АҚШ әскери-әуе күштері X-51A Waverider-ді сынап көрді, ол дыбыс жылдамдығынан 5 есе жоғары жылдамдыққа ие болды және 3 минуттан астам уақыт ұша алды, бұл бұрын ресейлік әзірлеушілер ұстаған әлемдік рекордты орнатты. Сынақ жақсы өтті, гиперзонды қару жарысқа дайын.
2010 жылдың 27 мамырында X-51A Waverider (толқындық ұшу деп аударылады, ал серфинг ретінде «еріксіз») В-52 бомбалаушы ұшағынан Тынық мұхитына тасталды. Белгілі ATCAMS зымыранынан алынған X-51A үдеткіш сатысы Waverider-ді 19,8 мың метр биіктікке жеткізді, онда гиперзвуковой двигатель (GPRVD немесе scrumjet) қосылды. Осыдан кейін зымыран 21, 3 мың метр биіктікке көтеріліп, Mach 5 жылдамдығын алды (5 М - дыбыстың бес жылдамдығы). Барлығы зымыран қозғалтқышы шамамен 200 секунд жұмыс істеді, содан кейін Х-51А телеметриялық үзілістердің басталуына байланысты өзін-өзі жою туралы сигнал жіберді. Жоспарға сәйкес, зымыран 6 М жылдамдықта дамуы керек еді (жобаға сәйкес, Х-51 жылдамдығы 7 М, яғни 8000 км / сағ), ал қозғалтқыш жұмыс істеуі керек еді. 300 секунд.
Сынақтар мінсіз болған жоқ, бірақ бұл олардың керемет жетістікке жетуіне кедергі болмады. Қозғалтқыштың жұмыс уақыты «Холод» кеңестік (кейінірек ресейлік) ұшу зертханасы жүргізген алдыңғы рекордтан (77 с) үш есе асып түсті. 5M жылдамдығына сутегі сияқты кейбір «эксклюзивті» емес, әдеттегі көмірсутекті отынмен қол жеткізілді. Waverider әйгілі SR-71 өте жоғары жылдамдықты барлау ұшақтарында қолданылатын төмен буды керосинді JP-7 қолданды.
Scrumjet дегеніміз не және қазіргі жетістіктердің мәні неде? Негізінде, ramjet қозғалтқыштары (ramjet қозғалтқыштары) барлығына таныс турбожетельді қозғалтқыштарға (турбожетті қозғалтқыштарға) қарағанда әлдеқайда қарапайым. Қозғалтқыш қозғалтқышы - бұл ауа сорғышы (жалғыз қозғалатын бөлігі), жану камерасы мен саптама. Бұл реактивті турбиналармен жақсы салыстырылады, онда желдеткіш, компрессор және турбинаның өзі 1913 жылы ойлап табылған осы қарапайым схемаға ауаны жану камерасына шығару күшімен қосылады. Қозғалтқыш қозғалтқыштарда бұл функцияны келуші ауа ағынының өзі орындайды, бұл ыстық газ ағынында жұмыс істейтін күрделі конструкциялардың қажеттілігін және турбожетті өмірдің басқа қымбат қуаныштарын бірден жояды. Нәтижесінде ramjet қозғалтқыштары жеңіл, арзан және жоғары температураға сезімталдығы төмен.
Дегенмен, қарапайымдылық бағамен келеді. Тікелей ағынды қозғалтқыштар дыбыс асты жылдамдықта тиімсіз (500-600 км / сағ дейін жұмыс істемейді)-оларда оттегі жеткіліксіз, сондықтан аппаратты тиімді жылдамдыққа жеткізетін қосымша қозғалтқыштар қажет. Қозғалтқышқа түсетін ауаның көлемі мен қысымы тек ауа қабылдағыштың диаметрімен шектелетіндіктен, қозғалтқыштың тартылуын тиімді басқару өте қиын. Ramjet қозғалтқыштары әдетте жұмыс жылдамдығының шектеулі диапазоны үшін «өткірленеді», ал оның сыртында олар дұрыс емес әрекет ете бастайды. Дыбыс астындағы жылдамдықтағы және орташа дыбыстан жоғары жылдамдықтағы осы кемшіліктердің арқасында турбожетті қозғалтқыштар тікелей ағынды бәсекелестерінен түбегейлі асып түседі.
Әуе кемесінің ептілігі 3 бұрылысқа шкаладан шыққан кезде жағдай өзгереді. Ұшудың жоғары жылдамдығында ауа қозғалтқыштың кірісінде соншалықты қысылады, компрессор мен басқа жабдыққа қажеттілік жоғалады - дәлірек айтқанда, олар кедергіге айналады. Бірақ бұл жылдамдықта SPRVD («ramjet») дыбыстан жоғары жылдамдықты қозғалтқыштар өздерін жақсы сезінеді. Алайда, жылдамдық жоғарылаған сайын, бос «компрессордың» артықшылығы (дыбыстан жоғары ауа ағыны) қозғалтқыш конструкторларының қорқынышына айналады.
Турбожет және SPVRD керосині ағынның салыстырмалы түрде төмен жылдамдығында күйеді - 0,2 М. Бұл ауа мен инъекцияланған керосиннің жақсы араласуына және сәйкесінше жоғары тиімділікке қол жеткізуге мүмкіндік береді. Бірақ кіретін ағынның жылдамдығы неғұрлым жоғары болса, оны тежеу қиынға соғады және осы жаттығумен байланысты жоғалтулар соғұрлым жоғары болады. 6 М-ден бастап ағынды 25-30 есе бәсеңдетуге тура келеді. Тек отынды дыбыстан жоғары ағынмен жағу ғана қалады. Нағыз қиындықтар осыдан басталады. Ауа жану камерасына 2,5-3 мың км / сағ жылдамдықпен енгенде, жануды ұстап тұру процесі ұқсас болады, әзірлеушілердің бірі айтқандай, «тайфунның ортасында сіріңке жағуға тырысады. « Жақында керосин жағдайында бұл мүмкін емес деп есептелді.
Гиперсониялық автокөлік жасаушылардың проблемалары жұмыс істейтін SCRVD құрумен шектелмейді. Олар сондай-ақ жылу тосқауылы деп аталатынды жеңуі керек. Ұшақ ауаға үйкелуден қызады, ал қыздыру қарқындылығы ағын жылдамдығының квадратына тура пропорционалды: егер жылдамдық екі есе артса, онда жылыту төрт есе артады. Ұшып бара жатқан әуе кемесінің дыбыстан жоғары жылдамдықпен (әсіресе төмен биіктікте) қызуы кейде соншалықты үлкен болады, бұл құрылым мен жабдықтың бұзылуына әкеледі.
3 М жылдамдықпен ұшқанда, тіпті стратосферада, ауа кіретін және қанаттың жетекші жиектерінің кіретін жиектерінің температурасы 300 градустан жоғары, ал терінің қалған бөлігінде - 200 -ден жоғары. 2-2,5 есе жылдамдық 4-6 есе көп жылынады. Сонымен қатар, шамамен 100 градус температурада органикалық шыны жұмсарады, 150 -де - дуралюминнің беріктігі айтарлықтай төмендейді, 550 -де - титан қорытпалары қажетті механикалық қасиеттерін жоғалтады, ал 650 градустан жоғары температурада алюминий мен магний ериді., болат жұмсартылады.
Жылытудың жоғары деңгейін пассивті термиялық қорғаныс арқылы немесе салқындатқыш ретінде борттағы отын қорын қолдану арқылы белсенді жылуды кетіру арқылы шешуге болады. Мәселе мынада, керосиннің «салқындату» қабілеті өте жоғары - бұл отынның жылу сыйымдылығы судың жартысына жуығы - ол жоғары температураға жақсы шыдамайды, ал «қорытылуы» қажет жылу көлемі жай ғана. сұмдық
Екі мәселені шешудің ең қарапайым әдісі (дыбыстан тез жану және салқындату) - сутегінің пайдасына керосиннен бас тарту. Соңғысы салыстырмалы түрде оңай - керосинмен салыстырғанда, әрине, тіпті дыбыстан да тез ағып кетеді. Сонымен қатар, сұйық сутегі - бұл белгілі себептермен, керемет салқындатқыш, ол жаппай термиялық қорғанысты қолданбауға және сонымен бірге бортта қолайлы температураны қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Сонымен қатар, сутегі керосиннің калориялылығынан үш есе жоғары. Бұл қол жеткізілетін жылдамдық шегін 17 М -ге дейін көтеруге мүмкіндік береді (көмірсутекті отын бойынша максимум - 8 М) және сонымен бірге қозғалтқышты ықшам етеді.
Алдыңғы рекордты гиперсоникалық ұшақтардың көпшілігі дәл сутегімен ұшып кеткені таңқаларлық емес. Сутегі отынын біздің «Холод» ұшу зертханасы қолданды, ол әзірге скрамжеткілік қозғалтқыштың ұзақтығы бойынша екінші орында (77 с). Оның айтуынша, NASA реактивті көлік құралдарының рекордтық жылдамдығына қарыз: 2004 жылы NASA X-43A ұшқышсыз гиперсоникалық ұшақ 3365 км ұшу биіктігінде 11 265 км / сағ (немесе 9,8 М) жылдамдыққа жетті.
Сутегінің қолданылуы басқа проблемаларға әкеледі. Бір литр сұйық сутектің салмағы небары 0,07 кг. Сутектің үш есе үлкен «энергия сыйымдылығын» ескере отырып, бұл тұрақты энергия жинақталған отын багының көлемінің төрт есе ұлғаюын білдіреді. Бұл тұтастай алғанда аппараттың көлемі мен салмағын көбейтуге әкеледі. Сонымен қатар, сұйық сутегі өте нақты жұмыс жағдайын қажет етеді - «криогендік технологиялардың барлық қасіреті» және сутегінің өзіндік ерекшелігі - бұл өте жарылғыш. Басқаша айтқанда, сутегі - эксперименттік көліктер мен стратегиялық бомбалаушылар мен барлау ұшақтары сияқты бөлшектеу машиналары үшін тамаша отын. Бірақ қарапайым бомбалаушы немесе жойғыш сияқты қарапайым платформаларға негізделген жаппай қарудың отыны ретінде ол жарамсыз.
Ең маңыздысы-X-51 жасаушыларының жетістігі, олар сутегісіз жасай алды және сонымен бірге әсерлі жылдамдықтарға қол жеткізді және рамжетикалық қозғалтқышпен ұшу ұзақтығының рекордтық көрсеткіштеріне қол жеткізді. Жазбаның бір бөлігі инновациялық аэродинамикалық дизайнға байланысты - бұл толқынды ұшу. Аппараттың таңғажайып бұрыштық келбеті, оның жабайы көрінісі соққы толқындарының жүйесін жасайды, олар аэродинамикалық бетке айналады, аппарат аппараты емес. Нәтижесінде көтеру күші ағыс ағысының дененің өзіне минималды әсер етуімен пайда болады және нәтижесінде оның қызу қарқындылығы күрт төмендейді.
X-51-де қара көміртекті-көміртекті жоғары температуралы қалқан бар, ол тек мұрынның ұшында және астыңғы жағында орналасқан. Дененің негізгі бөлігі төмен температуралы ақ түсті қалқанмен жабылған, бұл салыстырмалы түрде жұмсақ қыздыру режимін көрсетеді: және бұл 6-7 М атмосфераның тығыз қабаттарында және тропосфераға мақсатты түрде ену.
Сутегі «құбыжықтың» орнына американдық әскер практикалық авиациялық отынмен жұмыс істейтін құрылғыны сатып алды, ол оны қызықты тәжірибе өрісінен бірден нақты қолдану саласына шығарады. Біздің алдымызда енді технологияның демонстрациясы емес, жаңа қарудың прототипі тұр. Егер X-51A барлық сынақтардан сәтті өтсе, бірнеше жылдан кейін ең заманауи электронды толтырумен жабдықталған X-51A +толыққанды жауынгерлік нұсқасын әзірлеу басталады.
Boeing-тің алдын ала жоспарлары бойынша, X-51A + белсенді қарсыласу жағдайында нысандарды жылдам анықтауға және жоюға арналған құрылғылармен жабдықталады. Жоғары дәлдіктегі оқ-дәрілерді нысанаға алуға арналған модификацияланған JDAM интерфейсін қолдана отырып, көлікті басқару мүмкіндігі өткен жылы алдын ала сынақтар кезінде сәтті сыналды. Жаңа толқынды ұшақ американдық зымырандардың стандартты өлшемдеріне жақсы сәйкес келеді, яғни ол кеменің вертикалды ұшыру қондырғыларына, тасымалдауға арналған контейнерлерге және бомбардирлерге қауіпсіз түрде сәйкес келеді. Назар аударыңыз, Waverider үшін күшейткіш сатысы алынған ATCAMS зымыраны американдық MLRS зымыран-ұшыру жүйелерінде қолданылатын жедел-тактикалық қару болып табылады.
Осылайша, 2010 жылдың 12 мамырында Тынық мұхитының үстінде Америка Құрама Штаттары жердің жоғары қорғалатын нысандарын жоюға арналған жоспарланған толтыруға сәйкес толықтай практикалық гиперзонды қанатты зымыранның прототипін сынақтан өткізді (болжамды қашықтығы 1600 км). Мүмкін, уақыт өте келе оларға үстіртіндері қосылады. Үлкен жылдамдықтан басқа, мұндай зымырандардың жоғары ену қабілеті болады (айтпақшы, 7 М дейін үдетілген дененің энергиясы іс жүзінде бірдей массадағы тротил зарядына тең) және - статикалық тұрақсыз толқындардың маңызды қасиеті. - өте өткір маневр жасау мүмкіндігі.
Бұл перспективалы гиперзонды қару -жарақтан алыс.
1990 жылдардың аяғында НАТО ғарыштық зерттеулер мен әзірлеу жөніндегі кеңесші тобының (AGARD) есептерінде гиперзонды зымырандардың келесі қосымшалары болуы керек екендігі айтылды:
- жаудың бекiтiлген (немесе көмiлген) нысандарын және тұтастай алғанда жер бетiндегi күрделі нысандарды жеңу;
- әуе қорғанысы;
- әуе басымдылығын бағындыру (мұндай зымырандарды алыс қашықтықта жоғары ұшатын әуе нысандарын ұстаудың тамаша құралы деп санауға болады);
- зымыранға қарсы қорғаныс - траекторияның бастапқы кезеңінде баллистикалық зымырандарды ұшыруды ұстау.
- жердегі нысандарға соққы беру үшін де, барлау үшін де қайта қолданылатын дрондар ретінде қолдану.
Ақырында, гипертониялық зымырандар гипертониялық шабуыл қаруына қарсы ең тиімді - жалғыз болмаса да тиімді болатыны анық.
Гипертониялық қаруды дамытудың тағы бір бағыты-әуе нысандарын (калибрі 35-40 мм), сондай-ақ бронды машиналар мен бекіністерді (кинетикалық АТМ) жоюға арналған снарядтарға бекітілген шағын көлемді қатты отынды скрамжеткалық қозғалтқыштарды құру. 2007 жылы Локхид Мартин CKEM (Compact Kinetic Energy ракетасы) танкке қарсы кинетикалық зымыран прототипінің сынақтарын аяқтады. 3400 м қашықтықтағы мұндай зымыран жетілдірілген реактивті броньмен жабдықталған кеңестік Т-72 танкісін сәтті жойды.
Болашақта одан да экзотикалық конструкциялар пайда болуы мүмкін, мысалы, құрлықаралық диапазонда суборбиталды ұшуға қабілетті трансатмосфералық ұшақтар. Балистикалық зымырандарға арналған маневрлік гиперзонталық оқтұмсықтар да өте маңызды - және жақын арада. Басқаша айтқанда, алдағы 20 жылда әскери істер күрт өзгереді және гиперсониялық технологиялар бұл революцияның маңызды факторларының біріне айналады.
