AQSh Harbiy havo kuchlari X-51A Waverider-ni sinovdan o'tkazdi, u tovush tezligidan 5 baravar yuqori tezlikka erishdi va 3 daqiqadan ko'proq parvoz qila oldi, bu ilgari rus ishlab chiqaruvchilari tomonidan qo'yilgan jahon rekordini o'rnatdi. Sinov umuman yaxshi o'tdi, gipersonik qurollar poyga qilishga tayyor.
2010 yil 27 mayda X-51A Waverider ("to'lqinli parvoz" deb tarjima qilingan va "beixtiyor" sörfchi sifatida) B-52 bombardimonchi samolyotidan Tinch okeani ustiga tashlangan. Mashhur ATCAMS raketasidan olingan X-51A kuchaytirgich bosqichi Waverider-ni 19,8 ming metr balandlikka olib keldi, u erda gipersonik ramjetli dvigatel (GPRVD yoki scrumjet) yoqildi. Shundan so'ng, raketa 21, 3 ming metr balandlikka ko'tarildi va Mach 5 tezligini oldi (5 M - ovozning besh tezligi). Hammasi bo'lib, raketa dvigateli taxminan 200 soniya ishladi, shundan so'ng X-51A telemetrik uzilishlar boshlanishi munosabati bilan o'z-o'zini yo'q qilish signalini yubordi. Rejaga ko'ra, raketa 6 M tezlikka ega bo'lishi kerak edi (loyihaga ko'ra, X-51 tezligi 7 M, ya'ni soatiga 8000 km dan yuqori) va dvigatel ishlashi kerak edi. 300 soniya.
Sinovlar mukammal emas edi, lekin bu ularning ajoyib yutuqlarga aylanishiga to'sqinlik qilmadi. Dvigatelning ishlash muddati sovet (keyinchalik rus) "Xolod" uchish laboratoriyasi tomonidan o'tkazilgan oldingi rekorddan (77 soniya) uch baravar oshdi. 5M tezligiga birinchi navbatda vodorod kabi "eksklyuziv" emas, balki oddiy uglevodorod yoqilg'isi bilan erishildi. Waverider mashhur SR-71 yuqori tezlikli razvedka samolyotlarida ishlatiladigan past bug'li kerosin JP-7 dan foydalangan.
Scrumjet nima va hozirgi yutuqlarning mohiyati nimada? Asosan, ramjetli dvigatellar (ramjetli dvigatellar) hammaga tanish bo'lgan turbo dvigatellarga (turbojet dvigatellari) qaraganda ancha sodda. Ramjetli dvigatel - bu shunchaki havo qabul qilish (harakatlanuvchi qism), yonish kamerasi va ko'krak. Bu reaktiv turbinalar bilan taqqoslanadi, bu erda 1913 yilda ixtiro qilingan havo sxemasini yonish kamerasiga birlashtirish orqali fan, kompressor va turbinaning o'zi qo'shiladi. Ramjetli dvigatellarda bu vazifani yaqinlashib kelayotgan havo oqimi bajaradi, bu esa issiq gazlar oqimida va turbojet hayotining boshqa qimmatbaho quvonchlarida ishlaydigan murakkab dizaynlarga bo'lgan ehtiyojni darhol yo'q qiladi. Natijada, ramjetli dvigatellar engilroq, arzonroq va yuqori haroratga sezgir emas.
Biroq, soddaligi qimmatga tushadi. To'g'ridan-to'g'ri oqim dvigatellari subsonik tezlikda samarasiz (soatiga 500-600 km gacha ishlamaydi)-ular etarli kislorodga ega emas, shuning uchun ular apparatni samarali tezlikka tezlashtiradigan qo'shimcha dvigatellarga muhtoj. Dvigatelga kiradigan havo hajmi va bosimi faqat havo qabul qilish diametri bilan cheklanganligi sababli, dvigatelning harakatlanishini samarali boshqarish juda qiyin. Ramjet dvigatellari odatda tor doiradagi ish tezligi uchun "o'tkirlashadi" va uning tashqarisida ular o'zlarini yomon tuta boshlaydilar. Tursonli dvigatellar subsonik tezlik va o'rtacha tovushdan past tezlikdagi o'ziga xos kamchiliklar tufayli to'g'ridan-to'g'ri oqim raqobatchilaridan tubdan ustun turadi.
Samolyotning chaqqonligi 3 burilish uchun shkaladan chiqib ketganda vaziyat o'zgaradi. Parvozning yuqori tezligida havo dvigatelning kirish qismiga shunchalik siqilib ketadiki, kompressor va boshqa uskunalarga ehtiyoj yo'qoladi - aniqrog'i, ular to'siq bo'ladi. Ammo bu tezlikda SPRVD ("ramjet") dan yuqori tezlikli ramjetli dvigatellar o'zlarini yaxshi his qiladilar. Biroq, tezlik oshgani sayin, erkin "kompressor" ning (tovushdan tez havo oqimi) afzalliklari dvigatel dizaynerlari uchun dahshatga aylanadi.
Turbojet va SPVRDda kerosin nisbatan past oqim tezligida yonadi - 0,2 M. Bu sizga havo va in'ektsiya qilingan kerosinni yaxshi aralashishiga va shunga mos ravishda yuqori samaradorlikka erishishga imkon beradi. Ammo kiruvchi oqimning tezligi qanchalik baland bo'lsa, uni tormozlash shunchalik qiyin bo'ladi va bu mashq bilan bog'liq yo'qotishlar shunchalik yuqori bo'ladi. 6 M dan boshlab, oqim 25-30 marta sekinlashishi kerak. Qolgan narsa - yoqilg'ini tovushdan yuqori oqimda yoqish. Bu erda haqiqiy qiyinchiliklar boshlanadi. Havo yonish kamerasiga soatiga 2,5-3 ming km tezlikda kirganda, yonish jarayonini ushlab turish jarayoni, xuddi ishlab chiqaruvchilardan biri aytganidek, "tayfun o'rtasida gugurtni yondirib qo'yishga urinish" ga o'xshaydi. " Yaqinda kerosin bo'lsa, buning iloji yo'q deb ishonishgan.
Gipersonik avtotransport vositalarini ishlab chiqaruvchilarining muammolari faqat ishlaydigan SCRVD yaratish bilan cheklanmaydi. Ular, shuningdek, termal to'siq deb ataladigan narsani engib o'tishlari kerak. Samolyot havoga ishqalanishdan qiziydi va isitish intensivligi oqim tezligining kvadratiga to'g'ridan -to'g'ri proportsionaldir: agar tezlik ikki barobar oshsa, isitish to'rt baravar ko'payadi. Uchib ketayotgan samolyotni tovush tezligidan yuqori tezlikda (ayniqsa past balandlikda) qizdirish, ba'zida shunchalik katta bo'ladiki, bu konstruksiya va uskunaning vayron bo'lishiga olib keladi.
3 M tezlikda uchganda, hatto stratosferada ham, havo qabul qilish va qanotning etakchi qirralarining kirish qirralarining harorati 300 darajadan, terining qolgan qismi esa 200 dan oshadi. tezligi 2-2,5 barobar ko'proq bo'lsa, 4-6 barobar ko'proq isiydi. Shu bilan birga, taxminan 100 daraja haroratda ham, organik shisha yumshaydi, 150 da - duraluminning kuchi sezilarli darajada kamayadi, 550 da - titan qotishmalari kerakli mexanik xususiyatlarini yo'qotadi, 650 darajadan yuqori haroratda esa alyuminiy va magniy eriydi., po'lat yumshaydi.
Yuqori darajadagi isitishni passiv issiqlik muhofazasi yordamida yoki bortdagi yoqilg'i zaxiralarini sovutgich sifatida ishlatish orqali faol issiqlik chiqarish yo'li bilan hal qilish mumkin. Muammo shundaki, kerosinning juda yaxshi "sovutish" qobiliyati bilan - bu yoqilg'ining issiqlik sig'imi suvning yarmiga teng - u yuqori haroratga yaxshi toqat qilmaydi va "hazm qilish" kerak bo'lgan issiqlik miqdori oddiygina. dahshatli
Ikkala muammoni ham hal qilishning eng to'g'ri yo'li (tovushdan tez yonish va sovutish) - vodorod foydasiga kerosindan voz kechish. Ikkinchisi nisbatan oson - kerosin bilan solishtirganda, albatta, hatto ovozdan ham tez yonadi. Shu bilan birga, suyuq vodorod, aniq sabablarga ko'ra, ajoyib sovutgichdir, bu esa katta issiqlik muhofazasini ishlatmaslikka imkon beradi va shu bilan birga bortda maqbul haroratni ta'minlaydi. Bundan tashqari, vodorod kerosinning kalorifik qiymatidan uch baravar ko'p. Bu erishish mumkin bo'lgan tezlik chegarasini 17 M gacha (uglevodorod yoqilg'isida maksimal - 8 M) ko'tarish va shu bilan birga dvigatelni ixchamlashtirish imkonini beradi.
Avvalgi rekord o'rnatgan gipersonik samolyotlarning ko'pchiligi aynan vodorodda uchgani ajablanarli emas. Vodorod yoqilg'isi bizning "Xolod" uchish laboratoriyamiz tomonidan ishlatilgan, u hozirgacha scramjet dvigatelining davomiyligi bo'yicha ikkinchi o'rinni egallab turibdi (77 s). Unga ko'ra, NASA reaktiv transport vositalarining rekord tezligiga qarzdor: 2004 yilda NASA X-43A uchuvchisiz gipertovushli samolyoti 33,5 km balandlikda 11 265 km / soat (yoki 9,8 M) tezlikka erishdi.
Vodoroddan foydalanish boshqa muammolarga olib keladi. Bir litr suyuq vodorodning og'irligi atigi 0,07 kg. Vodorodning "energiya sig'imi" ni uch barobar ko'pligini hisobga olsak ham, bu saqlanadigan energiyaning doimiy miqdori bilan yonilg'i baklari hajmini to'rt barobar ko'payishini anglatadi. Bu umuman qurilmaning kattaligi va og'irligining oshishiga olib keladi. Bundan tashqari, suyuq vodorod juda aniq ish sharoitlarini talab qiladi - "kriogen texnologiyalarining barcha dahshatlari" va vodorodning o'ziga xosligi - bu juda portlovchi. Boshqacha aytganda, vodorod eksperimental transport vositalari va strategik bombardimonchi va razvedka samolyotlari kabi bo'lak mashinalari uchun ajoyib yoqilg'i hisoblanadi. Ammo oddiy bombardimonchi yoki qiruvchi kabi oddiy platformalarga asoslangan ommaviy qurollar uchun yoqilg'i sifatida bu yaroqsiz.
Eng muhimi, vodorodsiz ishlay oladigan va shu bilan birga ramjet dvigateli bilan parvoz davomiyligi uchun ta'sirchan tezlik va rekord ko'rsatkichlarga erishgan X-51 yaratuvchilarining yutug'idir. Rekordning bir qismi innovatsion aerodinamik dizayn tufayli - to'lqinli parvoz. Aparatning g'aroyib burchak ko'rinishi, uning yovvoyi ko'rinishi zarba to'lqinlari tizimini yaratadi, ular aerodinamik sirtga aylanadi, ular apparatning tanasi emas. Natijada, ko'taruvchi kuch hodisa oqimining tananing o'zi bilan minimal o'zaro ta'siri natijasida paydo bo'ladi va natijada uning qizib ketish intensivligi keskin kamayadi.
X-51 qora burgutli uglerodli yuqori haroratli issiqlik himoyachisiga ega, u faqat burun uchida va pastki orqa tomonida joylashgan. Tananing asosiy qismi past haroratli oq qalqon bilan qoplangan, bu nisbatan yumshoq isitish rejimini ko'rsatadi: va bu atmosferaning zich qatlamlarida 6-7 M oralig'ida va troposferaga nishonga muqarrar ravishda sho'ng'iydi.
Vodorod "yirtqich" o'rniga amerikalik harbiylar amaliy samolyot yoqilg'isi bilan ishlaydigan qurilmani sotib olishdi, u darhol uni qiziqarli tajriba maydonidan real foydalanish sohasiga olib chiqadi. Bizning oldimizda endi texnologiya namoyishi emas, balki yangi qurolning prototipi turibdi. Agar X-51A barcha sinovlardan muvaffaqiyatli o'tgan bo'lsa, bir necha yil o'tgach, eng zamonaviy elektron plomba bilan jihozlangan X-51A +ning to'liq jangovar versiyasini ishlab chiqish boshlanadi.
Boeingning dastlabki rejalariga ko'ra, X-51A + faol qarama-qarshilik sharoitida nishonlarni tez aniqlash va yo'q qilish uchun asboblar bilan jihozlanadi. Avtotransport vositasini yuqori aniqlikdagi o'q-dorilarni nishonga olish uchun mo'ljallangan o'zgartirilgan JDAM interfeysi yordamida boshqarish qobiliyati o'tgan yili dastlabki sinovlar paytida muvaffaqiyatli sinovdan o'tgan. Yangi to'lqinli samolyot amerikalik raketalar uchun standart o'lchovlarga juda mos keladi, ya'ni u kemaning vertikal uchirish moslamalari, transport-tashish konteynerlari va bombardimonchi bo'linmalariga ishonchli joylashadi. E'tibor bering, Waverider uchun kuchaytirgich bosqichi olingan ATCAMS raketasi Amerikaning MLRS ko'p raketali tizimlari tomonidan ishlatiladigan operativ-taktik qurol.
Shunday qilib, 2010 yil 12 mayda, Tinch okeani uzra, Amerika Qo'shma Shtatlari yuqori darajada himoyalangan er nishonlarini (taxminiy masofasi 1600 km) yo'q qilish uchun mo'ljallangan, to'la -to'kis gipertovushli qanotli raketaning prototipini sinovdan o'tkazdi. Ehtimol, vaqt o'tishi bilan ularga yuzaki qo'shiladi. Juda katta tezlikdan tashqari, bunday raketalar yuqori kirish qobiliyatiga ega bo'ladi (aytmoqchi, 7 M gacha tezlashtirilgan tananing energiyasi deyarli bir xil massadagi TNT zaryadiga teng) va - statik beqaror to'lqinlarning muhim xususiyati. - juda aniq manevr qilish qobiliyati.
Bu hipersonik qurollarning yagona istiqbolli kasbidan uzoqdir.
1990 -yillarning oxirida, NATOning kosmik tadqiqotlar va rivojlanish bo'yicha maslahat guruhi (AGARD) hisobotlarida gipertovushli raketalar quyidagi ilovalarga ega bo'lishi kerakligi qayd etilgan:
- mustahkamlangan (yoki ko'milgan) dushman nishonlarini va umuman er usti murakkab nishonlarini mag'lub etish;
- havo mudofaasi;
- havo ustunligini zabt etish (bunday raketalarni uzoq masofalarda yuqori uchadigan havo nishonlarini ushlashning ideal vositasi deb hisoblash mumkin);
- raketalarga qarshi mudofaa - traektoriyaning dastlabki bosqichida ballistik raketalarni uchirishni to'xtatish.
- erdan nishonga urish uchun ham, razvedka uchun ham qayta ishlatiladigan dronlar sifatida foydalaning.
Nihoyat, gipertovushli raketalar gipertovushli qurollarga qarshi eng samarali - agar yagona bo'lmasa - eng samarali bo'lishi aniq.
Gipersonik qurollarni ishlab chiqarishning yana bir yo'nalishi-bu havo nishonlarini (kalibrlari 35-40 mm), shuningdek zirhli mashinalar va istehkomlarni (kinetik ATGM) yo'q qilish uchun mo'ljallangan raketalarga o'rnatilgan kichik o'lchamli qattiq harakatlanuvchi skramjetli dvigatellarni yaratish. 2007 yilda Lockheed Martin tankga qarshi kinetik raketa CKEM (Compact Kinetic Energy Missile) prototipining sinovlarini yakunladi. 3400 m masofadagi bunday raketa, takomillashtirilgan reaktiv zirh bilan jihozlangan Sovet T-72 tankini muvaffaqiyatli yo'q qildi.
Kelgusida yanada ekzotik dizaynlar paydo bo'lishi mumkin, masalan, qit'alararo masofada suborbital parvoz qila oladigan transatmosferik samolyotlar. Balistik raketalar uchun gipertovushli o'qlarni manevr qilish ham juda dolzarb va yaqin kelajakda. Boshqacha aytganda, yaqin 20 yil ichida harbiy ishlar keskin o'zgaradi va gipersonik texnologiyalar bu inqilobning eng muhim omillaridan biriga aylanadi.
