Cea mai rapidă aeronavă hipersonică din lume. avioane hipersonice rusești

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Modificat ultima dată: 2023-12-17 10:39

Un avion obișnuit de pasageri zboară cu o viteză de aproximativ 900 km/h. Un avion de luptă cu reacție poate atinge aproximativ de trei ori viteza. Cu toate acestea, inginerii moderni din Federația Rusă și din alte țări ale lumii dezvoltă în mod activ mașini și mai rapide - avioane hipersonice. Care sunt specificul conceptelor respective?

Criterii pentru o aeronavă hipersonică

Ce este un avion hipersonic? Prin aceasta se obișnuiește să se înțeleagă un aparat capabil să zboare cu o viteză de multe ori mai mare decât cea a sunetului. Abordările cercetătorilor pentru determinarea indicatorului specific variază. Există o metodologie larg răspândită conform căreia o aeronavă ar trebui considerată hipersonică dacă este un multiplu al indicatorilor de viteză ai celor mai rapide vehicule supersonice moderne. Care sunt aproximativ 3-4 mii km/h. Adică, o aeronavă hipersonică, dacă urmați această metodologie, ar trebui să atingă viteze de 6.000 km/h.

Fără echipaj șivehicule controlate

Abordările cercetătorilor pot diferi și în ceea ce privește determinarea criteriilor de clasificare a unui anumit dispozitiv ca aeronavă. Există o versiune în care doar acele mașini care sunt controlate de o persoană pot fi considerate ca atare. Există un punct de vedere conform căruia un vehicul fără pilot poate fi considerat și o aeronavă. Prin urmare, unii analiști clasifică mașinile de tipul în cauză în cele care sunt supuse controlului uman și cele care funcționează autonom. O astfel de împărțire poate fi justificată, deoarece vehiculele fără pilot pot avea caracteristici tehnice mult mai impresionante, de exemplu, în ceea ce privește suprasarcina și viteza.

În același timp, mulți cercetători consideră aeronavele hipersonice ca un singur concept, pentru care indicatorul cheie este viteza. Nu contează dacă o persoană stă la cârma dispozitivului sau mașina este controlată de un robot - principalul lucru este că avionul este suficient de rapid.

Decolare - solo sau asistat?

Este obișnuită o clasificare a aeronavelor hipersonice, care se bazează pe clasificarea acestora ca fiind cele care pot decolare independent sau cele care necesită plasare pe un transportator mai puternic - o rachetă sau un avion de marfă. Există un punct de vedere conform căruia este legitim să se facă referire la dispozitivele de tipul luat în considerare în principal la cele care sunt capabile să decoleze independent sau cu implicarea minimă a altor tipuri de echipamente. Cu toate acestea, acei cercetători care consideră că principalul criteriu care caracterizează o aeronavă hipersonică este vitezafi primordial în orice clasificare. Fie că este vorba despre clasificarea dispozitivului ca fără pilot, controlat, capabil să decoleze singur sau cu ajutorul altor mașini - dacă indicatorul corespunzător atinge valorile de mai sus, înseamnă că vorbim despre o aeronavă hipersonică.

Principalele probleme ale soluțiilor hipersonice

Conceptele de soluții hipersonice sunt vechi de multe decenii. De-a lungul anilor de dezvoltare a tipului corespunzător de vehicule, inginerii mondiali au rezolvat o serie de probleme semnificative care împiedică în mod obiectiv punerea în funcțiune a producției de „hipersunete” - similar cu organizarea producției de avioane cu turbopropulsoare.

Principala dificultate în proiectarea aeronavelor hipersonice este crearea unui motor care poate fi suficient de eficient energetic. O altă problemă este alinierea protecției termice necesare a aparatului. Cert este că viteza unei aeronave hipersonice în valorile pe care le-am considerat mai sus implică o încălzire puternică a carenei din cauza frecării cu atmosfera.

Astăzi vom analiza câteva mostre de prototipuri de succes de aeronave de tipul corespunzător, ai căror dezvoltatori au reușit să facă progrese semnificative în rezolvarea cu succes a problemelor observate. Să studiem acum cele mai faimoase evoluții mondiale în ceea ce privește crearea aeronavelor hipersonice de tipul în cauză.

Cel mai rapid avion Boeing

Cea mai rapidă aeronavă hipersonică din lume, potrivit unor experți, este Boeing X-43A american. Așadar, în timpul testării acestui dispozitiv, s-a înregistrat că a atins vitezapeste 11 mii km/h. Aceasta este de aproximativ 9,6 ori viteza sunetului.

Ce este special la aeronava hipersonică X-43A? Caracteristicile acestei aeronave sunt următoarele:

- viteza maxima inregistrata in teste - 11.230 km/h;

- anvergura aripilor - 1,5 m;

- lungimea carcasei - 3,6 m;

- motor - cu flux direct, reacție supersonică cu combustie ramjet;

- combustibil - oxigen atmosferic, hidrogen.

Se poate observa că dispozitivul în cauză este unul dintre cele mai ecologice. Cert este că combustibilul folosit practic nu implică eliberarea de produse dăunătoare de combustie.

Aeronava hipersonică X-43A a fost dezvoltată prin eforturile comune ale inginerilor NASA, precum și ale Orbical Science Corporation și Minocraft. Aeronava a fost creată de aproximativ 10 ani. În dezvoltarea sa s-au investit aproximativ 250 de milioane de dolari. Noutatea conceptuală a aeronavei în cauză este că a fost concepută pentru a testa cea mai recentă tehnologie de asigurare a funcționării tracțiunii motrice.

Dezvoltat de Orbital Science

Orbital Science, care, după cum am menționat mai sus, a luat parte la crearea dispozitivului X-43A, a reușit, de asemenea, să-și creeze propriul avion hipersonic - X-34.

Viteza sa maximă este de peste 12.000 km/h. Adevărat, în timpul testelor practice nu a fost realizat - în plus, nu a fost posibil să se realizeze indicatorul arătat de aeronava X43-A. Considerate aeronavedispozitivul accelerează atunci când racheta Pegasus, care funcționează cu combustibil solid, este activată. X-34 a fost testat pentru prima dată în 2001. Aeronava în cauză este semnificativ mai mare decât dispozitivul de la Boeing - lungimea sa este de 17,78 m, anvergura aripilor este de 8,85 m. Altitudinea maximă de zbor a vehiculului hipersonic de la Orbical Science este de 75 de kilometri.

Avioane din America de Nord

Un alt avion hipersonic binecunoscut este X-15, produs de North American. Analiștii numesc acest aparat ca fiind experimental.

Este echipat cu motoare de rachetă, ceea ce oferă unor experți motive să nu-l clasifice drept aeronavă. Cu toate acestea, prezența motoarelor de rachetă permite dispozitivului, în special, să efectueze zboruri suborbitale. Deci, în timpul unuia dintre testele din acest mod, a fost testat de piloți. Scopul aparatului X-15 este de a studia specificul zborurilor hipersonice, de a evalua anumite soluții de proiectare, materiale noi și caracteristici de control ale unor astfel de mașini în diferite straturi ale atmosferei. Este de remarcat faptul că conceptul proiectului a fost aprobat în 1954. X-15 zboară cu o viteză de peste 7 mii km/h. Raza sa de zbor este de peste 500 km, altitudinea depășește 100 km.

Cel mai rapid avion de producție

Vehiculele hipersonice pe care le-am studiat mai sus aparțin de fapt categoriei de cercetare. Va fi util să luăm în considerare câteva mostre seriale de aeronave care sunt apropiate ca caracteristici de hipersonice sau sunt (în funcție de o metodologie sau alta) hipersonice.

Printre astfel de mașini se numără și dezvoltarea americană a SR-71. Unii cercetători nu sunt înclinați să clasifice această aeronavă ca fiind hipersonică, deoarece viteza sa maximă este de aproximativ 3,7 mii km / h. Printre caracteristicile sale cele mai notabile se numără greutatea la decolare, care depășește 77 de tone. Lungimea aparatului este mai mare de 23 m, anvergura aripilor este mai mare de 13 m.

Unul dintre cele mai rapide avioane militare este MiG-25 rusesc. Dispozitivul poate atinge viteze de peste 3, 3 mii km/h. Greutatea maximă la decolare a aeronavei rusești este de 41 de tone.

Astfel, pe piața soluțiilor seriale, apropiate ca caracteristici de cele hipersonice, Federația Rusă este printre lideri. Dar ce se poate spune despre evoluțiile rusești în ceea ce privește aeronavele hipersonice „clasice”? Sunt inginerii din Federația Rusă capabili să creeze o soluție care este competitivă cu mașinile de la Boeing și Orbital Scence?

vehicule hipersonice rusești

În acest moment, aeronava hipersonică rusă este în curs de dezvoltare. Dar ea este destul de activă. Vorbim despre aeronava Yu-71. Primele sale teste, judecând după rapoartele presei, au fost efectuate în februarie 2015 lângă Orenburg.

Se așteaptă ca aeronava să fie folosită în scopuri militare. Astfel, un vehicul hipersonic va putea, dacă este necesar, să livreze arme de lovitură pe distanțe considerabile, să monitorizeze teritoriul și, de asemenea, să fie folosit ca element al aviației de atac. Unii cercetători cred că în 2020-2025. Forţele de Rachete Strategice vor primi aproximativ 20 de avioanetipul adecvat.

Există informații în mass-media că aeronava hipersonică rusă luată în considerare va fi amplasată pe racheta balistică Sarmat, aflată și ea în faza de proiectare. Unii analiști consideră că vehiculul hipersonic Yu-71 în curs de dezvoltare nu este altceva decât un focos care va trebui să se separe de o rachetă balistică în segmentul final de zbor, astfel încât, datorită manevrabilității ridicate caracteristice unei aeronave, să poată depăși racheta. sisteme de apărare.

Proiect Ajax

Printre cele mai remarcabile proiecte legate de dezvoltarea aeronavelor hipersonice se numără Ajax. Să-l studiem mai detaliat. Aeronava hipersonică „Ajax” - o dezvoltare conceptuală a inginerilor sovietici. În comunitatea științifică, discuțiile despre asta au început încă din anii 80. Printre cele mai notabile caracteristici se numără prezența unui sistem de protecție termică, care este conceput pentru a proteja carcasa de supraîncălzire. Astfel, dezvoltatorii aparatului Ajax au propus o soluție la una dintre problemele „hipersonice” pe care le-am identificat mai sus.

Schema tradițională de protecție termică a aeronavelor presupune amplasarea de materiale speciale pe caroserie. Dezvoltatorii Ajax au propus un alt concept, conform căruia nu trebuia să protejeze dispozitivul de încălzirea exterioară, ci să lase căldura în mașină, sporind în același timp resursa de energie. Principalul concurent al aparatului sovietic a fost aeronava hipersonică Aurora, creată în Statele Unite. Cu toate acestea, datorită faptului că designerii din URSS au extins semnificativ posibilitățileconcept, noua dezvoltare a fost încredințată cu cea mai largă gamă de sarcini, în special, cercetare. Putem spune că Ajax este o aeronavă hipersonică multifuncțională.

Să aruncăm o privire mai atentă la inovațiile tehnologice propuse de inginerii din URSS.

Deci, dezvoltatorii sovietici ai Ajax au propus să folosească căldura generată ca urmare a frecării corpului aeronavei cu atmosfera, pentru a o transforma în energie utilă. Din punct de vedere tehnic, acest lucru ar putea fi implementat prin plasarea de carcase suplimentare pe aparat. Drept urmare, s-a format ceva ca o a doua clădire. Cavitatea sa trebuia să fie umplută cu un fel de catalizator, de exemplu, un amestec de material combustibil și apă. Stratul termoizolant format dintr-un material solid în Ajax trebuia înlocuit cu unul lichid, care, pe de o parte, trebuia să protejeze motorul, pe de altă parte, ar contribui la o reacție catalitică, care, Între timp, ar putea fi însoțită de un efect endotermic - mișcarea căldurii din părțile exterioare ale corpului în interior. Teoretic, răcirea părților externe ale aparatului ar putea fi orice. Excesul de căldură, la rândul său, trebuia să fie folosit pentru a crește eficiența motorului aeronavei. În același timp, această tehnologie ar face posibilă generarea de specii de hidrogen liber datorită reacției combustibilului.

În acest moment, nu există informații disponibile publicului larg despre continuarea dezvoltării lui Ajax, dar cercetătorii consideră că este foarte promițătoare să pună în practică conceptele sovietice.

vehicule hipersonice chinezești

ConcurentRusia și SUA pe piața soluțiilor hipersonice este China. Printre cele mai faimoase dezvoltări ale inginerilor din China se numără aeronava WU-14. Este un planor hipersonic montat pe o rachetă balistică.

ICBM lansează o aeronavă în spațiu, de unde aparatul se scufundă brusc, dezvoltând o viteză hipersonică. Aparatul chinezesc poate fi montat pe diferite ICBM-uri cu o rază de acțiune de la 2.000 la 12.000 km. S-a constatat că în timpul testelor, WU-14 a reușit să atingă viteze de peste 12 mii km/h, transformându-se astfel în cea mai rapidă aeronavă hipersonică conform unor analiști.

În același timp, mulți cercetători cred că dezvoltarea chineză nu este pe deplin legitimă pentru a fi atribuită clasei de aeronave. Deci, versiunea este larg răspândită, conform căreia dispozitivul ar trebui clasificat tocmai ca un focos. Și foarte eficient. Când zboară cu o viteză marcată, nici cele mai moderne sisteme de apărare antirachetă nu vor putea garanta interceptarea țintei corespunzătoare.

Se poate observa că Rusia și Statele Unite dezvoltă și vehicule hipersonice utilizate în scopuri militare. În același timp, conceptul rusesc, conform căruia ar trebui să creeze mașini de tipul corespunzător, diferă semnificativ, după cum reiese din datele din unele media, de principiile tehnologice implementate de americani și chinezi. Deci, dezvoltatorii din Federația Rusă își concentrează eforturile în domeniul creării de avioanevehicule echipate cu un motor ramjet care poate fi lansat de la sol. Rusia plănuiește o cooperare în această direcție cu India. Dispozitivele hipersonice, create după conceptul rusesc, potrivit unor analiști, se caracterizează printr-un cost mai mic și un domeniu de aplicare mai larg.

În același timp, aeronava hipersonică rusă, despre care am menționat mai sus (Yu-71), sugerează, potrivit unor analiști, exact aceeași plasare pe ICBM-uri. Dacă această teză se dovedește a fi adevărată, atunci se poate spune că inginerii din Federația Rusă lucrează simultan în două domenii conceptuale populare în construcția de avioane hipersonice.

CV

Deci, probabil cel mai rapid avion hipersonic din lume, dacă vorbim despre aeronave, indiferent de clasificarea lor, acesta este totuși WU-14 chinezesc. Deși trebuie să înțelegeți că informațiile reale despre el, inclusiv cele legate de teste, pot fi clasificate. Acest lucru este în concordanță cu principiile dezvoltatorilor chinezi, care se străduiesc adesea să-și păstreze tehnologia militară secretă cu orice preț. Viteza celei mai rapide aeronave hipersonice este de peste 12.000 km/h. Se „prinde din urmă” cu dezvoltarea americană a X-43A – mulți experți îl consideră a fi cel mai rapid. Teoretic, aeronava hipersonică X-43A, precum și WU-14 chinezesc, pot ajunge din urmă cu dezvoltarea de la Orbical Science, proiectată pentru o viteză de peste 12 mii km/h.

Caracteristicile aeronavei rusești Yu-71 nu sunt încă cunoscute publicului larg. Este posibil ca acestea să fie aproape de parametriavioane chineze. Inginerii ruși dezvoltă, de asemenea, o aeronavă hipersonică capabilă să decoleze nu pe baza ICBM-urilor, ci independent.

Proiectele actuale ale cercetătorilor din Rusia, China și SUA sunt oarecum legate de sfera militară. Avioanele hipersonice, indiferent de posibila lor clasificare, sunt considerate în primul rând ca purtători de arme, cel mai probabil nucleare. Cu toate acestea, în lucrările cercetătorilor din întreaga lume există teze conform cărora „hipersunetul”, precum tehnologia nucleară, poate fi pașnic.

Este vorba despre apariția unor soluții accesibile și fiabile, care vă permit să organizați producția în masă a mașinilor de tipul adecvat. Utilizarea unor astfel de dispozitive este posibilă în cea mai largă gamă de ramuri ale dezvoltării economice. Cea mai mare cerere de aeronave hipersonice este probabil să se găsească în industriile spațiale și de cercetare.

Pe măsură ce costul tehnologiilor de fabricație pentru mașinile corespunzătoare devine mai ieftin, companiile de transport pot începe să manifeste interes pentru a investi în astfel de proiecte. Corporațiile industriale, furnizorii de diverse servicii pot începe să considere „hipersunetul” ca un instrument de creștere a competitivității afacerilor în ceea ce privește organizarea comunicațiilor internaționale.