Ostatnio codziennie można natknąć się na komunikaty na hiperdźwięku: „Głowice bojowe rakiet manewrują, lecą z hiperdźwiękiem i na odległość międzykontynentalną…” „W Rosji testowany jest hipersoniczny silnik strumieniowy!” I tak dalej i tak dalej.
Fantastyczny obraz natychmiast unosi się przed oczami zwykłego człowieka na ulicy - samoloty naddźwiękowe startują i uderzają swoimi pociskami, ponownie w naddźwiękowe, międzykontynentalne cele… Zarówno same samoloty, jak i ich pociski scramjet są niewidoczne i nie są przechwytywane.
Czy tak jest? Zobaczmy
Artykuł pojawił się ponownie „Hypersoniczny, bezpośredni przepływ, muchy” w „Technologia – Młodzież” z 1991 roku.
Artykuł mówi: „Silnik scramjet lub, jak mówią,„ hipersoniczny przepływ bezpośredni”, pozwoli polecieć z Moskwy do Nowego Jorku w ciągu 2-3 godzin, opuścić skrzydlatą maszynę z atmosfery w kosmos. Samolot lotniczy nie będzie potrzebował samolotu wspomagającego, jak w przypadku Zengera, ani pojazdu startowego, jak w przypadku wahadłowców i Burana, - dostawa ładunku na orbitę będzie kosztować prawie dziesięć razy taniej”. Artykuł został napisany przez Jurija SZIKHMANA i Wiaczesława SEMENOWA, naukowców z CIAM.
Oczywiście obaj znałem dobrze, gdyż uczestniczyłem z nimi w wielu pracach na temat instytutu. W tym na temat scramjet. Chociaż moja część pracy nie należała do głównych i głównych, była jednak konieczna i ważna. Brałem udział w tej pracy w 84 roku jako młody specjalista i młodszy pracownik naukowy. W tym czasie Ruvim Isaevich Kurziner był nadal liderem wszystkich prac nad tematem „Zimno” w CIAM.
Doświadczony silnik scramjet na temat „Zimno”, czyli produkt 057, w ramach naddźwiękowego laboratorium latającego (HLL), był obiektem badawczym, którego głównym zadaniem było wykazanie możliwości spalania mieszanki paliwowo-powietrznej przy naddźwiękową prędkość wypływu płynu roboczego w obwodzie komory spalania. Nie było możliwe zasymulowanie wszystkich trybów spalania na ziemi, dlatego postanowiono zbadać taki problem w rzeczywistych warunkach lotu.
Do badań wykorzystano pocisk przeciwlotniczy 5В28 kompleksu С-200В (SA-5) jako nośnik, akcelerator i symulację trybów lotu. Zamiast głowicy, w której GLL został zadokowany silnik scramjet ze zbiornikiem paliwa oraz systemami kontroli i konserwacji.
Pierwszy lot GLL z scramjetem odbył się 28 listopada 1991 roku. W pierwszym teście silnika scramjet maksymalna liczba M wynosiła 5, 8, silnik pracował łącznie 28 s, podczas lotu włączał się automatycznie dwa razy. Tak więc po raz pierwszy na świecie w warunkach lotu testowego osiągi naddźwiękowego silnika strumieniowego (magazyn "Silnik" nr 6 z 2006 roku).
W latach 1991-98 wykonano około 8 startów (w tym rzutowych). Oprócz specjalistów rosyjskich w badaniach eksperymentalnego silnika scramjet brali udział Francuzi – w 1992 i 1995 roku na podstawie umów z francuskim Narodowym Centrum Nauki (ONERA), a w 1997 i 1998 roku – Amerykanie na podstawie umowy z USA Narodowa Agencja Kosmiczna (NASA).
Tak więc minęło ponad 20 lat. Co mamy?
Czy istnieją samoloty naddźwiękowe, czyli lecące z nadprędkością (M> 5)? Jest
Najpierw były orbitery Buran i wahadłowiec.
Wracając z orbity „Buran” planuje na przykład około pół godziny w hiperdźwięku w odległości około 8000 km z wysokości 100 km i do 20 km.
Charakterystyka taktyczna i techniczna OK „Buran” w trybie opadania przy prędkościach hipersonicznych:
• Waga startowa - 105 ton
• Odległość do lądowiska - 8270 km
• Prędkość na trajektorii zjazdu - 7 592 … 0,520 km / s (27,330-1,872 km / h) ok. 27-1, 8Maks.
• Zakres wysokości schodzenia - 100 … 20 km
Przeprowadźmy „eksperyment myślowy”. Czy można cofnąć cały profil lądowania „hiposonicznego statku kosmicznego” „Buran”?
Mogą!
Tylko do tego potrzebujemy rakiety nośnej „Energia”.
"A jeśli na GPRD?" - zapyta czytelnik. Mogą. Ale w tym celu konieczne będzie najpierw „pchnięcie” całego systemu czymś podobnym do PRD, aby zapewnić, że GPJE osiągnie tryb. przyspieszający „proszek”. A następnie sprowadź go na orbitę kołową, „zasilając” silniki zmagazynowanym tlenem lub na czystym silniku rakietowym. W rezultacie „oszczędności” na utleniaczu, przy zastosowaniu tlenu atmosferycznego w silniku scramjet, wyniosą około 20%. Ale jest tak wiele trudności, których nie daj Boże!
Czy inżynierowie wymyślili tego rodzaju „ekonomiczne systemy” wykorzystujące powietrze zaburtowe? Tak, tyle ile trzeba! Ten sam „Zenger” i „Hotol”.
I… powiedzmy skromnie – wczesne wersje znanego już na całym świecie Topol ICBM. W rzeczy samej! Cały ten system nazywał się „Gnome”
„Gnome” to trzystopniowy międzykontynentalny pocisk balistyczny wyposażony w silnik na paliwo stałe odrzutowe pierwszego stopnia, silniki na paliwo stałe drugiego i trzeciego stopnia oraz akcelerator. Projekt prowadzono od początku lat 60. w Biurze Projektów Budowy Maszyn (Kołomna) pod kierownictwem Borysa Szawyrina.
Maksymalny zasięg ognia, km 11000
Masa startowa, t 29
Masa ładunku, kg 470
Długość pocisku, m 16, 14
Liczba kroków 3
Później projektant MIT A. D. Nadiradze, opierając się na swoim doświadczeniu w tworzeniu mobilnego OTR „Temp”, zaproponował projekt ICBM dotyczący konwencjonalnych silników na paliwo stałe. Poparło go kierownictwo Ministerstwa Przemysłu Obronnego, w wyniku czego otrzymaliśmy 45-tonowy mobilny naziemny międzykontynentalny „Temp-2S”. Dalej jego modernizacja i udoskonalenie – „Pionierzy” (RSD) i „Topol” (MBR)… Wielu uważa to za jego podstępność (45 ton zamiast obiecanych 29). Niemniej to samo mogło się stać z „gnomem”. Obliczenia to jedno, a praktyczna implementacja to zupełnie co innego!
Naddźwiękowy międzykontynentalny pocisk wycieczkowy „Tempest” („produkt 351”), który jest najbliższy wymaganym parametrom samolotu z silnikiem scramjet.
Długość, m - 20, 396
Rozpiętość skrzydeł, m - 7, 746
Wysokość, m - 6, 642
Powierzchnia skrzydła, m2 - 44,6
Waga startowa, kg - 98.280
Masa początkowego etapu podtrzymania, kg - 33,522
Masa głowicy, kg - 3403
Prędkość przelotowa, km / h - 3300
Wysokość lotu, km - 18 - 25, 5
Zasięg, km - 7830
Czysto teoretycznie układ ten, przy użyciu nowoczesnych materiałów, paliw, „przyspieszaczy” na paliwo stałe, może zostać przyspieszony, prawdopodobnie do 5 Macha. Ale to jest pytanie: czy będzie miał super wyższość nad istniejącymi ICBM?
Czas dotarcia do celu na maksymalnym zasięgu wyniesie około 1,5 godziny (ICBM - 30 minut).
Będą pewne korzyści - na przykład opóźnienie wykrywania.
ICBM są wykrywane dość szybko, po pierwsze pochodnia początkowa, a po drugie wysoka wznosząca się wysokość trajektorii balistycznej (do 1600 km).
Chociaż nasze ostatnie „Topol-M” i „Yarsy” i inne z tej samej rodziny, jak mówią, mogą latać po innych, np. quasi-stylizowanych trasach okrężnych (100-200 km), to dlatego ich stosunek mocy do masy stosunek i masa znacznie różnią się od chudych „Minutemanów” zoptymalizowanych pod kątem trajektorii balistycznych.
W związku z tym przypominam sobie żrący entuzjazm inżyniera rakietowego NASA (lub Pentagonu) - „de, Rosjanie nie wiedzą, jak robić rakiety, mają nawet nowoczesne, cięższe i większe niż nasze, opracowane w latach 70-tych. Okrzyki jednak szybko ucichły. Najwyraźniej bardziej wykwalifikowani towarzysze wyjaśnili mu, o co chodzi …
Tak więc główne pytanie dotyczące samolotów z pociskami hipersonicznymi brzmi – czy są one potrzebne, czy na razie się powstrzymamy?
Jak widzieliśmy, rakiety i statki orbitalne były od dawna wdrażane, ale nie na silniku scramjet.
A o samolotach…
Przez ponad 20 lat wojsko utrzymywało M <3,5 (SR-71, Sotka, MiG-31). Dalszy wzrost prędkości nie oznacza dodatkowych korzyści, jednak pociski przeciwlotnicze na silnikach na paliwo stałe dostaną ją, jeśli przechwycą głowice i satelity ICBM na 1. przestrzeni.
O cywilnych liniowcach …
Wydaje mi się, że tak szybkie samoloty były potrzebne przed erą Internetu. Dlaczego pytasz? A ponieważ teraz biznesmeni, biznesmeni i urzędnicy wszelkiego rodzaju nie muszą pędzić tak szybko przez kontynenty: nadal nie będą działać szybciej niż podpisy elektroniczne i wideokonferencje.
A jeśli mimo wszystko ktoś jest niecierpliwy - zobaczyć nowonarodzonego syna lub rozpocząć plan jego narodzin - będzie musiał złagodzić swoją sprawność. I powoli „wymiotować”, jak mówią moi znajomi, narcystyczni egoiści marki BMW, wieczornym koniem w postaci głównego lub międzykontynentalnego „arbuza” lub „Boeinga” ze średnią prędkością 900 km/h, herbatą, jesteśmy spóźnieni na następny świat …
Ale silniki naddźwiękowe - silniki scramjet, których główną cechą wyróżniającą jest naddźwiękowy wypływ płynu roboczego przez komorę spalania, nie zostały jeszcze stworzone.
Może komuś się uda. Co więcej, od programistów, którzy nie zostali ostrzeżeni, że to niemożliwe, a oni, nie wiedząc o tym, wzięli i zrealizowali fantastyczny projekt. Historia nauki i techniki również zna takie przykłady…
* W budowie silników rozróżnia się dwa rodzaje niestabilnej pracy silników odrzutowych - „falowanie” i „swędzenie” na wlocie. "Swędzenie" - pulsacja powietrza o wysokiej częstotliwości w obszarze nadkrytycznych trybów pracy dyfuzora wlotowego silnika, jest odbierana jako charakterystyczny dźwięk swędzenia. W przeciwieństwie do tego „przepięcie” to wibracja o niższej częstotliwości. Swędzenie jest spowodowane zakłóceniami przepływu w przewodzie za gardzielą dyfuzora.
