Հիպերձայնային արագություն կմ/ժ Մահացու հիպերձայն. Ավիացիայի պատմությունից

Հունվարին նշանակալի իրադարձություն տեղի ունեցավ՝ հիպերձայնային տեխնոլոգիաների սեփականատերերի ակումբը համալրվեց նոր անդամով։ 2015 թվականի հունվարի 9-ին Չինաստանը փորձարկել է WU-14 կոչվող հիպերձայնային սլայդերը։ Սա կառավարվող մեքենա է, որը տեղադրված է միջմայրցամաքային բալիստիկ հրթիռի (ICBM) վերևում: Հրթիռը թռչում է թռչող սարքը տիեզերք, որից հետո սահում է դեպի թիրախը՝ զարգացնելով ժամում հազարավոր կիլոմետրերի արագություն։

Պենտագոնի տվյալներով՝ չինական WU-14 հիպերձայնային մեքենան կարող է տեղադրվել չինական տարբեր բալիստիկ հրթիռների վրա՝ 2 հազարից մինչև 12 հազար կմ հեռավորության վրա։ Հունվարյան փորձարկումների ժամանակ WU-14-ը հասել է 10 Մախ արագության, որը կազմում է ավելի քան 12,3 հազար կմ/ժ։ ՀՕՊ ժամանակակից համակարգերն ի վիճակի չեն հուսալիորեն խոցել նման արագությամբ թռչող մանևրող թիրախը։ Այսպիսով, Չինաստանը դարձել է երրորդ երկիրը՝ ԱՄՆ-ից և Ռուսաստանից հետո, որը տիրապետում է միջուկային և սովորական սպառազինությունների հիպերձայնային կրիչների տեխնոլոգիային։

Հիպերձայնային HTV-2 սլայդերը առանձնանում է վերին աստիճանից (ԱՄՆ)

Միացյալ Նահանգները և Չինաստանը աշխատում են հիպերձայնային սլայդերների նմանատիպ նախագծման վրա, որոնք սկզբնապես ուժեղացվում են՝ բարձր բարձրություն բարձրացնելով մեկնարկային մեքենայի միջոցով, այնուհետև արագանում են բարձր բարձրություններից վերահսկվող վայրէջքի ժամանակ: Նման համակարգի առավելություններն են երկար հեռահարությունը (մինչև գլոբալ հարված Երկրի մակերևույթի ցանկացած կետի վրա), սլայդերի համեմատաբար պարզ դիզայնը (առանց շարժիչ շարժիչի), մարտագլխիկի մեծ զանգվածը և թռիչքի բարձր արագությունը (ավելի քան 10): Մախ):

Ռուսաստանը կենտրոնացած է հիպերձայնային ramjet (scramjet) հրթիռների մշակման վրա, որոնք կարող են արձակվել գետնից, նավերից կամ մարտական ​​ինքնաթիռներից: Ռուս-հնդկական նախագիծ կա՝ նման զինատեսակների համակարգեր մշակելու համար, որպեսզի մինչև 2023 թվականը Հնդկաստանը նույնպես միանա «հիպերձայնային ակումբին»։ Հիպերձայնային հրթիռների առավելությունն ավելի ցածր գին է և օգտագործման ավելի մեծ ճկունություն՝ ի տարբերություն ICBM-ների կիրառմամբ արձակված սլայդերների:

Փորձարարական հիպերձայնային հրթիռ scramjet X-51A WaveRider (ԱՄՆ)

Հիպերձայնային զենքի երկու տեսակներն էլ կարող են կրել սովորական կամ միջուկային մարտագլխիկ: Ավստրալիայի ռազմավարական քաղաքականության ինստիտուտի փորձագետները հաշվարկել են, որ 500 կգ զանգվածով և 6 մ արագությամբ հիպերձայնային մարտագլխիկի (առանց բարձր պայթյունավտանգ կամ միջուկային մարտագլխիկի) հարվածի կինետիկ էներգիան՝ պատճառված ոչնչացման առումով, համեմատելի է սովորական ենթաձայնային AGM-84 Harpoon հրթիռի մարտագլխիկի պայթյունը, որը հագեցած է մոտ 100 կգ պայթուցիկ զանգվածով մարտագլխիկով: Սա ռուսական P-270 Moskit հականավային հրթիռի կրակային հզորության ընդամենը մեկ քառորդն է՝ 150 կգ պայթուցիկ զանգվածով և 4 Մախ արագությամբ։

Թվում է, թե հիպերձայնային զենքերը շատ չեն գերազանցում գոյություն ունեցող գերձայնային զենքերին, բայց ամեն ինչ այնքան էլ պարզ չէ: Փաստն այն է, որ բալիստիկ հրթիռների մարտագլխիկները հեշտությամբ հայտնաբերվում են մեծ հեռավորությունների վրա և ընկնում կանխատեսելի հետագծով: Եվ չնայած դրանց արագությունը հսկայական է, ժամանակակից համակարգչային տեխնոլոգիաները հնարավորություն են տվել որսալ մարտագլխիկները վայրէջքի փուլում, ինչը տարբեր հաջողությամբ ցույց է տվել ամերիկյան հակահրթիռային պաշտպանության համակարգը:

Միաժամանակ հիպերձայնային ինքնաթիռները համեմատաբար հարթ հետագծով մոտենում են թիրախին, կարճ ժամանակ մնում օդում և կարողանում են մանևրել։ Սցենարների մեծ մասում հակաօդային պաշտպանության ժամանակակից համակարգերը չեն կարողանում կարճ ժամանակահատվածում հայտնաբերել և ներգրավել հիպերձայնային թիրախին:

6 մ արագությամբ հիպերձայնային հրթիռը Լոնդոնից Նյու Յորք կանցնի ընդամենը 1 ժամում.

Ժամանակակից զենիթային հրթիռները պարզապես չեն կարող հասնել հիպերձայնային թիրախին, օրինակ, S-300 զենիթահրթիռային համակարգից հրթիռը կարող է արագանալ մինչև 7,5 Մախ արագություն և նույնիսկ այն ժամանակ միայն կարճ ժամանակահատվածում: Այսպիսով, դեպքերի ճնշող մեծամասնությունում մոտ 10 Մ արագությամբ թիրախը նրա համար «չափազանց կոշտ» կլինի։ Բացի այդ, հիպերձայնային զենքի մահաբերությունը կարող է մեծանալ կլաստերային մարտագլխիկի կիրառմամբ. վոլֆրամի «մեխերից» բարձր արագությամբ բեկորները կարող են անջատել արդյունաբերական օբյեկտը, մեծ նավը կամ ոչնչացնել կենդանի ուժի և զրահատեխնիկայի կենտրոնացումը մեծ տարածքի վրա: տարածք։

Հիպերձայնային զենքերի տարածումը, որը կարող է անցնել հակաօդային պաշտպանության ցանկացած համակարգով, առաջ է բերում գլոբալ անվտանգության և ռազմական հավասարության ապահովման նոր խնդիրներ։ Քանի դեռ այս ոլորտում հավասարակշռության զսպում չի հաջողվել, ինչպես դա միջուկային զենքի դեպքում է, հիպերձայնային հարվածները կարող են դառնալ ճնշման սովորական գործիք, քանի որ ընդամենը մի քանի հիպերձայնային մարտագլխիկները կարող են ոչնչացնել փոքր երկրի տնտեսությունը:

Պենտագոնի հաշվարկների համաձայն՝ հիպերձայնային զենքի կիրառմամբ արագ գլոբալ հարվածների ամերիկյան ծրագիրը հնարավորություն կտա մեկ ժամվա ընթացքում խոցել աշխարհի ցանկացած կետ՝ առանց տարածքի ռադիացիոն աղտոտման։ Նույնիսկ միջուկային հակամարտության դեպքում համակարգը կարող է մասամբ փոխարինել միջուկային զենքը՝ խոցելով թիրախների մինչև 30%-ը։

Այսպիսով, «հիպերձայնային ակումբի» անդամները հնարավորություն կունենան գրեթե երաշխավորել թշնամու կարևորագույն ենթակառուցվածքների ոչնչացումը, օրինակ՝ էլեկտրակայանները, բանակի կառավարման կենտրոնները, ռազմակայանները, խոշոր քաղաքները և արդյունաբերական օբյեկտները։ Փորձագետների կարծիքով, 10-15 տարի է մնացել մինչև հիպերձայնային զենքի առաջին արտադրական մոդելների հայտնվելը, ուստի դեռ ժամանակ կա մշակելու քաղաքական համաձայնագրեր, որոնք կսահմանափակեն նման զենքի օգտագործումը տեղական հակամարտություններում։ Եթե ​​նման պայմանավորվածություններ ձեռք չբերվեն, ապա ավելի մեծ հումանիտար աղետների վտանգ կա՝ կապված նոր զենքի կիրառման հետ։

Hypersonic-ը օդանավ է, որն ունակ է թռչել հիպերձայնային արագությամբ։

Ինչ է հիպերձայնային արագությունը

Աերոդինամիկայի մեջ հաճախ օգտագործվում է մի մեծություն, որը ցույց է տալիս հոսքի կամ մարմնի արագության հարաբերակցությունը ձայնի արագությանը։ Այս հարաբերակցությունը կոչվում է Մախի թիվ, որն անվանվել է ավստրիացի գիտնական Էռնստ Մաչի պատվին, ով հիմք է դրել գերձայնային աերոդինամիկայի համար։

Որտեղ Մ - Մախի համարը;

u - օդի հոսքը կամ մարմնի արագությունը,

գ ս - ձայնի տարածման արագությունը.

Նորմալ պայմաններում մթնոլորտում ձայնի արագությունը մոտավորապես 331 մ/վ է։ Մարմնի 1 մախ արագությունը համապատասխանում է ձայնի արագությանը։ Գերձայնային արագությունը կոչվում է 1-ից 5 մախ միջակայքում, եթե այն գերազանցում է 5 մախը, ապա սա արդեն հիպերձայնային միջակայքն է: Այս բաժանումը պայմանական է, քանի որ չկա հստակ սահման գերձայնային և հիպերձայնային արագությունների միջև։ Այսպես են պայմանավորվել հաշվել քսաներորդ դարի 70-ականներին.

Ավիացիայի պատմությունից

«Սիլբերտվոգել»

Նրանք առաջին անգամ փորձել են հիպերձայնային ինքնաթիռ ստեղծել Երկրորդ համաշխարհային պատերազմի ժամանակ նացիստական ​​Գերմանիայում։ Այս նախագծի հեղինակը, որը կոչվում էր « Սիլբերտվոգել«(արծաթե թռչուն) ավստրիացի գիտնական Էուգեն Սենգերն էր: Ինքնաթիռը այլ անուններ ուներ. Ամերիկա ռմբակոծիչ», « Orbital Bomber», « Անտիպոդալ-ռմբակոծիչ», « Մթնոլորտային նավապետ», « Ուրալ-Ռմբակոծիչ« Դա հրթիռային ռմբակոծիչ էր, որը կարող էր տեղափոխել մինչև 30 տոննա ռումբ: Այն նախատեսված էր ռմբակոծել ԱՄՆ-ը և Ռուսաստանի արդյունաբերական տարածքները։ Բարեբախտաբար, այդ օրերին գործնականում անհնար էր նման ինքնաթիռ կառուցել, և այն մնաց միայն գծագրերում։

Հյուսիսային Ամերիկայի X-15

20-րդ դարի 60-ական թվականներին ԱՄՆ-ում ստեղծվեց առաջին հրթիռային ինքնաթիռը՝ X-15-ը, որի հիմնական խնդիրն էր հիպերձայնային արագությամբ թռիչքի պայմանների ուսումնասիրությունը։ Այս սարքը կարողացել է հաղթահարել 80 կմ բարձրությունը։ Ռեկորդը համարվում էր Ջո Ուոքերի թռիչքը, որը կատարվել է 1963 թվականին, երբ ձեռք է բերվել 107,96 կմ բարձրություն և 5,58 Մ արագություն։

X-15-ը կասեցվել է B-52 ռազմավարական ռմբակոծիչի թևի տակ։ 15 կմ բարձրության վրա այն առանձնացել է փոխադրող ինքնաթիռից։ Այդ պահին գործարկվեց նրա սեփական հեղուկ շարժիչով հրթիռային շարժիչը։ Այն աշխատել է 85 վայրկյան և անջատվել: Այս պահին ինքնաթիռի արագությունը հասել էր 39 մ/վրկ-ի։ Հետագծի ամենաբարձր կետում (ապոգե) սարքն արդեն մթնոլորտից դուրս էր և գրեթե 4 րոպե գտնվում էր անկշռության մեջ։ Օդաչուն իրականացրել է պլանավորված հետազոտությունները, գազային ղեկներով ինքնաթիռն ուղղել դեպի մթնոլորտ և շուտով վայրէջք կատարել։ X-15-ի կողմից ձեռք բերված բարձրության ռեկորդը տևեց գրեթե 40 տարի՝ մինչև 2004 թվականը:

X-20 Dyna Soar

1957-ից 1963 թթ ԱՄՆ ռազմաօդային ուժերի պատվերով Boeing-ը մշակել է X-20 մարդատար տիեզերական կալանիչ-հետախուզական ռմբակոծիչը։ Հաղորդումը կոչվում էր X-20 Dyna-Soar. X-20-ը պետք է ուղեծիր դուրս բերվեր 160 կմ բարձրության վրա՝ մեկնարկային մեքենայի միջոցով։ Նախատեսվում էր, որ ինքնաթիռի արագությունը մի փոքր ցածր լինի առաջին տիեզերական արագությունից, որպեսզի այն չդառնա Երկրի արբանյակ։ Բարձրությունից օդանավը պետք է «սուզվեր» մթնոլորտ՝ իջնելով 60-70 կմ և կամ լուսանկարահանում, կամ ռմբակոծում։ Այնուհետև նա նորից բարձրացավ, բայց սկզբնականից պակաս բարձրության վրա և նորից «սուզվեց» ավելի ցածր: Եվ այսպես, մինչև նա վայրէջք կատարեց օդանավակայանում:

Գործնականում պատրաստվել են X-20 մի քանի մոդելներ, իսկ տիեզերագնաց օդաչուները վերապատրաստվել են։ Բայց մի շարք պատճառներով ծրագիրը չեղարկվեց։

«Սպիրալ» նախագիծ

Ի պատասխան ծրագրի X-20 Dyna-Soar 1960-ական թթ ԽՍՀՄ-ում գործարկվեց Spiral նախագիծը։ Սա սկզբունքորեն նոր համակարգ էր։ Ենթադրվում էր, որ 52 տոննա կշռող 28 մ երկարությամբ օդային շնչառական շարժիչներով հզոր օդանավը արագանում է մինչև 6 մ արագություն։ 10 տոննա և 8 մ երկարությամբ օդաչուավոր ուղեծրային ինքնաթիռը կուղարկվի իր «թիկունքից»։ 28-30 կմ բարձրություն Երկու ինքնաթիռները, որոնք օդ են բարձրանում օդանավակայանից, միասին կարող են յուրաքանչյուրն առանձին վայրէջք կատարել: Բացի այդ, իր հիպերձայնային արագությամբ խթանող ինքնաթիռը նախատեսվում էր օգտագործել նաև որպես մարդատար ինքնաթիռ։

Քանի որ նման հիպերձայնային ուժեղացուցիչ ինքնաթիռ ստեղծելու համար նոր տեխնոլոգիաներ էին պահանջվում, նախագիծը նախատեսում էր ոչ թե հիպերձայնային, այլ գերձայնային ինքնաթիռ օգտագործելու հնարավորություն։

Ամբողջ համակարգը մշակվել է 1966 թվականին OKB-155 նախագծային բյուրոյում Ա.Ի. Միկոյանը։ Մոդելի երկու տարբերակներն անցել են աերոդինամիկական հետազոտությունների ամբողջական ցիկլ՝ անվանակոչված Կենտրոնական աերոդինամիկ ինստիտուտում: Պրոֆեսոր Ն.Է. Ժուկովսկին 1965-1975թթ Բայց ինքնաթիռը դեռ չստացվեց: Եվ այս ծրագիրը, ինչպես ամերիկյանը, կրճատվեց։

Հիպերձայնային ավիացիա

70-ականների սկզբին։ 20-րդ դարում գերձայնային արագությամբ թռիչքները սովորական դարձան ռազմական ինքնաթիռների համար։ Հայտնվեցին նաև գերձայնային մարդատար ինքնաթիռներ։ Օդատիեզերական ինքնաթիռները կարող էին անցնել մթնոլորտի խիտ շերտերով հիպերձայնային արագությամբ։

ԽՍՀՄ-ում հիպերձայնային ինքնաթիռի վրա աշխատանքը սկսվեց Տուպոլևի նախագծային բյուրոյում 70-ականների կեսերին: Հետազոտություններ և նախագծում են իրականացվել մինչև 6 Մ (ՏՈՒ-260) արագություն զարգացնելու ունակ ինքնաթիռի վրա՝ մինչև 12000 կմ թռիչքի հեռահարությամբ, ինչպես նաև միջմայրցամաքային գերձայնային ՏՈՒ-360 ինքնաթիռի վրա։ Նրա թռիչքի հեռահարությունը պետք է հասներ 16000 կմ-ի։ Նույնիսկ պատրաստվել էր մարդատար հիպերձայնային ինքնաթիռի նախագիծ, որը նախատեսված էր 28-32 կմ բարձրության վրա 4,5 - 5 մախ արագությամբ թռչելու համար:

Բայց որպեսզի ինքնաթիռները թռչեն գերձայնային արագությամբ, նրանց շարժիչները պետք է ունենան ինչպես ավիացիոն, այնպես էլ տիեզերական տեխնոլոգիաների առանձնահատկություններ: Գոյություն ունեցող օդ շնչող շարժիչները (WRD), որոնք օգտագործում էին մթնոլորտային օդը, ունեին ջերմաստիճանի սահմանափակումներ և կարող էին օգտագործվելինքնաթիռներ, որոնց արագությունը չի գերազանցում 3 Մ-ը: Իսկ հրթիռային շարժիչները պետք է վառելիքի մեծ պաշար ունենային ինքնաթիռով և հարմար չէին մթնոլորտում երկար թռիչքների համար:

Պարզվեց, որ հիպերձայնային ինքնաթիռի համար ամենառացիոնալը ռամջեթ շարժիչն է (ռամջեթ շարժիչ), որը չունի պտտվող մասեր՝ արագացման տուրբոռեակտիվ շարժիչի (TRE) հետ համատեղ։ Ենթադրվում էր, որ հեղուկ ջրածնային ramjet շարժիչներն առավել հարմար են հիպերձայնային արագությամբ թռիչքների համար։ Իսկ ուժեղացուցիչ շարժիչը տուրբոռեակտիվ շարժիչ է, որն աշխատում է կերոսինի կամ հեղուկ ջրածնի վրա:

X-43A անօդաչու թռչող սարքն առաջին անգամ համալրվել է ռամջեթ շարժիչով, որն, իր հերթին, տեղադրվել է Pegasus զբոսանավի վրա։

2004 թվականի մարտի 29-ին Կալիֆոռնիայում օդ բարձրացավ B-52 ռմբակոծիչը։ Երբ այն հասել է 12 կմ բարձրության, X-43A-ն օդ է բարձրացել դրանից։ 29 կմ բարձրության վրա այն առանձնացել է մեկնարկային մեքենայից։ Այս պահին գործարկվել է իր սեփական ռամջեթը։ Այն աշխատել է ընդամենը 10 վայրկյան, սակայն կարողացել է հասնել 7 Մախ հիպերձայնային արագության։

Այս պահին X-43A-ն աշխարհի ամենաարագ ինքնաթիռն է։ Այն ունակ է զարգացնել մինչև 11230 կմ/ժ արագություն և կարող է բարձրանալ մինչև 50 կմ։ Բայց սա դեռևս անօդաչու թռչող սարք է։ Սակայն հեռու չէ այն ժամը, երբ կհայտնվեն հիպերձայնային ինքնաթիռներ, որոնցով սովորական ուղեւորները կկարողանան թռչել։

Մենք ժամանակին քննարկել ենք բավականին թերահավատ կարծիք, բայց ոչ ոք չի կանգնեցնում այս աշխատանքը, և բոլորն առաջ են գնում։

Ռազմարդյունաբերական համալիրի աղբյուրի փոխանցմամբ՝ ռուսական նորագույն հիպերձայնային «Զիրկոն» հականավային հրթիռը փորձարկման ժամանակ հասել է ձայնի ութ արագության։

Աղբյուրի համաձայն՝ «հրթիռի փորձարկումների ժամանակ հաստատվել է, որ երթի վրա նրա արագությունը հասնում է 8 մախի», փոխանցում է ՏԱՍՍ-ը։ Բացի այդ, ինչպես նշել է աղբյուրը, Zircon հրթիռները կարող են արձակվել 3S14 ունիվերսալ արձակման կայաններից, որոնք օգտագործվում են նաև «Կալիբր» և «Օնիկս» հրթիռների համար։

Zircon-ի կրակային հեռահարությունը, ըստ բաց տվյալների, կազմում է մոտ 400 կիլոմետր։ Փետրվարին տեղեկացված աղբյուրը հայտնել էր, որ Zircon հիպերձայնային հրթիռը, որը նախատեսված է Յասեն և Հասկի դասի սուզանավերի համար, կարող է առաջին անգամ արձակվել ծովային նավից այս տարվա գարնանը։ 2016 թվականի ապրիլին ռուսական ռազմարդյունաբերական համալիրի աղբյուրը նշել էր, որ Zircon-ը զանգվածային արտադրության պետք է գնա 2018 թվականին։

Ամերիկյան X-51AWaverider-ն իր վերջին փորձնական թռիչքի ժամանակ ցույց է տվել 4,8 MAX արագություն։

Իսկ հիմա մի փոքր ավելին Zircon-ի մասին։

«Mach» կամ «M» թիվը որոշում է տեղական հոսքի արագության հարաբերակցությունը ձայնի արագությանը - 331 մ/վ: Ձայնի արագությունը վեցից ութ անգամ գերազանցելը ժամանակակից ինքնաթիռների և հրթիռային գիտության զարգացման համաշխարհային մարտահրավերներից մեկն է: Հիպերձայնային ինքնաթիռների գալուստով, դիզայներները բեկում են մտցնում նոր՝ 6-րդ սերնդի ինքնաթիռների մեջ: Ռազմական տեսանկյունից հիպերձայնային ինքնաթիռները չափազանց արդյունավետ հարվածային զենք են։ Հիպերձայնային թռիչքը չի տարբերվում ժամանակակից ռադարային համակարգերից: Նման հրթիռներ որսալու միջոցների ստեղծում գոյություն չունի և չի էլ նախատեսվում։

Համաշխարհային զինաթափում

ԽՍՀՄ-ը դա հասկացավ դեռ անցյալ դարի 60-ականներին, երբ նախագծեցին ոչ զենիթահրթիռային պաշտպանության համակարգ՝ A-135 հրթիռներով, որոնք տեղակայված էին Մոսկվայի մերձակայքում։ 5-10 կմ/վրկ արագությամբ մթնոլորտ մտնող միջուկային մարտագլխիկները որսալու համակարգը համալիրում լուծված է շատ յուրահատուկ ձևով։ Եթե ​​էլեկտրոնիկան դեռ չի տեսնում դրանք, ապա հրթիռը պետք է ուղղված լինի ոչ թե «կոպեկի վրա», այլ «սպիտակ լույսի վրա», ըստ երևույթին, դիզայներները որոշել են և միջուկային մարտագլխիկ են տեղադրել հակահրթիռային հրթիռի վրա: Այսինքն, իմանալով միջուկային հարձակման մասին, խորհրդային հակահրթիռային հրթիռը արձակվել է այն տարածքը, որտեղ պետք է գտնվեին թշնամու միջուկային ստորաբաժանումները, որպեսզի ոչնչացնեն դրանք մթնոլորտում սպասվող միջուկային պայթյունի օգնությամբ։ Հիշենք, որ այս համակարգը դեռ գործում է։ Եվ այն համարվում է աշխարհում միակ արդյունավետ NMD համակարգը։

«Հարձակվող թիրախները հայտնաբերելու, դրանց վրա հակահրթիռներ ուղղելու և հակահրթիռային կրակ բացելու համար դուք ունեք մի քանի տասնյակ րոպե», - Վլադիմիր Դվորկինը, ով մինչև 2001 թվականը ղեկավարում էր Պաշտպանության նախարարության 4-րդ կենտրոնական գիտահետազոտական ​​ինստիտուտը (ինստիտուտը, որը զբաղվում է զարգացման հարցերով): և միջուկային զենքի օգտագործումը»,- ասել է Զվեզդա հեռուստաալիքին։ «Ամերիկյան ռազմածովային Trident հրթիռը մեզ մոտ թռչում է 15-20 րոպեում, ցամաքային Minuteman-3-ը՝ 25-35 րոպեում»։

Սա նվազեցնում է «թշնամու զինաթափման» հավանականությունը, ասում է փորձագետը, մենք միշտ ժամանակ ունենք պատրաստվելու, հանդիպելու այդ հրթիռներին և գոնե ոչնչացնելու դրանց մեծ մասը։ Հետևաբար, ԱՄՆ-ի տարածքին պատասխան միջուկային հարվածի հնարավորությունը մնում է հավանական։ Ուստի այսօր Ամերիկայում մշակվում է միջուկային պատերազմի նոր հայեցակարգ։ «Համաշխարհային կայծակնային հարված» ծրագրի շրջանակներում Վաշինգտոնը նախատեսում է զենքեր ձեռք բերել, որոնք կարող են ԱՄՆ-ից Ռուսաստան թռչել հեռավորությունը կիսով չափ կամ նույնիսկ երեք անգամ ավելի քիչ ժամանակում, որպեսզի թշնամին պարզապես չնչին հնարավորություն չունենա արձագանքելու։ Ակնկալվում է, որ դրան կհասնեն հիպերձայնային ինքնաթիռների ստեղծման միջոցով։

Ի տարբերություն բալիստիկ հրթիռների, հիպերձայնային հրթիռները կարձակվեն ռմբակոծիչներից, ինչպես նաև ցամաքային Mk-41 արձակման կայաններից։ Սա պետք է անհնարին դարձնի տիեզերական և ցամաքային հրթիռների հարձակման նախազգուշացման համակարգերի արձակումը հայտնաբերելը: Սա նշանակում է, որ դա անպատիժ միջուկային պատերազմ սկսելու և հաղթելու պատրանք կստեղծի: Այս տեսությունը շատ տարածված է ԱՄՆ փորձագիտական ​​համայնքում։

Արդյունքում, միայն Միացյալ Նահանգներում մի քանի խոստումնալից նախագծեր են մշակվում տարբեր գերատեսչությունների կողմից՝ X-43A (NASA), X-51A (Օդային ուժեր), AHW (ցամաքային ուժեր), ArcLight (DARPA, Navy), Falcon HTV։ -2 (DARPA, օդային ուժեր): Դրանց տեսքը, ըստ փորձագետների, հնարավորություն կտա մինչև 2018-2020 թվականներին ստեղծել հեռահար հիպերձայնային ավիացիոն թեւավոր հրթիռներ, ռազմածովային թեւավոր հրթիռ՝ հականավային և ցամաքային թիրախների վրա հարձակման տարբերակներով, իսկ մինչև 2030 թվականը՝ հետախուզական ինքնաթիռ։

Ֆրանսիան պայքարում է հիպերձայնի հասնելու համար: Չինաստանը վերջերս փորձարկել է WU-14 սահող մեքենան, որը կարողացել է հասնել հիպերձայնային արագությունների։ Եվ, իհարկե, Ռուսաստանը:

Տեխնոլոգիական մրցավազք

«Սովորաբար գերձայնային թեւավոր հրթիռները թռչում են 2-3 մախ արագությամբ»,- ասում է ֆիզիկամաթեմատիկական գիտությունների թեկնածու Նիկոլայ Գրիգորիևը։ - Մենք ցանկանում ենք, որ մեր սարքերը թռչեն 6 մախից ավելի արագությամբ: Ընդ որում, այս թռիչքը պետք է երկար լինի։ Առնվազն 7-10 րոպե, որի ընթացքում սարքը պետք է ինքնուրույն հասնի վայրկյանում մեկուկես հազար մետրից ավելի արագության»։

Առաջին հիպերձայնային մեքենան ստեղծվել է ԽՍՀՄ-ում դեռ անցյալ դարի 70-ականների վերջին։ 1997 թվականին Dubna MKB «Raduga»-ի դիզայներներն առաջին անգամ ցուցադրեցին այն MAKS ավիաշոուի ժամանակ։ Այն ներկայացվել է որպես նոր դասի համակարգ՝ հիպերձայնային փորձարարական ինքնաթիռ (GELA) X-90: Արևմուտքում այն ​​կոչվում էր AS-19 Koala: Ընկերության տվյալներով՝ հրթիռը թռել է մինչև 3 հազար կմ հեռավորության վրա։ Կրել է երկու առանձին թիրախավորվող մարտագլխիկներ, որոնք կարող են խոցել թիրախները բաժանման կետից 100 կմ հեռավորության վրա։ X-90-ը կարող է փոխադրվել Tu-160M ​​ռազմավարական ռմբակոծիչի ընդլայնված տարբերակով:

Անցյալ դարի 90-ականների սկզբին IKB-ն գերմանացի ինժեներների հետ համատեղ աշխատանք է տարել գերձայնի խնդրի շուրջ իր մյուս հրթիռի՝ X-22 «Storm»-ի հիման վրա (ըստ ՆԱՏՕ-ի դասակարգման՝ AS-4 Kitchen): Այս գերձայնային թեւավոր հրթիռը Տու-22Մ3 հեռահար ռմբակոծիչի ստանդարտ սպառազինության բաղկացուցիչ մասն է: Կարող է թռչել 600 կմ և կրել 1 տոննա կշռող ջերմամիջուկային կամ սովորական մարտագլխիկ: Հրթիռը նախատեսված է ԱՄՆ ավիակիրները ոչնչացնելու համար: Փորձի ընթացքում , հրթիռի վրա տեղադրված լրացուցիչ վերին աստիճաններով, մեքենան կարողացավ տեղափոխել հիպերձայնային ռեժիմի թռիչք:

Բացի այդ, ինչպես հիշեցնում է Գրիգորիևը, ԽՍՀՄ-ը ստեղծել է «Բուրան» բազմակի օգտագործման տիեզերանավը, որը, մտնելով մթնոլորտի խիտ շերտերը, զարգացրել է 25 մախ արագություն։ Այսօր, ըստ փորձագետի, խնդիր է դրված նման թռիչքն ակտիվացնել, այսինքն՝ մեքենան պետք է ոչ թե պարզապես «սահի», այլ ինքնուրույն զարգացնի և պահպանի նման արագություն, փոխի թռիչքի ուղղությունը։

«Կոալայից» մինչև «Յարս».

Հիպերձայնային մեքենաների փորձարկումը խստորեն պահպանված գաղտնիք է: Թե ինչպես են ընթանում իրադարձությունները դրանց զարգացման հետ, կարելի է դատել միայն որոշակի փորձարկումների ժամանակ հաջողության կամ ձախողման մասին ամերիկյան զեկույցներով: Վերջին նման փորձը նրանք անցկացրել են օգոստոսին։ X-43A հրթիռը արձակվել է Ալյասկայի Կոդիակ փորձադաշտից։ Հրթիռը մշակվել է որպես ԱՄՆ բանակի և Սանդիա ազգային լաբորատորիայի համատեղ նախագիծ՝ «Prompt Global Strike» հայեցակարգի շրջանակներում։ Նրա առաջին թեստը տեղի է ունեցել 2011 թվականի նոյեմբերին։ Ենթադրվում էր, որ ընթացիկ փորձարկումների ժամանակ հրթիռը, հավաքելով մոտ 6,5 հազար կմ/ժ արագություն, կխոցեր Խաղաղօվկիանոսյան Կվաջալեյն ատոլում գտնվող ուսումնական թիրախը։ Արդյունքում սարքն աշխատել է ընդամենը 7 վայրկյան՝ մինչ մթնոլորտում այրվելը։ Այնուամենայնիվ, ԱՄՆ-ն այս թռիչքն անվանեց հաջողված. մեքենան ցուցադրեց անհրաժեշտ արագացման հասնելու ունակությունը:

Խորհրդային X-90-ը, որի մասին գոնե ինչ-որ բան հստակ հայտնի է, թռավ ավելի ու ավելի երկար: Ինչպես նշում են դիզայներները, մեքենան արագ տաքացել է օդի դիմադրության պատճառով, ինչի արդյունքում սարքը քայքայվել է կամ մարմնի ներսում գտնվող մեխանիզմներն անգործունակ են դարձել։ Հիպերձայնի հասնելու համար ռամկետ հրթիռային շարժիչը պահանջում էր ջրածին կամ առնվազն վառելիք, որը հիմնականում բաղկացած էր ջրածնից: Եվ դա չափազանց դժվար է տեխնիկապես իրականացնել, քանի որ ջրածնային գազը ցածր խտություն ունի։ Հեղուկ ջրածնի պահեստավորումը այլ անհաղթահարելի տեխնիկական դժվարություններ է առաջացրել։ Եվ վերջապես, հիպերձայնային թռիչքի ժամանակ X-90-ի շուրջ պլազմային ամպ է հայտնվել, որն այրել է ռադիոալեհավաքները, ինչը հանգեցրել է սարքի կառավարելիության կորստի։

Սակայն այս թերություններն ի վերջո վերածվեցին առավելությունների։ Մարմնի սառեցման և ջրածնային վառելիքի խնդիրը լուծվել է՝ որպես դրա բաղադրիչներ օգտագործելով կերոսինի և ջրի խառնուրդը։ Տաքացումից հետո այն սնվում է հատուկ կատալիտիկ մինի-ռեակտորում, որում տեղի է ունենում էնդոթերմային կատալիտիկ փոխակերպման ռեակցիա, որի արդյունքում առաջանում է ջրածնային վառելիք։ Այս գործընթացը հանգեցրել է սարքի մարմնի խիստ սառեցման։ Ռադիո ալեհավաքների այրման խնդիրը լուծվեց ոչ պակաս օրիգինալ կերպով, ինչի համար սկսեցին օգտագործել հենց պլազմային ամպը։

Միևնույն ժամանակ, պլազմային ամպը սարքին թույլ է տվել ոչ միայն մթնոլորտում շարժվել վայրկյանում 5 կմ արագությամբ, այլև դա անել «կոտրված» հետագծերով։ Մեքենան կարող էր հանկարծակի փոխել թռիչքի ուղղությունը։ Բացի այդ, պլազմային ամպը նաև սարքի անտեսանելիության էֆեկտ է ստեղծել ռադարների համար։ X-90-ը չի մտել ծառայության, հրթիռի վրա աշխատանքը դադարեցվել է դեռևս 1992 թվականին։

Բայց դրա գործունեության սկզբունքները շատ նման են «Տոպոլ-Մ», «Յարս» և «ՌՍ-26» նոր բալիստիկ հրթիռների միջուկային մարտագլխիկների մանևրման գործողությունների նկարագրությանը։ Պաշտպանության նախարարությունը դրանք բազմիցս բերել է որպես հակահրթիռային պաշտպանության ցանկացած համակարգ հաղթահարելու օրինակ։ Խուսափող ստորաբաժանումը կարող է շեղվել ցանկացած վայրկյան՝ անկանխատեսելիորեն փոխելով թռիչքի ուղղությունը, որը երաշխավորված է թիրախին հարվածելու համար։ Հրթիռային պաշտպանության ոչ մի ազգային համակարգ ի վիճակի չէ հաշվարկել նման հետագիծ և թիրախավորել հարձակվող հակահրթիռային պաշտպանության ստորաբաժանումը։

Մարտական ​​«Platypus»

Անցյալ տարի Պաշտպանության նախարարությունը հայտարարեց, որ հիպերձայնային զենքերը հիմնականում հագեցած կլինեն հեռահար ինքնաթիռներով։ Այն ժամանակ հրթիռներն արդեն կային, թեև դրանց հիպերձայնային թռիչքը տևեց ընդամենը մի քանի վայրկյան։ Այդ մասին բազմիցս հայտարարել է փոխվարչապետ Դմիտրի Ռոգոզինը։ Սակայն ոչ զինվորականները, ոչ փոխվարչապետը, ոչ ոլորտի ներկայացուցիչները կոնկրետ մանրամասներ չհայտնեցին։

Հիպերձայնային ինքնաթիռների ստեղծման ներկայիս հաջողությունները կարելի է դատել միայն անուղղակի ապացույցներով: Օրինակ, այս ամառ մարտավարական հրթիռների կորպորացիան, պաշտպանության նախարարությունը և արդյունաբերության և առևտրի նախարարությունները հայտնեցին, որ համաձայնության են եկել հիպերձայնային հրթիռային տեխնոլոգիաների ստեղծման ծրագրի շուրջ: Խոստումնալից տեխնոլոգիաների զարգացման համար կներդրվի ավելի քան 2 միլիարդ ռուբլի, իսկ առաջին սարքը կհայտնվի 2020 թվականից ոչ ուշ։ Ինչպիսի՞ սարքեր են լինելու դրանք, ինչ բնութագրիչներ կունենան և ինչ նպատակով, չի հայտարարվում։

Այն, որ հիմքերը, ինչպես ասում են, կան, կարելի է դատել գոնե մերձմոսկովյան Ժուկովսկիում կայացած MAKS ցուցահանդեսից։ 2011 թվականին Մերձմոսկովյան Լիտկարինոյի Ավիացիոն շարժիչների ճարտարագիտության կենտրոնական ինստիտուտը ցուցադրեց մի շարք խոստումնալից հիպերձայնային մեքենաներ: Ինստիտուտի ստենդի մոտ ցուցադրվեցին խոստումնալից հրթիռների մի քանի մոդելներ, որոնք ավելի շատ նման էին ոչ թե դասական սիգարի տեսքով հրթիռներին, այլ ավանգարդ քանդակագործի գլուխգործոցին, ով որպես իր ստեղծման նախատիպ վերցրեց ավստրալական կենդանական պլատիպուսը՝ հարթեցված բահը։ - ֆեյրինգի ձևավորված «քիթը», բուն հրթիռի մարմնի մանրացված ձևերը: Այնուհետ ինստիտուտի ներկայացուցիչ Վյաչեսլավ Սեմենովը հայտնել է, որ 2012 թվականին ՊՆ-ն կներկայացնի հիպերձայնային թեւավոր հրթիռի թռիչքի լիարժեք մոդելը։ Այս մասին խոսել է նաեւ Բորիս Օբնոսովը. Թե կոնկրետ ինչ է քննարկվել, հայտնի չէ։ Նոր հրթիռի մասին պաշտոնական հաղորդագրություններ մամուլում չկային։ Սակայն խոստումնալից համալիրի «Ցիրկոն» անունը բազմիցս խոսվեց։

Ըստ անուղղակի ցուցումների՝ այն հիմնված է «Յախոնտ» գերձայնային հականավային հրթիռի և նրա ռուս-հնդկական «ԲրահՄոս» անալոգի հիման վրա ստեղծված հրթիռի վրա։ Հնդկական BrahMos Aerospace Limited-ը բազմիցս հայտարարել է իր արտադրանքի հիպերձայնային տարբերակի ստեղծման աշխատանքների մասին: Նույն «Պլատիպուսը» ցուցադրեց իր մոդելը։

Հետագայում Zircon հրթիռներ կտեղադրվեն ռուսական վերջին հինգերորդ սերնդի բազմաֆունկցիոնալ միջուկային սուզանավերի՝ Huskies-ի վրա, որոնք ներկայումս մշակվում են Malachite կոնստրուկտորական բյուրոյում։ Սեվերոդվինսկում վերանորոգման և արդիականացման ենթարկվող «Ծովակալ Նախիմով» հրթիռային հածանավը մինչև 2018 թվականը կհամալրվի նավի վրա հիմնված ունիվերսալ կրակային համակարգով, որը թույլ է տալիս օգտագործել Caliber, Onyx հրթիռներ և խոստումնալից հիպերձայնային հականավային հրթիռներ Zircon:

աղբյուրները

Ընդհանուր տեղեկություն

Հիպերձայնային արագությամբ թռիչքը գերձայնային թռիչքի ռեժիմի մի մասն է և իրականացվում է գերձայնային գազի հոսքով։ Գերձայնային օդի հոսքը սկզբունքորեն տարբերվում է ենթաձայնայինից, և օդանավերի թռիչքի դինամիկան ձայնի արագությունից բարձր արագությամբ (1,2 Մ-ից բարձր) սկզբունքորեն տարբերվում է ենթաձայնային թռիչքից (մինչև 0,75 Մ, 0,75-ից 1,2 Մ արագության միջակայքը կոչվում է տրանսոնային արագություն: )

Հիպերձայնային արագության ստորին սահմանի որոշումը սովորաբար կապված է մթնոլորտում շարժվող մեքենայի մոտ գտնվող սահմանային շերտում (BL) մոլեկուլների իոնացման և տարանջատման գործընթացների սկզբի հետ, որը սկսում է տեղի ունենալ մոտավորապես 5 Մ-ով: Այս արագությունը բնութագրվում է նաև նրանով, որ ռամջեթ շարժիչը (« Ենթաձայնային այրման ռամջեթը («Sramjet») անօգուտ է դառնում չափազանց բարձր շփման պատճառով, որը տեղի է ունենում, երբ հոսող օդը դանդաղում է այս տեսակի շարժիչում: Այսպիսով, հիպերձայնային արագության տիրույթում թռիչքը շարունակելու համար հնարավոր է օգտագործել միայն հրթիռային շարժիչ կամ գերձայնային վառելիքի այրման գերձայնային ռամջեթ (scramjet):

Հոսքի բնութագրերը

Թեև հիպերձայնային հոսքի (HS) սահմանումը բավականին հակասական է գերձայնային և գերձայնային հոսքերի միջև հստակ սահմանի բացակայության պատճառով, HS-ը կարող է բնութագրվել որոշակի ֆիզիկական երևույթներով, որոնք այլևս չեն կարող անտեսվել, երբ դիտարկվում են, մասնավորապես.

Հարվածային ալիքի բարակ շերտ

Արագության և համապատասխան Mach թվերի աճին զուգահեռ մեծանում է նաև հարվածային ալիքի հետևում գտնվող խտությունը, ինչը համապատասխանում է զանգվածի պահպանման պատճառով հարվածի հետևում ծավալի նվազմանը: Հետևաբար, հարվածային ալիքի շերտը, այսինքն՝ սարքի և հարվածային ալիքի միջև ընկած ծավալը, բարակ է դառնում բարձր Mach թվերի դեպքում՝ ստեղծելով բարակ սահմանային շերտ (BL) սարքի շուրջ։

Մածուցիկ ցնցող շերտերի ձևավորում

Օդի հոսքի մեջ պարունակվող մեծ կինետիկ էներգիայի մի մասը՝ M > 3 (մածուցիկ հոսք), վերածվում է ներքին էներգիայի՝ մածուցիկ փոխազդեցության պատճառով։ Ներքին էներգիայի ավելացումն իրականացվում է ջերմաստիճանի բարձրացմամբ։ Քանի որ սահմանային շերտում հոսքի նկատմամբ նորմալ ճնշման գրադիենտը մոտավորապես զրոյական է, Մախի բարձր թվերի դեպքում ջերմաստիճանի զգալի աճը հանգեցնում է խտության նվազմանը: Այսպիսով, մեքենայի մակերևույթի վրա գտնվող PS-ն աճում է և Mach-ի բարձր թվերի դեպքում միաձուլվում է հարվածային ալիքի բարակ շերտին աղեղի մոտ՝ ձևավորելով մածուցիկ հարվածային շերտ:

ՀՍ-ում անկայունության ալիքների առաջացումը, որոնք բնորոշ չեն ենթաձայնային և գերձայնային հոսքերին.

Բարձր ջերմաստիճանի հոսք

Արագընթաց հոսքը ապարատի ճակատային կետում (արգելակման կետ կամ շրջան) հանգեցնում է գազի տաքացմանը մինչև շատ բարձր ջերմաստիճան (մինչև մի քանի հազար աստիճան): Բարձր ջերմաստիճանն իր հերթին ստեղծում է հոսքի ոչ հավասարակշռված քիմիական հատկություններ, որոնք բաղկացած են գազի մոլեկուլների տարանջատումից և վերահամակցումից, ատոմների իոնացումից, հոսքում և ապարատի մակերեսի հետ քիմիական ռեակցիաներից: Այս պայմաններում կոնվեկցիայի և ճառագայթային ջերմության փոխանցման գործընթացները կարող են նշանակալից լինել:

Նմանության պարամետրեր

Գազի հոսքերի պարամետրերը սովորաբար նկարագրվում են մի շարք նմանության չափանիշներով, որոնք թույլ են տալիս գրեթե անսահման թվով ֆիզիկական վիճակներ վերածել նմանության խմբերի և թույլ են տալիս համեմատել գազի հոսքերը տարբեր ֆիզիկական պարամետրերի հետ (ճնշում, ջերմաստիճան, արագություն և այլն): .) իրար հետ. Հենց այս սկզբունքի վրա են հիմնված փորձարկումները քամու թունելներում և այդ փորձերի արդյունքների փոխանցումը իրական օդանավերին, չնայած այն հանգամանքին, որ խողովակային փորձարկումներում մոդելների չափերը, հոսքի արագությունները, ջերմային բեռները և այլն կարող են էապես տարբերվել իրականից: թռիչքի պայմանները, միևնույն ժամանակ, նմանության պարամետրերը (Մախի թվեր, Ռեյնոլդսի թվեր, Սթենթոնի համարներ և այլն) համապատասխանում են թռիչքայիններին:

Անդրաձայնային և գերձայնային կամ սեղմվող հոսքի համար շատ դեպքերում այնպիսի պարամետրեր, ինչպիսիք են Mach թիվը (հոսքի արագության հարաբերակցությունը ձայնի տեղական արագությանը) և Ռեյնոլդսը բավարար են հոսքն ամբողջությամբ նկարագրելու համար: Հիպերձայնային հոսքի համար այս պարամետրերը հաճախ անբավարար են: Նախ, հարվածային ալիքի ձևը նկարագրող հավասարումները գործնականում անկախ են դառնում 10 Մ-ից արագությամբ: Երկրորդ, հիպերձայնային հոսքի ջերմաստիճանի բարձրացումը նշանակում է, որ ոչ իդեալական գազերի հետ կապված ազդեցությունները նկատելի են դառնում:

Հաշվի առնելով իրական գազի ազդեցությունը, նշանակում է, որ ավելի մեծ թվով փոփոխականներ են պահանջվում գազի վիճակը լիովին նկարագրելու համար: Եթե ​​անշարժ գազն ամբողջությամբ նկարագրվում է երեք մեծությամբ՝ ճնշում, ջերմաստիճան, ջերմային հզորություն (ադիաբատիկ ինդեքս), իսկ շարժվող գազը նկարագրվում է չորս փոփոխականներով, որոնք ներառում են նաև արագությունը, ապա քիմիական հավասարակշռության մեջ գտնվող տաք գազը նույնպես պահանջում է վիճակի հավասարումներ։ դրա բաղկացուցիչ քիմիական բաղադրիչները, ինչպես նաև դիսոցման և իոնացման գործընթացներով գազը պետք է ներառի նաև ժամանակը որպես իր վիճակի փոփոխականներից մեկը: Ընդհանուր առմամբ, սա նշանակում է, որ ցանկացած ընտրված ժամանակ, ոչ հավասարակշռված հոսքը պահանջում է 10-ից 100 փոփոխական՝ գազի վիճակը նկարագրելու համար: Բացի այդ, հազվագյուտ հիպերձայնային հոսքը (ՀՀ), որը սովորաբար նկարագրվում է Կնուդսենի թվերով, չի ենթարկվում Նավիեր-Սթոքսի հավասարումների և պահանջում է դրանց փոփոխում։ HP-ն սովորաբար դասակարգվում է (կամ դասակարգվում) օգտագործելով ընդհանուր էներգիան՝ արտահայտված օգտագործելով ընդհանուր էթալպիան (մՋ/կգ), ընդհանուր ճնշումը (կՊա) և հոսքի լճացման ջերմաստիճանը (K) կամ արագությունը (կմ/վ):

Իդեալական գազ

Այս դեպքում անցնող օդի հոսքը կարելի է համարել իդեալական գազի հոսք։ GP-ն այս ռեժիմում դեռևս կախված է Mach թվերից, և մոդելավորումն առաջնորդվում է ջերմաստիճանի ինվարիանտներով, այլ ոչ թե ադիաբատիկ պատով, որը տեղի է ունենում ավելի ցածր արագությամբ: Այս շրջանի ստորին սահմանը համապատասխանում է մոտ 5 Մախ արագություններին, որտեղ ենթաձայնային այրման SPV շիթերը դառնում են անարդյունավետ, իսկ վերին սահմանը համապատասխանում է 10-12 Մախ տարածաշրջանի արագություններին:

Իդեալական գազ երկու ջերմաստիճանով

Բարձր արագությամբ իդեալական գազի հոսքի դեպքի մի մասը, որտեղ անցնող օդի հոսքը կարելի է համարել քիմիապես իդեալական, սակայն գազի թրթռման ջերմաստիճանը և պտտման ջերմաստիճանը պետք է դիտարկվեն առանձին, ինչը հանգեցնում է ջերմաստիճանի երկու առանձին մոդելների: Սա առանձնահատուկ նշանակություն ունի գերձայնային վարդակների նախագծման մեջ, որտեղ կարևոր է դառնում մոլեկուլային գրգռման պատճառով թրթռային սառեցումը:

Տարանջատված գազ

Ճառագայթման փոխանցման գերակայության ռեժիմ

12 կմ/վ-ից բարձր արագությունների դեպքում ջերմության փոխանցումը դեպի ապարատ սկսում է տեղի ունենալ հիմնականում ճառագայթային փոխանցման միջոցով, որը սկսում է գերակշռել թերմոդինամիկական փոխանցման վրա արագության աճի հետ մեկտեղ: Գազի մոդելավորումն այս դեպքում բաժանվում է երկու դեպքի.

• օպտիկապես բարակ - այս դեպքում ենթադրվում է, որ գազը չի վերակլանում ճառագայթումը, որը գալիս է իր մյուս մասերից կամ ընտրված ծավալի միավորներից.
• օպտիկական հաստ - որտեղ հաշվի է առնվում պլազմայի կողմից ճառագայթման կլանումը, որն այնուհետև նորից արտանետվում է, ներառյալ սարքի մարմնի վրա:

Օպտիկապես հաստ գազերի մոդելավորումը բարդ խնդիր է, քանի որ հոսքի յուրաքանչյուր կետում ճառագայթային փոխանցման հաշվարկի շնորհիվ հաշվարկների ծավալը երկրաչափականորեն աճում է դիտարկվող կետերի քանակով:

Ինձ հարցեր են տալիս նոր «Ավանգարդ» հրթիռը «հիպերձայնային» (մթնոլորտում թռիչքի արագությունը կոչվում է 20-27 մախ, այսինքն՝ ձայնի արագություն) մարտագլխիկներով փորձարկելու վերաբերյալ։

Անկեղծ ասած, լուրջ մեկնաբանության համար բավարար տեղեկություն չկա, իսկ եղածն էլ ծայրահեղ հակասական է։ Բայց մի բան կարելի է ասել.

Սկսեմ «հիպերձայնի» սահմանումից։ Ավիացիայում հիպերձայնային արագությունը համարվում է տվյալ բարձրության համար ձայնի արդեն 5-6 (իհարկե, կամ ավելի) արագություն։ Ինչո՞ւ այս մեկի համար: Քանի որ օդում ձայնի արագությունը կախված է նրա ճնշումից, իսկ ճնշումը նվազում է բարձրության հետ։ Համապատասխանաբար, տարբեր բարձրություններում ձայնի արագությունը տարբեր է (եթե որևէ մեկին հետաքրքրում է, google-ում փնտրեք ISA ստանդարտը՝ Միջազգային ստանդարտ մթնոլորտ):

Ընդհանուր առմամբ, ցանկացած փոխադրամիջոց, որը թռչում է մթնոլորտում M>5...6-ից ավելի արագությամբ, ունի հիպերձայնային արագություն:
Օրինակ՝ «Սոյուզ» տիեզերանավի վայրէջքի մոդուլը տիեզերքից վերադառնալիս մթնոլորտ է մտնում փախուստի առաջին արագությամբ (մոտավորապես M = 23...24), իսկ ցանկացած արձակման մեքենա՝ սկսած երկրի մակերևույթից և արագանալով մինչև առաջինը։ փախուստի արագություն, ինչպես նաև ինչ-որ պահի այն թռչում է հիպերձայնային արագությամբ (մինչև մթնոլորտը լքելը): Բայց - ուշադրություն! Նրանց չի կարելի անվանել հիպերձայնային ինքնաթիռ: Եվ այստեղից է սկսվում խաբեությունը, որը մենք լսում ենք պաշտոնական աղբյուրներից՝ պարծենալով մեր նոր զենքով՝ նախ «դաշույն», այժմ՝ «Ավանգարդ»: Քանի որ հիպերձայնային արագությամբ թռչող յուրաքանչյուր մեքենա «հիպերձայնային ինքնաթիռ» չէ։ Օրինակ, բալիստիկ հրթիռների մարտագլխիկները, որոնք թռչում են անցյալ դարի կեսերից և մթնոլորտ են մտնում հիպերձայնային արագությամբ, հիպերձայնային ինքնաթիռներ չեն (HAV):

Ավիացիայում կա GLA-ի հստակ սահմանում. սա օդանավ է, որը որոշ ժամանակ մթնոլորտում իրականացնում է ԿԱՅՈՒՆ հիպերձայնային թռիչք: Կայուն է, երբ շարժիչի մղումը փոխհատուցում է օդի դիմադրությունը (ապահովված է հիպերձայնային արագության կայունությունը), իսկ ձգողականության ուժը փոխհատուցվում է աերոդինամիկ վերելքով (թռիչքի բարձրության կայունությունը): Այս դեպքում մանևրելու (փոփոխելով թռիչքի ուղղությունը) կարելի է հասնել աերոդինամիկ մակերեսների (ղեկի) շեղման կամ շարժիչի մղման վեկտորի փոփոխության միջոցով։

Շարժիչը կարող է լինել հրթիռային (հեղուկ կամ պինդ շարժիչ) կամ օդային ռեակտիվ (օրինակ՝ հիպերձայնային ռամջեթ):

Հրթիռային շարժիչը գործում է շատ կարճ ժամանակում՝ չափված վայրկյաններով (տասնյակներով): Հետևաբար, հրթիռային շարժիչով սարքը սկզբում արագություն է հավաքում, իսկ հետո վառելիքը սպառելուց և շարժիչն անջատելուց հետո թռչում է իներցիայով, դանդաղեցնելով մոտակա օդային հոսքի դիմադրությունը: Ահա թե ինչու հրթիռը, որը ժամանակի մի մասում թռչում է գերձայնային արագությամբ, գերձայնային ինքնաթիռ ՉԷ: Համապատասխանաբար, Kinzhal-ը օդից արձակվող «Իսկանդեր» աէրոբալիստական ​​հրթիռ է, բայց ոչ հիպերձայնային ինքնաթիռ: Ինչպես նույն «Սատանան» կամ «Իսկանդերը»։

Կայուն հիպերձայնային թռիչքը կարող է ապահովվել միայն հիպերձայնային օդ շնչող ռեակտիվ շարժիչով (scramjet շարժիչ), որը բարենպաստորեն տարբերվում է հրթիռային շարժիչից նրանով, որ մինչ դրա վառելիքը (վառելիքը և օքսիդիչը) պահվում է օդանավում և այրվում տասնյակ վայրկյանների ընթացքում, այնուհետև հիպերձայնային մեքենայում, որի վրա տեղադրված է միայն վառելիք, իսկ օքսիդիչը (թթվածինը) վերցվում է շրջակա միջավայրից: Սա այն է, ինչ ապահովում է զրահամեքենայի շարժիչի մեծության բարձր արդյունավետությունը (ծախսարդյունավետությունը), և դրա գործարկման ժամանակը տասնյակ րոպեներ կամ ավելի է:

Ասվածը ամփոփելու համար. Եվ ըստ առկա տեղեկությունների, ոչ Ավանգարդը, ոչ էլ նրա սահող մարտագլխիկները հիպերձայնային ինքնաթիռներ են, այլ պարզապես մանևրող մարտագլխիկներ՝ մթնոլորտային թռիչքի ավելացված հատվածով: Եվ, ըստ երեւույթին, թռչում է իներցիայով: Հիշեցնեմ, որ նման մարտագլխիկների նախատիպերի առաջին արձակումները կատարվել են ԽՍՀՄ-ում դեռևս 1960-ականներին (օրինակ՝ Վլադիմիր Չելոմեի MP-1 «հրթիռային ինքնաթիռները»):

Ինչ վերաբերում է իրական հիպերձայնային օդանավերի ստեղծմանը սկրամեթի շարժիչներով, ապա սա շատ բարդ ինժեներական խնդիր է, որի լուծումը նույնիսկ մոտ չէ Ավանգարդի կողմից լուծելուն։ Իսկ թե արդյոք ժամանակակից Ռուսաստանը նույնիսկ «չափազանց կոշտ» է դա անելու համար, դա մեծ հարց է... Ամերիկացիներին դա նույնպես դեռ չի հաջողվել, և մենք այս հարցում իրենց հետույքի տակ ենք, թեև ԽՍՀՄ-ը լավ զարգացումներ ունեցավ դրա շրջանակներում. «Սառը» թեման.

Ինչու՞ «Սառը»: Այո, քանի որ հիպերձայնային ինքնաթիռների միակ վառելիքը կարող է լինել հեղուկ ջրածինը կամ հեղուկ գազը, որոնց ջերմային հզորությունը օգնում է սառեցնել մեքենան և հիպերձայնային շարժիչը թռիչքի ժամանակ:
Եվս երկու կետ, որոնք պահանջում են պարզաբանում, դատելով Ավանգարդի մեկնարկի մեկնաբանություններից։

Առաջինը մարտագլխիկի ճակատային («հողմային») մասի ջերմաստիճանն է՝ 2000 աստիճան։ 20,000 աստիճան հարվածային ալիքի ճակատում ջերմաստիճանի դեպքում բավականին իրատեսական է: Բավական է հիշել, որ Բուրանի «ածխածնային» գուլպաները դիմակայել են մինչև 1750 աստիճան ջերմաստիճանի, և այդ ժամանակից ի վեր նոր նյութեր են հայտնվել (հետաքրքրվողների համար տես այստեղ http://www.buran.ru/htm/tersaf4): htm, ստորև Գրառումը պարունակում է սալիկապատ ջերմային պաշտպանության «Բուրան» նկար):

Երկրորդը՝ թռիչքի արագությունը M=27։ Շատերը նկատեցին, որ այս արագությունն ավելի բարձր է, քան առաջին տիեզերական արագությունը, այսինքն. և մեր Բուրանը, և ամերիկյան մաքոքները, և զանազան վայրէջքները, ինչպես բալիստիկ հրթիռների բոլոր մարտագլխիկները, ավելի ցածր արագությամբ են մտնում մթնոլորտ։ Օրինակ, Բուրանի համար վայրէջքի հետագծի հաշվարկը սկսվեց 152500 մետր բարձրությունից (տիեզերքի «պաշտոնական սահմանը» 100 կմ է) - այս պահին այն ուներ 7578 մետր վայրկյան արագություն, որը հավասար էր. 22.82 մախ. Նավը ընկնում էր, այսինքն. արագացել է, ուստի մախի առավելագույն թիվը = 27,92 հասել է 93-90 կմ բարձրության վրա։ Դեռ տարածություն է, մթնոլորտ գրեթե չկա: Օրինակ, արագության գլուխը (գալիք հոսքի դինամիկ ճնշումը) այս բարձրության վրա նշված 7,5 կմ/վ արագությամբ ընդամենը... 10 կգ մեկ քառակուսի (!) մետրի համար։ Նման պայմաններում միայն կատարյալ ապուշը կարող է խոսել 90 կմ բարձրության վրա «հիպերձայնային» թռիչքի մասին։ Դե, կամ հումանիստ: Դե, ջերմաստիճանի առումով ամեն ինչ արդեն նկատելի է՝ սկզբնական 27 աստիճան Ցելսիուսի ուղեծրում մինչև 90 կմ բարձրություն, ջերմաստիճանը հասցնում է բարձրանալ մինչև 1200 աստիճան։

Այնուամենայնիվ, եթե մենք խոսում ենք առավելագույն ջեռուցման մասին (այստեղ կարևոր է կուտակային ազդեցությունը, և արագության ճնշումը մեծանում է ավելի արագ, քան արագության նվազման արագությունը), ապա 77800 մետր բարձրության վրա հասնում է առավելագույնը 1656 աստիճան C (արագությունը 7582 մ): /վրկ, կամ M = 26,69), և մնում է մինչև 69400 մետր բարձրությունը (արագությունը 6277 մ/վ, կամ M=21,05): Ինչպես տեսնում եք, M=27 նշված արագությունները միանգամայն իրատեսական են, սակայն այս ռեժիմում կայուն թռիչքն անհնար է ժամանակակից տեխնոլոգիաների դեպքում։ Այն ամենը, ինչ մենք այսօր լսում ենք, այն է, որ սիրողականները համատեքստից դուրս են հանում թվերը:

Դե ինչ, ինչ վերաբերում է «Ամանորյա նվերին»՝ նախ վերադարձրե՛ք թոշակդ, բալաբոլ...

Հ.Գ. էլ ինչ կարող եմ ավելացնել։ «Զրո» տարիների կեսին հայտնվեց չափազանց հետաքրքիր և հույժ գաղտնի թեմա (լարված իրավասու ընկերների համար կարող եմ հղում տալ «Մոլնիա» NPO-ի «Ավիացիոն սարքավորումներ և տեխնոլոգիաներ» ամսագրում միակ բաց հրապարակմանը): - այսպես կոչված «տրանսմթնոլորտային օդանավ»: Մի խոսքով, ԿԱՅՈՒՆ Թռիչք մթնոլորտում նավարկելու արագությամբ առաջին փախուստի արագությունից բարձր: Բայց այստեղ, ըստ երևույթին, դա բացարձակապես այդպես չէ...

PPS. և վերջապես (ճիշտ լինելու համար) - որպես «հիպերձայնային ինքնաթիռի» սահմանում ես օգտագործեցի «հիպերձայնային ինքնաթիռ» տերմինի սահմանումը.

Ջերմային պաշտպանիչ նյութերի աշխատանքային ջերմաստիճանի բարձրացում