«Гіперзвук»: диво зброя чи маркетингове розлучення? Найцікавіше інтерв'ю річної давності про гіперзвук Яка гіперзвукова швидкість
Створення та розробка бойових гіперзвукових літальних апаратів - це один із найбільших секретів не тільки в Росії, але і в США, Китаї та інших країнах світу. Відомості про них відносяться до категорії "цілком таємно" - top secret. В ексклюзивному інтерв'ю «Известиям» легендарний конструктор ракетної та космічної техніки Герберт Єфремов, який присвятив понад 30 років створенню гіперзвукової техніки, розповів, що таке гіперзвукові апарати та з якими складнощами доводиться стикатися під час їх розробки.
— Герберте Олександровичу, зараз багато говорять про створення гіперзвукових літальних апаратів, але більша частина інформації про них закрита для широкого загалу...
— Почнемо з того, що вироби, що розвивають гіперзвукову швидкість, створено вже давно. Наприклад, це звичайні голівки міжконтинентальних балістичних ракет. Входячи в атмосферу Землі, вони розвивають гіперзвукову швидкість. Але вони некеровані і летять певною траєкторією. І їхнє перехоплення засобами протиракетної оборони (ПРО) продемонстровано не раз.
Ще як приклад я наведу нашу стратегічну крилату ракету «Метеорит», яка колись летіла з шаленою швидкістю 3 Махи – близько 1000 м/с. Буквально на межі гіперзвуку (гіперзвукові швидкості починаються з 4,5 Маха. - «Известия»). Але головне завдання сучасних гіперзвукових літальних апаратів (ГЗЛА) не просто швидко прилетіти кудись, а виконати бойове завдання з високою ефективністю за умов сильної протидії супротивника. Наприклад, в американців одних есмінців типу Арлі Берк з протиракетами 65 штук у морі. А ще є 22 протиракетні крейсери типу «Тікондерога», 11 авіаносців — на кожному з яких базується до сотні літальних апаратів, здатних створити практично непробивну систему протиракетної оборони.
— Ви хочете сказати, що швидкість сама собою нічого не вирішує?
- Грубо кажучи, гіперзвукова швидкість - це 2 км/с. Щоб подолати 30 км., треба летіти 15 секунд. На кінцевій ділянці траєкторії, коли гіперзвуковий літальний апарат наближається до об'єкта поразки, обов'язково будуть розгорнуті засоби протиракетної та протиповітряної оборони супротивника, які ГЗЛА виявлять. А щоб виготовитись сучасним системам ППО та ПРО, якщо вони розгорнуті на позиціях, потрібні лічені секунди. Тому для ефективного бойового застосування ГЗЛА однією швидкістю не обійдешся жодним чином, якщо ти не забезпечив радіоелектронну непомітність та неушкодженість для систем ППО/ПРО на кінцевій ділянці польоту. Тут відіграватиме роль і швидкість, і можливості радіотехнічного захисту апарату власними станціями радіотехнічних перешкод. Все у комплексі.
— Ви кажете, що має бути не лише швидкість — виріб має бути керованим, щоб досягти мети. Розкажіть про можливість керування апаратом у гіперзвуковому потоці.
— Усі гіперзвукові апарати летять у плазмі. І бойові ядерні головки летять у плазмі, і все, що вийшло за швидкості 4 Маха, тим більше 6. Навколо утворюється іонізована хмара, а не просто потік із завихреннями: молекули розбиті ще на заряджені частки. Іонізація впливає зв'язок, проходження радіохвиль. Потрібно, щоб системи управління та навігації ГЗЛА цих швидкостях польоту пробивали цю плазму.
На «Метеориті» ми мали обов'язково бачити земну поверхню радіолокатором. Навігацію забезпечували порівнянням локаційних картинок з борту ракети із закладеним у систему відеоеталоном. Інакше було неможливо. «Калібри» та інші крилаті ракети можуть літати так: радіовисотоміром зробив розвідку рельєфу місцевості — тут гірка, тут річка, тут долина. Але це можливо, коли літаєш на висоті сотні метрів. А коли піднімаєшся на висоту 25 км, там ніяких пагорбів радіовисотаміром не розрізниш. Тому ми знаходили біля певні ділянки, порівнювали про те, що записано у відеоеталоні, і визначали зміщення ракети вліво чи вправо, вперед, назад і скільки.
— У багатьох підручниках для «чайників» гіперзвуковий політ в атмосфері порівнюється зі ковзанням по наждачному паперу через дуже високий опір. Наскільки вірним є таке твердження?
- Трохи неточно. На гіперзвуку починаються всякі турбулентні обтікання, завихрення та тряска апарату. Змінюються режими теплонапруженості залежно від того, ламінарний (гладкий) потік на поверхні або зі зривами. Проблем дуже багато. Наприклад, різко наростає теплове навантаження. Якщо ти летиш зі швидкістю 3 махи, у тебе нагрівання обшивки ГЗЛА десь 150 градусів в атмосфері залежно від висоти. Чим вища висота польоту, тим менше нагрівання. Але при цьому якщо ти летиш зі швидкістю вдвічі вище, нагрівання буде набагато більшим. Тому потрібно застосовувати нові матеріали.
— А що можна навести як приклад таких матеріалів?
- Різні вуглецеві матеріали. На ядерних боєголовках, що стоять на міжконтинентальних «сотках» (балістичні ракети УР-100 розробки НУО машинобудування), використовуються навіть склопластики. За гіперзвуку температура — багато тисяч градусів. А сталь тримає лише 1200 градусів Цельсія. Це ж крихітки.
Гіперзвукові температури забирають так званий «жертвовий шар» (шар покриття, що витрачається під час польоту літального апарату. — «Известия»). Тому оболонка ядерних боєголовок розрахована так, що більшу її частину буде «з'їдено» гіперзвуком, а внутрішня начинка збережеться. Але у ГЗЛА не може бути "жертовного шару". Якщо ти летиш на керованому виробі, то маєш зберегти аеродинамічну форму. Не можна «затупляти» виріб, щоб у нього обгоряли носок та кромки крил, тощо. Це, до речі, було зроблено на американських «Шаттлах» та на нашому «Бурані». Там як теплозахист використовувалися графітові матеріали.
— Чи правильно пишуть у науково-популярній літературіщо саме у гіперзвукового атмосферного апарату конструкція має бути як єдине монолітне тверде тіло?
- Не обов'язково. Вони можуть складатися з відсіків та різних елементів.
- Тобто можлива класична схемабудови ракети?
- Звісно. Підбирай матеріали, замовляй нові розробки, якщо треба, перевіряй, відпрацьовуй на стендах, у польоті, виправляй, якщо щось вийшло не так. Це ще й потрібно вміти виміряти сотнями телеметричних датчиків неймовірної складності.
- Який двигун краще - твердопаливний чи рідинний для гіперзвукового апарату?
— Твердопаливний тут взагалі не годиться, бо може розігнати, але летіти довго з ним неможливо. Такі двигуни у балістичних ракет типу Булава, Тополя. Що стосується ГЗЛА це неприйнятно. На нашій ракеті "Яхонт" (протикорабельна крилата ракета, входить до складу комплексу "Бастіон". - "Известия") твердопаливний тільки стартовий прискорювач. Далі вона летить на рідинному прямоточному повітряно-реактивному двигуні.
Є спроби зробити прямоточний двигун із внутрішнім змістом твердого палива, яке розмазано камерою згоряння. Але його теж не вистачить на великі дальності.
Для рідкого палива можна зробити бак менше будь-якої форми. Один із «Метеоритів» літав із баками у крилах. Він був випробуваний, тому що ми повинні були досягти дальності 4-4,5 тис. км. І летів він на повітряно-реактивному двигуні, який працював на рідкому паливі.
- А в чому відмінність повітряно-реактивного двигуна від рідинного реактивного двигуна?
— Рідинний реактивний двигун містить окислювач та пальне у різних баках, які змішуються у камері згоряння. Повітряно-реактивний двигун живиться одним пальним: гасом, децилін або біцилін. Окисник - кисень повітря, що набігає. Біцилін (паливо, одержуване з вакуумного газойлю із застосуванням гідрогенізаційних процесів. — «Известия») якраз і було розроблено на замовлення для «Метеорита». Це рідке пальне має дуже велику густину, що дозволяє робити бак меншого об'єму.
— Відомі фотографії гіперзвукових літальних апаратів саме із реактивним двигуном. Вони всі мають цікаву форму: не обтічну, а досить незграбну і квадратну. Чому?
— Ви, напевно, кажете про Х-90, або, як її називають на Заході, AS-X-21 Koala (перший радянський експериментальний ГЗЛА. — «Известия»). Так, це незграбний ведмідь. Попереду стоять так звані «дошки», «Клини» (елементи конструкції з гострими кутами, виступами. — «Известия»). Все для того, щоб потік повітря, що потрапляє в двигун, зробити прийнятним для згоряння та нормального горіння палива. Для цього ми створюємо так звані стрибки ущільнення (різке підвищення тиску, щільності, температури газу та зменшення його швидкості при зустрічі надзвукового потоку з якоюсь перешкодою. — «Известия»). Стрибки утворюються якраз на «дошках» та «клиньях» — тих елементах конструкції, які гасять швидкість повітря.
По дорозі до двигуна може бути другий стрибок ущільнення, третій. Весь нюанс у тому, що в камеру згоряння повітря не повинно заходити з тією ж швидкістю, якою летить ГЗЛА. Її треба обов'язково зменшити. І дуже сильно. Бажано до дозвукових значень, для яких все відпрацьовано, перевірено та випробувано. Але це саме те завдання, яке творці ГЗЛА намагаються вирішити та не вирішили за 65 років.
Як тільки ти заскакуєш за 4,5 маху, в такому швидкісному русі в двигуни дуже швидко проскакують повітряні частинки. А ти маєш «звести» одне з одним розпорошене паливо та окисник — атмосферний кисень. Ця взаємодія має бути з високою повнотою згоряння палива. Взаємодія не повинна зриватися якимись коливаннями, зайвим подувом усередині. Як це зробити, не вигадав ще ніхто.
— А чи можливо створити ДЗЛА для цивільних потреб, перевезення пасажирів і вантажів?
- Можливо. На одному з паризьких авіасалонів було показано літак, розроблений французами спільно з англійцями. Турбореактивний двигун піднімає його на висоту, а потім машина розганяється приблизно до 2 махів. Потім відкриваються прямоточні повітряно- реактивні двигуни, які виводять літак на швидкість 3,5 або 4 махи. І далі він летить на висоті кілометрів 30 кудись із Нью-Йорка в Японію. Перед посадкою включається зворотний режим: машина знижується, переходить на ТРД як звичайний літак, входить в атмосферу і сідає. Як паливо розглядається водень, як найбільш калорійна речовина.
— Наразі найбільш активно розробку гіперзвукових літальних апаратів ведуть Росія та США. Чи можете ви оцінити успіхи наших опонентів?
— Щодо оцінок, можу сказати — хай хлопці працюють. За 65 років нічого в них до ладу так і не зроблено. На швидкостях від 4,5 до 6 Махів немає жодного реально зробленого ГЗЛА.
Мені ставлять питання про випробування нової ракети "Авангард" із "гіперзвуковими" (називається швидкість польоту в атмосфері 20-27 Махов, тобто швидкостей звуку) бойовими блоками.
Скажу чесно – для суворого коментаря інформації не вистачає, а та, що є – вкрай суперечлива. Але дещо сказати можна.
Почну з визначення поняття "гіперзвуковий". У авіації гіперзвуковою швидкістю вважається швидкість вже 5-6 (зрозуміло, і більше) швидкостей звуку цієї висоти. Чому для цієї? Тому що швидкість звуку повітря залежить від його тиску, а тиск падає з висотою. Відповідно, на різних висотах швидкість звуку різна (кому цікаво – погуглить стандарт МСА – міжнародної стандартної атмосфери).
У загальному випадку гіперзвуковою швидкістю має будь-який апарат, що летить в атмосфері зі швидкістю більше, ніж М>5...6
Наприклад, апарат космічного корабля "Союз", що спускається, при поверненні з космосу входить в атмосферу з першою космічною швидкістю (приблизно М=23...24), а будь-яка ракета-носій, стартуючи з земної поверхні і розганяючись до першої космічної швидкості, теж з якогось моменту летить на гіперзвуковій швидкості (поки не вийде за межі атмосфери). Але – увага! Назвати із гіперзвуковими літальними апаратами не можна! І саме тут починається мухлеж, який ми чуємо з офіційних джерел при вихвалянні нашою новою зброєю: спочатку "Кинджалом", тепер "Авангардом". Тому що не будь-який апарат, що летить на гіперзвуковій швидкості, є "гіперзвуковим літальним апаратом". Наприклад, боєголовки балістичних ракет, що літають із середини минулого століття та входять в атмосферу на гіперзвуку, не є гіперзвуковими літальними апаратами (ГЛА).
В авіації є чітке визначення ГЛА - це літальний апарат, який якийсь час здійснює гіперзвуковий політ, що встановився в атмосфері. Встановлений - це коли сила тяги двигуна компенсує опору повітря (забезпечується сталість гіперзвукової швидкості), а сила тяжкості компенсується підйомною аеродинамічною силою (постійність висоти польоту). При цьому маневрування (зміна напрямку польоту) може забезпечуватися відхиленням аеродинамічних поверхонь (кермів) або зміною вектора тяги двигуна.
Двигун може бути ракетним (рідинним або твердопаливним) або повітряно-реактивним (наприклад, гіперзвуковим прямоточним повітряно-реактивним).
Ракетний двигун працює дуже нетривалий час, що вимірюється секундами (десятками). Тому апарат з ракетним двигуном спочатку набирає швидкість, а потім, після вироблення палива та вимкнення двигуна, летить за інерцією, гальмуючи опором зустрічного потоку повітря. Саме тому ракета, яка часто літає з надзвуковою швидкістю, НЕ Є гіперзвуковим літальним апаратом. Відповідно, "Кинжал" є аеробалістичною ракетою "Іскандер" повітряного базування, але не гіперзвуковим літальним апаратом. Як ті ж "Сатана" чи "Іскандер".
Встановлений гіперзвуковий політ може забезпечити тільки гіперзвуковий повітряно-реактивний двигун (ГПВРД), що вигідно відрізняється від ракетного тим, що якщо для нього паливо (паливо та окислювач) запасаються на борту літального апарату і спалюються за десятки секунд, то у гіперзвукового апарату з ГПВР тільки пальне, а окисник (кисень) береться із навколишньої атмосфери. Саме це забезпечує на порядки більш високу ефективність (економічність) ДПВРД, та час його роботи десятки хвилин і більше.
Підсумовуючи сказане: гіперзвуковий літальний апарат - це апарат з гіперзвуковою КРЕЙСЕРСЬКОЮ швидкістю, що виконує політ на гіперзвуковій швидкості, що встановився, як правило - за рахунок гіперзвукового повітряно-реактивного двигуна. І з наявної інформації, ні "Авангард", ні його бойові блоки, що планують, не є гіперзвуковими літальними апаратами, а всього лише - маневруючими боєголовками зі збільшеною атмосферною ділянкою польоту. І судячи з усього, що летять за інерцією. Нагадаю, що перші пуски прообразів таких бойових блоків було здійснено в СРСР ще у 1960-х роках (наприклад, "ракетоплани" МП-1 Володимира Челомея).
Що ж до власне створення по-справжньому гіперзвукових літальних апаратів з ГПВРД, то це найскладніше інженерно-технічне завдання, вирішення якого в "Авангарді" і поряд не стоїть. І наскільки це взагалі "по зубах" сучасної Росії - бааальше питання... Це і в американців поки не виходить, а ми від них у цьому плані сильно в дупі, хоча в СРСР були хороші напрацювання в рамках теми "Холод".
Чому "Холод"? Так тому що паливом для гіперзвукових літальних апаратом може бути тільки рідкий водень або зріджений газ, теплоємність яких допомагає охолоджувати апарат та гіперзвуковий двигун у польоті.
Ще два моменти, які потребують пояснень, судячи з коментів на запуск "Авангарду".
Перший - температура лобової (навітряної) частини бойового блоку в 2000 град. При температурі у фронті ударної хвилі в 20000 градусів - цілком реально. Досить згадати, що "вуглець-вуглецеві" шкарпетки на "Бурані" витримували температуру до 1750 градусів, а з того часу з'явилися нові матеріали (кому цікаво - дивіться тут http://www.buran.ru/htm/tersaf4.htm, нижче) до посту дана картинка для плиткового теплозахисту "Бурана").
Другий – швидкість польоту М=27. Багато хто звернув увагу, що ця швидкість вища за першу космічну, тобто. і наш "Буран", і американські шатли, і різні апарати, що спускаються, як і всі боєголовки балістичних ракет, входять в атмосферу з більш низькою швидкістю. Наприклад, для "Бурана" розрахунок посадкової траєкторії починався з висоти 152500 метрів ("офіційна межа" космосу 100 км) - у цей момент він мав швидкість 7578 метрів за секунду, що дорівнювало 22,82 Маха. Корабель падав, тобто. прискорювався, тому максимальне число Маха = 27,92 досягалося на висоті 93-90 км. Це все ще є космос, атмосфери майже немає. Наприклад, швидкісний напір (динамічний тиск зустрічного потоку) на цій висоті на зазначеній швидкості 7,5 км/с становить лише... 10 кг на квадратний (!) метр. У таких умовах говорити про "гіперзвуковий" політ на висоті 90 км може лише повний ідіот. Ну, чи гуманітарій. Ну а по температурі вже все помітно – з початкових 27 градусів Цельсія на орбіті до висоти 90 км. температура встигає піднятися до 1200 градусів.
Однак якщо говорити про максимальний нагрів (тут важливий кумулятивний ефект, та й швидкісний натиск наростає швидше за темп зниження швидкості), то максимум 1656 градусів С досягається до висоти 77800 метрів (швидкість 7582 м/с, або М=26.69), і тримається до висоти 69400 метрів (швидкість 6277 м/с, або М=21.05). Як бачите, названі швидкості М=27 цілком реальні, але політ, що встановився, на такому режимі при сучасних технологіях немислимий. Все, що ми сьогодні чуємо – це вихоплення дилетантами цифр із контексту.
Ну а щодо "подарунка на Новий рік" - спочатку пенсію поверни, балабол...
PS: що ще можу додати. У середині "нульових" років з'явилася вкрай цікава і надсекретна тема (напруженим компетентним товаришам можу дати посилання на єдину відкриту публікацію в журналі "Авіаційна техніка та технології" НВО "Блискавка) - так звані "трансатмосферні літальні апарати". в атмосфері на крейсерських швидкостях вище першої космічної швидкості, але тут, судячи з усього, абсолютно не той випадок.
PPS: і останнє (якщо бути точним) - як визначення для "гіперзвукового літального апарату" я використав визначення терміна "гіперзвуковий літак"
Підвищення робочих температур теплозахисних матеріалів
Яке визначається так: , де u - швидкість руху потоку або тіла, - швидкість звуку в середовищі. Звукова швидкість визначається як , де - Показник адіабати середовища (для ідеального n-атомного газу, молекула якого володіє ступенями свободи він дорівнює ). Тут - повне число ступенів волі молекули. При цьому кількість поступальних ступенів свободи . Для лінійної молекули кількість обертових ступенів свободи, кількість коливальних ступенів свободи (якщо є). Для інших молекул , .
При русі серед з надзвуковою швидкістю тіло обов'язково створює у себе звукову хвилю. При рівномірному прямолінійному русі фронт звукової хвилі має конусоподібну форму, з вершиною в тілі, що рухається. Випромінювання звукової хвилі обумовлює додаткову втрату енергії тілом, що рухається (крім втрати енергії внаслідок тертя та інших сил).
Аналогічні ефекти випромінювання хвиль тілами, що рухаються, характерні для всіх фізичних явищ хвильової природи, наприклад: черенківське випромінювання, хвиля, створювана судами на поверхні води.
Класифікація швидкостей у атмосфері
За звичайних умов атмосфері швидкість звуку становить приблизно 331 /сек . Більше високі швидкостііноді виражаються у числах Маха і відповідають надзвуковим швидкостям, причому гіперзвукова швидкість є частиною цього діапазону. НАСА визначає "швидкий" гіперзвук у діапазоні швидкостей 10-25 Мде верхня межа відповідає першій космічній швидкості. Швидкості вище вважаються не гіперзвуковою швидкістю, а швидкістю повернення» космічних апаратівна землю .
Порівняння режимів
| Режим | Числа Маха | км/ | /сек | Загальні характеристики апарату |
|---|---|---|---|---|
| Дозвук | <1.0 | <1230 | <340 | Найчастіше літак з пропелером або з ТВДпрямі або скошені крила. |
| Трансзвук (Англ.)російськ. | 0.8-1.2 | 980-1470 | 270-400 | Повітрозабірники та злегка стрілоподібні крила, стисливість повітря стає помітною. |
| Надзвук | 1.0-5.0 | 1230-6150 | 340-1710 | Більш гострі краї площин, хвостове оперення цільноповоротне. |
| Гіперзвук | 5.0-10.0 | 6150-12300 | 1710-3415 | Охолодний нікелево-титановий корпус, невеликі крила. (X-43) |
| Швидкий гіперзвук | 10.0-25.0 | 12300-30740 | 3415-8465 | Кремнієві плитки для теплозахисту, що несе тіло апарата замість крил. |
| Швидкість повернення | >25.0 | >30740 | >8465 | Аблятивний тепловий екран, немає крил, форма капсули. |
Надзвукові Об'єкти
Космічні кораблі та його носії, і навіть більшість сучасних винищувачів розганяються до надзвукових швидкостей. Також було розроблено кілька пасажирських надзвукових літаків - Ту-144, Конкорд, Аеріон. Швидкість вильоту кулі більшості зразків сучасної вогнепальної зброї більша за М1.
Див. також
Примітки
Wikimedia Foundation. 2010 .
- Електрична напруга
- Число Маха
Дивитися що таке "Надзвукова швидкість" в інших словниках:
ЗВЕРХЗВУКОВА ШВИДКІСТЬ- швидкість руху середовища або тіла в середовищі, що перевищує швидкість звуку в цьому середовищі. Фізичний енциклопедичний словник. М: Радянська енциклопедія. Головний редакторА. М. Прохоров. 1983 р. … Фізична енциклопедія
ЗВЕРХЗВУКОВА ШВИДКІСТЬ- СВЕРХЗВУКОВА ШВИДКІСТЬ, швидкість, що перевищує локальну швидкість звуку. У сухому повітрі за нормальної температури 0 °З ця швидкість становить 330 м/с чи 1188 км/ч. Її величина зазвичай виражається числом МАХА, яке є відношенням швидкості. Науково-технічний енциклопедичний словник
Надзвукова швидкість- 1) швидкість V газу, що перевищує місцеву швидкість звуку a: V > a (M > 1, M Маха число). 2) С. с. польоту швидкість літального апарату, що перевищує швидкість звуку в обуреному потоці (часто за політ зі С. с. розуміють політ зі швидкістю,… Енциклопедія техніки
Надзвукова швидкість- Швидкість переміщення тіла (газового потоку), що перевищує швидкість поширення звуку в ідентичних умовах. Характеризується значеннями маху числа (М); має значення М від 1 до 5. Швидкість, що перевищує швидкість звуку більш ніж у 5 разів.
ЗВЕРХЗВУКОВА ШВИДКІСТЬ- швидкість переміщення тіла (газового потоку), що перевищує швидкість поширення звуку в ідентичних умовах (швидкість звуку повітря при 0°С дорівнює 331 м/с). Характеризується числом Маха М (), що має значення від 1 до 5. Швидкість, що перевищує М… Велика політехнічна енциклопедія
надзвукова швидкість- швидкість газу, що перевищує місцеву швидкість звуку, . [ГОСТ 23281 78] Тематики аеродинаміка літальних апаратів Узагальнюючі терміни характеристики перебігу газу EN supersonic velocity … Довідник технічного перекладача
надзвукова швидкість- viršgarsinis greitis statusas, viršijantis garso greitį terpėje arba aplinkoje, kurioje jis juda. atitikmenys: англ. hypersonic velocity; supersonic velocity vok. Penkiakalbis aiškinamasis metrologijos terminų žodynas
надзвукова швидкість- viršgarsinis greitis statusas T sritis fizika atitikmenys: англ. hypersonic velocity; supersonic velocity vok. Überschallgeschwindigkeit, f; Ultraschallgeschwindigkeit, f rus. надзвукова швидкість f pranc. vitesse hypersonique, f … Fizikos terminų žodynas
надзвукова швидкість- viršgarsinis greitis statusas T sritis apsauga nuo naikinimo premonių apibrėžtis Greitis, viršijantis garso greitį. atitikmenys: англ. supersonic speed; velocity rus. надзвукова швидкість. Apsaugos nuo naikinimo průmonių enciklopedinis žodynas
Була проста балістична ракета, а стала «гіперзвукова». Чи полетить вона краще, далі та швидше? Та й взагалі - наскільки «гіперзвукова» зброя небезпечніша за звичайну? Ми розповімо вам все про нові розробки і заразом навчимо відрізняти «надзвук» від «гіперзвуку» на слух.
Даєш «гіперзвук» – чи ні?
Що таке гіперзвук? Спочатку визначимося: правильно було б сказати «гіперзвукова швидкість». Проблема в тому, що слово гіперзвук позначає також пружні хвилі, подібні просто звуковим і ультразвуковим. Але ж ми маємо на увазі аеродинаміку і, щоб не плутатися в термінах, говоритимемо «гіперзвукова швидкість».
В аеродинаміці «гіперзвукова швидкість» значно перевищує швидкість звуку - за аналогією зі надзвуком, тільки швидше.
Десь із сімдесятих років минулого століття встояла наступна градація: до одного Маха – дозвукова швидкість, від одного до п'яти Махів – надзвукова, більше п'яти Махів – гіперзвук.
Число Маха(М) у нашому контексті найпростіше визначити як відношення швидкості тіла до швидкості звуку в довкілля. Коли швидкість літального апарату досягає М=1, це означає, що його швидкість зрівнялася зі швидкістю звуку.
Першими, за допомогою ракети Фау-2, досягли гіперзвукових швидкостей німці в сорокових роках минулого століття. Їхня «зброя відплати» розвивала швидкість в 5760 кілометрів на годину, а це більше, ніж п'ять чисел Маха(М 5) на висоті вище 10000 метрів.
"Так у чому тоді сіль?" - Запитає уважний читач. Якщо гіперзвуку досягли в сорокових роках, і всі балістичні ракети його досягають - у чому тут інтерес і нововведення? Проблема в тому, що ракети нехай і розвивають гіперзвукову швидкість, але летять в цей момент балістичною траєкторією, активно не маневрують і взагалі зайвий раз намагаються не ворухнутися ... це загрожує катастрофою.
А ось створення крилатої ракети або літального апарату, здатного переміщатися на гіперзвукових швидкостях і маневрувати, стало найсерйознішим завданням, над вирішенням якого досі б'ються конструктори та інженери.
Гіперзвуковий літальний апарат
Почнемо з керованості та створення пілотованого літального апарату, здатного рухатися на гіперзвуковій швидкості, гальмувати та здійснювати посадку.
Першими цього досягли американці, створивши в 1959 літак-ракетоплан X-15. Саме слово ракетоплан прозоро натякає, що йдеться про ракету з крильцями. Так і є, X-15 – це глибока переробка ідей та креслень німецьких ракетників 1940-х років. Багато параметрів дуже схожі на ракету «Фау-2». Натомість у американців усередині сидів пілот, а не банальна боєголовка.
X-15 під крилом B-52
X-15 стартувала з-під крила стратегічного бомбардувальника B-52 на висоті близько 15 кілометрів, потім запускався ракетний двигун, що піднімав ракетоплан до практичної стелі, після чого слідували балістичний спуск, гальмування та посадка на аеродромі Усього пройшло трохи менше двохсот польотів.
Отже, гіперзвукові швидкості підкорилися людству майже шістдесят років тому.
Гіперзвуковий двигун
Коли в даний час говорять про сучасні гіперзвукові апарати, мають на увазі літальні апарати, оснащені прямотонним гіперзвуковим повітряно-реактивним двигуном.
Тут усе просто. Є класичний рідинний ракетний двигун, у якому паливо та окислювач «везуться з собою» у двох різних баках. Літальний апарат може досягати гіперзвукової швидкості, але він, на жаль, дорогий, складний і дуже неекономічний. На сучасних літаках стоять турбореактивні двигуни. Вони як окислювач у процесі горіння використовується атмосферне повітря, рахунок чого вони набагато легше і экономичнее(проти ракетним двигуном, звісно). На жаль, ці двигуни втрачають ефективність на швидкостях понад М3.
Турбореактивний двигун J58 на форсажі, видно Кільця Маха
Для досягнення максимальних надзвукових швидкостей використовують прямоточний повітряно-реактивний двигун. У ньому немає турбіни, і він малоефективний на низьких швидкостях польоту, зате може досягати більших максимальних швидкостей. Але навіть з його допомогою дістатися гіперзвукової швидкості неможливо. Знаменитий Lockheed SR-71 мав саме таку схему: турбореактивний двигун, здатний на великих швидкостях працювати як прямоточний, однак він досяг. максимальної швидкостілише близько 3,4 чисел Маха.
Для здійснення далеких та економічних атмосферних польотів на гіперзвуковій швидкості створили гіперзвуковий прямоточний повітряно-реактивний двигун. Він також використовує як окислювач атмосферне повітря. При цьому повітря, що надходить у повітрозабірник, гальмується до надзвукової швидкості, бере участь у згорянні палива і виходить через сопло, створюючи реактивну тягу.
Проблема гіперзвуку
Все чудово, крім одного: працює такий двигун на швидкостях вище шести-восьми чисел Маха. За меншої швидкості він просто не запуститься, або двигун здетонує. Дізнатися його можна по повітрозабірнику, більше схожому на ручний модний пилосос.
В даний час основна проблема конструкторів - подолання «розриву» між максимальною швидкістю прямоточного повітряно-реактивного двигуна та мінімальною швидкістю роботи гіперзвукового.
Існують різні розробки, у тому числі і встановлення третього «проміжного» двигуна, який може забезпечити необхідний розгін під час «розриву». Втім, поки що широкому загалу повідомляють лише про випробування подібних двигунів.
У 1950-60-ті роки існували проекти ядерних прямоточних повітряно-реактивних двигунів, що також обіцяли досягнення швидкостей у районі М 3 - М 4. Найбільш відомий проект двигуна «Плутон» для надзвукової крилатої ракети необмеженої дальності SLAM.
Протикорабельна ракета «Циркон»
Досі найвідомішою гіперзвуковою російською розробкою була протикорабельна ракета «Циркон». Точних даних немає, але, швидше за все, вона має гібридну силове встановлення- Ракетний двигун, що виводить ракету на швидкості роботи гіперзвукового двигуна, - і ГПРВД(гіперзвуковий прямоточний повітряно-реактивний двигун), що працює більшу частину часу польоту ракети. На користь цієї версії каже її шахтне розміщення. Передбачається використовувати
Що характерно, незважаючи на повідомлення про вдалі випробування, російську ракету широкому загалу так і не показали. Найчастіше для її ілюстрації використовували картинку із зображенням американської розробки Boeing Х-51 (так-так, цей автомобільний пилосос).
Підведення підсумків
Протикорабельну ракету «Кинжал», створену на базі ракети «Іскандер», безглуздо називати гіперзвуковою. Так, під час польоту вона досягає швидкості понад п'ять чисел Маха, але при цьому летить аеробалістичною траєкторією. Також немає сенсу говорити про гіперзвукову швидкість, описуючи стратегічний ракетний комплекс «Сармат». Як і більшість балістичних ракет, він розвиває гіперзвукову швидкість – і це нормально.
А ось бойове оснащення – плануючий бойовий блок «Авангард» – це саме те, про що можна говорити як про зразок сучасних гіперзвукових технологій. Після відокремлення від балістичної ракети він може рухатися в щільних шарах атмосфери з гіперзвуковою швидкістю понад 20 махів, при цьому здійснюючи глибоке маневрування.
Такі нині пішли часи: щоб вважатися сучасною гіперзвуковою зброєю, потрібно активно маневрувати після досягнення гіперзвукової швидкості, або нести на собі гіперзвуковий прямоточний повітряно-ракетний двигун. А інакше вибач... ти не в тренді, посунься і дай дорогу молодим і перспективним.
Гіперзвукова швидкість – це політ зі швидкістювід ЧОТИРЕХ швидкостей звукуі більше. Серед авіаційнихфахівців найчастіше використовується назва не "швидкість звуку",а "Мах".Ця назва походить від прізвища австрійськоговченого фізика Ернста Маха ( Ernst Mach ), який досліджував аеродинамічніпроцеси, що супроводжують надзвуковерух тел. Таким чином, 1Мах –це Одна швидкість звуку.Відповідно гіперзвукова швидкість -це ЧОТИРИ Махиі більше. В 1987-мроці 7-го грудняв Вашингтоніглави держав СРСРі США, Михайло Горбачові Рональд Рейганпідписали договірпро ліквідацію ядернихракет середньоїдальності «Піонер»і "Першинг-2".Внаслідок цієї події сталася зупинкарозробки радянською стратегічною крилатоюракети "Х-90",яка мала гіперзвуковою швидкістюпольоту. Творці ракети Х-90отримали дозвіл провести тільки ОДИН випробувальнийполіт. Це успішневипробування могло призвести до грандіозного переоснащення радянських ВПСлітальними апаратами з гіперзвуковою швидкістюпольоту, які могли б забезпечити перевагав СРСРповітря.
В 1943-мроці американськаавіакомпанія « Bell» приступила до створення літака,який повинен був подолати швидкість звуку. Куля,вистрілена з гвинтівки,летить швидше швидкостізвуку,тому над формою фюзеляжунового літака довго не думали.Його конструкціяпередбачала великий запас міцності.У деяких місцях обшивкаперевищувала товщину ОДИНсантиметр. Кулькавийшла важка.Про самостійномузльоті не моглобути і промови.У небо новийлітак піднімався з допомогоюбомбардувальника В-29. Американськийлітак, призначений для подолання швидкості звуку,отримав назву «Х-1» (дивись статтю "Невідомі літаки"). Форма фюзеляжу Х-1могла б підійти і для гіперзвукової швидкостіпольоту.
Цивільний льотчик-випробувач Чалмерс Гудлінпоставив умова – преміяза подолання швидкості звуку 150000доларів ! Тоді зарплатакапітана ВПС СШАстановила 283 долара на місяць. Молодий капітану віці 24-хроків Чак Єгер, бойовийофіцер льотчик асс,збив 19 фашистських літаків, 5 з них у одномубою, вирішив, що це ВІН подолає швидкість звуку.Ніхто не знав, що під час польоту на подолання швидкості звукуу нього були зламані два ребра,і погано ворушилася права рука.Це сталося в результаті падінняз коніпід час прогулянкиз дружиноюнапередодні. Чак Єгеррозумів, що це його крайнійполіт перед лікарнеюі промовчав,щоб політ НЕ скасували.Подолання швидкості звукустане першим етапомна шляху просування до гіперзвукової швидкостіпольоту .
В 1947-мроці 14-го жовтняось вівторокіз секретної авіабази піднявся в небо американський стратегічний бомбардувальник В-29з прикріпленим до бомбовому відсікулітаком . На висотіприблизно 7 км від нього відокремився пілотованийапарат у той час незвичайнийформи. Через кілька хвилинпролунав оглушливий бавовна,як при пострілі з кількох гармат одночасно,але це була НЕкатастрофа. В цей день американськийльотчик-випробувач Чарльз Елвуд Єгер,більш відомий як Чак Єгер ( Chuck Yeager ) або Чак Ігер, впершев історії людства подолав ШВИДКІСТЬ ЗВУКУна ЕКСПЕРИМЕНТАЛЬНОМУлітаку Х-1. Надзвуковийлітак Х-1мав максимальну швидкістю польоту – 1 556км/год і це з прямимкрилом, практичний стеля Х-1 – 13 115метрів, максимальна тяга двигуна – 2500кгс. Приземлявся Х-1сам, в плануючомурежимі. Пізніше на цій же авіабазі,більш відомою як "Зона 51",розташованої на дні висохлого солоногоозера Грум ( Groom ), на півдніштату Невадапроводились випробуванняапаратів з гіперзвуковою швидкістюпольоту .
Після прийняття в СШАдоктрини ядерноївійни кількість стратегічних бомбардувальниківв СШАзбільшилося в чотирирази. Захищати бомбардувальники мали тисячі реактивнихвинищувачів F-80 і F-82. Через один рікпісля Чака Єгера швидкість звуку подолаві радянськийльотчик-випробувач Іван Євграфович Федоровна винищувачі "Ла-176".
Перша радянська КРИЛАТА ракета «Буря» на стартовому майданчику під час старту
Стріловидністькрила Ла-176становила 45 градусів, максимальна тяга двигуна - 2 700кгс, практичний стеля – 15 000м, максимальна швидкість - 1105км/год. В той момент межеюдля пілотованої авіації здавалися 2-3 швидкості звуку.Але на секретномуполігоні СРСРвже тоді проходила випробування техніка, що має гіперзвуковою швидкістюпольоту. Це була ракета "Р-1"з максимальною швидкістюпольоту 1 465 м/с та дальністюпольоту 270 км . Ізапитання Р-1проводились на полігоні «Капустин яр»в Астраханськійобласті . Майбутнім літальним апаратам, що рухаються з гіперзвуковою швидкістю,були потрібні не тільки нові двигунита нові матеріали,але й нове паливо.Секретним паливом для балістичноїракети Р-1служив етиловий спиртвищої категорії очищення.
Перша радянська КРИЛАТА ракета «Буря» у польоті
БАЛІСТИЧНАракета Р-1розроблялася під керівництвом Сергія Павловича Корольова.Заради справедливості скажемо, що в розробці Р-1також брали активну участь частина німецькихракетних спеціалістів,які переїхали в СРСРпісля Другий Світовийвійни. Ракета Р-1стала відправною точкоюв розробці Міжконтинентальних балістичнихракет, які мали гіперзвуковою швидкістюі повинні були бути абсолютно Невразливими засобамидоставки ядерногозброї. Перший Штучний Супутник Земліі перший політ людинив космосвийшли вже внаслідокпояви міжконтинентальних балістичнихракет.
Американський космічний корабель багаторазового використання "Спейс-Шатл" під час руху на стартовий комплекс
Першийуспішний пуск радянської балістичноїракети Р-1був здійснений 10 жовтня 1948-гороку. Для досягнення військової рівновагиз СШАбули потрібні ракети з дальністюпольоту НЕ сотні,а тисячікілометрів. Випробування ракет Корольовайшли успішно,і кожна наступна модель набувала все більшої гіперзвукову швидкістьпольоту і все більшу дальністьпольоту. На порядок денний вийшло питання про замініракетного палива. Етиловий спиртяк паливо перестав підходитичерез свою недостатню швидкості горінняі через свою недостатню теплоємності,тобто кількості енергії.Справа в тому, що для того, щоб літати на гіперзвукових швидкостяхв якості паливапідходить тільки ВОДОРОД.Ні наякому іншому хімічному елементітак швидколітати не можна! Воденьмає велику швидкістю горінняі великий теплоємністю,тобто високою температурою горіння,маючи при цьому мінімально можливий обсягводневого палива. Відповідно при застосуванні ВОДОРОДАвиходить максимальна тягадвигуна . Крім усього цього Водневепаливо є АБСОЛЮТНО ЕКОЛОГІЧНО ЧИСТИМпаливом !!! С.П.Корольоввважав, що саме це паливодозволить вирішити проблему пересування в навколоземномупросторі на гіперзвукових швидкостяхпольоту.
Американський космічний корабель багаторазового використання "Спейс-Шатл" під час роботи на орбіті
Проте існував ще одинваріант вирішення космічних швидкостей.Його запропонували відомі академіки Михайло Кузьмич Янгельі Володимир Миколайович Челомей.Це була рідина з аміачнимзапахом та на відміну від воднюбула простийі дуже недорогийу виробництві. Але коли Корольовдізнався, що це таке,він прийшов у ЖАХ!Це чудове ракетне паливо називалося ГЕПТИЛ.Він опинився в ШІСТЬ РАЗ ОТРУЙНІШЕ СИНІЛЬНОЇ КИСЛОТИі за ступенем небезпеки відповідав БОЙОВИМотруйних речовин «ЗАРІН»і "ФОСГЕН"!Проте уряд СРСРвирішило, що ракетна зброя важливішаможливих наслідківі що воно має бути створене будь-якою ціною.Згодом на паливі гептиллітали ракети Янгеляі Чоломея.
В 1954-гороці радянська розвідка отримала секретне повідомленнявід резидента до США,завдяки якому і в СРСРрозпочалися роботи зі створення авіаціїз гіперзвуковою швидкістюпольоту. В СШАцей проект отримав назву "Наваху".Через два місяціпісля секретного повідомленнявийшло постановурадянського урядупро початок створення стратегічною КРИЛАТОЮракети. В СРСРрозробку такої ракети доручили КБ С.А.Лавочкіна (дивись статтю «Семен Олексійович Лавочкін»).Проект отримав назву "Буря".Всього через ТРИроку «Буря»почала проходити випробуванняна полігоні «Капустин яр»!Компонування «Бурі»відповідала сучасному американському багаторазовому космічномукораблю "Спейс Шатл".На момент випробувань «Бурі»стало відомо, що американськийпроект «Наваху» ЗАКРИЛИ.Це сталося, швидше за все, через те, що американські конструкторив той момент не змоглистворити необхідні двигуни.
«Буря»була розрахована не на гіперзвукову швидкістьпольоту, а трохи меншу швидкість,на ТРИ з половиною швидкості звуку.Це було зумовлено тим, що на той момент ще не створили матеріали,які витримували б НАГРІВ ОБШИВАННЯвідповідний гіперзвукової швидкості.Також і бортові приладиповинні були зберігати працездатністьпри великій температурі нагрівання.При створенні «Бурі»ще тільки почалирозробляти матеріаливитримуючі дані температурніумови нагрівання.
На момент Трьох вдалихпусків крилатоюракети «Бурі»,що володіє ДО гіперзвуковою швидкістю,ракети Корольова, «Р-7»,вже вивели на навколоземну орбіту перший штучний супутник Земліі перша жива істота – дворняжкуна прізвисько "Лайка".У цей час керівник СРСР Н.С.Хрущовв інтерв'ю для Західнийпреси у всепочуттязаявив, що на ракету Р-7можна встановити ЯДЕРНИЙзаряд і вразити БУДЬ-ЯКА МЕТАна території США.З цього моменту ОСНОВИЙракетно-космічної оборони СРСРсталі міжконтинентальні балістичніракети. Крилата ракета «Буря»робилася для виконання цієї жсамої завдання,але тодішнє уряд СРСРпорахувало, що тягти обидвіці програми, одночасно, буде занадто накладноі «Бурю» ЗАКРИЛИ???
В наприкінці 1950-хі все 1960-тіроку та в СШАі в СРСРпроводились експериментизі створення перспективної авіаційноїтехніки, що володіє гіперзвуковою швидкістюпольоту. Але в щільнихшарах атмосферилітальні апарати занадто перегрівалися,а в деяких місцях навіть плавилися,тому досягнення гіперзвукової швидкостів АТМОСФЕРЕзнову і знову відкладалосяна невідомий час . В СШАіснує програмастворення експериментальнихлітаків під назвою "Х",за допомогою яких досліджується політ на гіперзвукових швидкостях. Американськівійськові покладали великі надіїна експериментальнийлітак «Х-31»,але 15-го листопада 1967-гороки через 10 секунд польоту на гіперзвукової швидкості Х-31вибухнув. Після цього програма експериментальнихлітаків «Х»була призупинено,але тільки на деякий час.Так у середині 1970-хроків на американському експериментальномулітаку "Х-15"на висотіблизько 100 км було досягнуто гіперзвукова швидкістьпольоту, рівна 11-ти швидкостям звуку (3,7км/сек )!!!
В середині 1960-хроків і СШАі СРСР незалежноодин від одного і одночасноприступили до створення вже серійнихлітаків літаючих з крейсерською швидкістю ТРИ Махи!Політ з трьома швидкостями звукув АТМОСФЕРЕдуже складназавдання ! В результаті КБ Келлі Джонсонана фірмі «Локхід»і КБ А.І.Мікоянана МіГе (дивись статтю «Артем Іванович Мікоян»)створили два шедевру авіаційноїтехніки. Американці -стратегічний розвідник «SR-71″Blackbird (дивись статтю « SR-71»). Російськінайкращий у світі винищувач-перехоплювач «МіГ-25» (дивись статтю "МіГ-25"). Зовні SR-71має чорнийколір НЕ черезчорний фарби,а через ФЕРИТОВОГОпокриття, яке дуже ефективно відводить тепло.Пізніше SR-71 був доведений до гіперзвукової швидкостіпольоту 4 800 км/год. МіГ-25успішно використовувався під час війни Ізраїлюз Єгиптомв якості висотного розвідника.Весь політ на МіГ-25над Ізраїлемзаймав ДВІ ХВИЛИНИ!!! Ізраїльські ППОстверджують, що МіГ-25має ТРЯМІ З ПОЛОВИНОЮ швидкостями звуку (4 410км/год або 1 225 м/с )!
Перевагау повітрі може забезпечити і повітряно-космічнаавіація. В результаті робіт з цієї тематики з'явилися космічнікораблі БАГАТОРАЗОВОГОвикористання американський "Спейс-Шатл"і радянський «Буран» (дивись статтю "Буран космічний корабель").При посадціна землю космічнікораблі багаторазовоговикористання входять до атмосферуз Першою Космічною швидкістю, 7,9 км/сек – це в 23,9 рази більше Швидкість звуку.Для захистувід перегрівупри вході в атмосферу, багаторазові космічнікораблі зовні покривають спеціальною КЕРАМІЧНОЇ ПЛИТКИ.Зрозуміло, що навіть за НЕдуже великому порушенніцього керамічного покриттяна гіперзвукової швидкостівідбудеться катастрофа.
Після безпліднихпошуків універсальнихкоштів захистувід перегрівуборотьба за першістьу повітрі перемістилася на іншу - Наднизьку висоту. КРИЛАТІракети перейшли на висотупольоту біля 50-тиметрів, на, ДО гіперзвукові швидкостіпольоту, біля 850 км/год із технологією ПОМИЛКИ РЕЛЬЄФУмісцевості. Американська крилатаракета отримала назву "Томагавк" ( Tomahawk ), а радянськийаналог "Х-55". Виявлення крилатоїракети радаром утрудненотому, що сама ракета завдяки новітній системі самонаведеннямає невеликі розміриі відповідно малу площа, що відображає.Також поразкакрилатої ракети утрудненопо причині активного, непередбачуваного маневруванняпід час польоту. створення радянськоїкрилатої ракети Х-55було доручено КБ «Райдуга»,керівником якого був Ігор Сергійович Селезньов.
Проте розрахункипоказали, що майже повну невразливість крилатоїракети може забезпечити тільки гіперзвукова швидкістьпольоту в п'ять шістьразів більше швидкості звуку (5-6Махов) , що відповідає, швидкостіприблизно двакм/сек. На перших же випробуванняхнової техніки конструктори знову зіткнулися з тією ж проблемою температурного перегріву.При досягненні заданої гіперзвукової швидкостіпольоту поверхняракети нагрівалася майже до 1 000 градусів Цельсіяі першими виходили з ладу антени керування.Тоді Ігор Селезньоввідправився в Ленінградна підприємство «Ленінець»,де виготовляли бортову радіоелектроніку.Фахівці дали НЕвтішний висновок. Зробити керовануракету, що летить на гіперзвукової швидкостів щільнихшарах атмосферинеможливо.
Але один із співробітників НДІ,а саме запропонував оригінальну ідею.Чому б гас,що знаходиться на борту крилатоюракети як паливане використовувати ще й як Охолоджувачіголовки самонаведення . Були проведені експериментищодо створення системи охолодженняза допомогою бортового палива, гасу.У ході робіт Фрайнштадтдійшов висновку, що гас НЕ володієдостатньою кількістю енергіїдля польоту на гіперзвукової швидкостіі що необхідним паливом для гіперзвукової швидкостіє ВОДОРОД.Але Фрайнштадтзапропонував отримувати воденьз гасупрямо на бортуракети. Концепціятакого двигунаотримала назву "Аякс".
Радянський космічний корабель багаторазового використання «Буран» Добре видно теплоізоляційне покриття корабля, що складається зі спеціальних КЕРАМІЧНИХ плиток
На той час ця ідеяздалася занадто фантастичною.В результаті на озброєннябула прийнята крилатаракета з дозвуковою швидкістюпольоту Х-55.Але навіть така ракета стала визначним науково-технічним досягненням.Короткі технічні характеристики крилатоїракети Х-55:довжина — 5,88 м; діаметр корпусу — 0,514 м; розмах крил — 3,1 м; стартова вага — 1195 кг; дальність польоту — 2 500 км; швидкість польоту — 770 км/год ( 214 м/с); висота польоту від 40 до 110 м; маса бойової частини — 410 кг; потужність бойової частини — 200 кт; точність попадання до 100 м. В 1983-мроці після прийняття на озброєння крилатоюракети Х-55в Міністерство оборонибуло поставлено питання про згортання робітзі створення двигуназабезпечує гіперзвукову швидкістьпольоту. Але саме в цього рокутема гіперзвуковихлітальних апаратів стала все частіше мелькатиу повідомленнях радянської розвідки.
Радянський космічний корабель багаторазового використання "Буран" на орбіті
В межах програми « Зоряні війни» американськеуряд почав фінансуваннярозробки апаратів однаково успішно літаючих і атмосферіі в космосі.Важливо новим повітряно-космічнимзброєю повинні були стати апарати з гіперзвуковою швидкістюпольоту . Після успішного створення Х-55, Ігор Селезньов,не чекаючи створення чинноюмоделі апарату "Аякс",приступив до розробки крилатоюракети, що літає з гіперзвуковою швидкістю.Такою ракетою стала крилатаракета "Х-90",яка мала літати на традиційному гасізі швидкістюбільше 5-ти Махів. КБ Селезньовавдалося вирішити проблему температурного перегрівуПередбачалося, що Х-90буде стартувати з Стратосфери.Завдяки цьому температуранагріву корпусиракети зводилася до мінімуму.Однак була і ще одна причинаприйняття такої висоти пускуракети. Справа в тому, що до цього моменту більше, менше навчилися збивати балістичніракети, навчилися збивати літакиі навчилися збивати крилаті ракети,летять на надмалих висотахз дозвуковою швидкістюпольоту . Залишився недоторканим тільки одиншар стратосфери –це шар між атмосфероюі Космосом.Виникла ідея «прошмигнути» непоміченимсаме в області стратосфери,використовуючи гіперзвукову швидкість.
Американська крилата ракета "Томагавк" Запуск з корабельної установки
Однак після першого успішногопуску Х-90всі роботи з цієї ракети були припинено???Це сталося завдяки розпорядженнянового керівника СРСР, М.С.Горбачова.У цей час у Ленінграді, Володимир Фрайнштадторганізував групу вчених ентузіастівдля створення гіперзвуковогодвигуна "Аякс".Ця група Фрайнштадтане просто створювала агрегат по переробці гасув водень,але й вчилася керуватищо виникає під час польоту на гіперзвукової швидкості,руйнівною ПЛАЗМІЙнавколо апарату . Це намічало технологічний прориввсієї пілотованої авіації!Група Фрайнштадтаприступила до підготовки першогопольоту гіперзвуковиймоделі. Однак у 1992-гороці проект «Аякс» ЗАКРИЛИчерез припинення фінансування ???В 1980-хроках, у СРСРрозробки літальних апаратів літаючих з гіперзвуковими швидкостямизнаходилися на передовихпозиціях у світі!Цей зачепбув втраченовже тільки в 1990-хроках.
Американська крилата ракета «Томагавк» безпосередньо перед влученням у ціль
ЕФЕКТИВНІСТЬі НЕБЕЗПЕКА бойовихлітальних апаратів літаючих з гіперзвуковими швидкостямибула ОЧЕВИДНАвже тоді, в 1980-хроках. В 1998-гороці в початку серпняв безпосередній близькості від американськихпосольств у Кеніїі Танзаніїпрогриміли потужні вибухи.Ці вибухи влаштувала світова терористичнаорганізація "Аль Каїда",керівником якої був, Усама бен Ладен.В цьому жроці 20 серпня американськікораблі, що знаходилися в Аравійськомуморе, зробили бойовийпуск восьми крилатихракет « Томагавк».Через двагодини ракети потрапили в територіютабори терористів,розташовану в Афганістані.Далі у секретномудонесення президенту США, Б. Клінтонуагенти повідомили, що Головна мета ракетного ударупо базі «Алькаїди»в Афганістані не досягнуто.Через півгодинипісля СТАРТАракет Бен Ладенпро тих, що летять на нього ракетахбув ПОПЕРЕДЖЕНпо супутникового зв'язкуі покинувбазу приблизно за одингодину до вибухів.Із цього результату американцізробили висновоктакий, що дану бойову завданнямогли б виконати ракетитільки з гіперзвуковою швидкістюпольоту.
Через декілька днівуправління перспективних розробок Міністерства Оборони СШАпідписало довгостроковий договір із фірмою "Боїнг". Авіаційнафірма отримала багато мільярднийзамовлення на створення універсальною крилатоюракети, що володіє гіперзвуковою швидкістюпольоту, ШІСТЬ МАХОВ.Замовлення стало масштабнимпроектом, який дозволить СШАстворити перспективнісистеми озброєнняі авіації.Надалі гіперзвуковіапарати в процесі свого розвиткуможуть перетворитися на апарати МІЖСІДНІ,які зможуть багаторазовопереходити з атмосферив космосі назад,при цьому активно маневруючи.Такі апарати завдяки своїй нестандартноюі непередбачуваноютраєкторії польоту можуть представляти дуже велику небезпека.
В липні 2001-гороку в СШАбуло здійснено запуск експериментальноголітака "Х-43А".Він повинен був досягти гіперзвукової швидкостіпольоту, СІМ МАХОВ.Але апарат зазнав аварії. Взагалі створення техніки з гіперзвуковою швидкістюпольоту по ТРУДНОСТІпорівняно зі створенням атомної зброї.Новітні американські гіперзвукові крилатіракети імовірнолітатимуть на висотах стратосфери.Останнім часом гонказі створення гіперзвуковогоапарату почалася знову.Двигун нової гіперзвуковийракети може стати плазмовим,тобто температурапаливної суміші, що використовується в двигуні, стане рівною гарячої ПЛАЗМІ.Передбачити часпояви апаратів з гіперзвуковою швидкістюпольоту в Росії,через недостатнє фінансуванняпоки що неможливо.
Імовірно, 2060-хроках у світіпочнеться масовийперехід пасажирськоїавіації, що літає на відстанізгори 7 000 км, на гіперзвукові швидкостіпольоту при висотахпольоту від 40 до 60 км. В 2003-мроці американціпрофінансували свої дослідженнядля своїх майбутніхрозробок пасажирськихлітаків з гіперзвуковою швидкістюпольоту на радянському надзвуковому пасажирськомулітаку « Ту-144» (дивись статті «Ту-144»і "Олексій Андрійович Туполєв").Свого часу Ту-144був виготовлений у кількості 19-тиштук. В 2003-мроці одинз трьохщо залишилися в наявності Ту-144відремонтували і перетворили на літаючу лабораторіюв РОСІЙСЬКО-АМЕРИКАНСЬКОЇпрограмі з відпрацювання систем літаків нового покоління. Американцібули в захватівід радянського Ту-144!
Перші ідеї ракетопланів – гіперзвукових літаків,що летять зі швидкістю 10-15 Махов,з'явилися ще в 1930-тіроки. Однак тоді навіть самі далекоглядніконструктори мало уявляли, з якими труднощамидоведеться зіткнутися ідеї, Долетіти до будь-якої точки нашої планети за півгодини години!На гіперзвукових швидкостяхпольоту в атмосфері кромки крил, повітрозабірниківта інших частин літака нагріваються до температури плавлення алюмінієвих сплавівТому створення майбутнього гіперзвуковийавіації, повністю пов'язане з хімією, металургієюта розробкою нових матеріалів.
Звичайні реактивнідвигуни на швидкості ТРИ Махистають уже НЕ ефективними (дивись статтю "Новинки авіації").При подальшому збільшенні швидкостінеобхідно надати можливість самому НАБІГАЮЧИЙ ПОТОКповітря виконувати, роль компресора,стискає повітря. Для цього достатньо, ВХІДНА ЧАСТИНАдвигуна зробити ЗВУЧЕННЯ.При гіперзвукової швидкостіпольоту ступінь стиснення потоку, що набігаєповітря така, що його температурастає 1 500 градусів. Двигун перетворюється на так званий Прямоточнийдвигун, взагалі без частин, що обертаються.Але при цьому він справді працює!
Свого часу радянськийвчений Володимир Георгійович Фрайнштадтзаймався проблемами охолодження гасом,що летять із космосу ядерних боєголовок.Тепер конструктори всього світу,завдяки його дослідженням, використовують ефект стрибкоподібного підвищення енергії згоряння перегрітої гасуза рахунок використання, виділяєтьсяпри таких високих температур ВОДОРОДУ.Цей ефектдає дуже велику потужністьдвигуну, який забезпечує гіперзвукову швидкістьпольоту. В 2004-мроці американцідвічі встановлювали рекорди швидкостібезпілотних ракетопланів. Х-43Авідчеплювався від реактивного бомбардувальника В-52»на висоті 12 000метрів. Ракета "Пегас"розганяла його до швидкості ТРИ Махи,а потім Х-43Азапускав свій двигун.Максимальна швидкістьпольоту Х-43Астановила 11 265 км/год (3 130 м/с ), що відповідає 9,5 швидкостей звуку.Політ на максимальної швидкостізаймав 10 секунд на висоті 35 000метрів. На швидкості 9,5 Маховполіт з Москвив Нью Йоркзайняв би трохи менше 43-ххвилин !!! Американськівчені продовжують рухати авіаційну науку!
