Әлемдегі ең жылдам гиперсоникалық ұшақ. Ресейдің гипер дыбыстық ұшағы

2024 Автор: Howard Calhoun | [email protected]. Соңғы өзгертілген: 2023-12-17 10:33

Қарапайым жолаушылар ұшағы шамамен 900 км/сағ жылдамдықпен ұшады. Реактивті истребитель үш есе жылдамдыққа жетеді. Дегенмен, Ресей Федерациясының және әлемнің басқа елдерінің заманауи инженерлері бұдан да жылдам машиналарды - гиперсоникалық ұшақтарды белсенді түрде жасауда. Сәйкес ұғымдардың ерекшеліктері қандай?

Гиперсоникалық ұшақтың критерийлері

Гиперсоникалық ұшақ дегеніміз не? Осылайша дыбыс жылдамдығынан бірнеше есе жоғары жылдамдықпен ұшуға қабілетті аппаратты түсіну әдеттегідей. Оның нақты көрсеткішін анықтауға зерттеушілердің көзқарастары әртүрлі. Кең таралған әдістеме бар, оған сәйкес әуе кемесі, егер ол ең жылдам заманауи дыбыстан жоғары көлік құралдарының жылдамдық көрсеткіштерінің еселігі болса, оны гиперсоникалық деп санау керек. Бұл шамамен 3-4 мың км/сағ. Яғни, егер сіз осы әдістемені ұстанатын болсаңыз, гиперсоникалық ұшақ 6000 км/сағ жылдамдыққа жетуі керек.

Ұшқышсыз жәнебасқарылатын көліктер

Зерттеушілердің көзқарастары белгілі бір құрылғыны ұшақ ретінде жіктеу критерийлерін анықтау тұрғысынан да әртүрлі болуы мүмкін. Адам басқаратын машиналарды ғана осындай деп санауға болатын нұсқа бар. Ұшқышсыз көлікті де ұшақ деп санауға болатын көзқарас бар. Сондықтан кейбір аналитиктер қарастырылып отырған типтегі машиналарды адам бақылауында болатын және автономды жұмыс істейтін машиналарға жіктейді. Мұндай бөлуді ақтауға болады, өйткені ұшқышсыз көліктер әлдеқайда әсерлі техникалық сипаттамаларға ие болуы мүмкін, мысалы, шамадан тыс жүктеме және жылдамдық бойынша.

Сонымен бірге көптеген зерттеушілер гипер дыбыстық ұшақтарды біртұтас концепция ретінде қарастырады, оның негізгі көрсеткіші жылдамдық болып табылады. Құрылғының штурвалында адам отыр ма, әлде машинаны робот басқара ма маңызды емес - ең бастысы, ұшақ жеткілікті жылдамдықта болуы керек.

Ұшу - жалғыз немесе көмекші ме

Гиперсоникалық ұшақтардың классификациясы кең таралған, ол оларды өз бетінше ұшатындар немесе неғұрлым қуатты тасымалдаушыға - зымыран немесе жүк ұшағына орналастыруды қажет ететіндер ретінде жіктеуге негізделген. Қарастырылып отырған типтегі құрылғыларға негізінен өз бетінше ұшуға қабілетті немесе жабдықтың басқа түрлерінің минималды қатысуы бар құрылғыларға сілтеме жасау заңды деген көзқарас бар. Дегенмен, гипер дыбыстық ұшақты сипаттайтын негізгі критерий жылдамдық деп есептейтін зерттеушілер кереккез келген классификацияда бірінші орынға ие. Ол құрылғыны ұшқышсыз, басқарылатын, өздігінен немесе басқа машиналар көмегімен ұшып шығуға қабілетті деп жіктей ме - егер сәйкес индикатор жоғарыда көрсетілген мәндерге жетсе, онда бұл гиперсоникалық ұшақ туралы айтып отырғанымызды білдіреді.

Гиперсоникалық шешімдердің негізгі мәселелері

Гиперсоникалық ерітінділер туралы түсініктер көптеген ондаған жылдар бұрыннан бар. Көлік құралдарының сәйкес түрін жасаудың барлық жылдарында әлемдік инженерлер турбовинтті ұшақтар өндірісін ұйымдастыруға ұқсас «гипердыбыс» өндірісін ағынға салуға объективті түрде кедергі болатын бірқатар маңызды мәселелерді шешті.

Гиперсоникалық ұшақтарды жобалаудағы негізгі қиындық энергияны жеткілікті түрде үнемдей алатын қозғалтқышты жасау болып табылады. Тағы бір мәселе - аппараттың қажетті термиялық қорғанысын теңестіру. Жоғарыда біз қарастырған мәндердегі гипердыбыстық ұшақтың жылдамдығы атмосфераға үйкеліс әсерінен корпустың қатты қызуын білдіреді.

Бүгін біз сәйкес үлгідегі ұшақтардың сәтті прототиптерінің бірнеше үлгілерін қарастырамыз, оларды әзірлеушілер атап өтілген мәселелерді сәтті шешуде айтарлықтай прогреске қол жеткізе алды. Енді қарастырылып отырған типтегі гипердыбыстық ұшақтарды жасаудағы ең танымал әлемдік әзірлемелерді зерттеп көрейік.

Боингтің ең жылдам ұшағы

Әлемдегі ең жылдам гиперсоникалық ұшақ, кейбір сарапшылардың пікірінше, американдық Boeing X-43A. Сонымен, бұл құрылғыны сынақтан өткізу кезінде оның жылдамдыққа жеткені тіркелді11 мың км/сағ асады. Бұл дыбыс жылдамдығынан шамамен 9,6 есе.

Х-43А гипердыбыстық ұшағы несімен ерекше? Бұл ұшақтың сипаттамалары келесідей:

- сынақтарда тіркелген максималды жылдамдық - 11 230 км/сағ;

- қанаттарының кеңдігі - 1,5 м;

- корпус ұзындығы - 3,6 м;

- қозғалтқыш - тікелей ағынды, дыбыстан жоғары жану рамжет;

- отын - атмосфералық оттегі, сутегі.

Қарастырылып отырған құрылғы қоршаған ортаға зиянсыз құрылғылардың бірі екенін атап өтуге болады. Өйткені, қолданылатын отын іс жүзінде зиянды жану өнімдерін шығармайды.

X-43A гипердыбыстық ұшағы NASA инженерлерінің, сондай-ақ Orbical Science Corporation және Minocraft бірлескен күш-жігерімен жасалған. Ұшақ шамамен 10 жыл бойы жасалған. Оны дамытуға 250 миллион долларға жуық қаржы жұмсалды. Қарастырылып отырған ұшақтың концептуалды жаңалығы оның қозғаушы күштің жұмысын қамтамасыз етудің соңғы технологиясын сынау мақсатында жасалғанында.

Orbital Science әзірлеген

Орбиталық ғылым, жоғарыда атап өткеніміздей, X-43A құрылғысын жасауға қатысқан, сонымен қатар өзінің гиперсониялық ұшағын - X-34-ті жасай алды.

Оның ең жоғары жылдамдығы 12 000 км/сағ асады. Рас, практикалық сынақтар кезінде оған қол жеткізілмеді - оның үстіне X43-A ұшағы көрсеткен көрсеткішке қол жеткізу мүмкін болмады. Ұшақ деп саналадықатты отынмен жұмыс істейтін Pegasus зымыраны іске қосылғанда құрылғы жылдамдайды. X-34 алғаш рет 2001 жылы сынақтан өтті. Қарастырылып отырған ұшақ Boeing құрылғысынан айтарлықтай үлкен – оның ұзындығы 17,78 м, қанатының кеңдігі 8,85 м. Orbical Science ұсынған гипер дыбыстық көліктің максималды ұшу биіктігі – 75 шақырым.

Солтүстік Америкадан келген ұшақ

Тағы бір танымал гиперсоникалық ұшақ - Солтүстік Америка шығарған X-15. Сарапшылар бұл құрылғыны эксперименталды деп атайды.

Ол зымыран қозғалтқыштарымен жабдықталған, бұл кейбір сарапшыларға оны ұшақ ретінде жіктемеуге негіз береді. Дегенмен, зымыран қозғалтқыштарының болуы құрылғыға, атап айтқанда, суборбитальды ұшуларды жасауға мүмкіндік береді. Сонымен, осы режимдегі сынақтардың бірінде оны ұшқыштар сынақтан өткізді. X-15 аппаратының мақсаты - гипер дыбыстық ұшулардың ерекшеліктерін зерттеу, белгілі бір конструктивті шешімдерді, жаңа материалдарды бағалау және атмосфераның әртүрлі қабаттарында мұндай машиналарды басқару ерекшеліктері. Бір қызығы, жобаның тұжырымдамасы сонау 1954 жылы бекітілген. X-15 7 мың км/сағ жылдамдықпен ұшады. Оның ұшу қашықтығы 500 км-ден асады, биіктігі 100 км-ден асады.

Ең жылдам шығарылатын ұшақ

Жоғарыда біз зерттеген гипердыбыстық көліктер шынымен де зерттеу санатына жатады. Сипаттамалары бойынша гипер дыбысқа жақын немесе (бір әдістемеге сәйкес) гипердыбыстық болып табылатын ұшақтардың кейбір сериялық үлгілерін қарастыру пайдалы болады.

Осындай машиналар қатарында американдық SR-71 әзірлеген. Кейбір зерттеушілер бұл ұшақты гиперсониялық деп жіктеуге бейім емес, өйткені оның максималды жылдамдығы шамамен 3,7 мың км / сағ. Оның ең маңызды сипаттамаларының бірі - 77 тоннадан асатын ұшу салмағы. Аппараттың ұзындығы 23 м-ден асады, қанаты 13 м-ден асады.

Ең жылдам әскери ұшақтардың бірі - ресейлік МиГ-25. Құрылғы сағатына 3,3 мың км-ден астам жылдамдыққа жете алады. Ресейлік ұшақтың максималды ұшып көтерілу салмағы - 41 тонна.

Осылайша, сипаттамалары бойынша гипердыбыстыққа жақын сериялық шешімдер нарығында Ресей Федерациясы көшбасшылар қатарында. Бірақ «классикалық» гиперсоникалық ұшақтар тұрғысынан ресейлік әзірлемелер туралы не айтуға болады? Ресей Федерациясының инженерлері Boeing және Orbital Scence машиналарымен бәсекеге қабілетті шешім жасай алады ма?

Ресейдің гипердыбыстық көліктері

Қазіргі уақытта ресейлік гипер дыбыстық ұшақ әзірленуде. Бірақ ол өте белсенді. Біз Ю-71 ұшағы туралы айтып отырмыз. Оның алғашқы сынақтары БАҚ мәліметтеріне қарағанда, 2015 жылдың ақпан айында Орынбор маңында жүргізілген.

Ұшақ әскери мақсатта пайдаланылады деп күтілуде. Осылайша, гиперсоникалық көлік қажет болған жағдайда айтарлықтай қашықтыққа соққы қаруын жеткізе алады, аумақты бақылай алады, сонымен қатар шабуыл авиациясының элементі ретінде пайдаланылады. Кейбір зерттеушілер 2020-2025 жж. Стратегиялық зымыран күштері 20-ға жуық ұшақ аладысәйкес түрі.

Бұқаралық ақпарат құралдарында қарастырылып жатқан ресейлік гипердыбыстық ұшақ «Сармат» баллистикалық зымыранына орналастырылады деген ақпарат бар, ол да жобалау сатысында. Кейбір сарапшылардың пайымдауынша, Ю-71 гиперсоникалық машинасы әзірленіп жатқан оқтұмсық болып табылады, ол соңғы ұшу сегментінде баллистикалық зымыраннан бөлінуі керек, сондықтан ұшақтың жоғары маневрлік қасиетінің арқасында ол зымырандарды жеңе алады. қорғаныс жүйелері.

Project Ajax

Гиперсоникалық ұшақтарды дамытуға қатысты ең назар аударарлық жобалардың бірі - Ajax. Оны толығырақ зерттеп көрейік. Гиперсоникалық ұшақ «Аякс» - кеңестік инженерлердің тұжырымдамалық дамуы. Ғылыми қоғамдастықта бұл туралы әңгіме 80-ші жылдары басталды. Ең көрнекті сипаттамалардың бірі - корпусты қызып кетуден қорғауға арналған термиялық қорғаныс жүйесінің болуы. Осылайша, Ajax аппаратының әзірлеушілері жоғарыда біз анықтаған «гипердыбыстық» мәселелердің бірін шешуді ұсынды.

Ұшақтарды термиялық қорғаудың дәстүрлі схемасы корпусқа арнайы материалдарды орналастыруды қарастырады. Ajax әзірлеушілері басқа концепцияны ұсынды, оған сәйкес ол құрылғыны сыртқы жылытудан қорғамайды, бірақ оның энергетикалық ресурсын арттыра отырып, көлікке жылу жібереді. Кеңес аппаратының негізгі бәсекелесі АҚШ-та жасалған «Аврора» гиперсоникалық ұшағы болды. Дегенмен, КСРО дизайнерлері мүмкіндіктерді айтарлықтай кеңейткендіктенТұжырымдамаға сәйкес, жаңа әзірлемеге кең ауқымды міндеттер, атап айтқанда, зерттеу жүктелді. Ajax – гиперсоникалық көп мақсатты ұшақ деп айта аламыз.

КСРО инженерлері ұсынған технологиялық жаңалықтарды толығырақ қарастырайық.

Сонымен, Ajax-тың кеңестік әзірлеушілері ұшақ корпусының атмосфераға үйкелісі нәтижесінде пайда болған жылуды пайдалы энергияға айналдыру үшін пайдалануды ұсынды. Техникалық тұрғыдан бұл құрылғыға қосымша снарядтарды орналастыру арқылы жүзеге асырылуы мүмкін. Нәтижесінде екінші ғимарат сияқты нәрсе пайда болды. Оның қуысы қандай да бір катализатормен толтырылуы керек еді, мысалы, жанғыш материал мен су қоспасы. Ajax-те қатты материалдан жасалған жылу оқшаулағыш қабаты сұйық қабатпен ауыстырылуы керек еді, ол бір жағынан қозғалтқышты қорғайды, екінші жағынан каталитикалық реакцияға ықпал етеді. сонымен бірге эндотермиялық әсермен - сыртқы дене бөліктерінің ішіндегі жылудың қозғалысымен бірге жүруі мүмкін. Теориялық тұрғыдан, аппараттың сыртқы бөліктерін салқындату кез келген нәрсе болуы мүмкін. Артық жылу, өз кезегінде, ұшақ қозғалтқышының тиімділігін арттыру үшін пайдаланылуы керек еді. Сонымен бірге бұл технология отынның реакциясы есебінен сутегінің бос түрлерін алуға мүмкіндік береді.

Қазіргі таңда Ajax-тың дамуының жалғасуы туралы жалпы жұртшылыққа қолжетімді ақпарат жоқ, бірақ зерттеушілер кеңестік концепцияларды тәжірибеде қолдану өте перспективалы деп санайды.

Қытайдың гипердыбыстық көліктері

БәсекелесГиперсоникалық ерітінділер нарығында Ресей мен АҚШ Қытай болып табылады. Қытайдан келген инженерлердің ең танымал әзірлемелерінің бірі - WU-14 ұшағы. Бұл баллистикалық зымыранға орнатылған гипер дыбысты планер.

ICBM ғарышқа ұшақты ұшырды, ол жерден машина қатты төмен түсіп, гипер дыбыстық жылдамдықты дамытады. Қытайлық аппарат 2000-нан 12000 км-ге дейінгі аралықтағы әртүрлі ICBM-ге орнатылуы мүмкін. Сынақтар барысында WU-14 сағатына 12 мың км-ден асатын жылдамдыққа жетіп, кейбір сарапшылардың пікірінше, ең жылдам гиперсоникалық ұшаққа айналғаны анықталды.

Сонымен бірге, көптеген зерттеушілер Қытайдың дамуын ұшақтар класына жатқызуға мүлдем заңды емес деп санайды. Сонымен, нұсқасы кең таралған, оған сәйкес құрылғы дәл оқтұмсық ретінде жіктелуі керек. Және өте тиімді. Белгілі бір жылдамдықпен ұшқанда, тіпті ең заманауи зымыранға қарсы қорғаныс жүйелері тиісті нысананы ұстап алуға кепілдік бере алмайды.

Ресей мен Америка Құрама Штаттары да әскери мақсатта қолданылатын гипер дыбысты көліктерді жасап жатқанын атап өтуге болады. Сонымен қатар, ресейлік концепция, оған сәйкес сәйкес типтегі машиналарды жасау керек, американдықтар мен қытайлықтар жүзеге асырған технологиялық принциптерден айтарлықтай ерекшеленеді, бұл кейбір бұқаралық ақпарат құралдарындағы деректермен дәлелденеді. Сонымен, Ресей Федерациясының әзірлеушілері әуе кемелерін жасау саласында күш-жігерін шоғырландырудажерден ұшыруға қабілетті ramjet қозғалтқышымен жабдықталған көліктер. Ресей осы бағытта Үндістанмен ынтымақтастықты жоспарлап отыр. Кейбір сарапшылардың пікірінше, ресейлік концепция бойынша жасалған гипер дыбыстық құрылғылар арзанырақ құнымен және кең ауқымымен ерекшеленеді.

Сонымен бірге, біз жоғарыда атап өткен ресейлік гипердыбыстық ұшақ (Ю-71), кейбір сарапшылардың пікірінше, ICBM-де дәл осындай орналастыруды ұсынады. Егер бұл тезис ақиқат болып шықса, онда Ресей Федерациясының инженерлері гипер дыбыстық ұшақтарды жасауда екі танымал концептуалды бағытта бір уақытта жұмыс істеп жатыр деп айтуға болады.

CV

Сонымен, әлемдегі ең жылдам гиперсоникалық ұшақ болуы мүмкін, егер олардың классификациясына қарамастан ұшақтар туралы айтатын болсақ, бұл әлі де қытайлық WU-14. Сіз ол туралы нақты ақпаратты, соның ішінде сынақтарға қатысты ақпаратты жіктеуге болатындығын түсінуіңіз керек. Бұл қытайлық әзірлеушілердің қағидаларына сәйкес келеді, олар көбінесе өздерінің әскери технологиясын кез келген жағдайда құпия ұстауға тырысады. Ең жылдам гиперсоникалық ұшақтың жылдамдығы 12 000 км/сағ. Ол X-43A американдық әзірлемелерін «қуып жетуде» - көптеген сарапшылар оны ең жылдам деп санайды. Теориялық тұрғыдан X-43A гиперсоникалық ұшағы, сондай-ақ қытайлық WU-14 12 мың км/сағ жылдамдыққа есептелген Orbical Science әзірлемелерін қуып жете алады.

Ресей Ю-71 ұшағының сипаттамалары әзірге көпшілікке белгілі емес. Олар параметрлерге жақын болуы мүмкінҚытай ұшағы. Сондай-ақ ресейлік инженерлер ICBM негізінде емес, өз бетінше ұшатын гипердыбыстық ұшақ жасауда.

Ресей, Қытай және АҚШ зерттеушілерінің қазіргі жобалары қандай да бір түрде әскери саламен байланысты. Гиперсоникалық ұшақтар, олардың ықтимал жіктелуіне қарамастан, ең алдымен, қару-жарақ, ең алдымен, ядролық тасымалдаушылар ретінде қарастырылады. Дегенмен, дүние жүзіндегі зерттеушілердің еңбектерінде ядролық технология сияқты «гипердыбыс» да бейбіт болуы мүмкін деген тезистер бар.

Бұл сәйкес үлгідегі машиналарды жаппай өндіруді ұйымдастыруға мүмкіндік беретін қолжетімді және сенімді шешімдердің пайда болуы туралы. Мұндай құрылғыларды пайдалану экономикалық дамудың ең кең салаларында мүмкін. Гиперсоникалық ұшақтарға ең үлкен сұраныс ғарыш және зерттеу салаларында болуы мүмкін.

Сәйкес машиналарды өндіру технологияларының құны арзандаған сайын, көлік бизнесі мұндай жобаларға инвестиция салуға қызығушылық таныта бастауы мүмкін. Өнеркәсіптік корпорациялар, әртүрлі қызметтерді жеткізушілер «гипердыбысты» халықаралық коммуникацияларды ұйымдастыру тұрғысынан бизнестің бәсекеге қабілеттілігін арттыру құралы ретінде қарастыра бастауы мүмкін.