19.10.2017
Гиперзвуковые полеты

Гиперзвуковые полеты: угроза или возможности?

Рейтинг:  5 / 5

Звезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активнаЗвезда активна
 

«Гиперзвуковой» - слово, которое заставляет всех военных планировщиков всегда быть начеку. Возможность летать в пять раз быстрее скорости звука – значит иметь смертоносное оружие, которое проникнет через любые защитные силы и доставит ядерное оружие точно в место назначения. Так что такое «гиперзвуковые полеты» - возможность или угроза?

Последние годы в аэрокосмической и оборонной отрасли очень много новостей про гиперзвуковые полеты и их потенциал. Военная авиация США, Китая, России, Германии, Великобритании, Индии, Австралии и даже Индонезии проводят исследования на 5 скоростях звука (число Маха = 5 или 6125 км/ч) и более. Большинство полетов – это базовые обучения, но есть и сообщения о гиперзвуковые разработки Америки, России и Китая в военных целях, пишет Newatlas.

Развитие практического гиперзвукового оружия явно дестабилизирует международную безопасность – это факт, охваченный тайной авиационной обороны многих стран.

Например, Россия и Китай не упускают возможности похвастаться своими новыми разработками. Их источники уверяют, что их авиация создала гиперзвуковые самолеты, которые летают на фантастических скоростях с числом Маха =7-8 и дальностью полета до 12 тыс. км. Но фактов, которые бы подтвердили их заявления, до сих пор нет.

Как бы там ни было, но США каждый раз вкладывает средства в авиационный защиту. В США есть мощная программа изучения сверхзвуковых полетов, которая работает под надзором правительства. Главная цель программы – создать гиперзвуковое высокоточное оружие, способное провести авиаудар в любой точке мира в течение одного часа после запуска. Между тем, Lockheed Martin совместно с агентством DARPA работают над разработкой сверхзвукового тактического транспортного средства TBG.

Сроки и диапазоны скоростей

Термин «гиперзвуковой» придумал инженер из Калифорнийского технологического института - Цянь Сюесень в 1946 году. Он предложил относить скорости с числом Маха больше 5 к гиперзвуковой. Диапазон числа Маха 1-5 называется «сверхзвуком», а от 0,8-1,2 (1500 км/ч) – называют «трансзвуком». Существуют скорости больше гиперзвук: «быстрый гиперзвук» равный числу Маха от 10 до 25 (более 12250 км/ч), а все то, что более 25 (более 30 тыс. км/ч) – ультразвук, доступный лишь космическим аппаратам в плотных слоях атмосферы.

  • Первооткрыватели сверхзвуковых полетов. Если первый сверхзвуковой полет совершил самолет с реактивным двигателем, то первый гиперзвуковой полет совершила баллистическая ракета V-2, разработанная Германией в конце Второй мировой войны.
  • X-15 – экспериментальный пилотируемый космический корабль с ракетными двигателями, который в 1959 году впервые достиг гиперзвуковых скоростей, стартовав с воздушного авианосца B-52.

X-15

  • Dyna-Soar – программа по разработке пилотируемого космического перехватчика-разведчика-бомбардировщика X-20, продолжавшаяся с 1957 по 1963 год, но проект закрыли.
  • Rockwell X-30 - проект гиперзвукового одноступенчатого космоплана, который разрабатывался в 1980-хх США для создания надежного и простого средства массового вывода людей и грузов в космос. Проект был отменен вскоре после окончания "холодной войны", через высокую стоимость и проблемы с двигателем.
  • X-43. В начале 2000-хх совершил своей первый полет беспилотный экспериментальный гиперзвуковой летательный аппарат с прямоточным реактивным двигателем. Во время одного из полетов он достиг рекордной скорости в 9,6 Маха.
  • Boeing X-51, он же WaveRider – гиперзвуковая крылатая ракета, главной целью разработки которой было сокращение времени полета высокоточных крылатых ракет. В 2013 году за 210 секунд развила скорость более 5 Маха.

Интерес к гиперзвуковым полетам неуклонно растет как среди ученых, инженеров авиатехники, так и среди коммерческих авиакомпаний и других учреждений. Причина такой заинтересованности – бескомпромиссные преимущества сверхзвуковых самолетов, в частности в военном сегменте.

Среди таких преимуществ в первую очередь скорость. К тому же, «гиперзвук» очень управляемый, в отличие от межконтинентальных баллистических ракет. Гиперзвуковой летательный аппарат сложно отследить, преследовать и тем более уничтожить. Определить точную траекторию движения гиперзвукового самолета на удивление сложно. Следовательно гиперзвуковые аппараты – неодолимое и очень эффективное оружие: цель удара (даже если она расположена на другой стороне земного шара) может быть достигнута за несколько часов. Даже самым современным радарам и противоракетному оружию гиперзвуковые аппараты не оставили бы никаких шансов.

Имея на вооружении гиперзвуковые самолеты, любая страна точно укрепит авторитет. К примеру, особый интерес к гиперзвуковым полетам имеют США, которые придерживаются концепции «A2AD» – сдерживание противника путем создания повышенной опасности для дислокации его сил. Здесь гиперзвук рассматривается как решение спорных военных ситуаций, особенно с теми странами, где альтернативой является ядерный удар или полномасштабная военная операция.

В свою очередь, гиперзвуковое вооружение позволит другим странам стратегически укрепить власть в определенных регионах.

Технические барьеры

До сих пор существует множество нерешенных технических вопросов по гиперзвуковым полетам. Одна из крупнейших проблем - высота. Ученые до сих пор не выяснили, как сохранить управляемый, устойчивый полет на высотах ниже стратосферы. Проблемы, связанные с прохождением гиперзвуковой ракетой плотного воздуха, просто массивные. Ученые пытаются решить этот вопрос с помощью компьютерной динамики жидкости, которая использует сложные компьютерные модели, чтобы выяснить, как воздух действует и протекает вокруг объектов на гиперзвуковых скоростях.

Другой путь – просто летать на чрезвычайных высотах: чем быстрее, тем выше. Это решает много проблем, но при скоростях свыше 8М гиперзвуковые корабли становятся менее эффективными. А при 20М они находятся в орбитальном диапазоне и функционируют в вакууме космоса.

Однако здесь возникает вопрос, как достичь таких скоростей. Теоретически в гиперзвуковых транспортных средствах двигатель должен быть тесно интегрирован в летательный аппарат, чтобы оптимизировать аэродинамику на специфической миссии, с очень малой погрешностью в достижении точного контроля. Несмотря на многие годы исследований двигателей, ученые до сих пор не сконструировали такой аппарат.

Большинство разработчиков стараются полагаться на несколько двигателей, например, на ракету на твердом топливе для начального ускорения, или гибридный двигатель, который может перенастроить себя в полете. Вполне вероятно, что эти двигатели будут все больше зависеть от водорода. Ученые имеют целью разработать революционную систему, которая охлаждает воздух, когда он попадает в двигатель. Это делается с помощью жидкого водорода, который действует одновременно как топливо и как теплоноситель.

Следующая проблема – тепло. Для каждой части гиперзвукового аппарата важное значение имеет нагрев. Во время движения аппарата в космосе эта проблема не возникает, но в атмосфере становится слишком опасной. Сильный нагрев влияет на бортовую электронику и даже структурную целостность планера. Тепловая нагрузка превращается в механическую и части самолета могут или сжиматься или растягиваться. Молекулы воздуха превращаются в коррозионные химикаты, которые быстро разъедают двигатель и корпус. Из-за проблем нагрева гиперзвуковые транспортные средства или ограничиваются очень коротким периодом полета, или должны иметь системы активного охлаждения. Корпус и двигатели должны быть изготовлены из титана, сверхсплава, керамики или композитов или иметь неординарное покрытие, например из долек черепицы нано-размера. Материал должен противостоять теплу, предотвращать возникновение коррозии.

Гиперзвуковые скорости предусматривают очень короткое время реакции, поэтому потеря контроля даже на микросекунду может вызвать катастрофу. Следовательно гиперзвуковые транспортные средства должны быть оснащены автономными системами полета с очень коротким временем принятия решений и очень малой погрешностью. Автономные системы гиперзвуковых аппаратов – компьютеры, способные обрабатывать до 50 миллионов инструкций каждую секунду.

Непреодолимая сила

За последние годы ученые демонстрируют большой прогресс в исследованиях по гиперзвуковой аэродинамике, а также строения и дизайна двигателей. Кое-кто прогнозирует, что полноценные гиперзвуковые самолеты появятся через 10-20 лет. Также некоторые утверждают, что с появлением гиперзвуковых аппаратов возникнет новая, непобедимая и одновременно очень опасная сила. Во всяком случае, невозможно дать окончательный ответа о том, как изменится мир после появления гиперзвуковых аппаратов.

Очевидно, что вооружение никогда не бывает односторонним. Если одни занимаются гиперзвуковыми исследованиями, другие пытаются улучшить качество и мощность современного оружия. Как уже отмечалось, если бы сейчас существовала мощная, полностью эффективная гиперзвуковое ракета, она не оставила бы шансов нынешним радарам и противоракетным станциям. Однако за 10-20 лет, когда появятся качественные гиперзвуковые аппараты, появятся также новые, более быстрые и мощные компьютеры, новые спутниковые мониторы, системы препятствий, лазеры, средства кибернетического ведения войны, то есть все то, что, вероятно, сможет противостоять гиперзвуковым аппаратам.

Следующий шаг

Сообщение о прогрессе в разработке сверхзвуковых ракет поступают из Китая, России, США. Кроме военной сферы, технология гиперзвука может иметь применение в других отраслях. В частности, в разведке (успех уже показал гиперзвуковой самолет SR-71 Blackbird Lockheed Martin). Сейчас Lockheed Martin разрабатывает «преемника» – SR-72. Еще одно поле, где может «функционировать» гиперзвук – запуск спутников. С этой целью сейчас в DARPA (Агентство передовых оборонных исследовательских проектов Минобороны США) разрабатывают самолет, который использует криогенный жидкий кислород и водородное топливо для питания двигателя Aerojet Rocketdyne Space Shuttle АР-22.

Кроме того, существует перспектива развития сверхбыстрых коммерческий пассажирских авиаперевозок.

Гиперзвуковые полеты – угроза или возможности? Ответ зависит от того, кто и с какой целью использует новые технологии. Наконец, добро или зло технологии не в самом инструменте, а в том, кто владеет ею. Одно известно точно – гиперзвуковые полеты уже не является несбыточной фантастикой, а близким будущим, на пути к которому лишь несколько нерешенных технических вопросов.

  1. Последние
  2. Популярные
Загрузка...

Новости технологий сегодня

Самые популярные метки