Šolska enciklopedija

• Diagnostika

Pravzaprav zakaj točno 5 M? Izbrali smo vrednost 5, ker se pri tej hitrosti začne opazovati ionizacija pretoka plina in druge fizikalne spremembe, kar seveda vpliva na njegove lastnosti. Te spremembe so še posebej opazne za motor, konvencionalni turboventilacijski motorji (turboreaktivni motorji) preprosto ne morejo delovati s tako hitrostjo, potreben je bistveno drugačen motor, raketni motor ali motor z ravnim motorjem (čeprav dejansko ni tako drugačen, da preprosto nima kompresorja in turbine, in svojo funkcijo opravlja na enak način: stisne vstopni zrak, ga zmeša z gorivom, ga zažge v zgorevalni komori in prejme reaktivni tok na izstopu).

Pravzaprav je motor z reaktivnim motorjem, to je cev z zgorevalno komoro, je zelo enostavna in učinkovita pri visoki hitrosti. Samo takšen motor ima ogromno pomanjkljivost, potrebuje določeno začetno hitrost delovanja (ni kompresorja, nič ni za stiskanje zraka pri nizki hitrosti).

Zgodovina hitrosti

Leta 1965 je YF-12 (prototip slavnega SR-71) dosegel hitrost 3,331.5 km / h, leta 1976 pa je bil serijski SR-71 3.529,6 km / h. To je »samo« 3.2–3.3 M. Daleč od tega, da bi bil hipersound, vendar že za letenje s to hitrostjo v atmosferi, je bilo treba razviti posebne motorje, ki so delovali pri nizkih hitrostih v normalnem načinu in pri visokih hitrostih v načinu ramjet, in za pilote - posebni sistemi za podporo življenju (vesoljska oblačila in hladilni sistemi), saj je bilo letalo preveč segreto. Kasneje so bile te skrinje uporabljene za projekt Shuttle. SR-71 je bilo zelo dolgo najhitrejše letalo na svetu (leta 1999 je prenehalo leteti).

Sovjetski MiG-25R bi lahko teoretično dosegel hitrost 3,2 M, vendar je bila delovna hitrost omejena na 2,83 M.

Sedanji čas

Za vsemi obetavnimi raziskavami, kot običajno stoji vojska. V primeru hipersoničnih hitrosti je tudi to tako. Zdaj potekajo raziskave predvsem v smeri vesoljskih plovil, hipersoničnih križarskih raket in tako imenovanih hipersoničnih bojnih glav. Zdaj govorimo o "pravem" hipersoundu, ki pluje v ozračju.

Prosimo, upoštevajte, da je bilo delo na hipersoničnih hitrostih v aktivni fazi v 60-70-ih, potem so bili vsi projekti zaprti. Vrnili so se na hitrosti nad 5 M le na prelomu 2000. Ko je tehnologija omogočila ustvarjanje učinkovitih motorjev z direktnim pretokom za hipersonični let.

Hipersonična hitrost

Hipersonična hitrost (HS) v aerodinamiki - hitrosti, ki bistveno presegajo hitrost zvoka v atmosferi.

Od sedemdesetih let 20. stoletja se koncept ponavadi nanaša na nadzvočne hitrosti nad 5 številkami Macha (M).

Vsebina

Splošne informacije

Letenje s hipersonično hitrostjo je del nadzvočnega načina letenja in se izvaja v nadzvočnem toku plina. Supersonični zračni tok se bistveno razlikuje od podzvočnega, dinamika letala letala pri hitrostih nad hitrostjo zvoka (nad 1,2 M) pa se radikalno razlikuje od podzvočnega leta (do 0,75 M; hitrostno območje od 0,75 do 1,2 M se imenuje transonična hitrost) ).

Opredelitev spodnje meje hipersonične hitrosti je običajno povezana z nastopom procesov ionizacije in disociacije molekul v mejni plasti (PS) okoli aparata, ki se premika v atmosferi, ki se začne pojavljati pri približno 5 M. Tudi ta hitrost je značilna po tem, da je ramjet motor (“). Ramjet ") s podzvočnim izgorevanjem goriva (" SPVRD ") postane neuporaben zaradi izjemno visokega trenja, ki se pojavi pri zaviranju prehodnega zraka pri tem tipu motorja. Tako je v hipersoničnem razponu hitrosti mogoče uporabiti samo raketni motor ali hipersonični ramjet (scramjet) z nadzvočnim zgorevanjem goriva za nadaljevanje leta.

Značilnosti pretoka

Medtem ko je definicija hipersoničnega toka (GP) precej sporna zaradi pomanjkanja jasne meje med nadzvočni in hipersoničnimi tokovi, lahko GP označimo z določenimi fizičnimi pojavi, ki jih ne moremo več prezreti, kadar:

• tanek sloj udarnega vala;
• nastajanje viskoznih šokov;
• pojav nestabilnih valov v PS, ki niso neločljivo povezani z podzvočnimi in supersoničnimi tokovi [1];
• visokotemperaturni tok [2].

Tanka plast udarnega vala

Z naraščanjem hitrosti in ustreznih številk Macha se poveča tudi gostota za udarnim valom (SW), kar ustreza zmanjšanju volumna za SW zaradi ohranitve mase. Torej plasti udarnega vala, to je volumen med aparatom in udarnim valom, postanejo tanke pri visokih številah Macha, kar ustvarja tanko mejno plast (PS) okoli aparata.

Nastajanje viskoznih šokov

Del velike kinetične energije, zaprte v zračnem toku, ko se M> 3 (viskozni tok) zaradi viskozne interakcije pretvori v notranjo energijo. Povečanje notranje energije se doseže s povišanjem temperature. Ker je gradient tlaka, usmerjen vzdolž normale do toka znotraj mejne plasti približno nič, znatno povečanje temperature za velike številke Macha vodi do zmanjšanja gostote. Tako PS na površini aparata raste in se pri številnih Machovih številkah staplja s tanko plastjo udarnega vala v bližini nosu in tvori viskozni udarni sloj.

Pojav nestabilnih valov v PS, ki niso značilni za podzvočne in nadzvočne tokove

Pri pomembnem problemu prenosa laminarnega toka v turbulentni tok za primer pretoka okoli letala imajo ključno vlogo nestabilni valovi, ki nastajajo v PS. Rast in posledično nelinearna interakcija takih valov pretvarja prvotni laminarni tok v turbulentni tok. Pri podzvočnih in nadzvočnih hitrostih ključno vlogo pri laminarno-turbulentnem prehodu igrajo tolminsko-šlictovski valovi z vrtinčno naravo. Začenši z M = 4.5 se pojavijo akustični valovi tipa II in začenjajo prevladovati (način II ali Makav način), zaradi česar se v klasičnem scenariju prehoda pojavi prehod v turbulenco (obstaja tudi prehodni mehanizem obvoda) [1].

Pretok visoke temperature

Pretok visoke hitrosti na prednji točki vozila (točka ali območje inhibicije) povzroči, da se plin ogreje na zelo visoke temperature (do nekaj tisoč stopinj). Visoke temperature pa ustvarjajo neravnotežne kemijske lastnosti toka, ki so sestavljene iz disociacije in rekombinacije plinskih molekul, ionizacije atomov, kemičnih reakcij v toku in površine aparata. V teh pogojih so lahko procesi konvekcijske in sevalne izmenjave toplote pomembni [2].

Parametri podobnosti

Parametre pretokov plina navadno opisujemo z nizom kriterijev podobnosti, ki omogočajo zmanjšanje praktično neskončnega števila fizikalnih stanj v podobnostne skupine in omogočajo medsebojno primerjavo pretokov plina z različnimi fizikalnimi parametri (tlak, temperatura, hitrost itd.). Na tem principu temeljijo eksperimenti v vetrovnih tunelih in prenos rezultatov teh poskusov na prave zrakoplove, kljub temu, da se lahko v preskusih cevi velikost modelov, pretoki, toplotne obremenitve itd. čas, parametri podobnosti (Mach, Reynolds, Stanton itd.) ustrezajo letu.

Za trans in supersonični ali stisljiv tok v večini primerov zadostujejo parametri, kot so Machovo število (razmerje med hitrostjo pretoka in lokalno hitrostjo zvoka) in Reynolds, za popoln opis tokov. Za hipersonične parametre pretoka podatkov pogosto ni dovolj. Prvič, enačbe, ki opisujejo obliko udarnega vala, postanejo skoraj neodvisne pri hitrosti 10 M. Drugič, povečana temperatura hipersoničnega toka pomeni, da učinki, povezani z neidealnimi plini, postanejo opazni.

Obračunavanje učinkov v realnem plinu pomeni več spremenljivk, ki so potrebne za popolno opisovanje stanja plina. Če je stacionarni plin popolnoma opisan s tremi količinami: tlakom, temperaturo, toplotno zmogljivostjo (adiabatski indeks) in gibajočim plinom je opisano s štirimi spremenljivkami, ki vključujejo tudi hitrost, potem vroči plin v kemijskem ravnotežju zahteva tudi enačbe stanja za njene kemijske komponente, plin s procesi disociacija in ionizacija morata vključevati tudi čas kot eno od spremenljivk njenega stanja. Na splošno to pomeni, da je v katerem koli izbranem času za neuravnotežen tok potrebno od 10 do 100 spremenljivk za opis stanja plina. Poleg tega raztopljeni hipersonični tok (GP), običajno opisan v smislu Knudsenovih števil, ne spoštuje Navier-Stokesovih enačb in zahteva njihovo modifikacijo. GP je običajno kategoriziran (ali razvrščen) z uporabo skupne energije, izražene s skupno entalpijo (mJ / kg), skupnim tlakom (kPa) in temperaturo zaviranja pretoka (K) ali hitrostjo (km / s).

Za inženirske aplikacije je W. D. Hayes razvil parameter podobnosti, ki je blizu pravilu Vitcomb space, kar omogoča inženirjem, da uporabijo rezultate ene serije testov ali izračunov, izvedenih za en model, do razvoja celotne družine podobnih konfiguracij modelov brez dodatnih preskusov ali podrobnih podatkov. izračune.

Seznam načinov

Hipersonični tok je razdeljen na veliko posebnih primerov. Dodelitev polprevodnika enemu ali drugemu tokovnemu režimu je težka zaradi »zamegljenosti« meja stanj, pri katerih se ta pojav zazna v plinu ali postane opazen z vidika uporabljenega matematičnega modeliranja.

Popoln plin

V tem primeru lahko pretok zraka poteka kot idealni pretok plina. GP v tem načinu je še vedno odvisen od Machovih številk, simulacija pa je vodena s temperaturnimi invariantami in ne adiabatno steno, ki poteka pri nižjih hitrostih. Spodnja meja tega območja ustreza hitrosti približno 5 M, kjer SPVRD z podzvočnim zgorevanjem postane neučinkovit, zgornja meja pa ustreza hitrosti v območju 10-12 M.

Popoln plin z dvema temperaturama

Je del primera režima pretoka idealnih plinov z velikimi hitrostmi, pri katerih se lahko pretok zraka šteje za kemično idealen, vendar je treba temperaturo vibracij in rotacijsko temperaturo plina [3] obravnavati ločeno, kar vodi do dveh ločenih temperaturnih modelov. To je še posebej pomembno pri oblikovanju nadzvočnih šob, kjer postane pomembno vibracijsko hlajenje zaradi vzbujanja molekul.

Neodvisni plin

V tem primeru se plinske molekule začnejo disociirati, ko pridejo v stik s udarnim valom, ki ga ustvarja gibajoče telo. Pretok se začne razlikovati za vsak posamezen obravnavani plin z lastnimi kemičnimi lastnostmi. Sposobnost materiala telesa aparata, da služi kot katalizator pri teh reakcijah, igra vlogo pri izračunu površinskega ogrevanja, kar pomeni, da je odvisnost hipersoničnega toka odvisna od kemijskih lastnosti gibajočega telesa. Spodnjo mejo režima določa prva komponenta plina, ki se začne disociirati pri dani temperaturi zaviranja pretoka, ki ustreza dušiku pri 2000 K. Zgornja meja tega režima je določena z nastopom ionizacijskih procesov atomov plina v HJ.

Ionizirani plin

V tem primeru postane število elektronov, izgubljenih z atomi, pomembno in elektroni morajo biti modelirani ločeno. Pogosto se šteje, da je temperatura elektronskega plina izolirana od drugih plinskih komponent. Ta način ustreza hitrostnemu območju GP 10–12 km / s (> 25 M), stanje plina pa je v tem primeru opisano z uporabo modelov nevezovalne ali ne-oddajne plazme.

Način prevlade prenosa sevanja

Pri hitrostih nad 12 km / s se prenos toplote na aparat začne izvajati predvsem s prenosom sevanja, ki začne prevladovati nad termodinamičnim prenosom in povečevanjem hitrosti. Simulacija plina je v tem primeru razdeljena na dva primera:

• optično tanki - v tem primeru se predpostavlja, da plin ne absorbira sevanja, ki prihaja iz njegovih drugih delov ali izbranih enot volumna;
• optično debela - kjer se upošteva absorpcija sevanja s plazmo, ki se nato ponovno spusti na telo naprave.

Modeliranje optično debelih plinov je težka naloga, saj se zaradi izračuna prenosa sevanja na vsaki točki toka eksponentno poveča količina izračuna s povečanjem števila obravnavanih točk.

Red Air

Letalstvo, padala, jadralna padala

Hipersonična hitrost

Sovjetska hipersonična raketa X-90

Sovjetska hipersonična raketa X-90 z zloženimi krili

Hipersonična hitrost leti s hitrostjo štirih hitrosti zvoka in še več. Med letalskimi strokovnjaki se najpogosteje uporablja ime »hitrost zvoka« in ne »hitrost«. To ime izvira iz priimka avstrijskega znanstvenika fizika Ernsta Macha (Ernst Mach), ki je raziskoval aerodinamične procese, ki spremljajo nadzvočno gibanje teles. Tako je 1Max ena hitrost zvoka. Skladno s tem je hipersonična hitrost ŠTIRI Mach in več. Leta 1987, 7. decembra, so v Washingtonu voditelji držav ZSSR in ZDA, Mihail Gorbačov in Ronald Reagan, podpisali sporazum Pioneer in Pershing-2 o odpravi jedrskih projektil srednjega dosega. Zaradi tega dogodka je prišlo do zaustavitve razvoja sovjetske strateške križarske rakete "X-90", ki je imela hipersonično hitrost letenja. Ustvarjalci rakete X-90 so prejeli dovoljenje za izvedbo samo enega testnega leta. Ta uspešen preskus bi lahko privedel do velike ponovne opremljenosti letala sovjetskih letalskih sil s hipersonično hitrostjo letenja, kar bi lahko zagotovilo premoč v zraku ZSSR.

Ameriško nadzvočno eksperimentalno letalo Bell X-1

Leta 1943 je ameriški letalski prevoznik "Bell" začel ustvarjati letalo, ki naj bi premagalo hitrost zvoka. Krogla, ki je bila izpuščena iz puške, leti hitreje od hitrosti zvoka, tako da nihče ni razmišljal o obliki trupa novega letala. Njegova zasnova je prevzela veliko mero varnosti. V nekaterih krajih je prevleka presegla debelino enega centimetra. Puščica je bila težka. O samostojnem vzletu ne more biti dvoma. Na nebu je bilo novo letalo dvignjeno s pomočjo bombnika B-29. Ameriška letala, zasnovana za premagovanje hitrosti zvoka, imenovana "X-1" (glej članek "Neznana letala"). Oblika trupa X-1 bi lahko bila primerna za hipersonično hitrost letenja.

Prvi sovjetski supersonični zrakoplov La-176

Civilni pilot Chalmers Goodlin je določil pogoj - premija za premagovanje hitrosti zvoka je 150.000 dolarjev! Potem je bila plača kapitana USAF-a 283 $ na mesec. Mladi kapetan v starosti 24 let, Chuck Yeager, vojaški častnik, pilot, ki je ubil 19 fašističnih letal, 5 od njih v eni bitki, se je odločil, da bo premagal hitrost zvoka. Nihče ni vedel, da je med letom premagal hitrost zvoka, da je imel dva zlomljena rebra, desna roka pa se ni zelo dobro gibala. To se je zgodilo zaradi padca s konja med sprehodom z ženo dan prej. Chuck Yeager je razumel, da je to njegov zadnji let pred bolnišnico in je molčal, da let ni bil preklican. Premagovanje hitrosti zvoka bo prvi korak k napredovanju do hipersonične hitrosti leta.

Prva sovjetska balistična raketa R-1 na začetni poziciji

Leta 1947, 14. oktobra, je ameriški strateški bombnik B-29 odletel v nebo iz skrivne zračne baze z letalo, ki je bilo pritrjeno na bombni prostor. Na nadmorski višini približno 7 km je vesoljsko plovilo s posadko takrat imelo nenavadno obliko. Nekaj ​​minut kasneje je prišlo do oglušujočega poka, ko je hkrati streljal več pištol, vendar to ni bila nesreča. Na ta dan je ameriški testni pilot Charles Elwood Yeager, bolj znan kot Chuck Yeager ali Chuck Eager, prvič v zgodovini človeštva premagal SOUND SPEED na letalu X-1 EXPERIMENTAL. Zvok X-1 je imel največjo hitrost letenja 1.556 km / h, to je z ravnim krilom, praktičen X-1 strop je 13.115 metrov, največja potisk motorja je 2.500 kgf. Pristanek X-1 sam, v načrtovalnem načinu. Kasneje na isti zračni bazi, bolj znani kot »Cona-51«, ki se nahaja na dnu posušenega solnega jezera Groom (Groom), na jugu države Nevada, so bila vozila preskušena s hipersonično hitrostjo letenja.

Prva sovjetska balistična raketa R-1 v letu

Odkar so ZDA sprejele doktrino jedrske vojne, se je število strateških bombnikov v ZDA povečalo za štirikrat. Tisoči borcev F-80 in F-82 naj bi branili bombnike. Eno leto po tem, ko je Chuck Yeager, sovjetski testni pilot Ivan Yevgrafovich Fedorov premagal hitrost zvoka na borec La 176.

Prva sovjetska krilata raketa "Storm" na lansirni plošči med zagonom

Pregib krila La-176 je bil 45 stopinj, maksimalna potisk motorja je bila 2.700 kg, praktični zgornji del pa 15.000 m, maksimalna hitrost pa je bila 1.105 km / h. V tistem trenutku se je zdelo, da je 2-3 hitrosti zvoka omejitev za zrakoplove s posadko. Toda na skrivnem preizkusnem mestu ZSSR se je celo takrat preizkušalo vozilo s hitrostjo hipersoničnega poleta. To je bila raketa R-1 z največjo hitrostjo 1,465 m / s in obseg letov 270 km. Testi P-1 so bili izvedeni na testnem mestu Kapustin Yar v regiji Astrahan. Prihodnja letala, ki se gibljejo pod hipersonično hitrostjo, so zahtevala ne le nove motorje in nove materiale, ampak tudi novo gorivo. Skrivno gorivo za balistično raketo R-1 je bil etilni alkohol najvišje stopnje čistosti.

Prvi sovjetski krilati projektil "Storm" v letu

BALLISTIC raketa R-1 je bila razvita pod vodstvom Sergeja Pavloviča Korolev. Pošteno rečemo, da je del nemških raketnih strokovnjakov, ki so se po drugi svetovni vojni preselili v ZSSR, tudi aktivno sodeloval pri razvoju R-1. Raketa R-1 je bila izhodiščna točka za razvoj balističnih izstrelkov INTERCONTINENTAL, ki so imeli hipersonične hitrosti in naj bi bili absolutno nepremagljivo sredstvo za dostavo jedrskega orožja. Prvi umetni satelit Zemlje in prvi let s posadko v vesolje sta bila zaradi videza interkontinentalnih balističnih izstrelkov.

Ameriška vesoljska plovila za vesoljski prevoz na poti do začetnega kompleksa

Prvi uspešen zagon sovjetske balistične rakete R-1 je bil izveden 10. oktobra 1948. Da bi dosegli vojaško ravnotežje z Združenimi državami, so bili potrebni raketi z razponom letov, ki NISO več sto tisoč kilometrov. Preizkusi Korolevovih projektil so bili uspešni, vsak naslednji model pa je pridobil vedno večjo hipersonično hitrost leta in naraščajoče območje letov. Vprašanje zamenjave raketnega goriva je na dnevnem redu. Etil alkohol kot gorivo ni več primeren zaradi nezadostne hitrosti gorenja in zaradi nezadostne toplotne kapacitete, tj. Količine energije. Dejstvo je, da je za letenje v hipersoničnih hitrostih kot gorivo primeren le HYDROGEN. Noben drug kemični element ne more leteti tako hitro! Vodik ima visoko hitrost gorenja in visoko toplotno zmogljivost, to je visoko temperaturo gorenja, medtem ko ima najnižjo možno količino vodikovega goriva. Zato se pri uporabi HYDROGENA doseže največji potisk motorja. Poleg vsega tega je VODILNO gorivo ABSOLUTNO EKOLOŠKO ČISTO gorivo. S.P. Korolyov je verjel, da bo to gorivo rešilo problem gibanja v skoraj zemeljskem prostoru pri hipersoničnih hitrostih letenja.

Space Shuttle ameriški vesoljski shuttle med delovanjem orbite

Vendar je obstajala druga rešitev za kozmične hitrosti. Predlagali so ga znani akademiki Mikhail Kuzmich Yangel in Vladimir Nikolaevich Chelomei. Bila je tekočina, podobna amoniaku, in je bila za razliko od vodika enostavna in zelo poceni za izdelavo. Ko pa je Korolev izvedel, kaj je to, je prišel k HORORU! To odlično raketno gorivo se je imenovalo HEPTIL. Izkazalo se je, da je SIX TIME A TOISON SINILSKE KISLINE in glede na stopnjo nevarnosti je ustrezal strupenim snovem ZARIN in FOSGEN! Vendar se je vlada ZSSR odločila, da je raketno orožje pomembnejše od možnih posledic in da jih je treba ustvariti za vsako ceno. Kasneje sta raketa Yangel in Chelomey poganjala gorivo iz heptila.

Raketa Intercontinental R-7 med izstrelitvijo

Leta 1954 je sovjetska obveščevalna služba prejela tajno sporočilo od prebivalca Združenih držav Amerike, zaradi česar so se v ZSSR začela dela na področju letalstva s hipersonično hitrostjo letenja. V ZDA se je ta projekt imenoval Navajo. Dva meseca po tajnem sporočilu je sovjetska vlada sprejela odločitev, da začne z izdelavo strateškega raketa WING. V ZSSR je bil razvoj takšne rakete zaupan oblikovalskemu biroju S. A. Lavochkina (glej članek »Semyon Alekseevich Lavochkin«). Projekt je bil imenovan "Storm". V samo treh letih se je "Tempest" začel testirati na testnem mestu Kapustin Yar. Konfiguracija "Storma" je ustrezala sodobnemu ameriškemu vesoljskemu shuttleu "Space Shuttle". V času testa "Storm" je postalo znano, da je ameriški projekt "Navajo" zaprt. To se je zgodilo, najverjetneje zaradi dejstva, da ameriški oblikovalci takrat niso mogli ustvariti potrebnih motorjev.

Interkontinentalna raketa R-7 med letom

»Nevihta« ni bila zasnovana za hipersonično hitrost letenja, ampak za nekoliko nižjo hitrost, za TRI s hitrostjo HALF. To je bilo posledica dejstva, da takrat še ni bilo ustvarjenih materialov, ki bi vzdržali ogrevanje pokrova, ki je ustrezal hipersonični hitrosti. Prav tako morajo instrumenti na vozilu delovati pri visoki temperaturi ogrevanja. Ko so ustvarjali »nevihto«, so začeli razvijati materiale, ki vzdržijo te temperaturne pogoje ogrevanja.

V času treh uspešnih izstrelitev križarske rakete Buri, ki ima do hipersonične hitrosti, je raketa Korolev, R-7, že izstrelila prvi umetni zemeljski satelit in prvo živo bitje, muho Laiko, v bližnjozemeljsko orbito. V tem času je vodja ZSSR, N. N. Hruščov, v intervjuju za zahodni tisk, javno izjavil, da bi se raketa R-7 lahko uporabila za namestitev NUKLEARNEGA naboja in udarila BREZ CILJA v ZDA. Od tega trenutka naprej so medcelinske balistične rakete postale OSNOVE vesoljske raketne obrambe ZSSR. Krstna raketa "Storm" je bila narejena za opravljanje enake naloge, toda takratna sovjetska vlada se je odločila, da bi bilo oboje, vlečenje obeh programov hkrati preveč drago in "nevihta" ZAPRTO.

Ameriški eksperimentalni zrakoplov X-31Rockwell

V poznih petdesetih in v šestdesetih letih 20. stoletja so bili v Združenih državah in ZSSR izvedeni poskusi, da bi se razvila napredna letalska tehnologija s hitrostmi podhlajenimi leti. Toda v gostih plasteh atmosfere se je zrakoplov pregrel in se je na nekaterih mestih celo stopil, zato je bilo doseganje hipersonične hitrosti v ozračju znova in znova odloženo za neznan čas. V ZDA obstaja program za ustvarjanje eksperimentalnega letala z imenom "X", s katerim se preiskuje let pri hipersoničnih hitrostih. Ameriška vojska je imela veliko upanja za eksperimentalno letalo X-31, vendar je 15. novembra 1967 po 10 sekundah letenja s hipersonično hitrostjo X-31 eksplodiral. Potem je bil program eksperimentalnih letal "X" prekinjen, vendar le za nekaj časa. Tako je bila sredi sedemdesetih let na ameriškem eksperimentalnem letalu "X-15" na nadmorski višini približno 100 km dosežena hipersonična hitrost leta, enaka 11 hitrostim zvoka (3,7 km / s).

Ameriški eksperimentalni zrakoplov X-31Rockwell

Sredi šestdesetih let so tako Združene države in ZSSR, neodvisno druga od druge in ob istem času, začele ustvarjati že serijsko proizvedene zrakoplove, ki so leteli s potovalno hitrostjo TRI Mach! Letenje s TRI hitrostmi zvoka v ATMOSFERI je zelo težka naloga! KB Kelly Johnson iz podjetja Lockheed in oblikovalskega biroja A. I. Mikojana pri MiG (glej članek »Artem Ivanovič Mikoyan«) sta ustvarila dve mojstrovini letalske tehnologije. Američani - uradnik strateške obveščevalne službe "SR-71" Blackbird (glej članek "SR-71"). Rusi so najboljši borci za prestreznike MiG-25 na svetu (glej članek MiG-25). Zunaj ima SR-71 črno barvo, NE zaradi črne barve, ampak zaradi feritne prevleke, ki zelo učinkovito odstrani toploto. Kasneje je bila SR-71 pripeljana do hipersonične hitrosti letenja 4.800 km / h. MiG-25 se je med vojno Izrael-Egipt uspešno uporabljal kot nadmorsko višinsko izvidniško letalo. Celotni let na MiG-25 nad Izraelom je trajal dva minute. Izraelske zračne obrambe trdijo, da ima MiG-25 tri zvočne hitrosti (4.410 km / h ali 1.225 m / s)!

Ameriško eksperimentalno hipersonično letalo X-15 z dodatnimi rezervoarji za gorivo, ki se odvajajo po uporabi goriva

Prednost letalstva se lahko zagotovi z letalskim letalstvom. Kot rezultat dela na tej temi so se pojavila vesoljska plovila USAGE Space Shuttle in sovjetskega Burana (glej članek Buran Spacecraft). Pri pristajanju na zemljo vesoljsko plovilo, ki ga je mogoče ponovno uporabiti, vstopi v atmosfero ob prvi kozmični hitrosti 7,9 km / s, kar je 23,9-krat več od hitrosti zvoka. Za zaščito pred pregrevanjem ob vstopu v atmosfero so vesoljske ladje za večkratno uporabo zunaj pokrite s posebnimi keramičnimi ploščicami. Jasno je, da bo tudi pri NE zelo velikem kršenju te keramične prevleke pri hipersonični hitrosti prišlo do katastrofe.

Ameriško eksperimentalno hipersonično letalo X-15 med letom

Po brezplodnem iskanju univerzalnih sredstev za zaščito pred pregrevanjem se je boj za premoč nad zrakom preusmeril na drugo - ultra nizko višino. Krilate rakete so se premaknile na višino letenja približno 50 metrov, na hitrostno do hitrostno hitrost TO, približno 850 km / h s terensko tehnologijo RELIEF PLAYING. Ameriška križarka je dobila ime "Tomahawk" (Tomahawk) in sovjetski analog "X-55". Odkrivanje križarske rakete s pomočjo radarja je težavno, ker ima raketa zaradi najnovejšega sistema za usmerjanje majhnost in zato majhno odbojno območje. Prav tako je poraz križne rakete težko zaradi aktivnega, nepredvidljivega manevriranja med letom. Ustvarjanje sovjetske križne rakete X-55 je bilo zaupano projektantskemu biroju Raduga, ki ga je vodil Igor Sergeevich Seleznev.

Ameriško eksperimentalno hipersonično letalo X-15 po pristanku

Vendar pa so izračuni pokazali, da lahko skoraj popolna neranljivost križarskih projektil zagotovi le hitrost petih do šestkratnih hitrosti zvoka (5-6 Machov), kar ustreza hitrosti približno 2 km / s. Ob prvih testih nove tehnologije so se oblikovalci spet soočali z enakim problemom pregrevanja temperature. Ko je bila dosežena določena hipersonična hitrost leta, se je površina rakete segrela na skoraj 1000 stopinj Celzija in je bila prva, ki ni uspela kontrolno anteno. Potem je Igor Seleznyov odšel v Leningrad v podjetje Leninets, kjer so izdelali radijsko elektroniko na krovu. Strokovnjaki niso dali tolažbe. Nemogoče je, da bi vodena raketa poletela pod hipersonično hitrostjo v gostih plasteh ozračja.

Ameriško strateško hipersonično letalo SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Toda eden od raziskovalnih inštitutov, in sicer Vladimir Georgievich Freinstadt, je predlagal izvirno idejo. Zakaj se kerozin na križarskih raketah ne sme uporabljati kot gorivo za glavo kot gorivo? Izvedeni so bili poskusi za ustvarjanje hladilnega sistema, ki je uporabljal gorivo, kerozin. Med delom je Freinstadt prišel do zaključka, da kerozin ni imel dovolj energije za letenje pri hipersonični hitrosti in da je bilo potrebno gorivo za hipersonično hitrost HYDROGEN. Ampak Freinstadt je predlagal, da se vodik iz kerozina spusti na krov rakete. Koncept takšnega motorja se je imenoval Ajax.

Sovjetsko vesoljsko plovilo "Buran" za večkratno uporabo Toplotnoizolacijski premaz ladje, sestavljen iz posebnih keramičnih ploščic, je jasno viden

Takrat se je ta ideja zdela preveč fantastična. Zaradi tega je bila sprejeta križarska raketa s podzvočno hitrostjo letenja X-55. Toda celo takšna raketa je postala izjemen znanstveni in tehnični dosežek. Kratke specifikacije križne rakete X-55: dolžina - 5,88 m; premer ohišja - 0,514 m; razpon kril - 3,1 m; začetna teža - 1195 kg; razdalja letenja - 2 500 km; hitrost letenja - 770 km / h (214 m / s); višina letenja od 40 do 110 m; masa bojne glave - 410 kg; moč bojne glave - 200 kt; udarna natančnost do 100 m. Leta 1983, po uvedbi križarskih projektil Kh-55 na Ministrstvo za obrambo, je bilo zastavljeno vprašanje omejitve izdelave motorja, ki zagotavlja hitro zvočno hitrost. Toda prav letos se je tema hipersoničnih letal začela vedno pogosteje pojavljati v poročilih sovjetske inteligence.

Sovjetski raketoplan "Buran" v orbiti

V okviru programa Star Wars je ameriška vlada začela financirati razvoj vozil, ki enako letijo v ozračju in v vesolju. Temeljno novo letalsko vesoljsko orožje naj bi bilo vozilo s hitrostmi, ki so bile hipersonične. Po uspešnem ustvarjanju X-55, Igor Seleznev, ne da bi čakal na ustvarjanje sedanjega modela stroja Ajax, je začel razvijati križarke, ki plujejo pod hipersonično hitrostjo. Takšna raketa je bila križarska raketa "X-90", ki naj bi letela na tradicionalnem kerozinu pri hitrosti več kot 5 Machov. KB Selezneva je rešila problem pregrevanja temperature. Predpostavljeno je bilo, da se bo X-90 začel s STRATOSFERO. Zaradi tega se je temperatura telesa rakete zmanjšala na minimum. Vendar je obstajal še en razlog za sprejetje takšne višinske rakete. Dejstvo je, da se je do tega trenutka bolj ali manj naučilo, kako odpreti balistične izstrelke, se naučiti, kako streljati na letala, in se naučila, kako odpreti križarke, ki plujejo na ultravisokih višinah s podzvočno hitrostjo letenja. Samo en sloj stratosfere je ostal nedotaknjen - to je plast med atmosfero in kozmosom. Zamisel se je pojavila, da bi se neopaženo zaznala ravno v regiji stratosfere z uporabo hipersonične hitrosti.

Ameriška križarska raketa "Tomahawk" Izstrelitev iz ladje

Po prvem uspešnem zagonu X-90 pa je bilo vse delo na tej raketi ustavljeno. To se je zgodilo zaradi reda novega voditelja ZSSR, g. Gorbačova. V tistem času v Leningradu je Vladimir Frainstadt organiziral skupino navdušenih znanstvenikov, ki so ustvarili hipersonični motor Ajax. Ta skupina Freinstadta ni preprosto ustvarila enote za obdelavo kerozina v vodik, temveč se je tudi naučila nadzorovati destruktivno plazmo okoli naprave, ki nastane med letom s hipersonično hitrostjo. To je pomenilo tehnološki preboj vseh letal s posadko! Skupina Freinstadt je začela pripravljati prvi let hipersoničnega modela. Vendar je bil leta 1992 projekt Ajax zaprt zaradi prenehanja financiranja. V osemdesetih letih prejšnjega stoletja je bil razvoj zrakoplovov, ki so leteli s hipersoničnimi hitrostmi, v ospredju na svetu. Ta podlaga je bila izgubljena šele v devetdesetih letih.

Ameriška križarska raketa "Tomahawk" tik pred zadetkom

UČINKOVITOST in NEVARNOST bojnih letal, ki so letela pod hiperzvezdnimi hitrostmi, je bila takrat očitna že v osemdesetih letih. Leta 1998, v začetku avgusta, so v neposredni bližini ameriških veleposlaništev v Keniji in Tanzaniji zagrmile močne eksplozije. Te eksplozije je organizirala svetovna teroristična organizacija Alkaida, ki jo je vodil Usama Bin Laden. V istem letu, 20. avgusta, so ameriške ladje v Arabskem morju izstrelile osem Tomahawk križarskih raket. Dve uri kasneje so rakete udarile na ozemlje terorističnega tabora v Afganistanu. Nadalje so v tajnem poročilu ameriškemu predsedniku B. Clintonu poročali, da glavni cilj raketnega napada na bazo Alkaida v Afganistanu ni bil dosežen. Pol ure po izstrelitvi izstrelkov, je bil Bin Laden o raketah, ki so ga poletele, satelitsko komunikacijo OPOZORILO in zapustil bazo približno uro pred eksplozijami. Iz tega rezultata so Američani sklenili, da bi takšno bojno nalogo lahko izvedli z raketami le pri hipersonični hitrosti leta.

Ruska križarka X-55 pred namestitvijo na letalo

Nekaj ​​dni kasneje je napredni oddelek za razvoj ameriškega ministrstva za obrambo podpisal dolgoročno pogodbo z družbo Boeing. Letalsko podjetje je prejelo večmilijardno naročilo, da bi ustvarilo univerzalno križarsko raketo s hitrostjo podvržene zraku, SIX Mach. Odredba je postala obsežen projekt, ki bo Združenim državam omogočil, da ustvarijo obetajoče orožje in letalske sisteme. V prihodnosti se lahko hipersonične naprave med razvojem spremenijo v VMESNE naprave, ki lahko večkrat prehajajo iz atmosfere v prostor in nazaj, pri tem pa aktivno manevrirajo. Takšna vozila so zaradi svoje nestandardne in nepredvidljive poti leta lahko zelo nevarna.

Ruski križarki X-55 pred namestitvijo na Tu-160

Julija 2001 je bila uvedena poskusna letala X-43A v Združenih državah Amerike. Moral je doseči hipersonično hitrost leta, Seven Mach. Toda enota se je zrušila. Na splošno je ustvarjanje opreme s hipersonično hitrostjo letov DIFFICULTIES primerljivo z ustvarjanjem atomskega orožja. Pričakuje se, da bodo najnovejši ameriški hipersonični križarki leteli na višinah stratosfere. Nedavno se je spet začela dirka za ustvarjanje hipersonične naprave. Motor nove hipersonične rakete lahko postane plazma, to pomeni, da bo temperatura vnetljive mešanice, ki se uporablja v motorju, enaka vroči plazmi. Zaradi nezadostnega financiranja še ni mogoče predvideti časa pojavljanja naprav s hitrostjo hipersoničnega poleta v Rusiji.

Ameriško eksperimentalno hipersonično letalo X-43A

Domnevno bo v 2060-ih letih na svetu začel masivni prehod potniških letal, ki letijo na razdaljah več kot 7.000 km, pri hipersoničnih hitrostih letov z višino letenja od 40 do 60 km. Leta 2003 so Američani financirali svoje raziskave za njihov prihodnji razvoj potniških letal s hipersoničnimi hitrostmi letov na sovjetski supersonični potniški zrakoplov Tu-144 (glej članke Tu-144 in Alexey Andreevich Tupolev). Naenkrat je bil izdelan Tu-144 v velikosti 19 kosov. Leta 2003 je bil eden od treh preostalih Tu-144 popravljen in spremenjen v leteči laboratorij v programu RUSSIAN-AMERICAN za testiranje letalskih sistemov nove generacije. Američani so bili navdušeni nad sovjetskim Tu-144.

Sovjetski nadzvočni potniški zrakoplov Tu-144

Prve ideje o raketnih krilih, hipersoničnih letalih, ki so leteli s hitrostjo 10-15 Machov, so se pojavili že v tridesetih letih prejšnjega stoletja. Toda tudi najbolj daljnovidnim oblikovalcem ni bilo jasno, s kakšnimi težavami bi se morala spopasti ideja, da bi delili katerokoli točko našega planeta v polčasu. Pri hipersoničnih hitrostih letenja v atmosferi se robovi kril, dovod zraka in drugi deli letala segrejejo do tališča aluminijevih zlitin. Zato je ustvarjanje bodočih hipersoničnih letal v celoti povezano s kemijo, metalurgijo in razvojem novih materialov.

Sovjetski nadzvočni potniški zrakoplov Tu-144 Po pristanku so sprostili padala

Običajni reaktivni motorji s hitrostjo THREE Mach niso več učinkoviti (glej članek "Inovacije v letalstvu"). Z nadaljnjim povečevanjem hitrosti je potrebno zagotoviti možnost, da se izvede najbolj potujoči zračni tok, vloga kompresorja, stiskanje zraka. Dovolj je za to, da je INPUT del motorja namenjen temu, da ODDAJO. S hipersonično hitrostjo letenja je razmerje stiskanja vhodnega zračnega toka takšno, da njegova temperatura doseže 1500 stopinj. Motor se spremeni v tako imenovani DIRECT-FLOWING motor, brez rotirajočih delov. Hkrati pa res deluje!

Ameriško eksperimentalno hipersonično letalo X-43A z raketnim propelerjem Pegasus pritrjeno na bombnik B-52, ki se nahaja na tleh

Sovjetski znanstvenik Vladimir Georgievich Freinstadt se je nekoč ukvarjal s problemi hlajenja s kerozinom, jedrskimi bojnimi glavami, ki so letele iz vesolja. Oblikovalci celega sveta, zahvaljujoč njegovim raziskavam, uporabljajo učinek nenadnega povečanja energije zgorevanja pregretega kerozina zaradi uporabe, ki se sprosti pri tako visokih temperaturah VODIKA. Ta učinek daje zelo veliko moč motorju, ki zagotavlja hitro zvočno hitrost. Leta 2004 so Američani dvakrat nastavili zapise hitrosti za brezposelne raketne padalce. X-43A je bil ločen od bombnika V-52 na nadmorski višini 12.000 metrov. Raketa Pegasus jo je pospešila do hitrosti TRI Mach, nato pa je X-43A zagnal motor. Največja hitrost letenja X-43A je bila 11.265 km / h (3.130 m / s), kar ustreza 9,5 hitrosti zvoka. Letenje z največjo hitrostjo je trajalo 10 sekund na višini 35.000 metrov. S hitrostjo 9,5 Makhova bi let iz Moskve v New York trajal nekaj manj kot 43 minut. Ameriški znanstveniki še naprej premikajo znanost o letalstvu.

Ameriško eksperimentalno hipersonično letalo X-43A z raketnim propelerjem Pegasus, pritrjenim na bombnika B-52 med letom

Ameriško eksperimentalno hipersonično letalo X-43A v letu po ločitvi od B-52