Kooli Encyclopedia

• Diagnostika

Tegelikult miks täpselt 5 M? Väärtus 5 valiti, sest selles kiiruses täheldatakse gaasivoolu ioniseerimist ja muid füüsilisi muutusi, mis muidugi mõjutavad selle omadusi. Need muutused on mootori jaoks eriti märgatavad, tavalised turboventilaatormootorid (turboreaktiivmootorid) lihtsalt ei suuda sellisel kiirusel töötada, on vaja põhimõtteliselt erinevat mootorit, raketi või otsemootorit (kuigi tegelikult ei ole see nii erinev, selles pole lihtsalt kompressorit ja turbiini ning see täidab oma funktsiooni samamoodi: see surub sisselaskeõhku kokku, segab selle kütusega, põletab selle põlemiskambris ja võtab väljavoolu voolu.

Tegelikult on hüdrauliline mootor, see on põlemiskambriga toru, väga kiire ja tõhus. Just sellisel mootoril on suur puudus, see vajab tööks teatud algkiirust (selle jaoks ei ole kompressorit, õhu kokkusurumine väikese kiirusega).

Kiiruse ajalugu

1965. aastal jõudis YF-12 (kuulsa SR-71 prototüüp) kiiruseni 3,331,5 km / h ja 1976. aastal oli SR-71 ise 3529,6 km / h. See on “ainult” 3,2–3,3 M. Kaugel ei ole ülitundlik, kuid juba selle kiirusega lendamiseks atmosfääris tuli välja töötada spetsiaalsed mootorid, mis töötasid tavapärases režiimis madala kiirusega ja suurtel kiirustel ramjet-režiimis ning pilootide jaoks - spetsiaalsed elutoetussüsteemid (kosmosesüsteemid ja jahutussüsteemid), kuna lennuk soojendati liiga palju. Hiljem kasutati neid kosmoseid Shuttle projekti jaoks. Väga pikka aega oli SR-71 maailma kõige kiirem lennuk (1999. aastal lõpetati lendamine).

Nõukogude MiG-25R jõudis teoreetiliselt kiiruseni 3,2 M, kuid töökiirus piirdus 2,83 M-ga.

Praegused pinged

Kõigi paljutõotavate teadusuuringute taga, nagu sõjavägi tavaliselt seisab. Hüpersonilise kiiruse korral on see nii. Nüüd tehakse uuringuid peamiselt kosmoseaparaatide, hüpersoniliste reisilaevade ja nn hüpersonilise lõhkepeade suunas. Nüüd räägime atmosfääris lendavast "tõelisest" hüpervangust.

Pange tähele, et 60-70ndatel aastatel toimus aktiivne hüpersonilise kiirusega seotud töö, siis kõik projektid suleti. Tagasi kiirusele üle 5 M ainult 2000ndate aastate alguses. Kui tehnoloogia võimaldab luua hüpersonilise lennu jaoks tõhusaid otsevoolu mootoreid.

Hüpotiivne kiirus

Hüpooniline kiirus (HS) aerodünaamikas - kiirused, mis oluliselt ületavad atmosfääri heli kiirust.

Alates 1970. aastatest viitab mõiste tavaliselt ülehelikiirusele üle 5 Machi numbri (M).

Sisu

Üldine teave

Hüpersonilise kiirusega lendamine on osa ülehelikiiruse režiimist ja seda tehakse ülehelikiirusega gaasivoolus. Ülihelikiirusega õhuvool erineb radikaalselt allhelikiirusest ning lennuki kiirus, mis ületab helikiiruse (üle 1,2 M), erineb radikaalselt allhelikiirusest (kuni 0,75 M; kiirus vahemikus 0,75 kuni 1,2 M nimetatakse transooniliseks kiiruseks) ).

Hüpersonilise kiiruse alumise piiri määratlus on tavaliselt seotud molekulide ioniseerimise ja dissotsiatsiooni protsesside tekkimisega piirdekihis (PS) ümber seadme, mis liigub atmosfääris ja mis hakkab tekkima umbes 5 M juures. Seda kiirust iseloomustab ka asjaolu, et ramjet mootor („ Ramjet "), mille kütusepõletus on madalamal (" SPVRD "), muutub kasutuks, kuna selle tüüpi mootoris kulgeva õhu pidurdamisel tekib äärmiselt suur hõõrdumine. Seega, hüpersonilise kiiruse vahemikus on võimalik jätkata lendude jätkamiseks ainult ülehelikiirusega kütuse põletusmootoriga rakettmootorit või hüpersonilist ramjet (scramjet).

Voolu omadused

Kuigi hüpersonilise voolu (GP) määratlus on üsna vastuoluline, kuna puudub ülehelikiiruse ja hüpersonilise voolu selge piir, võib GP-d iseloomustada teatud füüsiliste nähtustega, mida ei saa enam arvestada, nimelt:

• õhuke kihi lööklaine;
• viskoossete löögikihtide moodustumine;
• ebastabiilsete lainete ilmumine PS-desse, mis ei ole subsonikavoogude ja ülehelikiirusega voolud [1];
• kõrge temperatuuri vool [2].

Õhuke löögilaine

Kui kiirus ja vastavad Machi arvud suurenevad, suureneb ka lööklaine taga olev tihedus (SW), mis vastab massi säilitamise tõttu SW taga oleva mahu vähenemisele. Seetõttu muutub lööklaine kiht, st seadme ja lööklaine vaheline maht, kõrge Machi arvul õhukeseks, luues seadme ümber õhukese piirkihi (PS).

Viskoossete löögikihtide moodustumine

Osa õhuvoolu ümbritsevast suurest kineetilisest energiast, kui M> 3 (viskoosne vool) muudetakse viskoosse interaktsiooni tõttu sisemiseks energiaks. Sisemise energia suurenemine saavutatakse temperatuuri tõusuga. Kuna rõhu gradient, mis on suunatud piki normaalset voolu piirdekihis, on ligikaudu null, põhjustab suurte Machi numbrite märkimisväärne temperatuuri tõus tiheduse vähenemise. Seega kasvab seadme pinnal olev PS ja suurte Machi arvud kokku õhukese löögilaine kihiga nina lähedal, moodustades viskoosse löögikihi.

Ebastabiilsete lainete ilmumine PS-des, mis ei ole allhelikiirusele ja ülehelikiirusele iseloomulikud

Olulise probleemina, mis on seotud laminaarse voolu ülekandmisega turbulentsesse voolu, kui voolu ümber õhusõiduki, on võtmeroll PS-s tekkinud ebastabiilsuse lained. Selliste lainete kasv ja sellele järgnev mittelineaarne interaktsioon muudavad algselt laminaarse voolu turbulentseks vooluks. Alamhelikiirusel ja ülehelikiirusel on laminaar-turbulentse ülemineku võtmerolliks vormini iseloomuga Tolmin-Schlichting'i lained. Alates M = 4,5 ilmuvad ja hakkavad domineerima II tüüpi akustilised lained (režiim II või Makav režiim), mille tõttu toimub üleminek turbulentsile klassikalises ülemineku stsenaariumis (on olemas ka möödavoolu üleminekumehhanism) [1].

Kõrge temperatuurivool

Kiire voolu sõiduki esiosas (takistuspunkt või -piirkond) põhjustab gaasi kuumenemise väga kõrge temperatuurini (kuni mitu tuhat kraadi). Kõrged temperatuurid omakorda loovad voolu mittetasakaalulisi keemilisi omadusi, mis koosnevad gaasimolekulide dissotsiatsioonist ja rekombinatsioonist, aatomite ionisatsioonist, keemilistest reaktsioonidest voolus ja seadme pinnaga. Nendel tingimustel võivad konvektsiooni ja kiirguse vahetamise protsessid olla olulised [2].

Sarnasuse parameetrid

Gaasivoogude parameetreid kirjeldatakse tavaliselt sarnasuse kriteeriumide kogumiga, mis võimaldab vähendada praktiliselt lõpmatu arvu füüsilisi olekuid sarnasusgruppideks ja mis võimaldavad omavahel võrrelda erinevate füüsikaliste parameetritega gaasivooge (rõhk, temperatuur, kiirus jne). Selle põhimõtte kohaselt põhinevad tuuletunnelite katsed ja nende katsete tulemuste üleandmine tõelistele õhusõidukitele, hoolimata asjaolust, et torukatsetes võivad mudelite suurused, voolukiirused, soojuskoormused jms erineda tegelikest lennurežiimidest, samal ajal kui aeg, sarnasuse parameetrid (Mach, Reynolds, Stanton jne) vastavad lendule.

Trans- ja ülehelikiiruse või kokkusurutava voolu jaoks piisavad voolude täielikuks kirjeldamiseks enamikul juhtudel sellised parameetrid nagu Machi arv (voolukiiruse suhe kohaliku helikiirusega) ja Reynolds. Hüpersonilise andmevoo parameetrid ei ole sageli piisavad. Esiteks muutuvad löögilaine kuju kirjeldavad võrrandid 10 M kiirusel peaaegu iseseisvaks. Teiseks tähendab hüpersonilise voolu suurenenud temperatuur seda, et mitte-ideaalsete gaasidega seotud mõjud muutuvad märgatavaks.

Reaalse gaasi mõju arvestamine tähendab rohkem muutujaid, mis on vajalikud gaasi seisundi täielikuks kirjeldamiseks. Kui statsionaarset gaasi kirjeldatakse täielikult kolme kogusega: rõhk, temperatuur, soojusvõimsus (adiabaatiline indeks) ja liikuv gaas on kirjeldatud nelja muutujaga, mis hõlmab ka kiirust, siis nõuab keemiline tasakaal ka keemilise tasakaalu puhul ka keemiliste komponentide olekuvõrrandeid ja gaaside protsesse, kus on gaas. dissotsiatsioon ja ionisatsioon peavad samuti sisaldama aega ühe oma riigi muutujana. Üldiselt tähendab see seda, et ükskõik millise tasakaalustamata voolu mis tahes valitud ajal on gaasi seisundi kirjeldamiseks vaja 10 kuni 100 muutujat. Lisaks sellele ei järgi harvaesitatud hüpersoniline vool (GP), mida tavaliselt kirjeldatakse Knudseni numbritena, Navier-Stokes'i võrranditele ega nõua nende muutmist. Üldjuhul liigitatakse (klassifitseeritakse) GP üldenergia abil, mis on väljendatud entalpia (mJ / kg), üldrõhu (kPa) ja voolutempo (K) või kiiruse (km / s) abil.

Insenerirakenduste jaoks arendas W. D. Hayes välja sarnasuse parameetri, mis on lähedane Vitcomb ruumi reeglitele, mis võimaldab inseneridel rakendada ühe mudeli seeriate testide või arvutuste tulemusi terve perekonna sarnaste konfiguratsioonidega sarnaste konfiguratsioonidega või ilma täiendavate testideta. arvutused.

Režiimide loend

Hypersonic vool on jagatud paljudeks erijuhtudeks. Pooljuhtide määramine ühele või teisele voolurežiimile on raske, kuna nende riikide piirid, kus seda nähtust gaasis tuvastatakse, on hägustunud või muutub see matemaatilise modelleerimise seisukohast märgatavaks.

Täiuslik gaas

Sel juhul võib õhuvoolu pidada ideaalseks gaasivooluks. Selles režiimis sõltub GP veel Machi arvudest ja simulatsiooni juhivad pigem temperatuuri invariantsid kui adiabaatiline sein, mis toimub madalamal kiirusel. Selle ala alampiir vastab kiirustele umbes 5 M, kus subsonilise põlemisega SPVRD muutub ebaefektiivseks ja ülemine piir vastab kiirustele 10-12 M. piirkonnas.

Täiuslik gaas kahe temperatuuriga

See on osa ideaalsest gaasivoolu režiimist suure kiirusega, mille korral saab õhuvoolu pidada keemiliselt ideaalseks, kuid vibratsiooni temperatuuri ja gaasi [3] pöörlemistemperatuuri tuleb käsitleda eraldi, mis viib kahe eraldi temperatuurimudeli juurde. See on eriti tähtis ülehelikiirusega düüside kujundamisel, kus oluliseks muutub molekulide ergutamisest tingitud vibratsiooniline jahutus.

Eraldatud gaas

Sellisel juhul hakkavad gaasimolekulid dissotsieeruma, kui nad puutuvad kokku liikuva keha poolt tekitatud lööklainega. Voolu algus erineb iga konkreetse gaasi puhul oma keemiliste omadustega. Seadme korpuse materjali võimekus toimida katalüsaatorina nendes reaktsioonides mängib rolli pinna kuumutamisel, mis tähendab hüpersonilise voolu sõltuvuse ilmumist liikuva keha keemilistele omadustele. Režiimi alumine piir määratakse gaasi esimese komponendiga, mis hakkab eralduma antud voolukiiruse aeglustustemperatuuril, mis vastab lämmastikule 2000 K juures. Selle režiimi ülemise piiri määrab gaasiaatomite ionisatsiooniprotsesside algus HJ-s.

Ioniseeritud gaas

Sellisel juhul muutub aatomite kadunud elektronide arv oluliseks ja elektronid tuleb modelleerida eraldi. Sageli peetakse elektrongaasi temperatuuri teistest gaasikomponentidest eraldatuks. See režiim vastab GP 10–12 km / s (> 25 M) kiiruse vahemikule ja gaasi olekut sel juhul kirjeldatakse mitteradiatiivse või mitte-kiirgava plasma mudelite abil.

Kiirgusülekande domineerimisrežiim

Kiirustel, mis ületavad 12 km / s, hakatakse soojuse ülekandmist seadmesse esmajoones peamiselt kiirgusülekande kaudu, mis hakkab domineerima termodünaamilise ülekande juures koos kiiruse suurenemisega. Gaasi simulatsioon on antud juhul jagatud kaheks:

• optiliselt õhuke - sel juhul eeldatakse, et gaas ei reageeri jälle kiirgusest, mis pärineb selle teistest osadest või valitud ruumalaühikutest;
• optiliselt paks - kus võetakse arvesse kiirguse neeldumist plasmast, mis seejärel taastatakse, sealhulgas seadme korpusel.

Optiliselt paksude gaaside modelleerimine on keeruline ülesanne, sest kiirguse ülekande arvutamisel voolu igas punktis suurendatakse arvutuslike punktide arvu suurenemisega eksponentsiaalselt.

Red Air

Lennundus, langevarjud, laskurid

Hüpotiivne kiirus

Nõukogude hüpersoniline rakett X-90

Nõukogude hüpersoniline rakett X-90 koos volditud tiibadega

Hypersonic kiirus sõidab kiirusega Neli heli kiirust ja rohkem. Lennundusspetsialistide seas kasutatakse kõige sagedamini nimetust „kiiruse kiirus”, mitte „kiirus”. See nimi pärineb Austria teadlase füüsiku Ernst Machi (Ernst Mach) perekonnanimest, kes uuris kehade ülehelikiirusega kaasnevaid aerodünaamilisi protsesse. Seega on 1Max üks helikiirus. Seega on hüpersoniline kiirus Neli Machi ja rohkem. 1987. aastal, 7. detsembril, allkirjastasid NSVLi ja USA riigipead Washingtonis Washingtoni ja Ronald Reagani Pioneeri ja Pershing-2 lepingu keskmise ulatusega tuumarakettide kõrvaldamise kohta. Selle sündmuse tulemusena peatati nõukogude strateegilise kruiisiraketi "X-90" areng, millel oli hüpersoniline lennu kiirus. X-90 raketi loojad said loa teostada ainult ühte testlennu. See edukas test võib viia Nõukogude õhujõudude õhusõidukite ümberehitamiseni hüpersonilise lennukiirusega, mis võiks tagada NSVL õhu paremuse.

Ameerika ülehelikiirusega katselennuk Bell X-1

1943. aastal hakkas Ameerika lennufirma "Bell" looma õhusõidukit, mis pidi ületama heli kiiruse. Vintpüss lööb kiiremini kui heli kiirus, nii et keegi ei mõelnud uue õhusõiduki kere kuju. Tema konstruktsioon võttis endale suure ohutuse. Mõnes kohas ületas kile ühte sentimeetri paksust. Pulp oli raske. Sõltumatu stardist ei saa olla mingit küsimust. Taevas tõsteti uus lennuk B-29 pommitaja abiga. Ameerika õhusõidukid, mis on kavandatud heli kiiruse ületamiseks, mida nimetatakse "X-1" (vt artiklit "Tundmatu õhusõiduk"). X-1 kere vorm võib olla sobiv hüpersonilise lennukiiruse jaoks.

Esimene Nõukogude ülemahuline õhusõiduk La-176

Tsiviil-katse piloot Chalmers Goodlin seab tingimuse - preemia helikiiruse ületamiseks on 150 000 dollarit! Siis oli USAFi kapteni palk 283 dollarit kuus. Noor kapten, kes oli 24-aastane Chuck Yeager, sõjaväe ohvitser, ass piloot, kes laskis maha 19 fašistlikku lennukit, neist 5 ühes lahingus, otsustas, et ta ületab heli kiiruse. Keegi ei teadnud, et lennu ajal, et ületada heli kiirust, oli tal kaks katkist ribi ja tema parem käsi ei liigunud väga hästi. See juhtus hobuse langemise tagajärjel koos oma abikaasaga käimasoleva päeva jooksul. Chuck Yeager mõistis, et see oli tema viimane lend haigla ees ja vaikis nii, et lend EI OLE tühistatud. Heli kiiruse ületamine on esimene samm hüpersonilise lennu kiiruse suunas.

Esimene Nõukogude ballistiline rakett R-1 käivitusasendis

14. oktoobril lendas Ameerika B-29 strateegiline pommitaja 1947. aasta 14. oktoobril salajasest lennubaasist pommikambriga kinnitatud lennukiga. Umbes 7 km kõrgusel oli mehitatud kosmoselaev sel ajal ebatavaline. Mõni minut hiljem tekkis kurtava paugu, nagu samal ajal mitu tulirelva tulistamist, kuid see ei olnud katastroof. Sel päeval võitis Ameerika katsepiloot Charles Elwood Yeager, mida tuntakse paremini kui Chuck Yeager või Chuck Eager, esmakordselt inimkonna ajaloos X-1 EXPERIMENTAL lennukil SOUND SPEED. X-1 ülehelikiirusega õhusõidukite maksimaalne lennu kiirus oli 1556 km / h ja see on sirge tiiva puhul, praktiline X-1 ülemmäär on 13 115 meetrit, maksimaalne mootori tõukejõud on 2500 kgf. X-1 lossitakse ise planeerimisrežiimis. Hiljem samal õhubaasil, mida tuntakse paremini kui “Zone-51”, mis asub kuivatatud soola järve Groom (Groom) allosas, Nevada osariigi lõunaosas, katsetati hüpersonilise lennu kiirusega.

Esimene Nõukogude ballistiline rakett R-1 lendudel

Kuna USA võttis vastu tuuma sõja doktriini, on Ameerika Ühendriikides strateegiliste pommitajate arv neljakordistunud. Tuhanded F-80 ja F-82 jet võitlejad pidid pommitajaid kaitsma. Üks aasta pärast Chuck Yeagerit võitis Nõukogude testpiloot Ivan Yevgrafovich Fedorov La 176 võitleja kiiruse.

Esimene nõukogude tiibadega rakett "Storm" käivitamise ajal

La-176 tiiva pühkimine oli 45 kraadi, maksimaalne mootori tõukejõud oli 2700 kgf, praktiline ülemmäär oli 15 000 m ja maksimaalne kiirus oli 1105 km / h. Sel hetkel näis mehitatud õhusõidukite jaoks piiranguks 2-3 helikiirust. Kuid NSV Liidu salajase katsekoha juures testiti isegi hüpersonilise lennu kiirusega sõidukit. See oli R-1 rakett, mille maksimaalne kiirus oli 1 465 m / s ja lennuulatus 270 km. P-1 testid viidi läbi Kapustin Yari katsekohas Astrakhan piirkonnas. Tuleviku hüpersonilise kiirusega liikuvad õhusõidukid ei vaja mitte ainult uusi mootoreid ja uusi materjale, vaid ka uut kütust. R-1 ballistilise raketi salajane kütus oli kõrgeima puhtusastmega etüülalkohol.

Esimene Nõukogude tiibadega rakett "Storm" lennu ajal

BALLISTIC rakett R-1 töötati välja Sergei Pavlovitš Korolevi juhtimisel. Aususes ütleme, et osa Vene raketitöötajatest, kes kolisid NSVL-i pärast II maailmasõda, osalesid aktiivselt ka R-1 arendamisel. R-1 rakett oli alguspunktiks INTERCONTINENTAL ballistiliste rakettide arendamisel, millel oli hüpersoniline kiirus ja mis pidid olema absoluutselt UNLINKABLE vahendid tuumarelvade tarnimiseks. Esimene Maa tehislik satelliit ja esimene mehitatud lennud kosmosesse olid juba tingitud kontinentidevaheliste ballistiliste rakettide ilmumisest.

Space Shuttle korduvkasutatav Ameerika kosmoseaparaat, mis on teel käivituskompleksi

Nõukogude ballistilise raketi R-1 esimene edukas käivitamine toimus 10. oktoobril 1948. Sõjalise tasakaalu saavutamiseks Ameerika Ühendriikidega oli vaja sadu ja tuhandeid kilomeetreid läbivate rakettidega. Korolevi rakettide testid olid edukad ja iga järgnev mudel omandas üha suureneva hüpersonilise lennukiiruse ja kasvava lennuulatuse. Raketikütuse asendamise küsimus on päevakorras. Etüülalkohol kütusena ei ole enam piisav selle ebapiisava põlemiskiiruse ja ebapiisava soojusvõimsuse, st energia koguse tõttu. Fakt on see, et hüpersonilistel kiirustel sõitmiseks sobib kütusena ainult HYDROGEN. Ükski teine ​​keemiline element ei saa nii kiiresti lennata! Vesinikul on kõrge põlemiskiirus ja kõrge soojusvõimsus, see tähendab kõrge põlemistemperatuur, samal ajal kui sellel on võimalikult väike kogus vesinikkütust. Niisiis saavutatakse HYDROGENi rakendamisel mootori maksimaalne tõukejõud. Lisaks sellele on ka HYDROGENi kütus ABSOLUTSELT ÖKOLOOGILINE PUHASTUS. S.P. Korolyov uskus, et just see kütus lahendab maapinnalähedase ruumi liikumise probleemi hüpersonilise lennu kiirusega.

Space Shuttle USA kosmosesüstik orbiidi ajal

Siiski oli kosmiliste kiiruste jaoks veel üks lahendus. Seda pakkusid tuntud akadeemikud Mihhail Kuzmich Yangel ja Vladimir Nikolaevich Chelomei. See oli ammoniaagilaadne vedelik ja erinevalt vesinikust oli see lihtne ja väga odav valmistada. Aga kui Korolev õppis, mis see oli, tuli ta HORRORi! Seda suurepärast raketi kütust nimetati HEPTILiks. Ta osutus SINÜLIKAVA PÜSIVUSEKS ja ohtlikkuse astmeks, mis vastas ZARIN ja FOSGEN toksilistele ainetele! NSVLi valitsus otsustas siiski, et raketirelvad olid olulisemad kui võimalikud tagajärjed ja et need tuleks luua mis tahes hinnaga. Seejärel, Yangel ja Chelomey raketi jõul töötav kütus heptüülist.

Intercontinental R-7 rakett käivitamise ajal

1954. aastal sai Nõukogude luure Ameerika Ühendriikide elanikelt salajase sõnumi, tänu millele algas NSV Liidus hüpersonilise lennukiirusega lennunduse loomine. USAs nimetati seda projekti Navajo. Kaks kuud pärast salajast sõnumit andis nõukogude valitsus vastu otsuse alustada strateegilise WING raketi loomist. NSV Liidus on sellise raketi arendamine usaldatud S. A. Lavochkini disainibüroole (vt artikkel „Semyon Alekseevich Lavochkin”). Projekti nimi oli "Storm". Kolme aasta pärast hakkas "The Tempest" läbima teste Kapustin Yari katsekohas. "Storm" konfiguratsioon vastas kaasaegsele Ameerika kosmosesõidukile "Space Shuttle". Ajal test "Storm" sai teada, et Ameerika projekt "Navajo" SULETUD. See juhtus, tõenäoliselt seetõttu, et Ameerika disainerid ei suutnud sel ajal luua vajalikke mootoreid.

Kontinentidevaheline rakett R-7 lennu ajal

„Storm” ei olnud mõeldud hüpersonilise lennukiiruse jaoks, vaid veidi madalama kiirusega, kolmeks koos HALF-helikiirusega. See oli tingitud asjaolust, et sel ajal ei olnud veel loodud materjale, mis taluksid KÕRGUSE KÜTUSE vastavat hüpersonilist kiirust. Samuti peaksid pardal olevad instrumendid töötama kõrgel kuumutamistemperatuuril. “Storm” loomisel hakkasid nad just arendama materjale, mis taluvad soojendustemperatuure.

Kolme edukalt käivitatud „Buri” kruiisiraketi ajal, mis omab hüpersonilist kiirust, on Koroljev rakett R-7 juba loonud esimese kunstliku Maa satelliidi ja esimese elusolendi, nimega Laika nimega orbiidile. Sel ajal teatas NSV Liidu juht N. Hruštšov Lääne-ajakirjanduse intervjuus avalikult, et R-7 raketti saab kasutada NUCLEAR-i tasu paigaldamiseks ja tabas Ameerika Ühendriikides ükskõik millist eesmärki. Sellest hetkest sai kontinentidevahelised ballistilised raketid NSV Liidu kosmose-raketi kaitsmise alus. Sama ülesande täitmiseks tehti kruiisirakett "Storm", kuid siis nõukogude valitsus otsustas, et mõlema programmi lohistamine samal ajal oleks liiga kulukas ja "Storm" oli SULETUD.

Ameerika eksperimentaalne õhusõiduk X-31Rockwell

1950. aastate lõpus ja kogu 1960. aastatel viidi Ameerika Ühendriikides ja NSV Liidus läbi eksperimente, et luua kõrgtehnoloogilise lennukiirusega arenenud lennundustehnoloogia. Kuid õhu tihedates kihtides õhus ülekuumenenud ja mõnes kohas isegi sulanud, nii et hüpersonilise kiiruse saavutamine atmosfääris edasi ja tagasi lükati tundmatule ajale. USAs on olemas programm, millega luuakse eksperimentaalne õhusõiduk, mida nimetatakse "X", mille abil uuritakse hüpersonilise kiirusega lendu. USA sõjaväelastel oli suured lootused eksperimentaalsete X-31 lennukite suhtes, kuid 15. novembril 1967, pärast 10 sekundi möödumist hüpersonilise kiirusega, plahvatas X-31. Pärast seda peatati katselennukite "X" programm, kuid ainult mõnda aega. Nii saavutati 1970. aastate keskel Ameerika eksperimentaalses õhusõidukis "X-15" umbes 100 km kõrgusel hüpersoonne lennu kiirus, mis oli võrdne 11 helikiirusega (3,7 km / s).

Ameerika eksperimentaalne õhusõiduk X-31Rockwell

1960. aastate keskel hakkasid nii Ameerika Ühendriigid kui ka NSV Liit üksteisest sõltumatult ja samal ajal hakama looma juba masstoodanguga lennukeid, mis lendavad kolmekümne Machi kiirusel. KÕIGE helikiirusega lendamine ATMOSEERIAS on väga raske ülesanne! Selle tulemusena lõi KB Kelly Johnson Lockheedi ettevõttes ja A. I. Mikoyani disainibüroo MiG-s (vt artikkel Artem Ivanovitš Mikoyan) kaks lennundustehnoloogia meistriteost. Ameeriklased - strateegiline luureametnik "SR-71" Blackbird (vt artiklit "SR-71"). Venelased on maailma parim MiG-25 vahistamisvõitleja (vt MiG-25 artiklit). Väljaspool on SR-71 musta värvi, mitte musta värvi tõttu, vaid ferriidkatte tõttu, mis eemaldab soojuse väga tõhusalt. Hiljem viidi SR-71 hüpersonilise lennu kiiruseni 4800 km / h. MiG-25-d kasutati edukalt Iisraeli-Egiptuse sõja ajal kui kõrgete kõrguste avastamislennukit. Kogu lend MiG-25 üle Iisraeli võttis kaks minutit. Iisraeli õhukaitsevahendid väidavad, et MiG-25-l on kolm HALF-helikiirust (4,410 km / h või 1,225 m / s)!

Ameerika eksperimentaalne hüpersoonne õhusõiduk X-15 koos täiendavate kütusepaakidega, mis tühjendatakse pärast kütuse kasutamist

Õhu üleoleku võib pakkuda lennunduse lennundus. Sellel teemal tehtud töö tulemusena ilmus USAGE Space Shuttle ja Nõukogude Burani kosmoselaev (vt artiklit Buran kosmoselaev). Maal maandumisel sisenevad korduvkasutatavad kosmoselaevad atmosfääri esimesele kosmilisele kiirusele, 7,9 km / s, mis on 23,9 korda suurem heli kiirusest. Ülekuumenemise vältimiseks atmosfääri sisenemisel on väljaspool kasutatavad korduvkasutatavad laevad kaetud spetsiaalsete CERAMIC plaatidega. On selge, et isegi kui see keraamiline kate hüpersonilise kiirusega ei ole väga suur, tekib katastroof.

Ameerika eksperimentaalne hüpersooniline õhusõiduk X-15 lennu ajal

Pärast viljatut otsimist universaalsete kaitsevahendite üle ülekuumenemise eest on õhutugevuse võitlus nihkunud teisele - äärmiselt madalale kõrgusele. Tiibadega raketid liigutasid umbes 50 meetri kõrgusele lennuki kõrgusele, TOH-i hüpersonilise lennu kiirusele, umbes 850 km / h maastiku RELIEF PLAYING tehnoloogiaga. Ameerika kruiisirakett sai nime "Tomahawk" (Tomahawk) ja nõukogude analoog "X-55". Kruiisiraketi avastamine radari poolt on keeruline, sest uusim koduvõrgu süsteem omab väikest suurust ja seega väikest peegeldavat ala. Samuti on reisilennu ründamine raske tänu aktiivsele, ettearvamatule manööverdamisele lennu ajal. Nõukogude X-55 püsikiiruse raketi loomine usaldati Raduga Disainibüroole, mida juhib Igor Sergeevich Seleznev.

Ameerika eksperimentaalne hüpersoonne õhusõiduk X-15 pärast maandumist

Arvutused näitasid siiski, et püsikiiruse raketi peaaegu täielik vigastamatus võib anda ainult hüpersonilise lennu kiiruse viis kuni kuus korda kiiremini (5-6 Machi), mis vastab kiirusele umbes 2 km / s. Uute tehnoloogiate esimestel katsetel seisavad disainerid taas silmitsi sama temperatuuri ülekuumenemise probleemiga. Kui saavutati antud hüpersonilise lennu kiirus, kuumutati raketi pind peaaegu 1000 kraadini Celsiuse järgi ja need olid esimesed, kes ei suutnud juhtantenni. Siis läks Igor Seleznyov Leningradisse ettevõttesse „Leninets”, kus nad valmistasid raadiotehnikat. Spetsialistid ei andnud lõõgastavat järeldust. Tihedas atmosfääri kihtides ei ole võimalik hüpersonilist kiirust juhtida.

Ameerika strateegiline hüpersoniline lennuk SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Kuid üks uurimisinstituutidest, nimelt Vladimir Georgievich Freinstadt, pakkus välja algse idee. Miks ei tohiks petrooleet kruiisimüra pardal kasutada kütusena, et kanda kütust? Katsed viidi läbi, et luua jahutussüsteem, mis kasutab pardal olevat kütust, petrooleumi. Töö käigus jõudis Freinstadt järeldusele, et petrooleumil ei olnud piisavalt energiat hüpersonilise kiirusega lendamiseks ja et hüpersonilise kiiruse jaoks vajalik kütus oli HYDROGEN. Kuid Freinstadt tegi ettepaneku, et petrooleumist saab vesinik otse raketi pardal. Sellise mootori kontseptsiooni nimetati Ajaxiks.

Taaskasutatav Nõukogude kosmoselaev “Buran” Laevade soojusisolatsioonikate, mis koosneb spetsiaalsetest CERAMIC plaatidest, on selgelt nähtav

Tol ajal tundus see idee liiga fantastiline. Selle tulemusena võeti kasutusele X-55 sõidurajaga alam-kiirusega sõidurakett. Kuid isegi selline rakett on muutunud silmapaistvaks teaduslikuks ja tehniliseks saavutuseks. X-55 kruiisiraketi lühikirjeldus: pikkus - 5,88 m; korpuse läbimõõt - 0,514 m; tiibade pikkus - 3,1 m; lähtemass - 1195 kg; lennu vahemaa - 2 500 km; lennu kiirus - 770 km / h (214 m / s); lennu kõrgus 40 kuni 110 m; peapea kaal - 410 kg; lõhkepea võimsus - 200 kt; lööb täpsust kuni 100 m. 1983. aastal, pärast seda, kui kaitseministeeriumis võeti kasutusele reisilaev Kh-55, tekitati küsimus, kuidas piirata hüpersonilise lennu kiiruse tagava mootori loomist. Kuid just sel aastal hakkas nõukogude luureandmete aruannetes üha sagedamini ilmuma hüpersonilise õhusõiduki teema.

Nõukogude kosmosesõiduk "Buran" orbiidil

Programmi Star Wars osana hakkas USA valitsus rahastama võrdselt õhkkondades ja kosmoses lendavate sõidukite arendamist. Põhimõtteliselt uued kosmosesõidukid pidid olema hüpersonilise lennu kiirusega sõidukid. Pärast edukat X-55 loomist hakkas Igor Seleznev ilma Ajaxi masina praeguse mudeli loomiseta ootama hüpersonilise kiirusega lendava kruiisiraketi arendamist. Selline rakett oli kruiisirakett "X-90", mis pidi lendama traditsioonilises petrooleumis kiirusega üle 5 Machi. KB Selezneva suutis lahendada temperatuuri ülekuumenemise probleemi. Eeldati, et X-90 algab STRATOSPHEREst. Sellest tulenevalt vähendati raketi keha temperatuuri miinimumini. Sellise kõrgusraketi käivitamise põhjuseks oli siiski veel üks põhjus. Fakt on see, et selleks ajaks on enam-vähem õppinud ballistiliste rakettide tulistamiseks, õppima lennukite maha laskmiseks ja õppima, kuidas tulistada alla väikese kõrgusega kõrgsageduslike kruiisirakettide allsagedusliku lennu kiirusega. Ainult üks stratosfääri kiht jäi puutumata - see on õhkkonna ja kosmose vaheline kiht. Idee tekkis stratosfääri piirkonnas märkamatult märkamatult, kasutades hüpersonilist kiirust.

American cruise rakett "Tomahawk" Laevade paigaldamine

Kuid pärast esimest edukat X-90 käivitamist peatati kõik selle raketi tööd. See juhtus tänu NSV Liidu uue juhi MS Gorbatšovi korraldusele. Tol ajal Leningradis korraldas Vladimir Frainstadt grupi entusiastlikke teadlasi, et luua Ajaxi hüpersoniline mootor. See Freinstadti rühm ei loonud lihtsalt petrooleumi töötlemise üksust vesinikuks, vaid õppis ka kontrollima seadme ümber hävitavat PLASMA-d, mis tekib lennu ajal hüpersonilise kiirusega. See tähistas kõigi mehitatud lennukite tehnoloogilist läbimurret! Freinstadti rühm hakkas ette valmistama hüpersonilise mudeli esimest lendu. Kuid 1992. aastal lõpetati Ajaxi projekt rahastamise lõpetamise tõttu. 1980. aastatel oli NSV Liidus hüpersonilise kiirusega lendavate õhusõidukite arendamine maailmas esirinnas. See algus oli kadunud alles 1990. aastatel.

Ameerika reisilaev "Tomahawk" vahetult enne sihtmärgi löömist

Hüpeneesilise kiirusega lendavate lennukite tõhusus ja oht oli 1980. aastatel ilmselge. 1998. aasta alguses augusti augustis Ameerika Ühendriikide saatkondade vahetus läheduses Kenyas ja Tansaanias ägedad plahvatused. Need plahvatused korraldas Alkaida maailma terroriorganisatsioon, mida juhtis Usama Bin Laden. Samal aastal, 20. augustil, lõid ameerika laevad Araabia merel kaheksa Tomahawki kruiisiraketit. Kaks tundi hiljem tabasid raketid Afganistanis asuva terroristide laagri territooriumi. Lisaks teatasid agentid USA presidendile B. Clintonile saadetud salajases aruandes, et Afganistani Alkaida aluse raketirünnaku peamist eesmärki ei saavutatud. Pool tundi pärast rakettide käivitamist hoiatas Bin Laden tema vastu sõitvate rakettide kohta satelliitside abil ja jättis aluse umbes tund enne plahvatusi. Sellest tulenevalt jõudsid ameeriklased järeldusele, et sellist võitlusmissiooni võib rakettide abil teostada ainult hüpersonilise lennu kiirusega.

Vene reisilaev X-55 enne lennukisse paigaldamist

Mõni päev hiljem allkirjastas USA Kaitseministeeriumi arenenud arendusosakond pikaajalise lepingu Boeingiga. Lennuettevõtja sai mitme miljardi dollari, et luua universaalne reisilaev, millel on hüpersoniline lennu kiirus, SIX Mach. Tellimusest on saanud suurprojekt, mis võimaldab Ameerika Ühendriikidel luua paljutõotavaid relvi ja lennundussüsteeme. Tulevikus võivad hüpeneesilised seadmed nende arendamise käigus muutuda INTERMEDIATE seadmeteks, mis võivad korduvalt atmosfäärist kosmosesse ja tagasi liikuda, samal ajal aktiivselt manööverdades. Sellised sõidukid võivad oma ebastandardsete ja ettearvamatute lennuteede tõttu olla väga ohtlikud.

Vene reisilaev X-55 enne paigaldamist Tu-160-le

2001. aasta juulis viidi Ameerika Ühendriikides läbi eksperimentaalne X-43A lennuk. Ta pidi saavutama hüpersonilise lennu kiiruse, seitsme Machi. Aga üksus kukkus. Üldiselt on DIFFICULTIES-i hüpersonilise lennu kiirusega seadmete loomine võrreldav aatomirelvade loomisega. Viimased Ameerika hüpersonilise kruiisi raketid eeldatavasti lendavad stratosfääri kõrgustel. Hiljuti algas uuesti hüpersoonilise seadme loomise võistlus. Uue hüpersonilise raketi mootor võib muutuda plasmaks, st mootoris kasutatava põleva segu temperatuur muutub võrdseks kuuma PLASMAga. Ebapiisava rahastamise tõttu ei ole veel võimalik ennustada hüpersonilise lennukiirusega seadmete ilmumise aega Venemaal.

Ameerika eksperimentaalne hüpersoonne õhusõiduk X-43A

Eeldatavalt 2060ndatel algab maailm üle 7 000 km pikkuste vahemaade ületavate reisijate õhusõidukite massilise ülemineku hüpersonilistel lendudel kiirusel 40 kuni 60 km. 2003. aastal rahastasid ameeriklased oma uurimistööd hüpersonilise lennukiirusega reisilennukite edasiseks arendamiseks Nõukogude ülemhelisõidulises õhusõidukis Tu-144 (vt artiklid Tu-144 ja Alexey Andreevich Tupolev). Korraga tehti Tu-144 19 tükki. 2003. aastal parandati üks ülejäänud kolmest Tu-144-st ja muutus VENEMAA-AMERIKAANI programmi uue põlvkonna õhusõidukite süsteemide katsetamiseks lendavaks laboriks. Ameeriklased olid rahul nõukogude Tu-144-ga.

Nõukogude ülemjuhataja reisilennuk Tu-144

Rakett-tiivaga lennukite, hüpersoniliste lennukite, mis lendavad kiirusega 10-15 Machs, esimesed ideed ilmusid juba 1930. aastatel. Kuid isegi kõige kaugeleulatuvamatel disaineritel oli vähe arusaamu sellest, milliseid raskusi peaks idee silmitsi seisma, jagada igale meie plaani punktile ühe tunni jooksul. Hüpersonilise lennu kiirusel atmosfääris kuumutatakse tiibade servad, õhu sisselaskeavad ja muud õhusõiduki osad alumiiniumisulamite sulamistemperatuurini. Seetõttu on tulevaste hüpersoniliste õhusõidukite loomine täielikult seotud keemia, metallurgia ja uute materjalide arendamisega.

Nõukogude ülemahuline reisilennuk Tu-144 Pärast maandumist vabastati pidurduslaevad

Tavalised reaktiivmootorid kolmekiiruselise kiirusega ei ole enam tõhusad (vt artiklit "Lennunduse uuendused"). Täiendava kiiruse suurenemise korral on vaja tagada kõige FORGING õhuvool, kompressori roll, õhu kokkusurumine. Sellest piisab, et mootori INPUT-osa teeb SUBJECTINGi. Hüpersonilise lennukiiruse korral on sissetuleva õhuvoolu kokkusurumise suhe selline, et selle temperatuur muutub 1500 kraadini. Mootor lülitub nn DIRECT-FLOWING mootoriks, ilma üldse pöörlevate osadeta. Kuid samal ajal töötab see tõesti!

Ameerika eksperimentaalne hüpersoonne õhusõiduk X-43A koos Pegasuse raketi propelleriga, mis on ühendatud B-52 pommitajaga maapinnal

Nõukogude teadlane Vladimir Georgievich Freinstadt tegeles korraga petrooleumi jahutamisega, kosmosest lendavate tuumalõhkepeadega. Tänapäeval kasutavad kogu maailma disainerid tänu oma uurimustele ülekuumenenud petrooleumi põletusenergia järsu tõusu mõju, mis on tingitud niisuguse kõrge temperatuuriga HYDROGEN'i kasutamisest. See efekt annab mootorile väga suure võimsuse, mis tagab hüpersonilise lennu kiiruse. Aastal 2004 määrasid ameeriklased kaks korda kiiruse arvestust mehitamata raketilennukitele. X-43A eemaldati V-52 pommitajast 12 000 meetri kõrgusel. Pegasuse rakett kiirendas seda kolmele kiirusele ja X-43A käivitas oma mootori. X-43A maksimaalne lennu kiirus oli 11 265 km / h (3130 m / s), mis vastab 9,5 helikiirusele. Ülemine kiirusega lendamine võttis 10 sekundit 35 000 meetri kõrgusel. Kiirusel 9,5 Makhov võtab lend Moskvast New Yorkisse veidi vähem kui 43 minutit. Ameerika teadlased jätkavad lennundusteaduse liikumist.

Ameerika eksperimentaalne hüpersoonne õhusõiduk X-43A koos Pegasuse raketi propelleriga, mis on ühendatud B-52 pommitajaga lennu ajal

Ameerika eksperimentaalne hüpersoonne õhusõiduk X-43A lendamisel pärast B-52 eraldamist