A világ leggyorsabb hiperszonikus repülőgépe. Orosz hiperszonikus repülőgép

2024 Szerző: Howard Calhoun | [email protected]. Utoljára módosítva: 2023-12-17 10:30

Egy közönséges utasszállító körülbelül 900 km/h sebességgel repül. Egy sugárhajtású vadászgép körülbelül háromszoros sebességet érhet el. Az Orosz Föderáció és a világ más országainak modern mérnökei azonban aktívan fejlesztenek még gyorsabb gépeket - hiperszonikus repülőgépeket. Mik az adott fogalmak sajátosságai?

A hiperszonikus repülőgép kritériumai

Mi az a hiperszonikus repülőgép? Ilyeneken szokás érteni egy olyan készüléket, amely képes repülni a hang sebességénél többszörösen. A kutatók megközelítése a specifikus mutató meghatározásához eltérő. Elterjedt módszertan szerint egy repülőgépet akkor kell hiperszonikusnak tekinteni, ha a leggyorsabb modern szuperszonikus járművek sebességmutatóinak többszöröse. Amelyek körülbelül 3-4 ezer km / h. Vagyis egy hiperszonikus repülőgépnek, ha követi ezt a módszert, 6000 km/h sebességet kell elérnie.

Péniás ésvezérelt járművek

A kutatók megközelítései eltérhetnek egy adott eszköz repülőgépként való besorolásának kritériumait illetően is. Létezik olyan verzió, hogy csak azok a gépek tekinthetők ilyennek, amelyeket egy személy irányít. Van egy álláspont, amely szerint a pilóta nélküli jármű is repülőgépnek tekinthető. Ezért egyes elemzők a kérdéses típusú gépeket emberi irányítás alatt állókra és önállóan működő gépekre osztják. Az ilyen felosztás indokolt lehet, mivel a pilóta nélküli járművek sokkal lenyűgözőbb műszaki jellemzőkkel rendelkezhetnek, például a túlterhelés és a sebesség tekintetében.

Ugyanakkor sok kutató egyetlen fogalomnak tekinti a hiperszonikus repülőgépeket, amelyeknél a fő mutató a sebesség. Nem mindegy, hogy valaki ül a készülék kormányánál, vagy a gépet egy robot irányítja – a lényeg, hogy a gép elég gyors legyen.

Felszállás – egyedül vagy asszisztált?

Elterjedt a hiperszonikus repülőgépek osztályozása, amely azon alapul, hogy önállóan felszállóként, vagy erősebb hordozóra – rakétára vagy teherszállító repülőgépre – kell őket besorolni. Létezik egy álláspont, amely szerint a szóban forgó típusú eszközökre elsősorban olyanokra lehet hivatkozni, amelyek önállóan vagy más típusú berendezések minimális bevonásával képesek felszállni. Azoknak a kutatóknak azonban, akik úgy vélik, hogy a hiperszonikus repülőgépekre jellemző fő kritérium a sebesség, meg kell tenniükminden osztályozásban a legfontosabb legyen. Legyen szó pilóta nélküli, irányított, önállóan vagy más gépek segítségével felszállásra képes készülék besorolásáról - ha a megfelelő mutató eléri a fenti értékeket, akkor az azt jelenti, hogy hiperszonikus repülőgépről beszélünk.

A hiperszonikus megoldások fő problémái

A hiperszonikus megoldások koncepciója sok évtizedes múltra tekint vissza. A megfelelő típusú járművek fejlesztésének évei során a világ mérnökei számos olyan jelentős problémát oldottak meg, amelyek objektív módon megakadályozzák a "hiperhang" előállításának beindítását – hasonlóan a turbóprop repülőgépek gyártásának megszervezéséhez.

A hiperszonikus repülőgépek tervezésének fő nehézsége egy olyan hajtómű létrehozása, amely kellően energiahatékony lehet. További probléma a készülék szükséges hővédelmének beállítása. A tény az, hogy a hiperszonikus repülőgép sebessége a fent vizsgált értékekben a hajótest erős felmelegedését jelenti a légkörrel szembeni súrlódás miatt.

Ma több mintát tekintünk meg a megfelelő típusú repülőgépek sikeres prototípusaiból, amelyek fejlesztői jelentős előrelépést tudtak elérni a feltárt problémák sikeres megoldásában. Vizsgáljuk meg most a világ leghíresebb fejlesztéseit a szóban forgó típusú hiperszonikus repülőgépek létrehozásával kapcsolatban.

A Boeing leggyorsabb gépe

Egyes szakértők szerint a világ leggyorsabb hiperszonikus repülőgépe az amerikai Boeing X-43A. Tehát ennek az eszköznek a tesztelése során rögzítették, hogy elérte a sebességetmeghaladja a 11 ezer km/h-t. Ez körülbelül 9,6-szorosa a hangsebességnek.

Mi a különleges az X-43A hiperszonikus repülőgépben? Ennek a repülőgépnek a jellemzői a következők:

- a teszteken rögzített maximális sebesség - 11 230 km / h;

- szárnyfesztávolság - 1,5 m;

- házhossz - 3,6 m;

- motor - közvetlen áramlású, szuperszonikus égésű ramjet;

- üzemanyag - légköri oxigén, hidrogén.

Megjegyezhető, hogy a kérdéses készülék az egyik legkörnyezetbarátabb. Az a tény, hogy a felhasznált tüzelőanyag gyakorlatilag nem jár káros égéstermékek kibocsátásával.

Az X-43A hiperszonikus repülőgépet a NASA mérnökei, valamint az Orbical Science Corporation és a Minocraft közös erőfeszítéseivel fejlesztették ki. A repülőgépet körülbelül 10 évig készítették. Körülbelül 250 millió dollárt fektettek be a fejlesztésébe. A szóban forgó repülőgép koncepcionális újdonsága, hogy a hajtóerő működését biztosító legújabb technológiát próbálták ki.

Az Orbital Science által kifejlesztett

Az Orbital Science, amely, mint fentebb megjegyeztük, részt vett az X-43A készülék megalkotásában, saját hiperszonikus repülőgépét is megalkotta - X-34.

A végsebessége meghaladja a 12 000 km/h-t. Igaz, a gyakorlati tesztek során nem sikerült elérni - ráadásul az X43-A repülőgép által mutatott mutatót sem sikerült elérni. Repülőgépnek számíta készülék felgyorsul, ha a szilárd tüzelőanyaggal működő Pegasus rakéta aktiválódik. Az X-34-et először 2001-ben tesztelték. A szóban forgó repülőgép lényegesen nagyobb, mint a Boeing készüléke – hossza 17,78 m, szárnyfesztávolsága 8,85 m. Az Orbical Science hiperszonikus járművének maximális repülési magassága 75 kilométer.

Észak-amerikai repülőgépek

Egy másik jól ismert hiperszonikus repülőgép az Észak-Amerika által gyártott X-15. Az elemzők ezt a berendezést kísérleti jellegűnek nevezik.

Rakétahajtóművekkel van felszerelve, ami egyes szakértőknek okot ad arra, hogy ne minősítsék repülőgépnek. A rakétahajtóművek jelenléte azonban lehetővé teszi az eszköz számára, hogy különösen szuborbitális repüléseket hajtson végre. Tehát ebben az üzemmódban az egyik teszt során pilóták tesztelték. Az X-15 készülék célja a hiperszonikus repülések sajátosságainak tanulmányozása, egyes tervezési megoldások, új anyagok és az ilyen gépek vezérlési tulajdonságainak értékelése a légkör különböző rétegeiben. Figyelemre méltó, hogy a projekt koncepcióját még 1954-ben hagyták jóvá. Az X-15 több mint 7 ezer km / h sebességgel repül. Repülési hatótávolsága több mint 500 km, magassága meghaladja a 100 km-t.

A leggyorsabb sorozatgyártású repülőgép

A fent vizsgált hiperszonikus járművek valójában a kutatási kategóriába tartoznak. Hasznos lesz figyelembe venni néhány olyan repülőgép sorozatmintáját, amelyek jellemzőiben közel állnak a hiperszonikushoz, vagy (egyik vagy másik módszertan szerint) hiperszonikusak.

Az ilyen gépek közé tartozik az amerikai fejlesztésű SR-71. Egyes kutatók nem hajlandók ezt a repülőgépet hiperszonikusnak minősíteni, mivel maximális sebessége körülbelül 3,7 ezer km / h. Legszembetűnőbb jellemzői közé tartozik a felszálló tömege, amely meghaladja a 77 tonnát. A készülék hossza több mint 23 m, a szárnyfesztávolsága több mint 13 m.

Az egyik leggyorsabb katonai repülőgép az orosz MiG-25. A készülék több mint 3,3 ezer km/h sebességet érhet el. Az orosz repülőgép maximális felszálló tömege 41 tonna.

Így a soros megoldások piacán, jellemzőiben közel a hiperszonikus megoldásokhoz, az Orosz Föderáció a vezetők között van. De mit lehet mondani az orosz fejlesztésekről a "klasszikus" hiperszonikus repülőgépek tekintetében? Képesek-e az Orosz Föderáció mérnökei olyan megoldást létrehozni, amely versenyképes a Boeing és az Orbital Scence gépeivel?

Orosz hiperszonikus járművek

Jelenleg az orosz hiperszonikus repülőgép fejlesztés alatt áll. De nagyon aktív. A Yu-71-es repülőgépről beszélünk. Az első teszteket – a médiajelentések alapján – 2015 februárjában végezték Orenburg közelében.

A repülőgépet várhatóan katonai célokra használják majd. Így egy hiperszonikus jármű szükség esetén képes lesz ütőfegyvereket szállítani jelentős távolságokra, figyelni a területet, és a támadó repülés elemeként is használható. Egyes kutatók úgy vélik, hogy 2020-2025. a Stratégiai Rakétaerők mintegy 20 repülőgépet kapnakmegfelelő típus.

A médiában olyan információk vannak, hogy a szóban forgó orosz hiperszonikus repülőgépet a szintén tervezési szakaszban lévő Sarmat ballisztikus rakétára helyezik. Egyes elemzők úgy vélik, hogy a fejlesztés alatt álló Yu-71 hiperszonikus jármű nem más, mint egy robbanófej, amelynek az utolsó repülési szegmensben el kell válnia egy ballisztikus rakétától, hogy a repülőgépekre jellemző nagy manőverezőképességnek köszönhetően le tudja győzni a rakétát. védelmi rendszerek.

Ajax projekt

A hiperszonikus repülőgépek fejlesztésével kapcsolatos legfigyelemreméltóbb projektek közé tartozik az Ajax. Tanulmányozzuk részletesebben. Hiperszonikus repülőgép "Ajax" - a szovjet mérnökök koncepcionális fejlesztése. A tudományos közösségben a 80-as években kezdték beszélni róla. A legfigyelemreméltóbb jellemzők közé tartozik a hővédelmi rendszer jelenléte, amelyet úgy terveztek, hogy megvédje a házat a túlmelegedéstől. Így az Ajax készülék fejlesztői megoldást javasoltak a fentebb azonosított „hiperszonikus” problémák egyikére.

A repülőgépek hővédelmének hagyományos rendszere speciális anyagok elhelyezését foglalja magában a testen. Az Ajax fejlesztői egy másik koncepciót javasoltak, amely szerint nem a külső felmelegedéstől kellett volna megvédeni a készüléket, hanem hőt engedni az autóba, miközben növeli az energiaforrását. A szovjet apparátus fő versenytársa az Egyesült Államokban létrehozott Aurora hiperszonikus repülőgép volt. Azonban annak a ténynek köszönhetően, hogy a Szovjetunió tervezői jelentősen kibővítették a lehetőségeketkoncepció szerint az új fejlesztést a legszélesebb körű feladatokkal, ezen belül is a kutatással bízták meg. Azt mondhatjuk, hogy az Ajax egy hiperszonikus többcélú repülőgép.

Nézzük meg közelebbről a Szovjetunió mérnökei által javasolt technológiai újításokat.

Tehát az Ajax szovjet fejlesztői azt javasolták, hogy a repülőgép testének a légkörrel szembeni súrlódása következtében keletkező hőt hasznos energiává alakítsák át. Technikailag ez úgy valósítható meg, hogy további héjakat helyeznek el a készüléken. Ennek eredményeként valami olyan, mint egy második épület alakult ki. Az üregét valamiféle katalizátorral, például éghető anyag és víz keverékével kellett volna kitölteni. Az Ajax szilárd anyagból készült hőszigetelő rétegét folyékonyra kellett volna cserélni, ami egyrészt a motor védelmét szolgálta volna, másrészt hozzájárul egy katalitikus reakcióhoz, ami eközben endoterm hatás kísérheti - a hő mozgása a külső testrészekből belül. Elméletileg a készülék külső részeinek hűtése bármi lehet. A felesleges hőt pedig a repülőgép hajtóművének hatékonyságának növelése érdekében kellett volna felhasználni. Ugyanakkor ez a technológia lehetővé tenné az üzemanyag reakciója következtében szabad hidrogén előállítását.

Jelenleg a nagyközönség számára nem áll rendelkezésre információ az Ajax fejlesztésének folytatásáról, de a kutatók nagyon ígéretesnek tartják a szovjet koncepciók gyakorlatba ültetését.

Kínai hiperszonikus járművek

VersenytársOroszország és az USA a hiperszonikus megoldások piacán Kína. A kínai mérnökök leghíresebb fejlesztései közé tartozik a WU-14 repülőgép. Ez egy ballisztikus rakétára szerelt hiperszonikus sikló.

ICBM repülőgépet indít az űrbe, ahonnan a gép élesen zuhan lefelé, hiperszonikus sebességet fejlesztve. A kínai készülék különféle ICBM-ekre szerelhető, 2000 és 12000 km közötti hatótávolsággal. Kiderült, hogy a tesztek során a WU-14 12 ezer km/h-t meghaladó sebességet tudott elérni, így egyes elemzők szerint a leggyorsabb hiperszonikus repülőgéppé vált.

Ugyanakkor sok kutató úgy véli, hogy a kínai fejlesztést nem teljesen jogos a repülőgép-osztálynak tulajdonítani. Tehát széles körben elterjedt a verzió, amely szerint az eszközt pontosan robbanófejnek kell besorolni. És nagyon hatékony. Megjelölt sebességgel lerepüléskor még a legmodernebb rakétavédelmi rendszerek sem tudják garantálni a megfelelő célpont elfogását.

Megjegyezhető, hogy Oroszország és az Egyesült Államok is fejleszt katonai célokra használt hiperszonikus járműveket. Ugyanakkor az orosz koncepció, amely szerint a megfelelő típusú gépeket kell létrehozni, jelentősen eltér, amint azt egyes médiában megjelent adatok is bizonyítják, az amerikaiak és a kínaiak által megvalósított technológiai elvektől. Tehát az Orosz Föderáció fejlesztői erőfeszítéseiket a repülőgépek létrehozására összpontosítjákföldről indítható sugárhajtóművel felszerelt járművek. Oroszország ilyen irányú együttműködést tervez Indiával. Az orosz koncepció szerint létrehozott hiperszonikus eszközöket egyes elemzők szerint alacsonyabb költség és szélesebb hatókör jellemzi.

Ugyanakkor a fent említett orosz hiperszonikus repülőgép (Yu-71) egyes elemzők szerint ugyanazt az elhelyezést javasolja az ICBM-eken. Ha ez a tézis igaznak bizonyul, akkor elmondható, hogy az Orosz Föderáció mérnökei egyszerre dolgoznak a hiperszonikus repülőgép-építés két népszerű koncepciójában.

CV

Tehát, valószínűleg a világ leggyorsabb hiperszonikus repülőgépe, ha már repülőgépekről beszélünk, besorolásuktól függetlenül ez még mindig a kínai WU-14. Bár meg kell értenie, hogy a valódi információk róla, beleértve a tesztekkel kapcsolatosakat is, minősíthetők. Ez összhangban van a kínai fejlesztők elveivel, akik gyakran arra törekszenek, hogy mindenáron titokban tartsák haditechnikájukat. A leggyorsabb hiperszonikus repülőgépek sebessége meghaladja a 12 000 km/h-t. "Utoléri" az X-43A amerikai fejlesztését - sok szakértő ezt tartja a leggyorsabbnak. Elméletileg az X-43A hiperszonikus repülőgép, valamint a kínai WU-14 utolérheti az Orbical Science fejlesztését, amelyet több mint 12 ezer km/h sebességre terveztek.

Az orosz Yu-71 repülőgép jellemzőit még nem ismeri a nagyközönség. Lehetséges, hogy közel lesznek a paraméterekhezkínai repülőgép. Orosz mérnökök olyan hiperszonikus repülőgépet is fejlesztenek, amely nem ICBM-ek alapján, hanem önállóan képes felszállni.

Az orosz, kínai és amerikai kutatók jelenlegi projektjei valamilyen módon kapcsolódnak a katonai szférához. A hiperszonikus repülőgépeket – esetleges besorolásuktól függetlenül – elsősorban fegyverhordozóknak tekintik, legvalószínűbb, hogy nukleáris fegyvereket szállítanak. A világ minden tájáról származó kutatók munkáiban azonban vannak olyan tézisek, amelyek szerint a „hiperhang”, mint például a nukleáris technológia, békés is lehet.

A megfizethető és megbízható megoldások megjelenéséről van szó, amelyek lehetővé teszik a megfelelő típusú gépek tömeggyártásának megszervezését. Az ilyen eszközök alkalmazása a gazdaságfejlesztés legszélesebb ágában lehetséges. A hiperszonikus repülőgépek iránti legnagyobb kereslet valószínűleg az űriparban és a kutatási iparágakban van.

Ahogy a megfelelő gépek gyártási technológiáinak költségei egyre olcsóbbak lesznek, a közlekedési vállalkozások érdeklődést mutathatnak az ilyen projektekbe való befektetés iránt. Az ipari vállalatok, a különféle szolgáltatók a "hiperhangot" a nemzetközi kommunikáció szervezése szempontjából az üzleti versenyképesség növelésének eszközeként kezdhetik tekinteni.