Ден на борбата за премахване на ядрените оръжия. Международен ден за пълно премахване на ядрените оръжия. Защо се нуждаем от международни дни

Хиперзвуковият самолет е въздухоплавателно средство, способно да лети с хиперзвукова скорост.

Какво е хиперзвукова скорост

В аеродинамиката често се използва количество, което показва отношението на скоростта на поток или тяло към скоростта на звука. Това съотношение се нарича число на Мах на името на австрийския учен Ернст Мах, който полага основите на аеродинамиката на свръхзвуковите скорости.

където М е числото на Мах;

u е скоростта на въздушния поток или тялото,

c s е скоростта на разпространение на звука.

В атмосферата при нормални условия скоростта на звука е приблизително 331 m/s. Скоростта на тялото при 1 Мах съответства на скоростта на звука. Свръхзвукова се нарича скорост в диапазона от 1 до 5 М. Ако надвишава 5 М, тогава това вече е хиперзвуков диапазон. Това разделение е условно, тъй като няма ясна граница между свръхзвукови и хиперзвукови скорости. Така се съгласиха да броят през 70-те години на ХХ век.

Из историята на авиацията

"Silbertvogel"

За първи път се опитаха да създадат хиперзвуков самолет по време на Втората световна война в нацистка Германия. Авторът на този проект, наречен " Silbertvogel„(сребърна птица) е австрийски учен Ойген Зенгер. Самолетът имаше и други имена: Американски бомбардировач», « Орбитален бомбардировач», « Антиподален бомбардировач», « Atmosphere Skipper», « Уралски бомбардировач". Това беше ракетен бомбардировач, който можеше да носи до 30 тона бомби. Той е предназначен да бомбардира Съединените щати и индустриалните региони на Русия. За щастие в онези дни беше невъзможно да се построи такъв самолет на практика и той остана само в чертежите.

Северноамерикански X-15

През 60-те години на ХХ век в САЩ е създаден първият в историята ракетен самолет X-15, чиято основна задача е да изучава условията на полет при хиперзвукови скорости. Това устройство успя да преодолее височина от 80 км. За рекорд се смята полетът на Джо Уокър, извършен през 1963 г., когато е достигната височина от 107,96 км и скорост от 5,58 м.

X-15 беше окачен под крилото на стратегическия бомбардировач B-52. На височина 15 км той се отдели от самолета-носител. В този момент се задейства собственият му ракетен двигател с течно гориво. Подейства 85 секунди и припадна. По това време скоростта на самолета е достигнала 39 m/s. В най-високата точка на траекторията (апогея) апаратът вече беше извън атмосферата и беше в безтегловност почти 4 минути. Пилотът извърши планираното изследване, с помощта на газови кормила изпрати самолета в атмосферата и скоро се приземи. Рекордът за надморска височина, достигнат от X-15, продължи почти 40 години, до 2004 г.

X-20 Dyna Soar

От 1957 до 1963г По поръчка на американските военновъздушни сили Boeing извърши разработването на пилотиран космически прехващач-разузнавател-бомбардировач X-20. Програмата беше наречена X-20 Dyna-Soar. Х-20 трябваше да бъде изведен в орбита на височина 160 км от ракета носител. Скоростта на самолета беше планирана да бъде малко по-ниска от първата космическа, за да не стане спътник на Земята. От височина самолетът трябваше да се „гмурне“ в атмосферата, спускайки се до 60-70 км, и да извърши или фотографиране, или бомбардиране. След това отново се издигна, но вече на височина, по-малка от първоначалната, и отново се „гмурна“ още по-ниско. И така докато кацна на летището.

На практика са направени няколко модела на X-20, обучени са пилоти-астронавти. Но поради редица причини програмата беше съкратена.

Проект "Спирала"

В отговор на програмата X-20 Dyna-Soarпрез 60-те години Проектът "Спирала" стартира в СССР. Това беше принципно нова система. Предполага се, че мощен самолет-носител с въздушно-реактивни двигатели, тежащ 52 тона и дълъг 28 м, ускорява до скорост 6 М. От своя „гръб“ на височина 28-30 км пилотиран орбитален самолет с тегло 10 тона и 8 m дълги стартове И двата самолета, излитащи от летището заедно, биха могли всеки поотделно да извърши независимо кацане. Освен това ускоряващият се самолет с неговата хиперзвукова скорост е планиран да се използва и като пътнически самолет.

Тъй като за създаването на такъв хиперзвуков самолет-носител бяха необходими нови технологии, проектът предвиждаше възможността да се използва не хиперзвуков, а свръхзвуков самолет.

Цялата система е разработена през 1966 г. в конструкторското бюро OKB-155 A.I. Микоян. Две версии на модела преминаха през пълен цикъл на аеродинамични изследвания в Централния аеродинамичен институт. Професор Н.Е. Жуковски през 1965 - 1975 г Но създаването на самолет все още не успя. И тази програма, подобно на американската, беше съкратена.

Хиперзвукова авиация

До началото на 70-те години. През ХХ век полетите със свръхзвукови скорости стават обичайни за военните самолети. Имаше и свръхзвукови пътнически самолети. Аерокосмическите самолети могат да преминават през плътни слоеве на атмосферата с хиперзвукова скорост.

В СССР работата по хиперзвуков самолет започва в Конструкторското бюро на Туполев в средата на 70-те години. Проведени са изследвания и проектиране на самолет, способен да развива скорост до 6 M (ТУ-260) с обхват на полета до 12 000 км, както и хиперзвуков междуконтинентален самолет ТУ-360. Далечината на полета му трябваше да достигне 16 000 км. Дори беше подготвен проект за пътнически хиперзвуков самолет, предназначен да лети на височина 28-32 km със скорост 4,5-5 M.

Но за да могат самолетите да летят със свръхзвукова скорост, техните двигатели трябва да имат характеристики както на авиационната, така и на космическата технология. Съществуващите въздушно-реактивни двигатели (WFD), които използват атмосферен въздух, имаха температурни ограничения и можеха да се използват насамолети, чиито скорости не надвишават 3 М. А ракетните двигатели трябваше да носят голям запас от гориво на борда и не бяха подходящи за дългосрочни полети в атмосферата.

Оказа се, че най-рационален за хиперзвуков самолет е ПВРД (ramjet), в който няма въртящи се части, в комбинация с турбореактивен двигател (турбореактивен двигател) за ускорение. Предполага се, че за полети с хиперзвукови скорости най-подходящ е ПВРД на течен водород. А ускоряващ двигател е турбореактивен двигател, работещ с керосин или течен водород.

За първи път безпилотното превозно средство X-43A беше оборудвано с ramjet двигател, който от своя страна беше инсталиран на круизната ракета-носител Pegasus.

На 29 март 2004 г. бомбардировач B-52 излита в Калифорния. Когато достигна височина от 12 км, X-43A тръгна от него. На височина 29 км той се отдели от ракетата-носител. В този момент беше изстрелян собственият му ПВРД. Той работи само 10 секунди, но успя да развие хиперзвукова скорост от 7 Маха.

В момента X-43A е най-бързият самолет в света. Той е в състояние да развие скорост до 11230 км/ч и може да се издигне на височина до 50 км. Но все пак е безпилотен летателен апарат. Но не е далеч часът, когато ще се появят хиперзвукови самолети, на които обикновените пътници ще могат да летят.

Главна информация

Полетът със свръхзвукова скорост е част от режима на свръхзвуков полет и се осъществява в свръхзвуков газов поток. Свръхзвуковият въздушен поток е фундаментално различен от дозвуковия и динамиката на полета на самолета при скорости над скоростта на звука (над 1,2 M) е фундаментално различен от дозвуковия полет (до 0,75 M, скоростният диапазон от 0,75 до 1,2 M се нарича трансзвукова скорост ).

Определянето на долната граница на хиперзвуковата скорост обикновено се свързва с началото на процесите на йонизация и дисоциация на молекулите в граничния слой (BL) в близост до апарата, който се движи в атмосферата, което започва да се случва при около 5 M. Също така, това скорост се характеризира с факта, че въздушно-реактивен двигател (" RAMJET") с дозвуково изгаряне на гориво ("SPVRD") става безполезен поради изключително високото триене, което възниква при спиране на преминаващия въздух в този тип двигател. По този начин, в диапазона на хиперзвукова скорост, за продължаване на полета е възможно да се използва само ракетен двигател или хиперзвуков прямоточен двигател (scramjet) със свръхзвуково изгаряне на гориво.

Характеристики на потока

Докато определението за хиперзвуков поток (HJ) е доста противоречиво поради липсата на ясна граница между свръхзвукови и хиперзвукови потоци, HJ може да се характеризира с определени физически явления, които вече не могат да бъдат игнорирани при разглеждане, а именно:

Тънък слой ударна вълна

С нарастването на скоростта и съответните числа на Мах, плътността зад ударната вълна (SW) също се увеличава, което съответства на намаляване на обема зад SW поради запазване на масата. Следователно, слоят на ударната вълна, т.е. обемът между апарата и SW, става тънък при високи числа на Мах, създавайки тънък граничен слой (BL) около апарата.

Образуване на вискозни ударни слоеве

Част от голямата кинетична енергия, съдържаща се във въздушния поток, при M > 3 (вискозен поток) се преобразува във вътрешна енергия поради вискозно взаимодействие. Увеличаването на вътрешната енергия се осъществява при повишаване на температурата. Тъй като градиентът на налягането, насочен по нормалата към потока в рамките на граничния слой, е приблизително равен на нула, значително повишаване на температурата при високи числа на Мах води до намаляване на плътността. По този начин PS на повърхността на превозното средство нараства и при високи числа на Мах се слива с тънък слой ударна вълна близо до носа, образувайки вискозен ударен слой.

Появата на вълни на нестабилност в PS, които не са характерни за суб- и свръхзвукови потоци

поток с висока температура

Потокът с висока скорост в предната точка на превозното средство (точка на застой или регион) кара газа да се нагрява до много високи температури (до няколко хиляди градуса). Високите температури от своя страна създават неравновесни химични свойства на потока, които се състоят в дисоциация и рекомбинация на газови молекули, йонизация на атоми, химични реакции в потока и с повърхността на апарата. При тези условия процесите на конвекция и радиационен топлообмен могат да бъдат значителни.

Параметри на подобие

Обичайно е параметрите на газовите потоци да се описват чрез набор от критерии за сходство, които позволяват да се редуцират почти безкраен брой физически състояния в групи за сходство и които позволяват да се сравняват газови потоци с различни физични параметри (налягане, температура, скорост). и т.н.) един с друг. На този принцип се основават експериментите в аеродинамичните тунели и прехвърлянето на резултатите от тези експерименти към реални самолети, въпреки факта, че при експериментите в аеродинамични тунели размерът на моделите, скоростите на потока, топлинните натоварвания и т.н. могат да се различават значително от реални режими на полет, като в същото време параметрите на подобие (числа на Мах, Рейнолдс, Стантън и др.) съответстват на полетните.

За транс- и свръхзвуков или свиваем поток в повечето случаи такива параметри като число на Мах (отношение на скоростта на потока към локалната скорост на звука) и Рейнолдс са достатъчни, за да опишат напълно потоците. За хиперзвуков поток тези параметри често не са достатъчни. Първо, уравненията, описващи формата на ударната вълна, стават практически независими при скорости от 10 M. Второ, повишената температура на хиперзвуковия поток означава, че ефектите, свързани с неидеалните газове, стават забележими.

Отчитането на ефектите в реален газ означава повече променливи, които са необходими за пълно описание на състоянието на газа. Ако неподвижният газ е напълно описан от три величини: налягане, температура, топлинен капацитет (адиабатен индекс), а движещият се газ е описан от четири променливи, което също включва скорост, тогава горещ газ в химично равновесие също изисква уравнения на състоянието за неговите съставни химични компоненти и газ с процеси на дисоциация и йонизация също трябва да включва времето като една от променливите на неговото състояние. Най-общо това означава, че във всеки даден момент неравновесният поток изисква 10 до 100 променливи, за да опише състоянието на газа. В допълнение, разреденият хиперзвуков поток (HJ), обикновено описван от гледна точка на числата на Кнудсен, не се подчинява на уравненията на Навие-Стокс и изисква тяхната модификация. HP обикновено се категоризира (или класифицира), като се използва обща енергия, изразена чрез обща енталпия (mJ/kg), общо налягане (kPa) и температура на потока стагнация температура на потока (K) или скорост (km/s).

Идеален газ

В този случай преминаващият въздушен поток може да се разглежда като идеален газов поток. HP в този режим все още зависи от числата на Mach и симулацията се ръководи от температурни инварианти, а не от адиабатната стена, която се появява при по-ниски скорости. Долната граница на този регион съответства на скорости около Mach 5, където дозвуковият scramjet двигател става неефективен, а горната граница съответства на скорости в района на Mach 10-12.

Идеален газ с две температури

Това е част от случая на режим на идеален газов поток с високи скорости, при който преминаващият въздушен поток може да се счита за химически идеален, но вибрационната температура и ротационната температура на газа трябва да се разглеждат отделно, което води до два отделни температурни модела. Това е от особено значение при проектирането на свръхзвукови дюзи, където вибрационното охлаждане, дължащо се на молекулярно възбуждане, става важно.

дисоцииран газ

Режим на доминиране на трансфера на лъча

При скорости над 12 km/s преносът на топлина към апарата започва да става главно чрез пренос на лъчи, който започва да доминира над термодинамичния пренос заедно с увеличаване на скоростта. Газовото моделиране в този случай е разделено на два случая:

• оптически тънък - в този случай се приема, че газът не реабсорбира радиация, която идва от другите му части или избрани обемни единици;
• оптически дебел - който отчита поглъщането на радиация от плазмата, която след това се излъчва отново, включително върху тялото на апарата.

Моделирането на оптически плътни газове е трудна задача, тъй като поради изчисляването на радиационния трансфер във всяка точка на потока, количеството на изчисленията нараства експоненциално с броя на разглежданите точки.

10-07-2015, 11:34

Какво се крие зад слуховете за създаването на ново свръхмощно оръжие в Русия

Военно-аналитичният център Janes Information Group (САЩ) публикува доклад за успешните изпитания от Русия на нов хиперзвуков самолет Ю-71 (Ю-71 в английска транскрипция).

Тестовете, според американците, са проведени през февруари 2015 г. Твърди се, че изстрелването е извършено от полигона Домбаровски край Оренбург. Техните военни анализатори съобщават строго секретна и смразяваща информация на обикновения човек на улицата.

Съобщава се, че Ю-71 е част от руския секретен проект 4202. Зад океана е установено, че скоростта на нашата хиперзвукова ракета е 11 200 км/ч. Обект, маневриращ с такава скорост, не може да бъде свален - системата за противоракетна отбрана е безсилна срещу такива скорости. Освен това Ю-71 може да носи ядрен заряд.

Според американски анализатори скоро Русия ще може да нанася високоточни удари по избрани цели. При това дори най-защитените от тях ще бъдат гарантирано поразени от една ракета. В Съединените щати се предполага, че след 5 години ще започне разполагането на група руски хиперзвукови ракети под същия Оренбург, в Домбаровския полк на стратегическите ракетни сили, разположен там, а общо от 2020 до 2025 г. 24 бойни ще бъдат въведени в експлоатация превозни средства, създадени на базата на Ю-71. От документа също така следва, че до този момент Русия ще създаде нова тежка междуконтинентална балистична ракета "Сармат", способна да носи Ю-71.

Твърди се, че Москва се нуждае от хиперзвукови оръжия, за да спечели влияние в преговорите с Вашингтон и да ограничи ефективността на американската система за противоракетна отбрана.

Преди публикуването на тази сензация беше съобщено, че китайската армия също е провела (и още един) успешен тест на хиперзвуков щурмови самолет WU-14, способен да пробие системата за противоракетна отбрана на САЩ и да нанесе ядрен удар.

Като цяло американците бяха обсадени от всички страни: от запад - Китай, от изток и север - Русия. И те жадуват за едно нещо - да разбият американската и европейската система за противоракетна отбрана, като Тузик нагревателна подложка, за да изтрият всички стратегически обекти на Пентагона от лицето на земята. Логиката на този ужас е проста: Вашингтон, дай нови милиарди за разработване на собствени хиперзвукови ракети, иначе ще останем неприкрити, като библейския Адам.

В САЩ работата по хиперзвукови ракети се извършва с не по-малък, ако не и по-голям интензитет, отколкото в Русия и Китай взети заедно. И то с много добра финансова обезпеченост.

Явно не е постигнат пробив, а отпуснатите от бюджета милиарди вече са похарчени. Как да бъдем? Трябва да стартираме история на ужасите и да осигурим неограничено финансиране. Което и беше направено.

Самата идея за създаване на ракети, способни да летят с 5-7 или дори десетки пъти по-бързо от скоростта на звука, винаги е привличала военните. Такива устройства имат толкова мощна кинетична енергия, че са способни да причинят най-сериозни щети на всеки вражески обект дори без бойна глава. И с ядрена бойна глава...

По принцип не е много трудно да разпръснете бойна глава, изстреляна в околоземна орбита, до хиперзвукова и да я насочите надолу. Проблемът е в точното насочване, тъй като все още не е възможно да се контролира обект, който се движи със скорост над 10 000 км / ч. Включително защото при рязка промяна в праволинейната траектория на полета бойната глава може просто да се срути поради огромни претоварвания.

А изграждането на работещо устройство, способно да лети с хиперзвукова скорост и дори да маневрира в атмосферата, е невероятно трудно.

Въпросът е не само в претоварванията, но и в характеристиките на изгаряне на гориво, огромно триене на въздуха върху повърхността на летящо превозно средство, скокове на налягане върху различни повърхности на хиперзвукова крилата ракета.

Въпреки това работата в тази посока се извършва от няколко десетилетия.

Най-близо до практическото създаване на крилата хиперзвукова ракета дойде в СССР. Хиперзвуковият експериментален самолет (GELA) или Kh-90 е създаден в конструкторското бюро Raduga в края на 80-те години. След разпадането на СССР проектът е затворен през 1992 г. По-късно устройството GELA беше показано няколко пъти на авиокосмическото изложение МАКС в Жуковски.

По дизайн това беше крилата ракета със сгъваемо триъгълно крило и фюзелаж, почти изцяло посветен на прямоточен двигател. С тегло на изстрелване от 15 тона, ракетата X-90, както твърдят нейните разработчици, може да се ускори до скорост най-малко M = 4,5 - това е минималната стойност на хиперзвука. Според достоверни, но никога официално потвърдени данни, ракетата X-90 е успешно изстреляна от самолет-носител в края на 80-те години и е достигнала проектната си скорост. Въпреки това в бъдеще този проект не беше финансиран и самата тема за хиперзвука беше затворена повече от 10 години.

В чужбина създаването на хиперзвукови самолети вървеше успоредно с работата в Съветския съюз. Вярно, без особен успех. Пробивът беше проектът Boeing X-43. Външно американският самолет донякъде напомня на затворения съветски X-90. През 2001 г. този хиперзвуков дрон направи първия си полет, но неуспешен. Смята се, че вторият полет е бил нормален. Те не достигнаха свръхскорост, но изработиха системата за управление. Но вече при третото изстрелване, през ноември 2004 г., дронът X-43 постави рекорд, ускорявайки се до скорост от 11 200 км / ч. Това е по-високо от постигнатото от нашия X-90.

Развитието на експерименталния проект X-43 в Съединените щати беше ракетата X-51. Още повече прилича на неосъществения ни проект GELA. Твърди се, че именно X-51 може да стане едно от основните оръжия на американската стратегическа авиация. По официални данни ракетата X-51 трябва да има скорост на полета от порядъка на M = 6-7, което е близо до дългогодишните показатели на нашия X-90.

Такива скорости, според експерти, са достатъчни за възможното използване на ракети в бърза глобална ударна система. През 2010 г. се състоя първото изстрелване и полет на X-51.