Koulun tietosanakirja

• Diagnostiikka

Oikeastaan ​​miksi täsmälleen 5 M? Arvo 5 valittiin, koska tällä nopeudella havaitaan kaasuvirtauksen ionisoitumista ja muita fyysisiä muutoksia, jotka luonnollisesti vaikuttavat sen ominaisuuksiin. Nämä muutokset ovat erityisen havaittavissa moottorille, tavanomaiset turbofanimoottorit (turboreaktimoottorit) eivät yksinkertaisesti voi toimia tällä nopeudella, tarvitaan olennaisesti erilaista moottoria, rakettia tai suoraa moottoria (vaikka se ei itse asiassa ole niin erilainen, siinä ei yksinkertaisesti ole kompressoria ja turbiinia, se toimii samalla tavalla: se puristaa tuloilman, sekoittaa sen polttoaineen kanssa, polttaa sen polttokammiossa ja vastaanottaa suihkuputken ulostuloon).

Itse asiassa ramjet-moottori, tämä on putki, jossa on polttokammio, on hyvin yksinkertainen ja tehokas suurella nopeudella. On vain, että tällaisella moottorilla on valtava haittapuoli, se tarvitsee tietyn aloitusnopeuden toiminnalle (ei ole omaa kompressoria, ei mitään pakkaa ilmaa alhaisella nopeudella).

Nopeushistoria

Vuonna 1965 YF-12 (kuuluisan SR-71: n prototyyppi) saavutti nopeuden 3,331,5 km / h ja vuonna 1976 SR-71-sarja itsessään oli 3529,6 km / h. Tämä on "vain" 3,2–3,3 M. Kaukana ei ole hypersound, mutta jo lentäen tällä nopeudella ilmakehässä oli kehitettävä erityisiä moottoreita, jotka toimivat pienillä nopeuksilla normaalitilassa ja suurilla nopeuksilla ramjet-tilassa, ja lentäjille - erityiset elämän tukijärjestelmät (avaruuspuvut ja jäähdytysjärjestelmät), koska kone lämmitettiin liikaa. Myöhemmin näitä avaruusoloja käytettiin Shuttle-projektiin. SR-71 oli erittäin pitkään maailman nopein lentokone (se lopetti lentämisen vuonna 1999).

Neuvostoliiton MiG-25R voisi teoriassa saavuttaa 3,2 M: n nopeuden, mutta käyttönopeus rajoitettiin 2,83 M: iin.

Nykyinen jännitys

Kaikkien lupaavien tutkimusten takana, kun sotilaat yleensä seisovat. Jos kyseessä on hypersoninen nopeus, näin on myös. Nyt tutkimusta tehdään lähinnä avaruusalusten, hypersonisten risteilyohjusten ja ns. Nyt puhumme "todellisesta" hypersoundista, joka lentää ilmakehässä.

Huomaa, että hypersonisen nopeuden työ oli aktiivisessa vaiheessa 60-70-luvulla, sitten kaikki projektit suljettiin. Palasi nopeuksiin yli 5 M vain 2000-luvun vaihteessa. Kun tekniikka sallii tehokkaiden suoravirtausmoottoreiden luomisen hypersoniseen lentoon.

Henkilökohtainen nopeus

Hypersoninen nopeus (HS) aerodynamiikassa - nopeudet, jotka ylittävät huomattavasti äänen nopeuden ilmakehässä.

1970-luvulta lähtien konseptia kutsutaan tavallisesti yli 5 Machin (M) ylittäville yliäänenopeuksille.

Sisältö

Yleistä tietoa

Lentäminen hypersonisilla nopeuksilla on osa yliäänikuormitusmuotoa ja suoritetaan ylikierroksisessa kaasuvirrassa. Supersonic-ilmavirta eroaa radikaalisti aliverkosta, ja lentokoneen lennon dynamiikka äänen nopeuden ylittävillä nopeuksilla (yli 1,2 M) eroaa radikaalisti aliverkon lennosta (korkeintaan 0,75 M; nopeusaluetta 0,75 - 1,2 M kutsutaan transoniseksi nopeudeksi) ).

Hypeneemisen nopeuden alarajan määrittely liittyy yleensä ionisoinnin ja molekyylien hajoamisen prosessien muodostumiseen rajakerroksessa (PS) laitteen ympärille, joka liikkuu ilmakehässä, joka alkaa tapahtua noin 5 M. Myös tämä nopeus on tunnettu siitä, että ramjet-moottori (" Ramjet "), jolla on polttoainesäteilyn polttaminen (" SPVRD "), on hyödytön johtuen erittäin suuresta kitkasta, joka syntyy, kun jarrutetaan kulkevaa ilmaa tämän tyyppisessä moottorissa. Niinpä hypersonisen nopeuden alueella on mahdollista käyttää vain rakettimoottoria tai hypersonista ramjetia (scramjet), jolla on yliääninen polttoainepoltto lenton jatkamiseksi.

Virtausominaisuudet

Vaikka hypersonisen virtauksen (GP) määritelmä on melko kiistanalainen, koska yliäänen ja hypersonisen virtauksen välillä ei ole selkeää rajaa, GP: tä voidaan karakterisoida tietyillä fyysisillä ilmiöillä, joita ei voida enää sivuuttaa, kun otetaan huomioon:

• ohut kerros iskuaaltoa;
• viskoosisten sokkikerrosten muodostuminen;
• epävakauden aaltojen ilmaantuminen PS: eissä, jotka eivät ole luonteenomaisia ​​subsonic- ja supersonic-virroissa [1];
• korkean lämpötilan virtaus [2].

Ohut kerros iskuaaltoa

Kun nopeus ja vastaavat Mach-numerot kasvavat, myös iskun aallon (SW) takana oleva tiheys kasvaa, mikä vastaa massan takana olevan SW: n takana olevan tilavuuden vähenemistä. Siksi aalto- kerros eli laitteen ja iskun aallon välinen tilavuus muuttuu ohueksi suurilla Mach-numeroilla, jolloin laitteen ympärille muodostuu ohut rajakerros (PS).

Viskoosisten sokkikerrosten muodostuminen

Osa suuresta kineettisestä energiasta, joka on suljettu ilmavirtaan, kun M> 3 (viskoosi virtaus) muunnetaan sisäiseksi energiaksi viskoosisen vuorovaikutuksen vuoksi. Sisäisen energian kasvu saavutetaan lämpötilan nousun myötä. Koska painegradientti, joka on suunnattu normaalista pitkin rajakerroksen sisäistä virtausta, on suunnilleen nolla, suurten Mach-lukujen merkittävä lämpötilan nousu johtaa tiheyden vähenemiseen. Siten laitteen pinnalla oleva PS kasvaa ja suurissa Mach-luvuissa sulautuu ohut kerros iskun aaltoa lähellä nenää, jolloin muodostuu viskoosinen iskukerros.

Epävakautta aiheuttavien aaltojen ilmaantuminen PS: eissä, jotka eivät ole ominaista subsonisille ja yliäänisille virroille

Merkittävässä ongelmassa, joka liittyy laminaarivirran siirtymiseen turbulenttiseen virtaukseen lentokoneen ympärillä tapahtuvan virtauksen tapauksessa, keskeinen rooli on PS: ssä muodostuneilla epävakauden aalloilla. Tällaisten aaltojen kasvu ja sitä seuraava epälineaarinen vuorovaikutus muuntavat alun perin laminaarisen virtauksen turbulenttiseen virtaukseen. Subsonic- ja supersonic-nopeuksilla keskeinen rooli laminaarisen turbulentin siirtymässä on Tolmin-Schlichting-aalloilla, joilla on pyörre. Alkaen M = 4,5, esiintyy II-tyypin akustisia aaltoja ja ne alkavat hallita (tila II tai Makav-tila), minkä vuoksi siirtyminen turbulenssiin tapahtuu klassisessa siirtymisskenaariossa (on myös ohitussiirtymämekanismi) [1].

Korkea lämpötilan virtaus

Suuren nopeuden virtaus ajoneuvon etupisteessä (estopiste tai -alue) saa kaasun lämpenemään hyvin korkeisiin lämpötiloihin (jopa useita tuhansia asteita). Korkeat lämpötilat puolestaan ​​synnyttävät virtauksen epätasapainoisia kemiallisia ominaisuuksia, jotka koostuvat kaasumolekyylien dissosioinnista ja rekombinaatiosta, atomien ionisaatiosta, kemiallisista reaktioista virtauksessa ja laitteen pinnasta. Näissä olosuhteissa konvektio- ja säteilylämmönvaihdon prosessit voivat olla merkittäviä [2].

Samankaltaisuusparametrit

Kaasuvirtojen parametreja kuvataan yleensä samankaltaisuuskriteereillä, jotka mahdollistavat käytännössä äärettömän määrän fyysisiä tiloja samankaltaisiksi ryhmiksi ja jotka mahdollistavat eri fyysisten parametrien (paine, lämpötila, nopeus jne.) Vertailu keskenään. Tällä periaatteella kokeilla tuulitunneleissa ja näiden kokeiden tulosten siirto todellisiin ilma-aluksiin perustuu siihen, että putkikokeissa mallien koko, virtausnopeudet, lämpökuormat jne. Voivat vaihdella suuresti todellisista lentotiloista, kun taas aika, vastaavuusparametrit (Mach, Reynolds, Stanton jne.) vastaavat lentoa.

Trans- ja supersonic- tai kokoonpuristuville virtauksille useimmissa tapauksissa sellaiset parametrit kuin Mach-luku (virtausnopeuden suhde paikalliseen äänenopeuteen) ja Reynolds ovat riittäviä virtojen täydelliseen kuvaukseen. Hypersonic-tiedonkulun parametrit eivät usein riitä. Ensinnäkin yhtälöt, jotka kuvaavat iskun aallon muotoa, ovat lähes itsenäisiä nopeuksilla 10 M. Toiseksi hypersonisen virtauksen lisääntynyt lämpötila tarkoittaa, että ei-ideaalikaasuihin liittyvät vaikutukset tulevat havaittaviksi.

Reaalikaasun vaikutusten laskeminen tarkoittaa enemmän muuttujia, joita tarvitaan kaasun tilan kuvaamiseen. Jos kiinteää kaasua kuvataan täysin kolmella määrällä: paine, lämpötila, lämpökapasiteetti (adiabaattinen indeksi) ja liikkuva kaasu kuvataan neljällä muuttujalla, jotka sisältävät myös nopeuden, sitten kemiallisen tasapainon kuuma kaasu edellyttää myös kemiallisten komponenttien tilayhtälöitä ja kaasuja prosesseilla dissosiaation ja ionisaation täytyy myös sisältää aikaa yhtenä tilansa muuttujista. Yleensä tämä tarkoittaa sitä, että millä tahansa valitulla ajanhetkellä ei-tasapainovirtausta tarvitaan 10 - 100 muuttujaa kaasun tilan kuvaamiseksi. Lisäksi harvinainen hypersoninen virtaus (GP), jota yleensä kuvataan Knudsen-numeroina, ei noudata Navier-Stokesin yhtälöitä ja vaativat niiden muuttamista. Yleensä GP luokitellaan (tai luokitellaan) käyttäen kokonaisenergiaa, joka on ilmaistu kokonaisantalpian (mJ / kg), kokonaispaineen (kPa) ja virtauksen hidastumislämpötilan (K) tai nopeuden (km / s) avulla.

Teknisten sovellusten osalta W. D. Hayes kehitti samankaltaisuusparametrin, joka on lähellä Vitcomb-avaruussääntöä, jonka avulla insinöörit voivat soveltaa yhden mallin sarjan testituloksia yhden mallin kehittämiseen samanlaisten mallien samankaltaisten kokoonpanojen kehittämiseen ilman lisäkokeita tai yksityiskohtaisia laskelmat.

Tila-luettelo

Hypersoninen virtaus on jaettu moniin erityistapauksiin. Puolijohteiden kohdistaminen yhteen tai toiseen virtausjärjestelmään on vaikeaa, koska niiden tilojen "hämärtyminen", joissa tämä ilmiö havaitaan kaasussa tai tulee havaittavaksi käytetyn matemaattisen mallinnuksen näkökulmasta.

Täydellinen kaasu

Tällöin kulkevan ilmavirran voidaan katsoa olevan ihanteellinen kaasuvirtaus. Tässä tilassa oleva GP riippuu edelleen Mach-numeroista ja simulointia ohjaavat pikemminkin lämpötila-invariantsit kuin adiabaattinen seinä, joka tapahtuu pienemmillä nopeuksilla. Tämän alueen alaraja vastaa nopeuksia, jotka ovat noin 5 M, jolloin SPVRD, jolla on subsoninen palaminen, tulee tehottomaksi, ja yläraja vastaa nopeuksia alueella 10-12 M.

Täydellinen kaasu, jossa on kaksi lämpötilaa

Se on osa ideaalisen kaasuvirtauksen järjestelmää, jossa on suuret nopeudet, joissa kulkeva ilmavirta voidaan pitää kemiallisesti ihanteellisena, mutta kaasun [3] tärinälämpötila ja pyörimislämpötila on otettava huomioon erikseen, mikä johtaa kahteen erilliseen lämpötilamalliin. Tämä on erityisen tärkeää supersonic-suuttimien suunnittelussa, joissa molekyylien herätöstä johtuva värähtelyjäähdytys tulee tärkeäksi.

Erillinen kaasu

Tässä tapauksessa kaasumolekyylit alkavat erottua, kun ne joutuvat kosketukseen liikkuvan rungon tuottaman iskun aallon kanssa. Virtaus alkaa poiketa jokaisesta tarkasteltavasta kaasusta omilla kemiallisilla ominaisuuksillaan. Laitteen runkomateriaalin kyky toimia katalysaattorina näissä reaktioissa on tärkeä pinnan lämmityksen laskennassa, mikä tarkoittaa hypersonisen virtauksen riippuvuuden ilmaantumista liikkuvan rungon kemiallisiin ominaisuuksiin. Järjestelmän alaraja määräytyy kaasun ensimmäisen komponentin mukaan, joka alkaa hajota tietyllä virtauksen hidastumislämpötilalla, joka vastaa typpeä 2000 K: ssa. Tämän järjestelmän yläraja määräytyy kaasu-atomien ionisaatioprosessien alkaessa HJ: ssä.

Ionisoitu kaasu

Tässä tapauksessa atomien häviämien elektronien lukumäärä muuttuu merkittäväksi ja elektronit on mallinnettava erikseen. Usein elektronikaasun lämpötilaa pidetään eristyksenä muista kaasukomponenteista. Tämä tila vastaa GP 10–12 km / s (> 25 M) nopeusaluetta ja kaasun tilaa kuvataan tässä tapauksessa käyttämällä ei-säteilevän tai ei-säteilevän plasman malleja.

Säteilyn siirron määräävä tila

Nopeuksilla, jotka ovat yli 12 km / s, lämmönsiirto laitteeseen alkaa tapahtua pääasiassa säteilynsiirron kautta, joka alkaa hallita termodynaamista siirtoa yhdessä nopeuden kasvun kanssa. Kaasun simulointi on tässä tapauksessa jaettu kahteen tapaan:

• optisesti ohut - tässä tapauksessa oletetaan, että kaasu ei ime uudelleen säteilyä, joka tulee sen muista osista tai valituista tilavuusyksiköistä;
• optisesti paksu - jossa otetaan huomioon säteilyn imeytyminen plasmassa, joka sitten otetaan uudelleen mukaan myös laitteen runkoon.

Optisesti paksujen kaasujen mallinnus on vaikea tehtävä, koska virtauksen jokaisessa pisteessä tapahtuvan säteilynsiirron laskennan vuoksi laskelmien määrä kasvaa eksponentiaalisesti yhdessä pisteiden määrän kasvun kanssa.

Red Air

Ilmailu, laskuvarjot, laskuvarjohyppääjät

Henkilökohtainen nopeus

Neuvostoliiton hypersoninen raketti X-90

Neuvostoliiton hypersoninen raketti X-90 taitetuilla siivet

Hypersoninen nopeus lentää neljällä nopeudella ja enemmän. Lentoliikenteen asiantuntijoiden joukossa käytetään yleisimmin nimeä "äänen nopeus" kuin "nopeus". Tämä nimi on peräisin itävaltalaisen tiedemiehen fyysikon Ernst Machin (Ernst Mach) sukunimestä, joka tutki kehon ylikehoiseen liikkeeseen liittyviä aerodynaamisia prosesseja. Näin ollen 1Max on ONE-nopeus. Niinpä hypersoninen nopeus on NELJÄ Machia ja enemmän. Vuonna 1987, 7. joulukuuta, Neuvostoliiton ja Yhdysvaltojen valtioiden päämiehet Mihail Gorbatšov ja Ronald Reagan allekirjoittivat Washingtonissa Pioneerin ja Pershing-2: n sopimuksen keskialueen ydinohjusten poistamisesta. Tapahtuman seurauksena Neuvostoliiton strategisen risteilyohjuksen "X-90" kehittäminen pysähtyi, jolla oli hypersoninen lentonopeus. X-90-raketin luojat saivat luvan suorittaa vain yhden testilennon. Tämä onnistunut testi voisi johtaa siihen, että Neuvostoliiton ilmavoimien ilma-alukset, joilla oli hypersoninen lentonopeus, voisivat saada suurta uudelleenlaitteistoa, joka voisi varmistaa paremman pääsyn Neuvostoliiton ilmaan.

Amerikkalainen supersonic kokeellinen ilma-alus Bell X-1

Vuonna 1943 amerikkalainen lentoyhtiö "Bell" alkoi luoda ilma-aluksen, jonka oli tarkoitus voittaa äänen nopeus. Kiväästä ammuttu luodin lentää nopeammin kuin äänen nopeus, joten kukaan ei ajatellut uuden lentokoneen rungon muotoa. Hänen suunnittelussaan otettiin suuri turvavara. Joissakin paikoissa levy ylitti ONE senttimetrin paksuuden. Pelletti oli raskas. Itsenäisestä lentoonlähdöstä ei voi olla kysymys. Taivaalla uusi lentokone nostettiin B-29-pommikoneen avulla. Amerikkalaiset lentokoneet, jotka on suunniteltu äänen nopeuden voittamiseksi, nimeltään "X-1" (ks. Artikkeli "Tuntematon ilma"). X-1-rungon rungon muoto voi olla sopiva hypersoniseen lentonopeuteen.

Ensimmäinen Neuvostoliiton yliäänikone La-176

Civil test pilot pilotti Chalmers Goodlin asettaa kunnon - palkkio äänen nopeuden voittamisesta on 150 000 dollaria! Sitten USAF: n kapteenin palkka oli 283 dollaria kuukaudessa. Nuori kapteeni, joka oli 24-vuotias Chuck Yeager, sotilasvirkailija, aamupilotti, joka ampui alas 19 fasistista lentokonetta, joista viisi oli taistelussa, päätti voittaa äänen nopeuden. Kukaan ei tiennyt, että lennon aikana voittaakseen äänen nopeuden hänellä oli kaksi katkennettua kylkiluuta, ja hänen oikea käsi ei liikkunut hyvin. Tämä tapahtui seurauksena siitä, että hevonen putosi vaimonsa kanssa edellisenä päivänä. Chuck Yeager ymmärsi, että tämä oli hänen viimeinen lentonsa sairaalan edessä ja hiljaa niin, että lentoa EI peruutettu. Äänen nopeuden voittaminen on ensimmäinen askel kohti hypersonista lentonopeutta.

Ensimmäinen Neuvostoliiton ballistinen ohjus R-1 käynnistysasennossa

Lokakuussa 1447 amerikkalainen B-29-strateginen pommikone lensi taivaalle salaisesta lentopaikasta, jossa oli pommikoteloon kiinnitetty kone. Noin 7 km: n korkeudessa miehitetty avaruusalus oli tuolloin epätavallinen. Muutama minuutti myöhemmin oli kuurouttava paukku, kun samanaikaisesti ampui useita aseita, mutta se ei ollut katastrofi. Tänä päivänä amerikkalainen testilentäjä Charles Elwood Yeager, joka tunnetaan paremmin nimellä Chuck Yeager tai Chuck Eager, voitti ensimmäistä kertaa ihmiskunnan historiassa SOUND SPEED X-1 EXPERIMENTAL -koneessa. X-1: n yliäänikoneen suurin nopeus oli 1 566 km / h, ja suora siipi, käytännöllinen X-1-katto on 13 115 metriä, moottorin suurin työntövoima on 2500 kgf. Laskeutui X-1 itse, suunnittelutilassa. Myöhemmin samalla ilmakehällä, joka tunnetaan paremmin nimellä "Zone-51", sijaitsee Nevada-osavaltion eteläpuolella sijaitsevan kuivattua suolaisjärven Groom (Groom) alareunassa, ajoneuvoa testattiin hypersonisella lentonopeudella.

Ensimmäinen Neuvostoliiton ballistinen ohjus R-1 lennossa

Koska Yhdysvallat hyväksyi ydinsodan opin, strategisten pommikoneiden määrä Yhdysvalloissa on nelinkertaistunut. Tuhansien F-80- ja F-82-suihkukoneiden piti puolustaa pommikoneita. Vuosi Chuck Yeagerin jälkeen Neuvostoliiton testilentäjä Ivan Yevgrafovich Fedorov voitti äänen nopeuden La 176 hävittäjällä.

Ensimmäinen Neuvostoliiton siivekäs ohjus "Storm" käynnistyslevyllä käynnistyksen aikana

La-176-siiven pyyhkäisy oli 45 astetta, suurin moottorin työntövoima oli 2700 kgf, käytännöllinen katto oli 15 000 m, ja suurin nopeus oli 1 105 km / h. Tällä hetkellä 2-3 äänenopeutta näytti olevan miehitettyjen lentokoneiden raja. Mutta Neuvostoliiton salaisessa testikohdassa testattiin silloinkin hypersonisen lentonopeuden omaavaa ajoneuvoa. R-1-raketti, jonka enimmäisnopeus oli 1 465 m / s ja lentomatka 270 km. P-1: n testit suoritettiin Kapustin Yarin testipaikalla Astrahanin alueella. Tulevaisuudessa hypersonic-nopeudella liikkuvat lentokoneet eivät tarvinneet vain uusia moottoreita ja uusia materiaaleja, vaan myös uutta polttoainetta. R-1-ballistisen ohjusten salainen polttoaine oli korkeimman puhtausluokan etyylialkoholi.

Ensimmäinen Neuvostoliiton siivekäs ohjus "Storm" lennossa

BALLISTIC raketti R-1 kehitettiin Sergei Pavlovich Korolevin johdolla. Oikeudenmukaisesti sanomme, että osa Saksan maailmansodan jälkeen Neuvostoliittoon siirtyneistä saksalaisista rakettien asiantuntijoista osallistui aktiivisesti myös R-1: n kehittämiseen. R-1-ohjus oli lähtökohtana INTERCONTINENTAL-ballististen ohjusten kehittämiselle, joilla oli hypersoninen nopeus ja joiden pitäisi olla ehdottomasti UNLINKABLE -välineet ydinaseiden toimittamiseksi. Maapallon ensimmäinen keinotekoinen satelliitti ja ensimmäinen miehitetty lento avaruuteen johtuivat jo mannertenvälisten ballististen ohjusten esiintymisestä.

Avaruussukkula amerikkalaista avaruusalusta, joka on matkalla laukaisukompleksiin

Neuvostoliiton ballistisen ohjusten R-1 ensimmäinen onnistunut lanseeraus toteutettiin 10. lokakuuta 1948. Sotilaallisen tasapainon saavuttamiseksi Yhdysvaltojen kanssa tarvittiin ohjuksia, joiden lentoalue oli EI satoja ja tuhansia kilometrejä. Korolev-ohjusten testit olivat onnistuneita, ja jokaisella seuraavalla mallilla saavutettiin yhä kasvava hypersoninen lentonopeus ja kasvava lentoalue. Rakettipolttoaineiden korvaaminen on esityslistalla. Etyylialkoholi polttoaineena ei ole enää sopiva sen riittämättömän palamisnopeuden ja sen riittämättömän lämpökapasiteetin, eli energian määrän vuoksi. Tosiasia on, että hypersonisilla nopeuksilla vain HYDROGEN sopii polttoaineeksi. Mikään muu kemiallinen elementti ei voi lentää niin nopeasti! Vetyllä on korkea palamisnopeus ja korkea lämmöntuotantokyky, eli suuri palamislämpötila, samalla kun sillä on mahdollisimman pieni määrä vetypolttoainetta. Näin ollen, kun käytetään HYDROGENia, saadaan suurin moottorin työntövoima. Tämän lisäksi HYDROGEN-polttoaine on ABSOLUTELY ECOLOGICALLY CLEAN-polttoaine. S.P. Korolyov uskoi, että juuri tämä polttoaine ratkaisisi maapallon lähiympäristön liikkumisen ongelman hypersonisilla lennonopeuksilla.

Avaruussukkula USA: n avaruussukkula kiertoradan aikana

Kosmista nopeutta varten oli kuitenkin toinen ratkaisu. Sen ehdotti kuuluisa akateemikko Mikhail Kuzmich Yangel ja Vladimir Nikolaevich Chelomei. Se oli ammoniakin kaltainen neste, ja toisin kuin vety, valmistus oli yksinkertaista ja erittäin edullista. Mutta kun Korolev oppi, mitä se oli, hän tuli HORRORiin! Tätä erinomaista rakettipolttoainetta kutsuttiin HEPTILiksi. Hän osoittautui SINYLIC-HAPPEEN VIIMEISTÄ JA VAARAN VAARAISUUDESTA, ja se vastasi ZARIN- ja FOSGEN-myrkyllisiä aineita! Neuvostoliiton hallitus päätti kuitenkin, että rakettirelat olivat tärkeämpiä kuin mahdolliset seuraukset ja että ne olisi luotava hinnalla millä hyvänsä. Myöhemmin Yangel ja Chelomey raketti polttoainetta heptylistä.

Intercontinental R-7 raketti käynnistyksen aikana

Vuonna 1954 Neuvostoliiton tiedustelu sai salaisen viestin Yhdysvalloissa asuvalta asukkaalta, jonka ansiosta Neuvostoliitossa aloitettiin hypersonisen lennon nopeuden luominen. Yhdysvalloissa tämä hanke nimettiin Navajo. Kaksi kuukautta salaisen viestin jälkeen Neuvostoliiton hallitus teki päätöksen aloittaa strategisen WING-ohjuksen luominen. Neuvostoliitossa tällaisen raketin kehittäminen tehtiin S. A. Lavochkin Design Bureauille (ks. Artikkeli "Semyon Alekseevich Lavochkin"). Hankkeen nimi oli "Storm". Vain kolmessa vuodessa "Tempest" alkoi testata Kapustin Yar -kohteessa. "Storm": n kokoonpano vastasi modernia amerikkalaista avaruussukkula "Space Shuttle". Testin "Storm" aikana tuli tunnetuksi, että amerikkalainen projekti "Navajo" SULJETTU. Näin tapahtui, mikä johtui todennäköisesti siitä, että amerikkalaiset suunnittelijat eivät tuolloin voineet luoda tarvittavia moottoreita.

Intercontinental ohjus R-7 lennossa

”Storm” ei ollut suunniteltu hypersoniseen lentonopeuteen, mutta hieman pienempään nopeuteen, kolmelle HALF-äänenopeudelle. Tämä johtui siitä, että tuolloin ei ollut vielä luotu materiaaleja, jotka kestäisivät vastaavan hypersonisen nopeuden LÄMMITYKSEN LÄMMITYKSEN. Myös aluksella olevien laitteiden tulisi pysyä toiminnassa korkeassa lämmityslämpötilassa. ”Storm” -toiminnon luomisessa he aloittivat juuri sellaisten materiaalien kehittämisen, jotka kestävät lämmitysolosuhteet.

Kolmen onnistuneen Buri-risteilyohjuksen lanseerauksen aikana, jossa on jopa hypersoninen nopeus, Korolev-raketti, R-7, on jo lanseerannut ensimmäisen keinotekoisen Maan satelliitin ja ensimmäisen elävän olenton, mutan nimeltä Laika, maaperän kiertoradalle. Tällä hetkellä Neuvostoliiton päällikkö N.S. Hruštšov ilmoitti länsimaiselle lehdistölle haastattelussa julkisesti, että R-7-rakettia voitaisiin käyttää NUCLEAR-maksun asentamiseen ja osumaan KAIKKI TAVOITE Yhdysvalloissa. Tästä hetkestä lähtien mannertenväliset ballistiset ohjukset tulivat Neuvostoliiton avaruusrakettien puolustuksen perustaksi. Risteilyohjus "Storm" tehtiin saman tehtävän suorittamiseksi, mutta silloinen Neuvostoliiton hallitus päätti, että molempien ohjelmien vetäminen samanaikaisesti olisi liian kallista ja "Storm" suljettiin.

Amerikkalainen kokeellinen ilma-alus X-31Rockwell

1950-luvun lopulla ja koko 1960-luvulla Yhdysvalloissa ja Neuvostoliitossa tehtiin kokeita kehittyneen ilmailuteknologian luomiseksi, jolla oli hypersoninen lentonopeus. Mutta ilmakehän tiheissä kerroksissa ilma ylikuumentui, ja joissakin paikoissa jopa sulanut, joten hypersonisen nopeuden saavuttaminen ilmakehässä lykättiin uudestaan ​​ja tuntemattomaksi ajaksi. Yhdysvalloissa on ohjelma, jolla luodaan kokeellinen ilma-alus "X", jonka avulla tutkitaan hypersonisilla nopeuksilla suoritettavaa lentoa. Yhdysvaltain armeijalla oli suuria toiveita kokeelliselle X-31-lentokoneelle, mutta 15. marraskuuta 1967, kun 10 sekunnin lentoa hypersonisen nopeuden jälkeen, X-31 räjähti. Tämän jälkeen kokeellisen ilma-aluksen "X" ohjelma keskeytettiin, mutta vain jonkin aikaa. Niinpä 1970-luvun puolivälissä amerikkalainen kokeellinen ilma-alus "X-15" saavutti hypersonisen lentonopeuden, joka oli 11 äänenopeutta (3,7 km / s) noin 100 km: n korkeudessa.

Amerikkalainen kokeellinen ilma-alus X-31Rockwell

1960-luvun puolivälissä sekä Yhdysvallat että Neuvostoliitto alkoivat toisistaan ​​riippumatta ja samaan aikaan ryhtyä luomaan jo massatuotantoisia lentokoneita, jotka lentävät kolmella Machilla. Lentäminen kolmella nopeudella ATMOSPHERE: ssa on erittäin vaikea tehtävä! Tämän seurauksena KB Kelly Johnson Lockheed-yhtiössä ja A. I. Mikoyan Design Bureau MiG: ssä (ks. Artikkeli "Artem Ivanovich Mikoyan") loivat kaksi ilmailutekniikan mestariteosta. Amerikkalaiset - strateginen tiedusteluviranomainen "SR-71" Blackbird (katso artikkeli "SR-71"). Venäläiset ovat maailman paras MiG-25-sieppauskamppailija (ks. MiG-25-artikkeli). Ulkopuolella SR-71: llä on musta väri, EI mustan maalin vuoksi, mutta ferriittikerroksen takia, joka poistaa lämpöä erittäin tehokkaasti. Myöhemmin SR-71 saatiin hypersoniseen lentonopeuteen 4 800 km / h. MiG-25: ää käytettiin menestyksekkäästi Israelin ja Egyptin sodan aikana korkeiden tiedustelu-ilma-aluksina. Koko lento MiG-25: llä Israelin yli vei kaksi minuuttia. Israelin ilmansuojelut väittävät, että MiG-25: llä on kolmea äänenopeutta (4 410 km / h tai 1 255 m / s)!

Amerikkalainen kokeellinen hypersoninen ilma-alus X-15, jossa on polttoainesäiliöitä, jotka poistetaan polttoaineen käytön jälkeen

Lentoliikenne voi tarjota ilmailun paremman. Tämän aiheen työn tuloksena ilmestyi USAGE Space Shuttle -aluksen ja Neuvostoliiton Buranin avaruusalukset (katso artikkelia Buranin avaruusalus). Kun laskeutuu maan päälle, uudelleenkäytettävä avaruusalus astuu ilmakehään First Cosmic -nopeudella, 7,9 km / s, joka on 23,9-kertainen äänen nopeuteen. Ylikuumenemisen estämiseksi ilmakehään tultaessa uudelleenkäytettävät avaruusalukset on peitetty erityisillä CERAMIC-laatoilla. On selvää, että jopa kun tämä keraaminen päällyste ei ole kovin suuri rikkominen hypersonisella nopeudella, tapahtuu katastrofi.

Amerikkalainen kokeellinen hypersoninen lentokone X-15 lennossa

Kun hedelmättömät etsii yleismaailmallisia suojakeinoja ylikuumenemisen estämiseksi, taistelu ilman ylivoimasta on siirtynyt toiseen - erittäin matalaan korkeuteen. Siipiraketit siirtyivät noin 50 metrin lentokorkeuteen, hypersoniseen lentonopeuteen, noin 850 km / h maastossa RELIEF PLAYING. Amerikkalainen risteilyohjus sai nimen "Tomahawk" (Tomahawk) ja Neuvostoliiton analogi "X-55". Risteilyohjuksen havaitseminen tutkalla on vaikeaa, koska raketilla itsessään on uusimman kotijärjestelmän vuoksi pieni koko ja siten pieni heijastava alue. Myös risteilyohjuksen tappio on vaikeaa lennon aikana tapahtuvan aktiivisen, arvaamattoman ohjauksen vuoksi. Neuvostoliiton X-55 risteilyohjuksen luominen annettiin Raduga Design Bureauille, jota johtaa Igor Sergeevich Seleznev.

Amerikkalainen kokeellinen hypersoninen lentokone X-15 laskeutumisen jälkeen

Laskelmat osoittivat kuitenkin, että risteilyohjuksen lähes täydellinen häiriintymättömyys voi tuottaa vain hypersonisen lentonopeuden, joka on viisi tai kuusi kertaa suurempi kuin äänen nopeus (5-6 Mach), mikä vastaa noin kahden kilometrin nopeutta. Uusien tekniikoiden ensimmäisissä testeissä suunnittelijat kohtasivat jälleen saman lämpötilan ylikuumenemisen ongelman. Kun saavutettiin tietty hypersoninen lentonopeus, raketin pinta kuumeni lähes 1000 asteeseen ja oli ensimmäinen, joka epäonnistui ohjausantennissa. Sitten Igor Seleznyov meni Leningradiin yritykselle "Leninets", jossa he valmistivat laivalla olevan radioelektroniikan. Asiantuntijat eivät antaneet lohdullista johtopäätöstä. On mahdotonta tehdä ohjattua rakettia, joka lentää hypersonisella nopeudella ilmakehän tiheissä kerroksissa.

Yhdysvaltain strateginen hypersoninen kone SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Mutta yksi tutkimuslaitoksista eli Vladimir Georgievich Freinstadt ehdotti alkuperäistä ajatusta. Miksi ei pitäisi käyttää kerosiinia risteilyohjuksilla polttoaineena pään polttoaineeksi? Kokeiluja tehtiin jäähdytysjärjestelmän perustamiseksi polttoaineen, petrolin, aluksella. Työn aikana Freinstadt päätyi siihen johtopäätökseen, että kerosiinilla ei ollut tarpeeksi energiaa lentää hypersonisella nopeudella ja että tarvittava polttoaine hypersoniseen nopeuteen oli HYDROGEN. Mutta Freinstadt ehdotti, että vetyä kerosiinista saataisiin suoraan rakettiin. Tällaisen moottorin käsitettä kutsuttiin Ajaxiksi.

Uudelleenkäytettävä Neuvostoliiton avaruusalus "Buran" Aluksen erityinen CERAMIC-laattojen lämpöeristyspinnoite on selvästi näkyvissä

Tuolloin tämä ajatus tuntui liian fantastiselta. Tämän seurauksena hyväksyttiin risteilyohjus, jonka X-55: n lennon nopeus oli alhainen. Mutta jopa tällainen raketti on tullut erinomainen tieteellinen ja tekninen saavutus. X-55-risteilyohjeen lyhyt kuvaus: pituus - 5,88 m; kotelon halkaisija - 0,514 m; siipien pituus - 3,1 m; lähtöpaino - 1195 kg; lentomatka - 2 500 km; lentonopeus - 770 km / h (214 m / s); lentokorkeus 40 - 110 m; pään paino - 410 kg; sotapääte - 200 kt; tarkkuus jopa 100 m. Vuonna 1983, kun H-55-risteilyohjusta otettiin käyttöön puolustusministeriössä, kysyttiin, että lyhennettäisiin hypersonicnopeutta tarjoavan moottorin luominen. Mutta juuri tänä vuonna hypersonisen ilma-aluksen aihe alkoi näkyä yhä useammin Neuvostoliiton tiedustelussa.

Neuvostoliiton avaruusalusta "Buran" kiertoradalla

Osana Star Wars -ohjelmaa Yhdysvaltain hallitus alkoi rahoittaa yhtä lailla ilmakehässä ja avaruudessa lentävien ajoneuvojen kehittämistä. Periaatteessa uusien ilmailu- ja avaruusaseiden piti olla ajoneuvoja, joilla oli hypersoninen lentonopeus. X-55: n menestyksekkään luomisen jälkeen Igor Seleznev, odottamatta Ajax-koneen nykyisen mallin luomista, alkoi kehittää hypersonic-nopeudella lentävää risteilyohjusta. Tällainen ohjus oli risteilyohjus "X-90", jonka piti lentää perinteiseen kerosiiniin yli 5 Machin nopeudella. KB Selezneva onnistui ratkaisemaan lämpötilan ylikuumenemisen ongelman. Oletettiin, että X-90 alkaa STRATOSPHERE: sta. Tästä johtuen rakettirungon lämpötila pieneni minimiin. Tällaisen korkeusraketin käyttöönottoon oli kuitenkin toinen syy. Tosiasia on, että tällä hetkellä enemmän tai vähemmän oppinut ampumaan ballistisia ohjuksia, oppimaan ampumaan lentokoneita ja opettelemaan ampumaan raskaita ohjuksia, jotka lentävät erittäin alhaisilla korkeuksilla, joilla on ääntä hitaammin. Vain yksi kerros stratosfääristä säilyi ennallaan - se on ilmakehän ja kosmoksen välinen kerros. Ajatus syntyi huomaamatta tarkasti stratosfäärin alueella hypersonista nopeutta käyttäen.

Amerikkalainen risteilyohjus "Tomahawk" Launchin alusta

Kuitenkin X-90: n ensimmäisen onnistuneen lanseerauksen jälkeen kaikki tämä raketti pysäytettiin. Tämä tapahtui Neuvostoliiton uuden johtajan MS Gorbatšovin järjestyksen ansiosta. Tuolloin Leningradissa Vladimir Frainstadt järjesti joukon innokkaita tutkijoita luomaan Ajax-hypersonisen moottorin. Tämä Freinstadtin ryhmä ei vain luonut yksikköä petrolin käsittelyyn vetyyn, vaan myös oppinut hallitsemaan laitteen ympärillä olevaa tuhoavaa PLASMAa, joka syntyy lennon aikana hypersonisella nopeudella. Tämä merkitsi kaikkien miehitettyjen lentokoneiden teknistä läpimurtoa! Freinstadt-ryhmä aloitti hypersonisen mallin ensimmäisen lennon. Ajax-hanke suljettiin kuitenkin vuonna 1992 rahoituksen lopettamisen vuoksi. 1980-luvulla, Neuvostoliitossa, hypersonisilla nopeuksilla lentävien lentokoneiden kehittäminen oli maailman eturintamassa. Tämä pohjatyö menetti vain 1990-luvulla.

Amerikkalainen risteilyohjus "Tomahawk" juuri ennen lyömistä

Hypeneettisillä nopeuksilla lentävien taistelukoneiden tehokkuus ja vaara oli ilmeinen silloinkin 1980-luvulla. Vuoden 1998 alussa elokuun alussa voimakkaat räjähdykset murtautuivat Yhdysvaltain suurlähetystöjen läheisyydessä Keniassa ja Tansaniassa. Nämä räjähdykset järjestivät maailmankaikkeuden Alkaida-terroristijärjestö, jota johti Usama Bin Laden. Samana vuonna, 20. elokuuta, amerikkalaiset alukset Arabianmerellä ampivat kahdeksan Tomahawkin risteilyohjusta. Kaksi tuntia myöhemmin ohjukset osuivat Afganistanin alueella sijaitsevaan terroristilaitokseen. Edelleen Yhdysvaltojen presidentille B. Clintonille toimittamassaan salaisessa raportissa agentit ilmoittivat, että Afganistanin Alkaida-tukikohtaan kohdistuvan ohjuskohteen tärkein tavoite ei saavutettu. Puolen tunnin kuluttua ohjusten lanseerauksesta Bin Laden kertoi häntä käyttävistä ohjuksista satelliittiviestinnän kautta ja jätti tukiaseman noin tunnin ennen räjähdyksiä. Tästä tuloksesta amerikkalaiset päättelivät, että tällaiset taistelutehtävät voitaisiin toteuttaa raketeilla vain hypersonisella lennonopeudella.

Venäjän risteilyohjus X-55 ennen koneen asentamista koneeseen

Muutama päivä myöhemmin Yhdysvaltain puolustusministeriön kehittynyt kehitysosasto allekirjoitti pitkäaikaisen sopimuksen Boeing-yhtiön kanssa. Lentoyhtiö sai monen miljardin dollarin, jotta se voisi luoda yleiskäyttöisen risteilyohjeen, jolla oli hypersoninen lentonopeus, SIX Mach. Tilauksesta on tullut laajamittainen hanke, jonka avulla Yhdysvallat voi luoda lupaavia aseita ja ilmailujärjestelmiä. Tulevaisuudessa hypersoniset laitteet voivat kehittyä niiden välityksellä INTERMEDIATE-laitteiksi, jotka voivat toistuvasti siirtyä ilmakehästä avaruuteen ja taaksepäin samalla kun aktiivisesti ohjataan. Tällaiset ajoneuvot voivat olla epätavallisten ja arvaamattomien lentoreittien vuoksi erittäin vaarallisia.

Venäjän risteilyohjus X-55 ennen asennusta Tu-160: een

Heinäkuussa 2001 kokeiltu X-43A-kone käynnistettiin Yhdysvalloissa. Hänen oli saavutettava hypersoninen lentonopeus, seitsemän Mach. Mutta yksikkö kaatui. Yleisesti ottaen sellaisten laitteiden luominen, joilla on hypersoninen lentonopeus DIFFICULTIES, on verrattavissa atomien aseiden luomiseen. Uusimpien amerikkalaisten hypersonisten risteilyohjusten odotetaan lentävän stratosfäärin korkeuksiin. Äskettäin kilpailu hypersonisen laitteen luomiseksi alkoi uudelleen. Uuden hypersonisen raketin moottori voi tulla plasmaksi, eli moottorissa käytetyn palavan seoksen lämpötila on yhtä suuri kuin kuuma PLASMA. Ei ole vielä mahdollista ennustaa hypersonisen lentonopeuden omaavien laitteiden ulkonäköä Venäjällä riittämättömän rahoituksen vuoksi.

Amerikkalainen kokeellinen hypersoninen lentokone X-43A

Oletettavasti 2060-luvulla maailma aloittaa yli 7 000 km: n etäisyyksien ylittävien matkustaja-ilma-alusten massiivisen siirtymisen hypersonisilla lennonopeuksilla, joiden lentokorkeus on 40–60 km. Vuonna 2003 amerikkalaiset rahoittivat tutkimusta, joka koski tulevan kehitystyönsä matkustajakoneita, joilla oli hypersoninen lentonopeus, Neuvostoliiton ylilääkäri-ilma-aluksessa Tu-144 (ks. Artikkelit Tu-144 ja Alexey Andreevich Tupolev). Tu-144 tehtiin kerralla 19 kappaletta. Vuonna 2003 yksi kolmesta jäljellä olevasta Tu-144: stä korjattiin ja muutettiin lentokoneeksi venäläis-AMERICAN-ohjelmassa uuden sukupolven lentokonejärjestelmien testaamiseksi. Amerikkalaiset olivat iloisia Neuvostoliiton Tu-144: stä.

Neuvostoliiton ylilääkäri-ilma-alukset Tu-144

Ensimmäiset ajatukset raketti-siipisistä lentokoneista, hypersonisista lentokoneista, jotka lentävät nopeudella 10-15 Machs, ilmestyivät jo 1930-luvulla. Silloin jopa kaikkein kaukaisimmillaan suunnittelijoilla oli vähän käsitystä siitä, millaisia ​​vaikeuksia ajatus joutuisi kohtaamaan, JOTKA KOSKEVAT JOKAISESTI PLANETIN PÖYTÄKIRJAAN TUNNANSA. Ilmakehän hypersonisilla lennonopeuksilla siipien reunat, ilmanottoaukot ja muut ilma-aluksen osat kuumennetaan alumiiniseosten sulamispisteeseen. Siksi tulevien hypersonisten ilma-alusten luominen liittyy kokonaan kemiaan, metallurgiaan ja uusien materiaalien kehittämiseen.

Neuvostoliiton ylilääkäri-ilma-alukset Tu-144 Laskeutumisen jälkeen vapautettiin jarruvarjot

Tavanomaiset suihkumoottorit, joiden nopeus on Kolme Machia, eivät ole enää tehokkaita (ks. Artikkeli "Aviation Innovations"). Kun nopeutta lisätään, on välttämätöntä tarjota mahdollisuus kaikkein FORGING-ilmavirran suorittamiseen, kompressorin rooliin, puristamalla ilmaa. Siihen riittää, että moottorin INPUT-osa tekee SUBJECTING-toiminnon. Hypersonic-lentonopeudella saapuvan ilman virtauksen puristussuhde on sellainen, että sen lämpötila on 1500 astetta. Moottori muuttuu niin sanotuksi DIRECT-FLOWING -moottoriksi ilman pyöriviä osia. Mutta samalla se toimii!

Amerikkalainen kokeellinen hypersoninen lentokone X-43A, jossa Pegasuksen rakettipotkuri on kiinnitetty B-52-pommikoneeseen, joka sijaitsee maassa

Samaan aikaan Neuvostoliiton tiedemies Vladimir Georgievich Freinstadt osallistui petrolin jäähdytykseen, avaruudesta lentäviin ydinvoimaloihin. Nyt koko maailman suunnittelijat käyttävät tutkimuksensa ansiosta ylikuumennetun kerosiinin palamisenergian äkillisen kasvun vaikutusta, koska HYDROGENin korkeissa lämpötiloissa vapautuu käyttö. Tämä vaikutus antaa moottorille erittäin suuren tehon, joka tarjoaa hypersonisen lentonopeuden. Vuonna 2004 amerikkalaiset asettivat kaksi kertaa nopeusrekisteriä miehittämättömille raketti-purjelentokoneille. X-43A irrotettiin V-52-pommikoneesta 12 000 metrin korkeudessa. Pegasus raketti kiihdytti sen kolmeen nopeuteen ja X-43A käynnisti moottorinsa. X-43A: n suurin lentonopeus oli 11 265 km / h (3.130 m / s), mikä vastaa 9,5 äänenopeutta. Lentäminen huippunopeudella kesti 10 sekuntia 35 000 metrin korkeudessa. Nopeudella 9,5 Makhovin lento Moskovasta New Yorkiin kestää hieman alle 43 minuuttia. Amerikkalaiset tutkijat siirtävät edelleen ilmailualaa.

Amerikkalainen kokeellinen hypersoninen lentokone X-43A, jossa Pegasus-rakettipotkuri on liitetty B-52-pommikoneeseen lennon aikana

Amerikkalainen kokeellinen hypersoninen lentokone X-43A lennossa B-52: stä erottamisen jälkeen