Hypersonické lietadlá v Spojených štátoch sú v plienkach. Hypersonické útočné systémy novej generácie Hypersonické letectvo

V histórii GLA boli implementované v podobe niekoľkých testovacích lietadiel, bezpilotných lietadiel a orbitálnych stupňov-kozmických lietadiel opakovane použiteľných kozmických lodí (MTSC). Tiež existoval a existuje veľké množstvo projektov Vozidlo uvedených typov, ako aj letecké systémy (orbitálne lietadlá) s nadzvukovými hornými a orbitálnymi stupňami alebo jednostupňové kozmické lietadlá AKS a osobné lietadlá.

Jedným z prvých detailných projektov GLA bol nerealizovaný projekt Zenger na vytvorenie čiastočne orbitálneho bojového vesmírneho bombardéra „Silbervogel“ v nacistickom Nemecku.

Na rozdiel od kozmických lietadiel, kvôli potrebe rádovo zložitejších pohonných a konštrukčných technológií pri vytváraní kozmických lodí, dodnes nebol zrealizovaný ani jeden projekt kozmickej lode.

Hypersonické lietadlo

V 60. rokoch USA uskutočnili program vývoja a lietania experimentálneho raketového lietadla North American X-15, ktoré sa stalo prvým v histórii a na 40 rokov jediným lietadlom GLA na vykonávanie suborbitálnych vesmírnych letov s ľudskou posádkou. V USA bolo 13 jeho letov nad 80 km a vo svete (FAI) - 2 z nich, pri ktorých bol prekročený priestorový limit 100 km, sú uznané ako suborbitálne lety s ľudskou posádkou a ich účastníkmi sú astronauti.

Podobné programy v ZSSR a ďalších krajinách.

Začiatkom 21. storočia v Rusku prebiehal, ale bol zrušený, projekt čiastočne znovu použiteľnej okrídlenej kozmickej lode Clipper vypustený na konvenčnej nosnej rakete.

V USA pokračuje projekt Boeing X-37 letmi na obežnú dráhu experimentálneho vesmírneho lietadla vypusteného na nosnej rakete. Vyvíjajú sa projekty: vo Veľkej Británii - jednostupňové AKS-kozmické lietadlo Skylon s horizontálnym štartom a pristátím, v Indii - prototyp kozmického lietadla vypustený na nosnej rakete - prototyp jednostupňovej AKS-kozmickej lode RLV/AVATAR s vertikálny štart a horizontálne pristátie, v Číne - kozmické lietadlo štartované na nosnej rakete a jej prototyp Shenlong a dvojstupňové MTKK s horizontálnym štartom a pristátím atď.

• Jednostupňový priestorový systém

Hypersonické UAV

Vyvíjajú a realizujú sa projekty špeciálnych experimentálnych bezpilotných prostriedkov s cieľom otestovať možnosti vytvorenia dvoj- a jednostupňových opakovane použiteľných dopravných kozmických lodí (kozmické lietadlá a kozmické lode) ďalších generácií a perspektívnych technológií. stavba raketového motora(scramjet) a ďalšie.

Bezpilotné projekty GAV boli dovedené do rôznych počiatočných fáz implementácie v USA – Boeing X-43, Rusko – „Cold“ a „Igla“, Nemecko – SHEFEX (prototyp kozmického lietadla/kozmického lietadla), Austrália – AUSROCK a iné.

Hypersonické strely a hlavice riadených striel

Predtým bolo vyvinutých množstvo projektov pre experimentálne a bojové rakety (napríklad X-90 v ZSSR) a nelietajúce rakety (napríklad X-45 v ZSSR) dosahujúce hypersonickú rýchlosť.

Technológie a aplikácie

GZLA môžu byť bez motorov alebo vybavené rôznymi typmi pohonných systémov: raketové motory na kvapalné palivo (LPRE), nadzvukové náporové motory (SCREM), raketové motory na tuhé palivo (SDTT) (ako aj teoreticky jadrové raketové motory (NRE) a iné), vrátane vrátane kombinácie takýchto motorov a akcelerátorov. To znamená, že výraz „nadzvukový“ znamená schopnosť vozidla pohybovať sa vo vzduchu nadzvukovou rýchlosťou, pričom používa motory aj vzduch v tej či onej forme.

Vzhľadom na potenciál technológie vykonávajú organizácie po celom svete výskum v oblasti hypersonického letu a vývoja. scramjet. Zrejme prvá aplikácia bude pre riadené vojenské strely, pretože táto oblasť si vyžaduje iba letecký režim v rozsahu výšok, a nie zrýchlenie na orbitálnu rýchlosť. Hlavné prostriedky na rozvoj v tejto oblasti teda prichádzajú práve v rámci vojenských kontraktov.

Hypersonické vesmírne systémy môžu, ale nemusia mať prospech z použitia stupňov s scramjet. Špecifický impulz alebo účinnosť scramjet sa teoreticky pohybuje od 1000 do 4000 sekúnd, pričom v prípade rakety táto hodnota v roku 2009 nepresiahne 470 sekúnd, čo v princípe znamená oveľa lacnejší prístup do vesmíru. Tento údaj však bude s rastúcou rýchlosťou rýchlo klesať a dôjde aj k zhoršeniu aerodynamickej kvality. Problém malého ťahového pomeru je významný scramjet na jeho hmotnosť, ktorá je 2, čo je približne 50-krát horšie ako toto číslo LRE. Čiastočne je to kompenzované tým, že náklady na kompenzáciu gravitácie v skutočnom režime lietadla sú zanedbateľné, no dlhší pobyt v atmosfére znamená väčšie aerodynamické straty.

Lietadlo - dopravné lietadlo s scramjet by mala výrazne skrátiť čas cesty z jedného bodu do druhého, čo by potenciálne umožnilo dosiahnuť ktorýkoľvek bod na Zemi do 90 minút. Otázne však zostáva, či takéto vozidlá budú schopné niesť dostatok paliva na prelet na dostatočne dlhé vzdialenosti a či budú schopné letieť v dostatočnej výške, aby sa vyhli problémom spojeným s nadzvukovým letom. zvukové efekty. Neisté zostávajú aj otázky súvisiace s celkovými nákladmi na takéto lety a možnosťou opätovného použitia zariadení po hypersonickom lete.

Výhody a nevýhody v prípade kozmických lodí

Výhodou hypersonického lietadla je napr X-30 pozostáva z eliminácie alebo zníženia množstva transportovaného oxidačného činidla. Napríklad vonkajšia nádrž raketoplánu pri štarte obsahuje 616 ton kvapalného kyslíka (oxidačné činidlo) a 103 ton kvapalného vodíka (palivo). Samotný raketoplán po pristátí neváži viac ako 104 ton. Teda 75 % celej konštrukcie tvorí transportované okysličovadlo. Odstránenie tejto dodatočnej hmoty by malo odľahčiť vozidlo a dúfajme, že zvýšiť pomer užitočného zaťaženia. To posledné možno považovať za hlavný účel štúdie scramjet spolu s perspektívou zníženia nákladov na dopravu nákladu na obežnú dráhu.

Ale existujú určité nevýhody:

Nízky pomer ťahu a hmotnosti

Raketový motor na kvapalinu (" LRE") je iný Veľmi vysoký ťah v pomere k jeho hmotnosti (až 100:1 alebo viac), čo umožňuje raketám dosahovať vysoký výkon pri doručovaní nákladu na obežnú dráhu. Naopak, pomer ťahu scramjet k jeho hmotnosti je asi 2, čo znamená zvýšenie podielu motora na štartovacej hmotnosti zariadenia (bez zohľadnenia potreby aspoň štvornásobného zníženia tejto hodnoty z dôvodu chýbajúceho okysličovadla). Okrem toho prítomnosť nižšieho rýchlostného limitu scramjet a pokles jeho účinnosti s rastúcou rýchlosťou určuje potrebu použitia na takýchto vesmírnych systémoch LRE so všetkými ich nedostatkami.

Potreba ďalších motorov na dosiahnutie obežnej dráhy

Hypersonický Ramjet majú teoretický rozsah prevádzkových rýchlostí od 5-7 až po prvú kozmickú rýchlosť 25, ale ako ukázali štúdie v rámci projektu X-30, horná hranica je stanovená možnosťou spaľovania paliva v prúde vzduchu a je okolo 17. Preto je potrebný ďalší doplnkový systém reaktívne zrýchlenie v neprevádzkovom rozsahu otáčok. Keďže požadovaný rozdiel v rýchlosti doplňovania je nevýznamný, a podiel Po pri štarte hmotnosť hypersonického lietadla je veľká, použitie ďalších raketových zosilňovačov rôzne druhy je úplne prijateľná možnosť. Odporcovia výskumu scramjet tvrdia, že akýkoľvek prísľub tohto typu aparátu sa môže prejaviť len pre jednostupňové vesmírne systémy. Zástancovia týchto štúdií tvrdia, že varianty viacstupňových systémov využívajúce scramjet aj opodstatnené.

Fáza návratu

Potenciálne by spodná časť tepelného štítu hypersonickej kozmickej lode musela zdvojnásobiť veľkosť, aby sa vozidlo vrátilo na povrch. Použitie ablatívneho povlaku môže znamenať jeho stratu po vstupe na obežnú dráhu aktívna tepelná ochrana využívajúca palivo ako chladivo vyžaduje pre fungovanie motora.

cena

Zníženie množstva paliva a okysličovadla v prípade hypersonických vozidiel znamená zvýšenie podielu nákladov samotného zariadenia na celkových nákladoch systému. V skutočnosti náklady na jedno lietadlo z scramjet môžu byť veľmi vysoké v porovnaní s nákladmi na palivo, pretože náklady na letecké vybavenie sú minimálne o dva rády vyššie ako náklady na kvapalný kyslík a nádrže naň. Teda zariadenia s scramjet najviac opodstatnené ako opakovane použiteľné systémy. Či je možné zariadenie opakovane použiť v extrémnych podmienkach hypersonického letu, nie je úplne jasné – všetky doteraz navrhnuté systémy nepočítali s ich návratom a opätovným použitím.

Konečné náklady na takéto zariadenie sú predmetom intenzívnych diskusií, pretože v súčasnosti neexistuje jasná dôvera v vyhliadky takýchto systémov. Zrejme na to, aby bolo ekonomicky opodstatnené, bude musieť mať hypersonické vozidlo viac Po v porovnaní s nosnou raketou s rovnakou štartovacou hmotnosťou.

Hypersonic je lietadlo schopné lietať hypersonickou rýchlosťou.

Čo je to hypersonická rýchlosť

V aerodynamike sa často používa veličina, ktorá ukazuje pomer rýchlosti prúdenia alebo telesa k rýchlosti zvuku. Tento pomer sa nazýva Machovo číslo, pomenované podľa rakúskeho vedca Ernsta Macha, ktorý položil základy nadzvukovej aerodynamiky.

Kde M – Machovo číslo;

u – prúdenie vzduchu alebo rýchlosť tela,

cs - rýchlosť šírenia zvuku.

V atmosfére za normálnych podmienok je rýchlosť zvuku približne 331 m/s. Rýchlosť telesa 1 Mach zodpovedá rýchlosti zvuku. Supersonic je rýchlosť v rozsahu od 1 do 5 Mach Ak presiahne 5 Mach, potom je to už hypersonický rozsah. Toto rozdelenie je podmienené, pretože neexistuje jasná hranica medzi nadzvukovou a nadzvukovou rýchlosťou. Takto sa dohodli počítať v 70. rokoch dvadsiateho storočia.

Z histórie letectva

"Silbertvogel"

Prvýkrát sa pokúsili vytvoriť hypersonické lietadlo počas druhej svetovej vojny v nacistickom Nemecku. Autor tohto projektu, ktorý sa volal „ Silbertvogel„(strieborný vták) bol rakúsky vedec Eugen Senger. Lietadlo malo iné mená: „ Americký bombardér», « Orbitálny bombardér», « Antipodal-Bomber», « Atmosférický kapitán», « Ural-Bomber" Bol to raketový bombardér, ktorý mohol niesť až 30 ton bômb. Bol určený na bombardovanie Spojených štátov a priemyselných oblastí Ruska. Našťastie v tých časoch nebolo možné postaviť takéto lietadlo v praxi a zostalo len na výkresoch.

Severná Amerika X-15

V 60. rokoch dvadsiateho storočia vzniklo v USA vôbec prvé raketové lietadlo X-15, ktorého hlavnou úlohou bolo skúmať letové podmienky pri hypersonických rýchlostiach. Toto zariadenie dokázalo prekonať výšku 80 km. Za rekord sa považoval let Joea Walkera, vykonaný v roku 1963, kedy bola dosiahnutá výška 107,96 km a rýchlosť 5,58 M.

X-15 bol zavesený pod krídlom strategický bombardér"B-52". Vo výške 15 km sa oddelila od nosného lietadla. V tom momente sa spustil jeho vlastný raketový motor na kvapalné palivo. Fungovalo to 85 sekúnd a vyplo sa. V tom čase už rýchlosť lietadla dosiahla 39 m/s. V najvyššom bode trajektórie (apogeu) už bolo zariadenie mimo atmosféry a takmer 4 minúty bolo v beztiažovom stave. Pilot vykonal plánovaný výskum, pomocou plynových kormidiel nasmeroval lietadlo do atmosféry a čoskoro pristál. Výškový rekord dosiahnutý X-15 trval takmer 40 rokov, až do roku 2004.

X-20 Dyna Soar

V rokoch 1957 až 1963 Na objednávku amerického letectva Boeing vyvinul pilotovaný vesmírny stíhací a prieskumný bombardér X-20. Program bol tzv X-20 Dyna-Soar. X-20 mala vyniesť na obežnú dráhu vo výške 160 km nosná raketa. Rýchlosť lietadla bola plánovaná o niečo nižšia ako prvá kozmická rýchlosť, aby sa nestalo satelitom Zeme. Z výšky sa lietadlo muselo „ponoriť“ do atmosféry, klesnúť na 60-70 km a vykonať buď fotografovanie alebo bombardovanie. Potom sa znova zdvihol, ale do menšej výšky ako bola pôvodná, a opäť sa „ponoril“ ešte nižšie. A tak ďalej, kým nepristál na letisku.

V praxi bolo vyrobených niekoľko modelov X-20 a boli vyškolení piloti astronautov. Ale z viacerých dôvodov bol program obmedzený.

Projekt "Špirála"

V reakcii na program X-20 Dyna-Soar v 60. rokoch 20. storočia Projekt Špirála bol spustený v ZSSR. Bolo to zásadné nový systém. Predpokladalo sa, že výkonné pomocné lietadlo s motormi dýchajúcimi vzduch s hmotnosťou 52 ton a dĺžkou 28 m zrýchli na rýchlosť 6 M. Orbitálne lietadlo s ľudskou posádkou s hmotnosťou 10 ton a dĺžkou 8 m odštartuje zo svojho „chrbtu“ na výška 28-30 km Obe lietadlá vzlietajúce z letiska spolu mohli každé samostatne pristáť samostatne. Okrem toho sa podporné lietadlo s nadzvukovou rýchlosťou plánovalo použiť aj ako osobné dopravné lietadlo.

Keďže na vytvorenie takéhoto nadzvukového pomocného lietadla boli potrebné nové technológie, projekt poskytoval možnosť použiť nie hypersonické, ale nadzvukové lietadlo.

Celý systém bol vyvinutý v roku 1966 v konštrukčnej kancelárii OKB-155 A.I. Mikojan. Prešli dve verzie modelu plný cyklus aerodynamický výskum v Centrálnom aerodynamickom inštitúte pomenovaný po. Profesor N.E. Žukovského v rokoch 1965 – 1975 Ale stále sa nepodarilo vytvoriť lietadlo. A tento program, podobne ako ten americký, bol obmedzený.

Hypersonické letectvo

Začiatkom 70. rokov. V 20. storočí sa pre vojenské lietadlá stali bežné lety nadzvukovou rýchlosťou. Objavili sa aj nadzvukové osobné lietadlá. Letecké lietadlá by mohli prechádzať hustými vrstvami atmosféry nadzvukovou rýchlosťou.

V ZSSR začali práce na hypersonickom lietadle v Tupolev Design Bureau v polovici 70. rokov. Výskum a projektovanie prebiehalo na lietadle schopnom dosiahnuť rýchlosť až 6 M (TU-260) s letovým dosahom až 12 000 km, ako aj na hypersonickom medzikontinentálnom lietadle TU-360. Jeho letový dosah mal dosiahnuť 16 000 km. Bol dokonca pripravený projekt osobného hypersonického lietadla, určeného na let vo výške 28-32 km rýchlosťou 4,5 - 5 Mach.

Aby však lietadlá mohli lietať nadzvukovou rýchlosťou, ich motory musia mať vlastnosti leteckej aj vesmírnej techniky. Existujúce motory dýchajúce vzduch (WRD), ktoré využívali atmosférický vzduch, mali teplotné obmedzenia a mohli sa používať pri lietadlá, ktorých rýchlosti nepresahovali 3 M. A raketové motory museli niesť na palube veľkú zásobu paliva a neboli vhodné na dlhé lety v atmosfére.

Ukázalo sa, že najracionálnejšie pre hypersonické lietadlo je náporový motor (náporový motor), ktorý nemá žiadne rotujúce časti, v kombinácii s prúdovým motorom (TRE) na zrýchlenie. Predpokladalo sa, že náporové motory na kvapalný vodík sú najvhodnejšie na lety hypersonickými rýchlosťami. A pomocný motor je prúdový motor poháňaný petrolejom alebo kvapalným vodíkom.

Bezpilotné vozidlo X-43A bolo po prvýkrát vybavené náporovým motorom, ktorý bol nainštalovaný na výletnej nosnej rakete Pegasus.

29. marca 2004 vzlietol v Kalifornii bombardér B-52. Keď dosiahol výšku 12 km, vzlietol z neho X-43A. Vo výške 29 km sa oddelila od nosnej rakety. V tomto momente vyštartoval jeho vlastný nápor. Fungovalo to len 10 sekúnd, no dokázalo dosiahnuť hypersonickú rýchlosť 7 Mach.

V súčasnosti je X-43A najrýchlejším lietadlom na svete. Je schopný dosiahnuť rýchlosť až 11 230 km/h a môže stúpať do výšky až 50 km. Ale toto je stále bezpilotné lietadlo. Nie je ale ďaleko hodina, kedy sa objavia hypersonické lietadlá, na ktorých budú môcť lietať bežní pasažieri.

Typické osobné lietadlo letí rýchlosťou okolo 900 km/h. Vojenská stíhačka môže dosiahnuť približne trojnásobnú rýchlosť. Moderní inžinieri z Ruskej federácie a ďalších krajín sveta však aktívne vyvíjajú ešte rýchlejšie stroje - hypersonické lietadlá. Aké sú špecifiká príslušných pojmov?

Kritériá pre hypersonické lietadlo

Čo je to hypersonické lietadlo? Zvyčajne sa to chápe ako zariadenie schopné letieť rýchlosťou mnohonásobne vyššou ako rýchlosť zvuku. Prístupy výskumníkov k určovaniu jeho špecifického ukazovateľa sa líšia. Bežnou metodikou je, že lietadlo by sa malo považovať za hypersonické, ak je násobkom ukazovateľov rýchlosti najrýchlejších moderných nadzvukových vozidiel. Čo sú asi 3-4 tisíc km/h. To znamená, že hypersonické lietadlo, ak sa budete držať tejto metodiky, musí dosiahnuť rýchlosť 6 tisíc km/h.

Bezpilotné a riadené vozidlá

Prístupy výskumníkov sa môžu líšiť aj z hľadiska určovania kritérií pre klasifikáciu konkrétneho zariadenia ako lietadla. Existuje verzia, že iba tie stroje, ktoré sú ovládané osobou, môžu byť klasifikované ako také. Existuje uhol pohľadu, podľa ktorého možno za lietadlo považovať aj bezpilotné vozidlo. Niektorí analytici preto klasifikujú stroje daného typu na tie, ktoré podliehajú ľudskej kontrole, a na tie, ktoré fungujú autonómne. Takéto rozdelenie môže byť odôvodnené, pretože bezpilotných prostriedkov môže byť oveľa pôsobivejšie technické vlastnosti, napríklad z hľadiska preťaženia a rýchlosti.

Mnoho výskumníkov zároveň považuje hypersonické lietadlá za jeden koncept, pre ktorý je kľúčovým ukazovateľom rýchlosť. Nezáleží na tom, či osoba sedí pri kormidle zariadenia alebo stroj ovláda robot - hlavná vec je, že lietadlo je dostatočne rýchle.

Vzlietnuť - samostatne alebo s pomocou zvonku?

Je rozšírená klasifikácia hypersonických lietadiel, ktorá je založená na ich zaradení do kategórie tých, ktoré sú schopné vzlietnuť samostatne, alebo tých, ktoré vyžadujú umiestnenie na výkonnejšom nosiči – rakete alebo nákladnom lietadle. Existuje názor, podľa ktorého je legitímne klasifikovať ako zariadenia uvažovaného typu najmä tie, ktoré sú schopné vzlietnuť samostatne alebo s minimálnym zapojením iných typov zariadení. Avšak tí výskumníci, ktorí veria, že hlavné kritérium charakterizujúce hypersonické lietadlo, rýchlosť, by malo byť prvoradé v akejkoľvek klasifikácii. Či už je lietadlo klasifikované ako bezpilotné, riadené, schopné vzlietnuť samo alebo s pomocou iných strojov – ak príslušný ukazovateľ dosahuje vyššie uvedené hodnoty, potom to znamená, že hovoríme o hypersonickom lietadle.

Hlavné problémy hypersonických riešení

Koncepty hypersonických riešení sú staré mnoho desaťročí. Počas rokov vývoja zodpovedajúceho typu zariadení svetoví inžinieri riešili množstvo významných problémov, ktoré objektívne bránia uvedeniu výroby „hypersoník“ do výroby – podobne ako pri organizovaní výroby turbovrtuľových lietadiel.

Hlavná ťažkosť v dizajne hypersonické lietadlo— vytvorenie motora schopného byť dostatočne energeticky účinný. Ďalším problémom je zoradiť potrebnú aparatúru. Faktom je, že rýchlosť hypersonického lietadla v hodnotách, o ktorých sme hovorili vyššie, znamená silné zahrievanie tela v dôsledku trenia s atmosférou.

Dnes sa pozrieme na niekoľko príkladov úspešných prototypov lietadiel zodpovedajúceho typu, ktorých vývojári dokázali výrazne pokročiť pri úspešnom riešení uvedených problémov. Pozrime sa teraz na najslávnejší svetový vývoj v oblasti vytvárania hypersonických lietadiel daného typu.

z Boeingu

Najrýchlejším hypersonickým lietadlom na svete je podľa niektorých odborníkov americký Boeing X-43A. Pri testovaní tohto zariadenia teda bolo zaznamenané, že dosahovalo rýchlosť presahujúcu 11-tisíc km/h. To je približne 9,6-krát rýchlejšie

Čo je obzvlášť pozoruhodné na hypersonickom lietadle X-43A? Charakteristiky tohto lietadla sú nasledovné:

Maximálna rýchlosť zaznamenaná pri testoch je 11 230 km/h;

Rozpätie krídel - 1,5 m;

Dĺžka tela - 3,6 m;

Motor - priamy prúd, nadzvukový spaľovací nápor;

Palivo - vzdušný kyslík, vodík.

Možno poznamenať, že predmetné zariadenie je jedným z najekologickejších. Faktom je, že použité palivo prakticky nevypúšťa škodlivé produkty spaľovania.

Hypersonické lietadlo X-43A bolo vyvinuté spoločne inžiniermi NASA, ako aj Orbical Science Corporation a Minocraft. vznikla asi pred 10 rokmi. Do jeho rozvoja bolo investovaných približne 250 miliónov dolárov. Koncepčnou novinkou predmetného lietadla je, že bolo koncipované za účelom testovania najnovšie technológie zabezpečenie prevádzky motorovej trakcie.

Vývoj z orbitálnej vedy

Spoločnosti Orbital Science, ktorá sa, ako sme uviedli vyššie, podieľala na vytvorení X-43A, sa podarilo vytvoriť aj vlastné hypersonické lietadlo - X-34.

Jeho maximálna rýchlosť je viac ako 12 tisíc km/h. Je pravda, že počas praktických testov sa to nepodarilo - navyše nebolo možné dosiahnuť ukazovateľ, ktorý ukazuje lietadlo X43-A. Predmetné lietadlo sa zrýchli, keď sa aktivuje raketa Pegasus, ktorá funguje na tuhé palivo. X-34 bol prvýkrát testovaný v roku 2001. Predmetné lietadlo je podstatne väčšie ako lietadlo Boeing – jeho dĺžka je 17,78 m, rozpätie krídel je 8,85 m Maximálna výška letu hypersonického vozidla od Orbical Science je 75 kilometrov.

Lietadlá zo Severnej Ameriky

Ďalším slávnym hypersonickým lietadlom je X-15, ktoré vyrába North American. Analytici klasifikujú tento prístroj ako experimentálny.

Je vybavený, čo dáva niektorým odborníkom dôvod ho neklasifikovať v skutočnosti ako lietadlo. Prítomnosť raketových motorov však umožňuje zariadeniu vykonávať najmä So, pri jednom z testov v tomto režime ho otestovali piloti. Účelom zariadenia X-15 je študovať špecifiká hypersonických letov, hodnotiť určité konštrukčné riešenia, nové materiály a ovládacie prvky takýchto strojov v rôznych vrstvách atmosféry. Je pozoruhodné, že bol schválený už v roku 1954. X-15 letí rýchlosťou viac ako 7 tisíc km/h. Jeho letový dosah je viac ako 500 km, jeho výška presahuje 100 km.

Najrýchlejšie výrobné lietadlo

Hypersonické vozidlá, ktoré sme študovali vyššie, skutočne patria do kategórie výskumu. Bude užitočné zvážiť niektoré výrobné modely lietadiel, ktoré sú svojimi vlastnosťami blízke hypersonickým alebo sú (podľa tej či onej metodiky) hypersonické.

Medzi takéto stroje patrí aj americký vývoj SR-71. Niektorí vedci nie sú naklonení klasifikovať toto lietadlo ako hypersonické, pretože jeho maximálna rýchlosť je asi 3,7 tisíc km/h. Medzi jeho najpozoruhodnejšie vlastnosti patrí jeho vzletová hmotnosť, ktorá presahuje 77 ton. Dĺžka zariadenia je viac ako 23 m, rozpätie krídel je viac ako 13 m.

Ruský MiG-25 je považovaný za jedno z najrýchlejších vojenských lietadiel. Zariadenie dokáže dosiahnuť rýchlosť viac ako 3,3 tisíc km/h. Maximálna vzletová hmotnosť ruské lietadlo- 41 ton.

Na trhu so sériovými riešeniami s vlastnosťami blízkymi hypersonickým tak patrí Ruská federácia medzi lídrov. Čo však možno povedať o ruskom vývoji týkajúcom sa „klasických“ hypersonických lietadiel? Sú inžinieri z Ruskej federácie schopní vytvoriť riešenie, ktoré bude konkurencieschopné strojom Boeing a Orbital Scence?

Ruské hypersonické vozidlá

V súčasnosti je ruské hypersonické lietadlo vo vývoji. Ale ide to celkom aktívne. Hovoríme o lietadle Yu-71. Jeho prvé testy, súdiac podľa správ z médií, sa uskutočnili vo februári 2015 neďaleko Orenburgu.

Predpokladá sa, že lietadlo bude slúžiť na vojenské účely. Hypersonické vozidlo tak bude v prípade potreby schopné dopraviť ničivé zbrane na značné vzdialenosti, monitorovať územie a tiež byť použité ako prvok útočného lietadla. Niektorí vedci sa domnievajú, že v rokoch 2020-2025. Strategické raketové sily dostanú približne 20 lietadiel zodpovedajúceho typu.

V médiách sa objavujú informácie, že predmetné ruské hypersonické lietadlo bude namontované na balistickej rakete Sarmat, ktorá je tiež v štádiu projektovania. Niektorí analytici sa domnievajú, že vyvíjané hypersonické vozidlo Yu-71 nie je nič iné ako bojová hlavica, ktorá sa bude musieť v záverečnej fáze letu oddeliť od balistickej strely a potom, vďaka vysokej manévrovateľnosti charakteristickej pre lietadlo, prekonať raketu. obranné systémy.

Projekt "Ajax"

Medzi najvýznamnejšie projekty súvisiace s vývojom hypersonických lietadiel patrí Ajax. Poďme si to naštudovať podrobnejšie. Hypersonické lietadlo Ajax je koncepčným vývojom sovietskych inžinierov. Vo vedeckej komunite sa o tom začalo hovoriť už v 80. rokoch. Medzi najvýznamnejšie charakteristiky patrí prítomnosť systému tepelnej ochrany, ktorý je určený na ochranu puzdra pred prehriatím. Vývojári prístroja Ajax teda navrhli riešenie jedného z „nadzvukových“ problémov, ktoré sme identifikovali vyššie.

Tradičná schéma tepelnej ochrany pre lietadlá zahŕňa umiestnenie špeciálnych materiálov na telo. Vývojári Ajaxu navrhli iný koncept, podľa ktorého nemal chrániť zariadenie pred vonkajším teplom, ale prepúšťať teplo do vnútra stroja a zároveň zvyšovať jeho energetický zdroj. Za hlavného konkurenta sovietskeho lietadla sa považovalo hypersonické lietadlo „Aurora“, vytvorené v USA. Avšak vzhľadom na skutočnosť, že dizajnéri zo ZSSR výrazne rozšírili možnosti konceptu, nový vývoj bola zadaná široká škála úloh, najmä výskumných. Dá sa povedať, že Ajax je hypersonické viacúčelové lietadlo.

Pozrime sa bližšie na technologické inovácie navrhované inžiniermi zo ZSSR.

Sovietski vývojári Ajaxu teda navrhli využiť teplo vznikajúce v dôsledku trenia tela lietadla s atmosférou a premeniť ho na užitočnú energiu. Technicky by sa to dalo realizovať umiestnením ďalších mušlí na zariadenie. V dôsledku toho sa vytvorilo niečo ako druhý zbor. Jeho dutina mala byť vyplnená nejakým druhom katalyzátora, napríklad zmesou horľavého materiálu a vody. Tepelnoizolačná vrstva z pevného materiálu v Ajaxe mala byť nahradená tekutou, ktorá mala na jednej strane chrániť motor, na druhej podporovať katalytickú reakciu, ktorá by medzitým mohla byť sprevádzané endotermickým efektom - pohybom tepla z vonkajších častí tela dovnútra. Teoreticky môže byť chladenie vonkajších častí zariadenia akékoľvek. Prebytočné teplo sa malo zase využiť na zvýšenie účinnosti leteckého motora. V čom túto technológiu by umožnilo generovanie voľného vodíka ako výsledok reakcie paliva.

Momentálne nie sú širokej verejnosti dostupné informácie o pokračovaní vývoja Ajaxu, implementáciu sovietskych konceptov do praxe však výskumníci považujú za veľmi perspektívnu.

Čínske hypersonické vozidlá

Čína sa stáva konkurentom Ruska a Spojených štátov na trhu hypersonických riešení. Medzi najznámejší vývoj inžinierov z Číny patrí lietadlo WU-14. Ide o hypersonický riadený klzák namontovaný na balistickej rakete.

ICBM vypúšťa lietadlo do vesmíru, odkiaľ sa vozidlo prudko skáče dole a vyvíja hypersonickú rýchlosť. Čínske zariadenie je možné namontovať na rôzne ICBM s dosahom od 2 do 12 000 km. Zistilo sa, že pri testoch WU-14 dokázalo dosiahnuť rýchlosť presahujúcu 12 tisíc km/h, čím sa podľa niektorých analytikov stalo najrýchlejším hypersonickým lietadlom.

Mnohí výskumníci sa zároveň domnievajú, že nie je úplne legitímne klasifikovať čínsky vývoj ako lietadlo. Existuje teda rozšírená verzia, podľa ktorej by malo byť zariadenie klasifikované špecificky ako hlavica. A veľmi efektívne. Pri lete smerom nadol vyznačenou rýchlosťou aj tou najväčšou moderné systémy Systém protiraketovej obrany nebude schopný zaručiť zachytenie príslušného cieľa.

Možno poznamenať, že Rusko a Spojené štáty tiež vyvíjajú hypersonické vozidlá používané na vojenské účely. Ruská koncepcia, podľa ktorej má vytvárať stroje patričného typu, sa zároveň výrazne líši, ako dokazujú údaje v niektorých médiách, od technologických princípov implementovaných Američanmi a Číňanmi. Vývojári z Ruskej federácie teda sústreďujú svoje úsilie v oblasti vytvárania lietadiel vybavených náporovým motorom, ktorý je možné spustiť zo zeme. Rusko plánuje v tomto smere spolupracovať s Indiou. Hypersonické vozidlá vytvorené podľa ruského konceptu sa podľa niektorých analytikov vyznačujú nižšou cenou a širším rozsahom aplikácií.

Zároveň ruské hypersonické lietadlo, ktoré sme spomenuli vyššie (Yu-71), navrhuje, ako sa niektorí analytici domnievajú, nasadenie na ICBM. Ak sa táto téza ukáže ako správna, potom môžeme povedať, že inžinieri z Ruskej federácie pracujú súčasne v dvoch populárnych koncepčných smeroch pri konštrukcii hypersonických lietadiel.

Zhrnutie

Takže pravdepodobne najrýchlejším hypersonickým lietadlom na svete, ak hovoríme o lietadlách bez ohľadu na ich klasifikáciu, je stále čínsky WU-14. Aj keď musíte pochopiť, že skutočné informácie o ňom, vrátane tých, ktoré súvisia s testami, môžu byť klasifikované. To je celkom v súlade s princípmi čínskych vývojárov, ktorí sa často snažia svoje vojenské technológie za každú cenu utajiť. Rýchlosť najrýchlejšieho hypersonického lietadla je viac ako 12-tisíc km/h. Americký vývoj X-43A to „dobieha“ – mnohí odborníci ho považujú za najrýchlejší. Teoreticky môže hypersonické lietadlo X-43A, ale aj čínske WU-14 dohnať vývoj od Orbical Science, určené na rýchlosť viac ako 12-tisíc km/h.

Charakteristiky ruského lietadla Yu-71 zatiaľ nie sú širokej verejnosti známe. Je dosť možné, že sa budú blížiť parametrom čínskeho lietadla. Ruskí inžinieri tiež vyvíjajú hypersonické lietadlo schopné vzlietnuť nezávisle, a nie založené na ICBM.

Aktuálne projekty výskumníkov z Ruska, Číny a Spojených štátov tak či onak súvisia s vojenskou sférou. Hypersonické lietadlá, bez ohľadu na ich možné zaradenie, sú považované predovšetkým za nosiče zbraní, s najväčšou pravdepodobnosťou jadrových. V prácach výskumníkov z rôznych krajín sveta však existujú tézy, že „hypersonické“, ako napríklad jadrové technológie, môžu byť pokojné.

Problémom je vznik cenovo dostupných a spoľahlivých riešení, ktoré umožňujú organizovať hromadnú výrobu strojov vhodného typu. Použitie takýchto zariadení je možné v širokej škále priemyselných odvetví ekonomický vývoj. Hypersonické lietadlá pravdepodobne nájdu najväčší dopyt vo vesmírnom a výskumnom priemysle.

Keďže výrobné technológie pre zodpovedajúce vozidlá sú lacnejšie, dopravné podniky môžu začať prejavovať záujem o investovanie do takýchto projektov. Priemyselné korporácie a poskytovatelia rôznych služieb môžu začať považovať „hypersonické“ za nástroj na zvýšenie konkurencieschopnosti podnikov v zmysle organizácie medzinárodnej komunikácie.

do Obľúbených do Obľúbených z Obľúbených 0

Ako už bolo uvedené, od 70-tych rokov OKB pracovalo na vytvorení lietadla schopného vykonávať dlhé lety pri cestovnej hypersonickej rýchlosti,
Do tohto obdobia boli dosiahnuté významné výsledky v leteckom inžinierstve a technike, lety nadzvukovou rýchlosťou sa stali pre vojenské lietadlá samozrejmosťou, do prevádzky boli uvedené prvé nadzvukové osobné lietadlá a uskutočňovali sa pilotované a bezpilotné lety do vesmíru. Objavili sa už sériové lietadlá, ktoré lietajú v atmosfére rýchlosťou zodpovedajúcou M=3 (MiG-25, SR-71). Vesmírne zostupové vozidlá a letecké lietadlá s veľkými Machovými číslami lietali vo veľmi vysokých nadmorských výškach a krátkodobo prechádzali cez husté vrstvy atmosféry nadzvukovou rýchlosťou.

Všeobecná dialektika rozvoja leteckej techniky, ako aj túžba vojensko-politického vedenia krajín na oboch stranách „železnej opony“ dostať do rúk ďalšiu absolútnu zbraň, stanovili letecký priemysel popredného letectva. veľmocí s úlohou vytvoriť lietadlo typu lietadla s vysokými nadzvukovými rýchlosťami zodpovedajúcimi M = 3-10, schopné letu vo výškach 30-35 km. Podobné lietadlo, pokiaľ ide o jeho technické riešenia (obe z hľadiska elektráreň, a svojou konštrukciou) sa mali výrazne líšiť od moderných lietadiel a kozmická loď. Existujúce typy prúdových motorov, ktoré efektívne využívali atmosféru pri letoch v malých výškach, boli kvôli teplotným obmedzeniam prijateľné len pre lietadlá s letovými rýchlosťami zodpovedajúcimi M = 3. Na druhej strane raketové motory, pre ktoré takéto obmedzenia neboli, kvôli nutnosti niesť na palube plnú zásobu paliva (palivo + okysličovadlo), boli pre dlhé lety v atmosfére iracionálne.

Najracionálnejšie pre prijaté režimy budúceho hypersonického lietadla bol náporový motor (náporový motor) v kombinácii so zrýchľovacím motorom (turboetový motor alebo motor na kvapalné palivo). Pre dosiahnutie vysokej účinnosti elektrárne bolo navrhnuté použiť ako palivo kvapalný vodík. Pre lety v rozsahu čísel M = 3-5 bola ako najprijateľnejšia určená kombinovaná elektráreň obsahujúca prúdový a náporový motor poháňaný uhľovodíkovým palivom alebo skvapalneným zemný plyn(LNG). Pre lety pri rýchlostiach nad M=5-6 bol najvhodnejší nápor na kvapalný vodík s pomocnými prúdovými motormi na petrolej alebo kvapalný vodík.

Zásadné zmeny, zohľadňujúce schopnosť lietadla dlhodobo odolávať vysokým a ultravysokým teplotám za letu, si vyžiadala konštrukcia takéhoto lietadla. Výber dizajnu musel byť určený nasledujúcimi faktormi: na jednej strane intenzita aerodynamického ohrevu a jeho trvanie a na druhej strane frekvencia jeho použitia alebo zdroja.

Nahromadené skúsenosti ukázali, že pre lietadlá podliehajú intenzívnemu aerodynamickému zahrievaniu dlho Sľubne sa javili tieto typy konštrukcií: „horúce“, tepelne izolované a aktívne chladené. "Horúce" dizajn priameho kontaktu životné prostredie. Tepelne izolovaná konštrukcia je chránená tepelne sálavou vrstvou alebo clonou. Konštrukcia s aktívnym chladením zahŕňala použitie systému cirkulácie chladiacej kvapaliny, ktorý odvádza teplo od pokožky. Hlavnými problémami, ktoré bolo potrebné vyriešiť, bolo oslabenie tepelných napätí, zníženie deformácie a zvýšenie životnosti konštrukcie. Jednou z oblastí, ktorá umožnila znížiť teplotné namáhanie, bolo použitie tepelne ochranných panelov (vlnitých, rúrkových atď.). Zateplené konštrukcie boli navrhnuté realizovať ako kombináciu nosnej konštrukcie a tepelnej ochrany. Lietadlo so strednými požiadavkami na zdroje a číslom letu M=6 môže mať „horúci“ dizajn alebo tienený dizajn alebo zjednodušený pasívny chladiaci systém. Pre lietadlá s dlhou životnosťou sa systém aktívneho chladenia javil ako nevyhnutný. Systém musel používať medzichladiace médium (napríklad etylénglykol), ktoré cirkulovalo v kanáloch plášťa a prenášalo teplo cez výmenník tepla na kvapalný vodík, ktorý potom musel slúžiť ako chladivo pre komponenty motora a vstupovať do spaľovacej komory. Požiadavky na aktívny systém by sa dali znížiť použitím tepelných štítov alebo tepelnej izolácie.

Potreba použiť kvapalný vodík ako palivo pre hypersonické lietadlo si vyžaduje vývoj vysoko účinnej konštrukcie nádrže a nízkoteplotnej tepelnej izolácie (LTI). Napriek tomu, že už od 60. rokov. V USA aj v ZSSR bolo študovaných veľa rôznych návrhov kryogénnych nádrží a NTI, žiadny z týchto návrhov nevyhovuje technickým aj ekonomické požiadavky pre hypersonické lietadlo. Návrhy kryogénnych nádrží a NTI, vyvinuté pre použitie v raketovej technike, teda majú obmedzený zdroj. Absencia potreby ich opakovaného použitia si nevyžiadala podrobné štúdie životnosti NTI pod dlhodobým vplyvom tepelného cyklovania, vibrácií, klimatickými podmienkami, starnutie materiálov z hľadiska degradácie ich termofyzikálnych a fyzikálno-mechanických charakteristík v čase.

Výskum vytvorenia lietadla využívajúceho kryogénne palivo ukázal, že medzi mnohými technickými problémami je jedným z najvýznamnejších tepelná ochrana kryogénnych palivových nádrží.

Základy, ktoré boli v tom čase k dispozícii v oblasti hypersonickej aerodynamiky, boli významnejšie ako v oblasti konštrukcií a elektrární budúcich hypersonických lietadiel. Mnohé z výsledkov analytických a experimentálnych štúdií vykonaných na iných leteckých, raketových a kozmických programoch (najmä na MVKA) boli vo veľkej miere použiteľné pre hypersonické lietadlá. Na určenie optimálneho stavu bolo potrebné urobiť ešte veľa aerodynamický dizajn, ktorý poskytuje užitočnú interakciu medzi elektrárňou a drakom hypersonického lietadla. Podobne ako pri konvenčných lietadlách bolo potrebné vykonať výskum využitia aktívnych riadiacich systémov pri znížení statickej stability, čím sa mala znížiť veľkosť a hmotnosť lietadla.

V ZSSR sa začali práce na hypersonických lietadlách v útočných verziách v polovici 70. rokov. Do práce na tejto sľubnej téme sa zapojilo niekoľko leteckých dizajnérskych kancelárií krajiny a výskumných organizácií leteckého priemyslu.

V Tupolev Design Bureau sa práce vykonávali v týchto smeroch:

• - výskum a návrh nadzvukového lietadla s dlhým doletom určeného na cestovnú rýchlosť letu zodpovedajúcu M=4 - projekt „230“ (Tu-230). Dizajn sa začal v roku 1983. Predbežný návrh bola pripravená v roku 1985. Vzletová hmotnosť lietadla bola stanovená do 180 ton Elektráreň mala pozostávať zo štyroch kombinovaných prúdových motorov typu D-80. Maximálna zásoba paliva (petrolej) je 106 ton Cestovná výška je 25 000 - 27 000 m, maximálny letový dosah bol stanovený na 8 000 - 10 000 km s dobou letu 2,3 ​​hodiny (dĺžka lietadla - 54,15 m, rozpätie krídel 83 m, 26,000 km). );
• - výskum a návrh nadzvukového diaľkového lietadla určeného na cestovnú rýchlosť letu zodpovedajúcu M=6 - projekt „260“ (Tu-260). Išlo o lietadlo s motormi pracujúcimi v cestovnom režime na kvapalný vodík s doletom až 12 000 km s 10-tonovým užitočným zaťažením;
• - výskum a návrh hypersonického medzikontinentálneho lietadla určeného pre cestovnú rýchlosť letu zodpovedajúcu M=6, s daným maximálnym letovým dosahom do 16 000 km a s nosnosťou do 20 ton - projekt „360“ (Tu-360 ). Plavebná výška 30 000 - 33 000 m.

Na tému „260“ a „360“ pripravila OKB niekoľko verzií hypersonického lietadla s elektrárňou so 4-6 náporovými motormi a šiestimi hornými prúdovými motormi s ťahom 22 000 kgf. Vypočítaná merná spotreba paliva náporového lietadla v cestovnom režime bola 1,04 kg/kgsch. Zvolené aerodynamické usporiadanie umožnilo získať vypočítané hodnoty kvality 5,2 - 5,5. Plánovalo sa použitie petroleja pre pomocné prúdové motory.

V rámci prác na hypersonických lietadlách pripravila OKB návrh hypersonického projektu osobné lietadlo, určený na cestovný let rýchlosťou zodpovedajúcou M = 4,5-5 vo výškach 28 - 32 km. Dolet bol určený na 8500 - 10000 km. Počet cestujúcich - 250 - 280 osôb. Elektráreň je kombinovaná (turbojetový motor + náporový motor), ako palivo mal byť použitý skvapalnený zemný plyn.

Počas výskumu nadzvukových lietadiel Design Bureau vykonal rozsiahly výskum materiálov a štruktúr fungujúcich v podmienkach intenzívneho aerodynamického zahrievania. Dospelo sa k záveru, že niektoré z najsľubnejších sú konštrukcie s kovovými vonkajšími povrchmi. Vývoj takýchto konštrukcií si vyžadoval vyriešenie množstva problémov, z ktorých hlavnými boli hľadanie nových konštrukčných materiálov so zvýšenou odolnosťou proti oxidácii a zvýšenou pevnosťou pri tečení, ako aj vývoj kvalitatívne nových typov viacvrstvových kovových konštrukcií pracujúcich v podmienkach vysokých teplôt. prechody. Hlavné typy takýchto štruktúr, ktoré Design Bureau pre hypersonické lietadlá zvažoval, boli:

• - kovové tepelné štíty na zníženie tepelných tokov do hlavnej nosnej konštrukcie, ktoré nie sú zahrnuté v prevádzke nosnej konštrukcie a sú určené na lokálne bočné zaťaženie;
• - panely, ktoré majú vlastnosti nosnej konštrukcie aj tepelnoizolačné vlastnosti.

Jednou z najefektívnejších z hľadiska nosnosti pri práci vo vykurovacích podmienkach do 250 - 500 ° C sú viacvrstvové konštrukcie vyrobené zo zliatin titánu.

V rámci týchto štúdií boli vyvinuté technológie na výrobu viacvrstvových titánových panelov s priehradovou výplňou metódou SPF/DS (superplastické lisovanie a difúzne zváranie), pri ktorej sa v jednej operácii vytvárajú z plechu plášte, výplň, prírezy. materiálu a ich spojenie do hotového výrobku sa uskutočnilo v jednej operácii.

Uskutočnil sa výskum nízkoteplotnej tepelnej ochrany (LTI) kryogénnych palivových nádrží. Za najsľubnejšiu tepelnú ochranu sa považovala clonová vákuová tepelná izolácia (EVTI) s mäkkým hermetickým plášťom, stlačená atmosférickým tlakom pre vonkajšie NTI, alebo tlakom vodíka pre vnútorné NTI. Konštrukcia nádrže môže byť vyrobená z hliníka alebo zliatin titánu, prípadne z kompozitných materiálov. OKB vyrábala modelové nádrže ako s NTI na báze penových plastov, tak aj s EVTI stlačeným atmosférickým tlakom. Testy životnosti týchto nádrží boli vykonané pomocou kvapalného dusíka.

Veľká pozornosť bola venovaná návrhu kryogénnych palivových nádrží s dlhou životnosťou. Počas ich vývoja boli vytvorené špeciálne pevnostné normy, aby sa zabezpečila potrebná tesnosť počas prevádzky.

Všetky tieto a ďalšie diela OKB boli veľký význam vyriešiť problémy s vytváraním hypersonických lietadiel, na ktorých OKB v tých rokoch pracovala, ako aj pri práci na vytvorení kryogénnych lietadiel, najmä experimentálneho Tu-155, projektov kryogénnych osobných lietadiel Tu-204K, Tu-334K , atď., na ktorých OKB v súčasnosti naďalej funguje.

Dnes je Tupolev Design Bureau vlastníkom unikátnych technológií pre technológiu kryogénneho letectva, z ktorých mnohé boli zvládnuté počas obdobia prác na kozmickom a hypersonickom lietadle.

V priebehu tisícročí si ľudstvo vytvorilo pravidlo, podľa ktorého na prežitie a porazenie nepriateľa musia byť zbrane presnejšie, rýchlejšie a silnejšie ako tie nepriateľské. Tieto požiadavky sú splnené v moderné podmienky letecké zbrane. V súčasnosti riadený v zahraničí letecké aktíva ničenia (UASP), najmä riadených leteckých bômb (UAB), ktorých kalibre majú široký rozsah - od 9 do 13 600 kg, sa intenzívne vyvíjajú: sú vybavené novými typmi navádzacích a riadiacich systémov, účinnými hlavicami a metódami bojové využitie sa zlepšuje.

UAB sú nenahraditeľnou súčasťou moderných systémov útočných lietadiel (UAS) na taktické a strategické účely. Napriek vysokej úrovni účinnosti moderných modelov UAB, ktoré sú súčasťou UAC, nie vždy spĺňajú požiadavky na vykonávanie sľubných bojových misií. UAK spravidla operujú blízko prednej línie a všetka efektivita sa stráca.

Miestne vojny posledných desaťročí a predovšetkým vojenské operácie v Iraku a Afganistane odhalili nedostatočnú účinnosť konvenčných vysoko presných zbraní, vrátane UAB. Pri vykonávaní bojovej misie uplynie príliš veľa času od momentu, keď je cieľ odhalený a rozhodnutie o útoku je prijaté, kým nie je porazený. Napríklad bombardér B-2 Spirit, ktorý štartuje z letiska v Spojených štátoch, musí letieť 12 až 15 hodín do cieľovej oblasti útoku. Preto sú v moderných podmienkach potrebné zbrane rýchlej reakcie a vysoko presné akcie na veľké vzdialenosti, dosahujúce desiatky tisíc km.

Jedna z oblastí výskumu implementácie špecifikované požiadavky v zahraničí je tvorba hypersonických úderných systémov novej generácie. V USA, Veľkej Británii, Francúzsku a Nemecku prebiehajú práce na vytvorení hypersonických lietadiel (LA) (rakiet) a kinetických zbraní schopných vysoko presného ničenia cieľov.

Študovať zahraničné skúsenosti je pre nás mimoriadne dôležité, pretože pred domácim obranno-priemyselným komplexom (DIC), ako poznamenal D. Ragozin vo svojom článku „Rusko potrebuje inteligentný obranný priemysel“ (Noviny „Krasnaya Zvezda“. 2012. – 7. február – P. 3) Úlohou bolo „obnoviť svetové technologické prvenstvo v oblasti výroby zbraní v čo najkratšom čase“. Ako sa uvádza v článku V. V. Putina „Buďte silní: záruky národnej bezpečnosti pre Rusko“ (Noviny „. Ruské noviny" – 2012. – Číslo 5708 (35). - 20. februára. – S. 1-3)“ Výzvou pre nadchádzajúce desaťročie je zabezpečiť, aby nová štruktúra Ozbrojené sily sa mohol spoľahnúť na zásadne novú technológiu. Zariadenie, ktoré „vidí“ ďalej, strieľa presnejšie a reaguje rýchlejšie ako podobné systémy akéhokoľvek potenciálneho nepriateľa».

Na dosiahnutie tohto cieľa je potrebné dôkladne poznať stav, trendy a hlavné oblasti práce v zahraničí. Samozrejme, naši špecialisti sa pri realizácii výskumu a vývoja snažili túto podmienku vždy splniť. Ale v dnešnom prostredí, keď " Obranný priemysel nemá možnosť niekoho pokojne dobehnúť, my musíme urobiť prelom, stať sa poprednými vynálezcami a výrobcami... Reagovať len na hrozby a výzvy dnes- znamená odsúdiť sa na večnú rolu zaostávajúcich. Musíme všetkými prostriedkami zabezpečiť technickú, technologickú, organizačnú prevahu nad akýmkoľvek potenciálnym nepriateľom».

Predpokladá sa, že vytvorenie hypersonických lietadiel bolo prvýkrát navrhnuté v 30. rokoch 20. storočia v Nemecku profesorom Eugenom Sängerom a inžinierkou Irene Bredtovou. Navrhlo sa vytvoriť lietadlo štartujúce horizontálne na raketovom katapulte, zrýchľujúce sa pôsobením raketových motorov na rýchlosť asi 5900 m/s, ktoré by uskutočnilo transkontinentálny let s doletom 5-7 000 km pozdĺž trajektórie s odrazom. uvoľnenie bojového nákladu s hmotnosťou do 10 ton a pristátie lietadla vo vzdialenosti viac ako 20 000 km od východiskového bodu.

Vzhľadom na vývoj raketovej techniky v 30. rokoch 20. storočia inžinier S. Korolev a pilot-pozorovateľ E. Burche (Korolev S., Burche E. Rocket in war // Youth Technology. - 1935. - No. 5. - S. 57-59 ) navrhol schému použitia raketového bojového lietadla-stratoplánu: „ Keď prejdeme k bombardovaniu, je potrebné vziať do úvahy skutočnosť, že presnosť zásahov z výšok meraných v desiatkach kilometrov a pri obrovských rýchlostiach stratoplánu by mala byť zanedbateľná. Ale je celkom možné a veľmi dôležité priblížiť sa k cieľu v stratosfére mimo dosahu pozemných zbraní, rýchlo klesnúť, bombardovať z normálnych výšok, ktoré poskytujú potrebnú presnosť, a potom opäť bleskurýchlo stúpať do nedosiahnuteľnej výšky.».

Koncept globálneho úderu založený na hypersonických zbraniach

V súčasnosti sa tento nápad začína prakticky realizovať. V Spojených štátoch sa v polovici 90. rokov minulého storočia sformuloval koncept Global Reach – Global Power. V súlade s ním musia mať Spojené štáty možnosť zasiahnuť pozemné a povrchové ciele kdekoľvek na planéte do 1-2 hodín po prijatí rozkazu bez použitia cudzích vojenských základní s použitím konvenčných zbraní, napríklad UAB.

To sa dá dosiahnuť pomocou nových hypersonických zbraní, ktoré pozostávajú z hypersonickej nosnej platformy a autonómneho lietadla s bojovou záťažou, najmä UAB vysoká rýchlosť, dlhý dosah, pomerne vysoká manévrovateľnosť, nízka viditeľnosť a vysoká efektivita použitia.

V rámci rozsiahleho programu Ozbrojených síl USA Promt Global Strike ("Prompt Global Strike"), ktorý umožňuje zasiahnuť konvenčnými (nejadrovými) kinetickými zbraňami v ktoromkoľvek bode planéty do jednej hodiny, a v záujme armády USA sa vyvíja hypersonický úderný systém novej generácie v dvoch variantoch:

- prvý s názvom AHW(Advanced Hypersonic Weapon) využíva ako nadzvukovú platformu jednorazovú nosnú raketu, po ktorej nasleduje vypustenie nadzvukového lietadla AHW (hypersonické kĺzavé lietadlo možno nazvať aj manévrovacia hlavica) vybaveného navádzanými bombami na zasiahnutie cieľa;

- druhý s názvom hypersonický úderný systém FALCON HCV-2 využíva hypersonické lietadlo na vytvorenie podmienok pre štart autonómneho hypersonického kĺzavého lietadla CAV, ktoré letí k cieľu a porazí ho pomocou UAB.

Obr. 1 – Možnosti konštrukčného a aerodynamického vzhľadu hypersonického úderného lietadla HCV

Prvá verzia technického riešenia má podstatnú nevýhodu, a to, že nosnú raketu doručujúcu hypersonický projektil do štartovacieho bodu AHW možno zameniť za raketu s jadrovou hlavicou.

V roku 2003 letectvo a riaditeľstvo sľubný vývoj(DARPA) Ministerstvo obrany USA na základe vlastného vývoja a priemyselných návrhov sľubných hypersonických systémov vyvinulo nový koncept sľubný hypersonický úderný systém s názvom FALCON (Force Application and Launch from the Continental US, „Use of force when launch from the kontinental United States“) alebo „Falcon“.

Podľa tejto koncepcie je úderný systém FALCON tvorený hypersonickým opakovane použiteľným (napríklad bezpilotným) nosným lietadlom HCV (Hypersonic Cruise Vehicle - lietadlo, letiace vo výškach cca 40-60 km hypersonickou cestovnou rýchlosťou, s hmotnosťou bojového nákladu do 5400 kg a doletom 15 -17000 km) a opakovane použiteľný hypersonický vysoko manévrovateľný riadený klzák CAV (Common Aero Vehicle - unified autonómne lietadlo) s aerodynamickou kvalitou 3-5. Očakáva sa, že vozidlá HCV budú založené na letiskách s pristávacou dráhou dlhou do 3 km.

Spoločnosť Lockheed-Martin Corporation bola vybraná ako hlavný vývojár hypersonického úderného vozidla HCV a doručovacieho vozidla CAV úderného systému FALCON. V roku 2005 sa začalo pracovať na určovaní ich technického vzhľadu a posudzovaní technologickej realizovateľnosti projektov. Do prác sú zapojené aj najväčšie letecké spoločnosti v USA – Boeing, Northrop Grumman, Andrews Space. Vzhľadom na vysokú mieru technologického rizika programu boli realizované koncepčné štúdie viacerých variantov experimentálnych vzoriek dodávkových vozidiel a ich nosičov, ktoré hodnotili charakteristiky manévrovateľnosti a ovládateľnosti.

Po páde z nosiča nadzvukovou rýchlosťou dokáže dopraviť rôzne bojové užitočné zaťaženia s maximálnou hmotnosťou 500 kg na cieľ na vzdialenosť až 16 000 km. Zariadenie má byť postavené podľa sľubného aerodynamického dizajnu, ktorý poskytuje vysokú aerodynamickú kvalitu. Na opätovné zameranie zariadenia počas letu a zasiahnutie cieľov identifikovaných v okruhu až 5 400 km sa očakáva, že jeho vybavenie bude zahŕňať vybavenie na výmenu dát v reálnom čase s rôznymi prieskumnými systémami a kontrolnými bodmi.

Ničenie stacionárnych vysoko chránených (zakopaných) cieľov bude zabezpečené použitím zbraní kalibru 500 kg s priebojnou hlavicou. Presnosť (pravdepodobná kruhová odchýlka) by mala byť približne 3 m pri rýchlosti stretnutia s cieľom do 1200 m/s.

Obr.2 - Autonómne hypersonické lietadlo CAV

Hypersonické kĺzavé lietadlo CAV s aerodynamickým riadením má hmotnosť približne 900 kg, z toho až šesť môže niesť na nosnom lietadle a vo svojom bojovom priestore nesie dve bežné bomby s hmotnosťou každej 226 kg. Presnosť použitia bômb je veľmi vysoká - 3 metre. Dojazd samotného CAV môže byť okolo 5000 km. Na obr. Obrázok 2 zobrazuje schému oddelenia penetračných zbraní pomocou nafukovacích nábojov.

Schéma bojového použitia systému hypersonického úderu FALCON vyzerá asi takto. Hypersonický bombardér HCV po prijatí misie vzlietne z konvenčného letiska a pomocou kombinovaného pohonného systému (PS) zrýchli na rýchlosť približne zodpovedajúcu M=6. Po dosiahnutí tejto rýchlosti sa pohonný systém prepne do režimu hypersonického náporového motora, čím lietadlo zrýchli na M = 10 a výšku minimálne 40 km. V danom momente sa útočné hypersonické kĺzavé lietadlo CAV oddelí od nosného lietadla, ktoré sa po splnení bojovej úlohy zasiahnuť ciele vracia na letisko jednej zo zámorských leteckých základní USA (ak je CAV vybavený s vlastným motorom a potrebnou zásobou paliva sa môže vrátiť do kontinentálnych Spojených štátov amerických ) (obr. 3).

Obr. 3 - Schéma bojového použitia GLA pomocou vlnovej dráhy letu útočného lietadla

Sú možné dva typy dráh letu. Prvý typ charakterizuje vlnovú trajektóriu pre hypersonické lietadlo, ktorú v druhej svetovej vojne navrhol nemecký inžinier Eigen Senger vo svojom projekte bombardéra. Význam vlnovej trajektórie je nasledujúci. V dôsledku zrýchlenia zariadenie opustí atmosféru a vypne motor, čím šetrí palivo. Potom sa pod vplyvom gravitácie lietadlo vráti do atmosféry a opäť zapne motor (krátko, len 20-40 s), čím zariadenie opäť vyhodí do vesmíru.

Okrem zvýšenia doletu takáto trajektória tiež pomáha ochladzovať štruktúru bombardéra, keď je vo vesmíre. Výška letu nepresahuje 60 km a rozstup vĺn je asi 400 km. Druhý typ trajektórie má klasickú priamu trajektóriu letu.

Experimentálny výskum výroby hypersonických zbraní

Hypersonické modely HTV (Hypersonic Test Vehicle) s hmotnosťou cca 900 kg a dĺžkou do 5 m boli navrhnuté na vyhodnotenie ich letových výkonov, ovládateľnosti a tepelného zaťaženia pri rýchlostiach M = 10 - HTV-1, HTV-2, HTV-3.

Obr.4 - Experimentálne hypersonické lietadlo HTV-1

Zariadenie HTV-1 s riadenou dobou letu 800 s rýchlosťou M = 10 bolo vyradené z testovania pre technologickú náročnosť výroby tepelne ochranného telesa a nesprávne konštrukčné riešenia (obr. 4).

Obr.5 - Experimentálne hypersonické lietadlo HTV-2

Zariadenie HTV-2 je vyrobené pomocou integrovaného obvodu s ostrými nábehovými hranami a poskytuje kvalitu 3,5-4, ktorá, ako veria vývojári, umožní daný rozsah kĺzania, ako aj manévrovateľnosť a ovládateľnosť pomocou aerodynamických klapiek na zameranie cieľa. s požadovanou presnosťou (obr. 5). Podľa americkej Kongresovej výskumnej služby (CRS) je hypersonické vozidlo FALCON HTV-2 schopné zasiahnuť ciele na vzdialenosť až 27 000 km a dosiahnuť rýchlosť až 20 Mach (23 000 km/h).

Obr.6 - Experimentálne hypersonické lietadlo HTV-3

Aparatúra HTV-3 predstavuje zmenšený model hypersonického útočného lietadla HCV s pomerom vztlaku k odporu 4-5 (obr. 6). Model má zhodnotiť prijaté technologické a konštrukčné riešenia, aerodynamické a letové výkonové charakteristiky, ako aj manévrovateľnosť a ovládateľnosť v záujme ďalšieho vývoja HCV lietadla. Letové testy sa mali uskutočniť v roku 2009. Celkové náklady na výrobu modelu a uskutočnenie letových testov sa odhadujú na 50 miliónov dolárov.

Testovanie štrajkového komplexu sa malo uskutočniť v rokoch 2008-2009. pomocou nosných rakiet. Schéma skúšobného letu hypersonického lietadla HTV-2 je na obr. 7.

Ako ukázali štúdie, hlavné problematické otázky pri vytváraní hypersonického lietadla budú súvisieť s vývojom elektrárne, výberom paliva a konštrukčných materiálov, aerodynamikou a letovou dynamikou a riadiacim systémom.

Obr.7 — Profil skúšobného letu hypersonického lietadla HTV-2

Voľba aerodynamického dizajnu a konštrukčného usporiadania lietadla by mala byť založená na podmienkach zabezpečenia spolupráce prívod vzduchu, elektráreň a ďalšie prvky lietadla. Pri hypersonických rýchlostiach sa stávajú prvoradé otázky štúdia účinnosti aerodynamických ovládacích prvkov, s minimálnymi plochami stabilizačných a riadiacich plôch, kĺbových momentov, najmä pri približovaní sa k cieľovej oblasti rýchlosťou okolo 1600 m/s, predovšetkým na zabezpečenie pevnosti konštrukcie. a vysoko presný navádzací cieľ.

Podľa predbežných štúdií teplota na povrchu hypersonického vozidla dosahuje 1900 °C, pričom pre normálne fungovanie palubného zariadenia by teplota vo vnútri priestoru nemala presiahnuť 70 °C. Telo zariadenia preto musí mať tepelne odolný plášť vyrobený z vysokoteplotných materiálov a viacvrstvovú tepelnú ochranu založenú na súčasných existujúcich konštrukčných materiáloch.

Hypersonické vozidlo je vybavené kombinovaným inerciálno-satelitným riadiacim systémom a v budúcnosti aj systémom konečného navádzania opticko-elektronického alebo radarového typu.

Na zabezpečenie priameho letu sa náporové motory považujú za najsľubnejšie pre vojenské systémy: SPVRD (nadzvukový náporový motor) a scramjetový motor (nadzvukový náporový motor). Majú jednoduchý dizajn, pretože nemajú prakticky žiadne pohyblivé časti (snáď okrem palivového čerpadla) a používajú konvenčné uhľovodíkové palivo.

Obr. 8 - Hypersonické lietadlo X-51A

Aerodynamický dizajn a dizajn vozidla CAV sa vyvíja v rámci projektu X-41 a nosného lietadla - v rámci programu X-51. Cieľom programu X-51A je demonštrovať schopnosti scramjet, vyvinúť tepelne odolné materiály, integrovať drak a motor a ďalšie technológie potrebné na let v rozsahu 4,5-6,5 M. Pracuje sa aj na vytvorení balistickej strely ako súčasti tohto programu s konvenčnou hlavicou, hypersonickou raketou X-51A Waverider a orbitálnym dronom X-37B.

Podľa CRS bolo financovanie programu v roku 2011 239,9 milióna dolárov, z čoho 69 miliónov bolo vynaložených na AHW.

Obr.9 - Štart hypersonického lietadla AHW z nosnej rakety

Americké ministerstvo obrany vykonalo ďalší test novej kĺzavej hypersonickej bomby AHW (Advanced Hypersonic Weapon). Strelivo bolo testované 17. novembra 2011. Hlavným účelom testu bolo otestovať muníciu na manévrovateľnosť, ovládateľnosť a odolnosť voči vysokým teplotám. Je známe, že AHW bola vypustená do hornej atmosféry pomocou nosnej rakety vypustenej z leteckej základne na Havajských ostrovoch (obr. 9). Po oddelení munície od rakety kĺže a zasiahne cieľ na Marshallových ostrovoch pri atole Kwajalein, ktorý sa nachádza štyri tisícky kilometrov juhozápadne od Havaja, nadzvukovou rýchlosťou, päťkrát vyššou ako rýchlosť zvuku. Let trval necelých 30 minút.

Podľa hovorkyne Pentagonu Melindy Morganovej bolo účelom testovania munície zozbierať údaje o aerodynamike AHW, jej ovládaní a odolnosti voči vysokým teplotám. Posledné testy HTV-2 prebehli v polovici augusta 2011 a boli neúspešné (obr. 10).

Obr. 10 — Autonómne hypersonické lietadlo HTV-2 za letu

Podľa odborníkov je možné, že do roku 2015 bude prijatá nová generácia hypersonických úderných systémov prvej generácie. Považuje sa za potrebné zabezpečiť až 16 štartov denne pomocou jednorazovej nosnej rakety. Náklady na spustenie sú približne 5 miliónov dolárov. Vytvorenie systému plného štrajku sa očakáva najskôr v rokoch 2025-2030.

Myšlienka vojenského využitia stratoplánu s raketovým motorom, ktorú navrhli S. Korolev a E. Burche v tridsiatych rokoch 20. storočia, súdiac podľa výskumu uskutočneného v USA, sa začína realizovať v projektoch na vytvorenie novej generácie hypersonických úderných zbraní. Použitie UAB ako súčasti hypersonického autonómneho vozidla pri útoku na cieľ kladie vysoké nároky na zabezpečenie vysoko presného vedenia v podmienkach hypersonického letu a tepelnú ochranu zariadenia pred účinkami kinetického ohrevu.

Na príklade práce vykonávanej v Spojených štátoch amerických na vytvorení hypersonických zbraní vidíme, že možnosti bojového použitia UAB nie sú ani zďaleka vyčerpané a sú určené nielen taktickými a technickými charakteristikami samotného UAB. , ktorá zabezpečuje stanovený dolet, presnosť a pravdepodobnosť zničenia, ale aj dodávkovými vozidlami. Okrem toho realizácia tohto projektu, môže tiež vyriešiť pokojný problém rýchleho doručenia do akéhokoľvek bodu zemegule náklad alebo záchranné vybavenie v núdzi.

Predložený materiál nás núti vážne sa zamyslieť nad obsahom hlavných smerov vývoja domácich systémov riadeného úderu do rokov 2020-2030. Zároveň musíme vziať do úvahy vyjadrenie D. Rogozina (D. Rogozin, Práca na presnom algoritme // Národná obrana. - 2012. - č. 2. - S. 34-46):

«… sme povinní opustiť myšlienku „dohnať a predbehnúť“... A je nepravdepodobné, že sa nám to podarí krátkodobý Nazbierajme silu a schopnosti, ktoré by nám umožnili dobehnúť high-tech krajiny neuveriteľnou rýchlosťou. Nie je potrebné to robiť. Potrebujeme niečo iné, oveľa komplexnejšie... Treba vypočítať priebeh ozbrojeného boja s perspektívou do 30 rokov, určiť tento bod a dosiahnuť ho. Pochopte, čo potrebujeme, teda pripraviť zbrane nie na zajtra alebo aj pozajtra, ale na historický týždeň dopredu... Opakujem, nerozmýšľajte nad tým, čo teraz robia v USA, vo Francúzsku, v r. Nemecko, porozmýšľaj, čo to budú mať o 30 rokov. A musíte vytvoriť niečo, čo bude lepšie ako to, čo majú teraz. Nenasledujte ich, skúste prísť na to, kam to smeruje, a potom vyhráme».

To znamená, že je potrebné pochopiť, či pre nás vznikla podobná úloha, a ak „áno“, ako ju vyriešiť.

/Semyonov S.S., vedúci analytickej a pokročilej výskumnej skupiny Štátneho vedeckého podniku "Region", Ph.D., otvaga2004.ru/