obično opisan u Knudsenovim brojevima, ne poštuje Navier-Stokesove jednadžbe i zahtijeva njihovu modifikaciju. GP se obično kategorizira (ili klasificira) koristeći ukupnu energiju izraženu pomoću ukupne entalpije (mJ / kg), ukupnog tlaka (kPa) i temperature usporavanja (K) ili brzine (km / s).

Za inženjerske primjene, W. D. Hayes razvio je parametar sličnosti koji je blizak pravilu za Vitcomb, što inženjerima omogućuje primjenu rezultata jedne serije testova ili izračuna za jedan model na razvoj cijele obitelji sličnih konfiguracija modela bez dodatnih ispitivanja ili detaljnih ispitivanja. izračuni.

Popis načina rada

Hipersonični protok je podijeljen na mnoge posebne slučajeve. Dodjela poluvodiča jednom ili drugom režimu toka je otežana zbog "zamućenja" granica stanja u kojima se taj fenomen otkriva u plinu ili postaje vidljiv sa stajališta korištenog matematičkog modeliranja.

Savršen plin

U tom slučaju, prolazni protok zraka može se smatrati idealnim protokom plina. GP u ovom načinu rada još uvijek ovisi o Machovim brojevima, a simulacija se vodi temperaturnim invarijantama, a ne adijabatskim zidom, koji se odvija pri nižim brzinama. Donja granica ovog područja odgovara brzinama od oko 5 M, pri čemu SPVRD s podzvučnim izgaranjem postaje neučinkovit, a gornja granica odgovara brzinama u području od 10-12 M.

Savršen plin s dvije temperature

To je dio slučaja idealnog režima protoka plina s velikim brzinama u kojima se protok zraka u prolazu može smatrati kemijski idealnim, ali temperatura vibracija i rotacijska temperatura plina [3] moraju se razmatrati odvojeno, što dovodi do dva odvojena temperaturna modela. To je od osobite važnosti pri projektiranju nadzvučnih mlaznica, pri čemu postaje važno vibracijsko hlađenje zbog pobude molekula.

Odvojeni plin

U ovom slučaju, molekule plina počinju disocirati dok dolaze u kontakt s udarnim valom koji stvara tijelo koje se kreće. Protok počinje se razlikovati za svaki pojedini plin koji se razmatra s njegovim vlastitim kemijskim svojstvima. Sposobnost materijala tijela aparata da služi kao katalizator u tim reakcijama ima ulogu u izračunu površinskog zagrijavanja, što znači pojavu ovisnosti hipersoničnog protoka o kemijskim svojstvima tijela koje se kreće. Donja granica režima određena je prvom komponentom plina, koja počinje disocirati na zadanoj temperaturi usporavanja protoka, što odgovara dušiku na 2000 K. Gornja granica tog režima određena je početkom ionizacijskih procesa atoma plina u HJ.

Ionizirani plin

U tom slučaju broj elektrona izgubljenih od atoma postaje značajan i elektroni se moraju modelirati zasebno. Često se temperatura elektronog plina smatra izoliranom od drugih plinskih komponenata. Taj modus odgovara rasponu brzina GP 10-12 km / s (> 25 M), a stanje plina u ovom slučaju opisano je pomoću modela nevezne ili ne-emitirajuće plazme.

Način dominacije prijenosa zračenja

Pri brzinama iznad 12 km / s, prijenos topline na aparat počinje se uglavnom odvijati prijenosom zračenja, koji počinje dominirati termodinamičkim prijenosom uz povećanje brzine. Simulacija plina u ovom slučaju podijeljena je u dva slučaja:

• optički tanki - u ovom slučaju se pretpostavlja da plin ne resorbira zračenje koje dolazi iz njegovih drugih dijelova ili odabranih jedinica volumena;
• optički debeli - gdje se uzima u obzir apsorpcija zračenja plazmom, koja se zatim ponovno uključuje na tijelo uređaja.

Modeliranje optički debelih plinova je težak zadatak, jer se izračunom prijenosa zračenja u svakoj točki u protoku količina izračuna eksponencijalno povećava s povećanjem broja razmatranih točaka.

Red Air

Zrakoplovstvo, padobrani, paraglajderi

Hipersonična brzina

Sovjetska hipersonična raketa X-90

Sovjetska hipersonična raketa X-90 s preklopljenim krilima

Hipersonična brzina leti brzinom od četiri brzine zvuka i više. Među stručnjacima za zrakoplovstvo najčešće se koristi naziv "brzina zvuka", a ne "brzina". To ime potječe od prezimena austrijskog znanstvenika fizičara Ernsta Macha (Ernst Mach), koji je istraživao aerodinamičke procese koji prate nadzvučno gibanje tijela. Dakle, 1Max je JEDNA brzina zvuka. Prema tome, hipersonična brzina je ČETIRI Mach i više. Godine 1987., 7. prosinca, u Washingtonu, šefovi država SSSR-a i SAD-a, Mihail Gorbačov i Ronald Reagan, potpisali su Pioneer i Pershing-2 sporazum o eliminaciji nuklearnih projektila srednjeg dometa. Kao rezultat ovog događaja, došlo je do zastoja u razvoju sovjetske strateške krstareće rakete "X-90", koja je imala hipersoničnu brzinu leta. Kreatori rakete X-90 dobili su dopuštenje za provođenje samo jednog testnog leta. Ovaj uspješan test mogao bi dovesti do velikog ponovnog opremanja zrakoplova sovjetskog ratnog zrakoplovstva s hipersoničnom brzinom leta, što bi moglo osigurati superiornost u zraku SSSR-a.

Američki nadzvučni eksperimentalni zrakoplov Bell X-1

Godine 1943, američki zrakoplovni "Bell" počeo stvarati zrakoplov, koji je bio da prevlada brzinu zvuka. Metak ispaljen iz puške leti brže od brzine zvuka, tako da nitko nije razmišljao o obliku trupa novog zrakoplova. Njegov je dizajn imao veliku sigurnost. Ponegdje je folija prelazila debljinu od jednog centimetra. Pullet je bio težak. O samostalnom polijetanju ne bi moglo biti govora. Na nebu je novi avion podignut uz pomoć bombardera B-29. Američki zrakoplov dizajniran za prevladavanje brzine zvuka, nazvan "X-1" (vidi članak "Nepoznati zrakoplov"). Oblik trupa X-1 mogao bi biti prikladan za hipersoničnu brzinu leta.

Prvi sovjetski supersonični zrakoplov La-176

Civilni pilot Chalmers Goodlin postavio je uvjet - premija za prevladavanje brzine zvuka je 150.000 dolara! Tada je plaća kapetana USAF-a iznosila 283 dolara mjesečno. Mladi kapetan u dobi od 24 godine Chuck Yeager, vojni časnik, pilot koji je srušio 19 fašističkih zrakoplova, 5 u jednoj bitci, odlučio je da će svladati brzinu zvuka. Nitko nije znao da je tijekom leta prevladao brzinu zvuka i da je imao dva slomljena rebra, a desna ruka se nije dobro kretala. To se dogodilo kao posljedica pada s konja tijekom šetnje sa suprugom dan ranije. Chuck Yeager je shvatio da je to njegov posljednji let ispred bolnice i šutio tako da let nije otkazan. Prevazilaženje brzine zvuka bit će prvi korak prema napredovanju prema hipersoničnoj brzini leta.

Prva sovjetska balistička raketa R-1 na lansirnom položaju

Godine 1947., 14. listopada, američki strateški bombarder B-29 odletio je u nebo iz tajne zračne baze s zrakoplovom pričvršćenim za odjeljak za bombe. Na nadmorskoj visini od oko 7 km, letjelica s posadom u to vrijeme imala je neobičan oblik. Nekoliko minuta kasnije došlo je do zaglušujućeg praska, kao kad je istodobno ispaljivalo nekoliko pištolja, ali to nije bila katastrofa. Na današnji dan, američki pilot pilot Charles Elwood Yeager, poznatiji kao Chuck Yeager ili Chuck Eager, po prvi put u povijesti čovječanstva nadvladao je SOUND SPEED na zrakoplovu X-1 EXPERIMENTAL. Zrakoplov X-1 imao je maksimalnu brzinu letenja od 1.556 km / h, a to je s ravnim krilom, praktični X-1 strop je 13.115 metara, maksimalni potisak motora je 2.500 kgf. Sletio sam X-1, u načinu planiranja. Kasnije na istoj zrakoplovnoj bazi, poznatijoj kao "Zona-51", koja se nalazi na dnu sušenog jezera Groom (Groom), na jugu države Nevada, testirana su vozila s hipersoničnom brzinom leta.

Prva sovjetska balistička raketa R-1 u letu

Otkako je SAD usvojila doktrinu nuklearnog rata, broj strateških bombardera u SAD-u se učetverostručio. Tisuće boraca F-80 i F-82 trebali su braniti bombardere. Godinu dana nakon što je Chuck Yeager, sovjetski pilot pilot Ivan Yevgrafovich Fedorov nadvladao brzinu zvuka na lovcu La 176.

Prvi sovjetski krilati projektil "Oluja" na lansirnoj stanici tijekom lansiranja

Zamah krila La-176 bio je 45 stupnjeva, maksimalni potisak motora iznosio je 2.700 kgf, praktični strop bio je 15.000 m, a maksimalna brzina 1.105 km / h. U tom trenutku, 2-3 brzine zvuka činile su se ograničenjem za zrakoplove s posadom. Ali na tajnom testnom mjestu SSSR-a, čak i tada, testiralo se vozilo s hipersoničnom brzinom leta. Bila je to raketa R-1 s maksimalnom brzinom od 1,465 m / s i dometom leta od 270 km. Ispitivanja P-1 provedena su na poligonu Kapustin Yar u regiji Astrahan. Budući zrakoplovi koji se kreću hipersoničnom brzinom zahtijevali su ne samo nove motore i nove materijale, već i novo gorivo. Tajno gorivo za balističku raketu R-1 bio je etilni alkohol najviše kategorije čistoće.

Prvi sovjetski krilati projektil "Oluja" u letu

BALISTIČKA RAKETA R-1 razvijena je pod vodstvom Sergeja Pavlovića Koroleva. Istini za volju, kažemo da je dio njemačkih raketnih stručnjaka koji su se nakon Drugog svjetskog rata preselili u SSSR također aktivno sudjelovali u razvoju R-1. Raketa R-1 bila je polazna točka za razvoj INTERCONTINENTAL balističkih raketa, koje su imale hipersonične brzine i trebale su biti apsolutno nevidljivi način isporuke nuklearnog oružja. Prvi umjetni satelit Zemlje i prvi let u svemir bili su već nastali zbog interkontinentalnih balističkih raketa.

Američki svemirski brod za povratnu letjelicu na putu do kompleksa lansiranja

Prvo uspješno lansiranje sovjetske balističke rakete R-1 provedeno je 10. listopada 1948. godine. Da bi se postigla vojna ravnoteža sa Sjedinjenim Državama, potrebni su projektili s rasponom leta od NIJE stotina i tisuća kilometara. Testovi Korolevovih raketa bili su uspješni, a svaki sljedeći model dobio je sve veću brzinu leta i sve veći raspon leta. Na dnevnom redu je pitanje zamjene raketnog goriva. Etil alkohol kao gorivo više nije prikladan zbog nedovoljne brzine izgaranja i zbog nedovoljnog toplinskog kapaciteta, odnosno količine energije. Činjenica je da je za gorivo potreban samo HYDROGEN kako bi letio pod hipersoničnom brzinom. Nijedan drugi kemijski element ne može letjeti tako brzo! Vodik ima visoku brzinu sagorijevanja i visoki toplinski kapacitet, tj. Visoku temperaturu pečenja, dok ima najnižu moguću količinu vodikovog goriva. Prema tome, pri primjeni HYDROGENA dobiva se maksimalna potisak motora. Osim svega ovog, VODENO gorivo je apsolutno ekološki čisto gorivo. S.P. Korolyov smatrao je da će upravo to gorivo riješiti problem kretanja u blizini Zemlje pri hipersoničnoj brzini leta.

Space Shuttle američki svemirski shuttle tijekom operacije orbite

Međutim, postojalo je još jedno rješenje za kozmičke brzine. Predložili su ga slavni akademici Mihail Kuzmich Yangel i Vladimir Nikolajevič Chelomei. Bila je tekućina slična amonijaku i za razliku od vodika bila je jednostavna i vrlo jeftina za proizvodnju. Ali kad je Korolev saznao što je to, došao je do UŽITKA! Ovo izvrsno raketno gorivo zvalo se HEPTIL. Ispostavilo se da je SIX TIME POISON SINILSKE KISELINE i u smislu stupnja opasnosti odgovarao je ZARIN i FOSGEN otrovnim sredstvima! Međutim, vlada SSSR-a odlučila je da su raketna oružja važnija od mogućih posljedica i da ih treba stvoriti po svaku cijenu. Nakon toga, raketa Yangel i Chelomey pokrenuli su gorivo iz heptila.

Raketa Intercontinental R-7 tijekom lansiranja

Godine 1954. sovjetska obavještajna služba primila je tajnu poruku od stanovnika u Sjedinjenim Državama, zahvaljujući kojem je u SSSR-u započeo rad na stvaranju zrakoplova s ​​hipersoničnom brzinom leta. U SAD-u je ovaj projekt nazvan Navajo. Dva mjeseca nakon tajne poruke, sovjetska vlada donijela je odluku da počne sa stvaranjem strateškog rakete WING. U SSSR-u razvoj takve rakete povjeren je dizajnerskom uredu S. A. Lavochkina (vidi članak "Semyon Alekseevich Lavochkin"). Projekt je dobio naziv "Oluja". U samo tri godine "Oluja" počela je testirati na testnom poligonu Kapustin Yar. Konfiguracija "Oluje" odgovarala je modernom američkom svemirskom shuttleu "Space Shuttle". U vrijeme testa "Oluja" postalo je poznato da je američki projekt "Navajo" ZATVOREN. To se dogodilo, najvjerojatnije zbog činjenice da američki dizajneri u to vrijeme nisu mogli stvoriti potrebne motore.

Interkontinentalna raketa R-7 u letu

"Oluja" nije bila dizajnirana za hipersoničnu brzinu leta, već za nešto manju brzinu, za TRI s HALF brzinom zvuka. To je bilo zbog činjenice da u to vrijeme još nisu stvoreni materijali koji bi izdržali GRIJANJE POKRIVANJA odgovarajuće hipersonične brzine. Također, instrumenti na brodu moraju ostati u pogonu pri visokoj temperaturi grijanja. Prilikom stvaranja "Oluje", upravo su počeli razvijati materijale koji podnose ove temperaturne uvjete grijanja.

U vrijeme tri uspješna lansiranja krstareće rakete "Buri", koja posjeduje do hipersoničnu brzinu, raketa Korolev, R-7, već je lansirala prvi umjetni satelit Zemlje i prvo živo biće, džukel po imenu Laika, u blizinu Zemlje. U ovom trenutku, šef SSSR-a, N. S. Hruščov, u intervjuu za zapadni tisak, javno je izjavio da bi raketa R-7 mogla biti korištena za instaliranje NUKLEARNOG naboja i pogodila BILO KOJI CILJ u Sjedinjenim Državama. Od tog trenutka interkontinentalne balističke rakete postale su OSNOVE SSSR-ove svemirske raketne obrane. Krstareća raketa "Oluja" napravljena je za obavljanje istog zadatka, ali tadašnja sovjetska vlada je odlučila da će povlačenje oba programa istovremeno biti preskupo i "Oluja" je ZATVORENA.

Američki eksperimentalni zrakoplov X-31Rockwell

Krajem pedesetih godina i tijekom šezdesetih godina prošlog stoljeća, eksperimenti su provedeni u Sjedinjenim Američkim Državama i SSSR-u kako bi se stvorila napredna zrakoplovna tehnologija s hipersoničnom brzinom leta. No, u gustim slojevima atmosfere, zrakoplov se pregrijao, a na nekim se mjestima čak i rastopio, tako da je postizanje hipersonične brzine u atmosferi iznova i iznova odgođeno za nepoznato vrijeme. U SAD-u postoji program za stvaranje eksperimentalnog zrakoplova pod nazivom "X", pomoću kojeg se istražuje let pod hipersoničnom brzinom. Američka vojska je imala velike nade za eksperimentalni zrakoplov X-31, ali 15. studenog 1967., nakon 10 sekundi leta pri hipersoničnoj brzini, X-31 je eksplodirao. Nakon toga je obustavljen program eksperimentalnog zrakoplova "X", ali samo neko vrijeme. Tako je sredinom 1970-ih na američkom eksperimentalnom zrakoplovu "X-15" na nadmorskoj visini od oko 100 km postignuta hipersonična brzina leta jednaka 11 brzina zvuka (3,7 km / s).

Američki eksperimentalni zrakoplov X-31Rockwell

Sredinom 1960-ih, i Sjedinjene Države i SSSR, neovisno jedan od drugoga i istovremeno, počeli su stvarati već masovno proizvedene zrakoplove koji su letjeli brzinom krstarenja od TRI Mach! Letenje s TRI brzinama zvuka u ATMOSFERI vrlo je težak zadatak! Kao rezultat toga, KB Kelly Johnson iz tvrtke Lockheed i dizajnerskog ureda A. I. Mikojana u MiG-u (vidi članak "Artem Ivanovič Mikoyan") stvorio je dva remek-djela zrakoplovne tehnologije. Amerikanci - časnik strateške inteligencije "SR-71" Blackbird (vidi članak "SR-71"). Rusi su najbolji svjetski borac za presretanje MiG-25 (vidi članak MiG-25). Izvana, SR-71 ima crnu boju, NE zbog crne boje, već zbog feritne prevlake koja vrlo učinkovito uklanja toplinu. Kasnije je SR-71 dovedena do hipersonične brzine leta od 4.800 km / h. MiG-25 se uspješno koristio tijekom izraelsko-egipatskog rata kao izviđački zrakoplov visokih nadmorskih visina. Cijeli let na MiG-25 nad Izraelom trajao je dva minuta. Izraelske zračne odbrane tvrde da MiG-25 ima tri brzine zvuka (4.410 km / h ili 1.225 m / s)!

Američki eksperimentalni hipersonični zrakoplov X-15 s dodatnim spremnicima za gorivo koji se ispuštaju nakon uporabe goriva

Nadmoć zraka može se osigurati zrakoplovstvom u svemiru. Kao rezultat rada na ovoj temi pojavili su se svemirski brod USAGE Space Shuttlea i sovjetskog Burana (vidi članak Buran Spacecraft). Prilikom slijetanja na zemlju, višekratna letjelica ulazi u atmosferu pri brzini Prvog kozmičkog, 7,9 km / s, što je 23,9 puta više od brzine zvuka. Kako bi se zaštitili od pregrijavanja pri ulasku u atmosferu, svemirski brodovi koji se mogu ponovno koristiti izvana su pokriveni posebnim CERAMIC pločicama. Jasno je da čak i kod NE vrlo velikog kršenja ove keramičke prevlake pri hipersoničnoj brzini, doći će do katastrofe.

Američki eksperimentalni hipersonični zrakoplov X-15 u letu

Nakon bezuspješnih potraga za univerzalnim sredstvima zaštite od pregrijavanja, borba za nadmoć zraka prešla je na drugu - ultra-nisku nadmorsku visinu. Krilate rakete preselile su se na visinu leta od oko 50 metara, na brzinu leta na hipersonične letove, oko 850 km / h s tehnologijom RELIEF PLAYING. Američka krstareća raketa dobila je ime "Tomahawk" (Tomahawk), a sovjetski analog "X-55". Otkrivanje krstareće rakete pomoću radara je teško jer je sama raketa, zbog najnovijeg sustava navođenja, male veličine i, prema tome, mala reflektirajuća površina. Također, poraz krstareće rakete je težak zbog aktivnog, nepredvidivog manevriranja tijekom leta. Stvaranje sovjetske krstareće rakete X-55 povjereno je Projektnom birou Raduga, na čijem je čelu bio Igor Sergeevich Seleznev.

Američki eksperimentalni hipersonični zrakoplov X-15 nakon slijetanja

Međutim, proračuni su pokazali da gotovo potpuna neranjivost krstareće rakete može pružiti samo brzu brzinu od pet do šest puta veću brzinu zvuka (5-6 Macha), što odgovara brzini od oko 2 km / s. Na prvim testovima nove tehnologije dizajneri su se ponovno suočili s istim problemom pregrijavanja temperature. Kada je postignuta određena brzina leta, površina rakete se zagrijala na gotovo 1000 stupnjeva Celzija i bila je prva koja je iznevjerila kontrolnu antenu. Potom je Igor Seleznyov otišao u Lenjingrad u poduzeće "Leninets", gdje su proizveli radio-elektroniku na brodu. Stručnjaci nisu dali utješan zaključak. Nemoguće je napraviti vođenu raketu koja leti u hipersoničnoj brzini u gustim slojevima atmosfere.

Američki strateški hipersonični zrakoplov SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Ali jedan od istraživačkih instituta, Vladimir Georgievich Freinstadt, predložio je originalnu ideju. Zašto se kerozin na krstarećoj raketi ne bi koristio kao gorivo za glavu za navođenje kao gorivo? Eksperimenti su provedeni kako bi se stvorio rashladni sustav koji koristi ugrađeno gorivo, kerozin. Tijekom rada Freinstadt je došao do zaključka da kerozin NIJE imao dovoljno energije za letenje pod hipersoničnom brzinom i da je potrebno gorivo za hipersoničnu brzinu bio VODIK. No, Freinstadt je predložio da se vodik iz kerozina stavi na raketu. Koncept takvog motora zvao se Ajax.

Sovjetska letjelica "Buran" za višekratnu upotrebu Rezervoar za toplinsku izolaciju broda koji se sastoji od posebnih keramičkih pločica jasno je vidljiv

U to je vrijeme ta ideja izgledala previše fantastično. Kao rezultat toga, usvojena je krstareća raketa s podzvučnom brzinom leta X-55. Ali čak je i takva raketa postala izvanredno znanstveno i tehničko postignuće. Kratke specifikacije krstarećih projektila X-55: dužina - 5,88 m; promjer kućišta - 0,514 m; raspon krila - 3,1 m; početna težina - 1195 kg; udaljenost leta - 2 500 km; brzina leta - 770 km / h (214 m / s); visina leta od 40 do 110 m; težina bojne glave - 410 kg; snaga bojne glave - 200 kt; preciznost udarca do 100 m. Godine 1983., nakon uvođenja krstareće rakete Kh-55 u Ministarstvo obrane, postavljeno je pitanje ograničavanja stvaranja motora koji osigurava hipersoničnu brzinu leta. Ali upravo je ove godine tema hipersoničnih zrakoplova počela se sve češće pojavljivati ​​u izvješćima sovjetske inteligencije.

Sovjetski svemirski shuttle "Buran" u orbiti

Kao dio programa Star Wars, američka vlada počela je financirati razvoj vozila jednako leti u atmosferi i svemiru. Temeljno novo zrakoplovno oružje trebalo je biti vozila s hipersoničnom brzinom leta. Nakon uspješnog stvaranja X-55, Igor Seleznev, ne čekajući stvaranje trenutnog modela Ajax stroja, počeo je razvijati krstareću raketu koja je letjela pod hipersoničnom brzinom. Takva raketa bila je krstareća raketa "X-90", koja je trebala letjeti na tradicionalnom kerozinu brzinom većom od 5 Macha. KB Selezneva uspio je riješiti problem pregrijavanja temperature. Pretpostavljeno je da će X-90 krenuti od STRATOSFERE. Zbog toga je temperatura tijela rakete svedena na minimum. Međutim, postojao je još jedan razlog za usvajanje takvog lansiranja rakete po visini. Činjenica je da je u ovom trenutku manje-više naučila kako srušiti balističke rakete, naučiti kako srušiti zrakoplove i naučila kako srušiti krstareće rakete koje lete na ultra-malim visinama s podzvučnim brzinama leta. Samo je jedan sloj stratosfere ostao netaknut - to je sloj između atmosfere i kozmosa. Ideja se pojavila kako bi se "neopaženo" uočila upravo u području stratosfere, koristeći hipersoničnu brzinu.

Američka krstareća raketa "Tomahawk" Lansiranje s brodske instalacije

Međutim, nakon prvog uspješnog lansiranja X-90, sav rad na ovoj raketi je zaustavljen. To se dogodilo zahvaljujući zapovijedi novog vođe SSSR-a, g. Gorbačova. U to vrijeme u Lenjingradu Vladimir Frainstadt organizirao je skupinu oduševljenih znanstvenika kako bi stvorio hipnozični motor Ajax. Ova skupina Freinstadta nije jednostavno stvorila jedinicu za preradu kerozina u vodik, već je također naučila kontrolirati destruktivnu plazmu oko uređaja, koja se javlja tijekom leta pod hipersoničnom brzinom. To je označilo tehnološki proboj svih zrakoplova s ​​ljudskim poslom! Freinstadtova skupina počela je pripremati prvi let hipersoničnog modela. Međutim, 1992., projekt Ajax je zatvoren zbog prestanka financiranja. Osamdesetih godina prošlog stoljeća u SSSR-u razvoj zrakoplova koji su letjeli pod hipersoničnom brzinom nalazili su se na čelu svijeta. Ta je podloga izgubljena tek 1990-ih.

Američka krstareća raketa "Tomahawk" neposredno prije cilja

UČINKOVITOST i OPASNOST borbenih zrakoplova koji su letjeli pod hipersoničnom brzinom bili su očiti još tada, 1980-ih. Početkom kolovoza 1998. godine u neposrednoj blizini američkih veleposlanstava u Keniji i Tanzaniji strašno su se zaglušile snažne eksplozije. Te eksplozije organizirala je svjetska teroristička organizacija Alkaida, koju je predvodio Osama Bin Laden. Iste godine, 20. kolovoza, američki brodovi u Arapskom moru ispalili su osam Tomahawk krstarećih raketa. Dva sata kasnije projektili su pogodili teritorij terorističkog kampa u Afganistanu. Nadalje, u tajnom izvješću američkom predsjedniku B. Clintonu agenti su izvijestili da glavni cilj raketnog napada na bazu Alkaida u Afganistanu nije postignut. Pola sata nakon lansiranja raketa, Bin Laden o raketama koje su letjele prema njemu bio je UPOZOREN satelitskim komunikacijama i napustio bazu oko sat vremena prije eksplozija. Iz tog rezultata, Amerikanci su zaključili da bi takva borbena misija mogla biti izvedena raketama samo pri hipersoničnoj brzini leta.

Ruski krstareći raketa X-55 prije postavljanja na avion

Nekoliko dana kasnije, odjel za napredni razvoj američkog Ministarstva obrane potpisao je dugoročni ugovor s tvrtkom Boeing. Zrakoplovna tvrtka dobila je narudžbu vrijednu više milijardi dolara za stvaranje univerzalne krstareće rakete s hipersoničnom brzinom leta SIX Mach. Nalog je postao veliki projekt koji će omogućiti Sjedinjenim Državama da stvore obećavajuće oružje i zrakoplovne sustave. Ubuduće će se hipersonični uređaji tijekom svog razvoja moći pretvoriti u POSREDNIH UREĐAJA, koji mogu opetovano prolaziti iz atmosfere u prostor i natrag, dok aktivno manevriraju. Takva vozila, zbog svoje nestandardne i nepredvidive putanje leta, mogu biti vrlo opasna.

Ruski krstareći raketa X-55 prije instalacije na Tu-160

U srpnju 2001. lansiranje eksperimentalnog zrakoplova X-43A provedeno je u SAD-u. Morao je postići hipersoničnu brzinu leta, Seven Mach. Ali jedinica se srušila. Općenito, stvaranje opreme s hipersoničnom brzinom leta DIFIKUĆNOSTI usporedivo je s izradom atomskog oružja. Očekuje se da će najnovije američke hipersonične krstareće rakete letjeti na visinama stratosfere. Nedavno je ponovno počela utrka za stvaranje hipersoničnog uređaja. Motor nove hipersonične rakete može postati plazma, odnosno temperatura zapaljive smjese koja se koristi u motoru postat će jednaka vrućoj plazmi. Još nije moguće predvidjeti vrijeme pojavljivanja uređaja s hipersoničnom brzinom leta u Rusiji, zbog nedovoljnog financiranja.

Američki eksperimentalni hipersonični zrakoplov X-43A

Vjerojatno u 2060-im godinama, svijet će započeti masivnu tranziciju putničkih zrakoplova koji prelaze udaljenosti od više od 7000 km, pri brzini leta s nadmorskim visinama od 40 do 60 km. Amerikanci su 2003. godine financirali svoja istraživanja za budući razvoj putničkih zrakoplova s ​​hipersoničnom brzinom leta na sovjetskom supersoničnom putničkom zrakoplovu Tu-144 (vidi članke Tu-144 i Alexey Andreevich Tupolev). U jednom trenutku, Tu-144 je napravljen u iznosu od 19 komada. Godine 2003. jedan od tri preostala Tu-144 popravljen je i pretvoren u leteći laboratorij u RUSSIAN-AMERICAN programu za testiranje zrakoplovnih sustava nove generacije. Amerikanci su bili oduševljeni sovjetskim Tu-144.

Sovjetski nadzvučni putnički zrakoplov Tu-144

Prve ideje o raketnim krilima, hipersoničnim zrakoplovima koji su letjeli brzinom od 10 do 15 maha, pojavili su se još 1930-ih. Međutim, tada čak i najizgledniji dizajneri nisu imali nikakvih predodžbi o tome s kakvim će se poteškoćama morati suočiti, kako bi dijelili bilo koju točku naše planete u pola sata. Pri hipersoničnoj brzini leta u atmosferi, rubovi krila, usisnici zraka i drugi dijelovi zrakoplova zagrijavaju se do točke taljenja aluminijskih legura. Stoga je stvaranje budućih hipersoničnih zrakoplova u potpunosti povezano s kemijom, metalurgijom i razvojem novih materijala.

Sovjetski supersonični putnički zrakoplov Tu-144 Nakon slijetanja, pušteni su kočni padobrani

Konvencionalni mlazni motori brzinom od tri stroja više nisu učinkoviti (vidi članak "Inovacije u zrakoplovstvu"). S daljnjim povećanjem brzine potrebno je osigurati mogućnost izvođenja najveće struje zraka, ulogu kompresora, komprimiranje zraka. Dovoljno je za to, INPUT dio motora je da napravi SUBJECTING. S hipersoničnom brzinom leta omjer kompresije ulaznog strujanja zraka je takav da njegova temperatura postaje 1.500 stupnjeva. Motor se pretvara u tzv. DIRECT-FLOWING motor, bez rotirajućih dijelova. Ali u isto vrijeme to stvarno djeluje!

Američki eksperimentalni hipersonični zrakoplov X-43A s Pegasusovim raketnim propelerom pričvršćen za bombardera B-52 koji se nalazi na zemlji

U jednom trenutku, sovjetski znanstvenik Vladimir Georgievich Freinstadt bavio se problemima hlađenja kerozinom, nuklearnih bojevih glava koje su letjele iz svemira. Sada, dizajneri cijelog svijeta, zahvaljujući njegovom istraživanju, koriste učinak naglog porasta energije izgaranja pregrijanog kerozina zbog upotrebe oslobođenog na tako visokim temperaturama VODIKA. Ovaj učinak daje vrlo veliku snagu motoru, što omogućuje brzu brzinu leta. Amerikanci su 2004. godine dvaput postavili zapise o brzini za bespilotne letjelice. X-43A je odvojen od bombardera V-52 na visini od 12.000 metara. Pegasusova raketa ubrzala ga je do brzine THREE Mach, a X-43A je pokrenula svoj motor. Maksimalna brzina leta X-43A iznosila je 11.265 km / h (3.130 m / s), što odgovara 9.5 brzina zvuka. Letenje najvećom brzinom trajao je 10 sekundi na visini od 35.000 metara. Na brzini od 9,5 mahova let od Moskve do New Yorka trajao bi nešto manje od 43 minute. Američki znanstvenici nastavljaju pomicati znanost o zrakoplovstvu.

Američki eksperimentalni hipersonični zrakoplov X-43A s Pegasusovim raketnim propelerom pričvršćen za B-52 bombarder u letu

Američki eksperimentalni hipersonični zrakoplov X-43A u letu nakon odvajanja od B-52