Tuumarelvade likvideerimise võitluse päev. Rahvusvaheline tuumarelvade täieliku likvideerimise päev. Miks on rahvusvahelisi päevi vaja?

Nad nimetavad seda hüperheliliseks lennukid, mis on võimeline lendama hüperhelikiirusel.

Mis on hüperhelikiirus

Aerodünaamikas kasutatakse sageli suurust, mis näitab voolu või keha kiiruse ja heli kiiruse suhet. Seda suhet nimetatakse Machi numbriks, mis sai nime Austria teadlase Ernst Machi järgi, kes pani aluse ülehelikiiruste aerodünaamikale.

Kus M - Machi arv;

u - õhuvool või keha kiirus,

cs - heli levimise kiirus.

Atmosfääris tavatingimustes on heli kiirus ligikaudu 331 m/s. Keha kiirus 1 Machi juures vastab heli kiirusele. Ülehelikiirust nimetatakse vahemikus 1 kuni 5 Machi, kui see ületab 5 Machi, siis on see juba hüperhelikiirus. See jaotus on tingimuslik, kuna selge piirÜlehelikiirusel ja hüperhelikiirusel pole vahet. Nii leppisid nad kahekümnenda sajandi 70ndatel kokku loendama.

Lennunduse ajaloost

"Silbertvogel"

Esimest korda proovisid nad luua hüperhelilennukit Teise maailmasõja ajal Natsi-Saksamaal. Selle projekti autor, mis kandis nime " Silbertvogel"(hõbelind) oli Austria teadlane Eugen Senger. Lennukil olid teised nimed: " Ameerika pommitaja», « Orbitaalne pommitaja», « Antipodal-pommitaja», « Atmosfääri kapten», « Uurali pommitaja" See oli rakettpommitaja, mis võis kanda kuni 30 tonni pomme. See oli mõeldud USA ja Venemaa tööstuspiirkondade pommitamiseks. Õnneks polnud tol ajal sellist lennukit praktikas võimalik ehitada ja see jäigi vaid joonistele.

Põhja-Ameerika X-15

Kahekümnenda sajandi 60ndatel loodi Ameerika Ühendriikides esimene rakettlennuk X-15, mille põhiülesanne oli uurida lennutingimusi hüperhelikiirusel. See seade suutis ületada 80 km kõrgust. Rekordiks peeti 1963. aastal sooritatud Joe Walkeri lendu, mil saavutati kõrgus 107,96 km ja kiirus 5,58 M.

X-15 riputati tiiva alla strateegiline pommitaja"B-52". 15 km kõrgusel eraldus see kandelennukist. Sel hetkel käivitus tema enda vedelkütusega rakettmootor. See töötas 85 sekundit ja lülitus välja. Selleks ajaks oli lennuki kiirus jõudnud 39 m/s. Kõige rohkem kõrgpunkt trajektooril (apogee), asus seade juba atmosfäärist väljas ja oli peaaegu 4 minutit kaaluta olekus. Piloot viis läbi plaanitud uuringud, juhtis gaasitüüride abil lennuki atmosfääri ja maandus peagi. X-15 saavutatud kõrgusrekord püsis ligi 40 aastat, kuni 2004. aastani.

X-20 Dyna Soar

Aastatel 1957–1963 nõudmisel õhujõud USA-s töötas Boeing välja mehitatud kosmosetõrjepommitaja-luurepommitaja X-20. Programm kutsuti X-20 Dyna-Soar. X-20 pidi kanderaketi abil orbiidile viima 160 km kõrgusel. Lennuki kiirus oli planeeritud esimesest kosmilisest kiirusest veidi väiksemaks, et sellest ei saaks Maa satelliiti. Kõrguselt pidi lennuk "sukelduma" atmosfääri, laskudes 60-70 km kõrgusele ja sooritama kas pildistamise või pommitamise. Seejärel tõusis ta uuesti, kuid algsest madalamale kõrgusele ja jälle “sukeldus” veelgi madalamale. Ja nii edasi, kuni ta lennuväljale maandus.

Praktikas valmistati mitmeid X-20 mudeleid, koolitati astronautipiloote. Kuid programmi piirati mitmel põhjusel.

Projekt "Spiraal"

Vastuseks programmile X-20 Dyna-Soar 1960. aastatel Projekt Spiraal käivitati NSV Liidus. See oli põhimõtteline uus süsteem. Eeldati, et võimas 52 tonni pikkune ja 28 m pikkune õhku hingavate mootoritega võimenduslennuk kiirendab kiiruseni 6 M. 10 tonni kaaluv ja 8 m pikkune mehitatud orbitaallennuk stardib oma “seljalt” kell kõrgus 28-30 km Mõlemad lennuväljalt õhkutõusvad lennukid võisid igaüks eraldi maanduda iseseisvalt. Lisaks plaaniti oma hüperhelikiirusega võimenduslennukit kasutada ka reisilennukina.

Kuna sellise hüperhelikiirusega võimenduslennuki loomiseks oli vaja uusi tehnoloogiaid, nägi projekt ette võimaluse kasutada mitte ülihelikiirusega, vaid ülehelikiirusega lennukit.

Kogu süsteem töötati välja 1966. aastal disainibüroo OKB-155 A.I. Mikojan. Mudeli kaks versiooni on läbinud täistsükkel nimelise Aerodünaamilise Keskinstituudi aerodünaamilised uuringud. Professor N.E. Žukovski aastatel 1965-1975 Kuid lennuki loomine ikkagi ei õnnestunud. Ja seda programmi, nagu Ameerika oma, piirati.

Ülehelivõimeline lennundus

70ndate alguseks. 20. sajandil muutusid ülehelikiirusega lennud sõjaväelennukite jaoks tavapäraseks. Ilmusid ka ülehelikiirusega reisilennuk. Kosmoselennukid võiksid hüperhelikiirusel läbida tihedaid atmosfäärikihte.

NSV Liidus algas töö hüperhelikiirusega lennukiga Tupolevi disainibüroos 70. aastate keskel. Uuringud ja projekteerimine viidi läbi lennukil, mis oli võimeline saavutama kiirust kuni 6 M (TU-260) lennukaugusega kuni 12 000 km, samuti hüperhelikiirusel mandritevahelisel lennukil TU-360. Selle lennuulatus pidi ulatuma 16 000 km-ni. Koostati isegi hüperhelikiirusega reisilennuki projekt, mis oli mõeldud lendamiseks 28–32 km kõrgusel kiirusega 4,5–5 Machi.

Kuid selleks, et lennukid lendaksid ülehelikiirusel, peavad nende mootoritel olema nii lennunduse kui ka kosmosetehnoloogia tunnused. Olemasolevad õhku hingavad mootorid (WRE), mida kasutati atmosfääriõhk, millel olid temperatuuripiirangud ja seda sai kasutada lennukid, mille kiirused ei ületanud 3 M. Ja rakettmootorid pidid pardal kandma suures koguses kütust ja ei sobinud pikkadeks lendudeks atmosfääris.

Selgus, et ülihelikiirusega lennuki jaoks on kõige ratsionaalsem reaktiivmootor (ramjet engine), millel pole pöörlevaid osi, kombineerituna kiirendamiseks turboreaktiivmootoriga (TRE). Eeldati, et vedelvesinikuga reaktiivmootorid sobivad kõige paremini hüperhelikiirusel lendudeks. Ja võimendusmootor on turboreaktiivmootor, mis töötab petrooleumil või vedelal vesinikul.

Esimest korda oli varustatud reaktiivmootoriga mehitamata sõiduk X-43A, mis omakorda paigaldati kanderaketile Pegasus.

29. märtsil 2004 tõusis Californias õhku pommitaja B-52. Kui see jõudis 12 km kõrgusele, tõusis X-43A sellelt õhku. 29 km kõrgusel eraldus see kanderaketist. Sel hetkel startis tema enda ramjet. See töötas vaid 10 sekundit, kuid suutis saavutada hüperhelikiiruse 7 Machi.

IN Sel hetkel X-43A on maailma kiireim lennuk. See on võimeline saavutama kiirust kuni 11 230 km/h ja võib tõusta kuni 50 km kõrgusele. Kuid see on ikkagi mehitamata õhusõiduk. Kuid tund pole kaugel, millal need ilmuvad hüperhelikiirusega lennukid, millega saavad lennata tavalised reisijad.

Üldine informatsioon

Lend hüperhelikiirusel on osa ülehelikiirusega lennurežiimist ja toimub ülehelikiirusega gaasivoolus. Ülehelikiirusega õhuvool erineb põhimõtteliselt allahelikiirusest ja õhusõiduki lennu dünaamika helikiirusest suurematel kiirustel (üle 1,2 M) on põhimõtteliselt erinev allahelikiirusest (kuni 0,75 M; kiirusvahemikku 0,75–1,2 M nimetatakse transonic kiiruseks). ).

Hüperhelikiiruse alampiiri määramist seostatakse tavaliselt atmosfääris liikuva sõiduki läheduses asuvas piirikihis (BL) molekulide ionisatsiooni- ja dissotsiatsiooniprotsesside algusega, mis hakkab toimuma ligikaudu 5 M juures. antud kiirus mida iseloomustab asjaolu, et allahelikiirusega sisepõlemisreaktiivmootor ("ramjet") muutub kasutuks ülisuure hõõrdumise tõttu, mis tekib seda tüüpi mootoris mööduva õhu pidurdamisel. Seega on hüperhelikiiruse vahemikus lennu jätkamiseks võimalik kasutada ainult rakettmootorit või ülehelikiirusega kütusepõlemisega hüpersonic ramjet (scramjet).

Vooluomadused

Kui ülihelikiiruse (HS) määratlus on üsna vastuoluline, kuna puudub selge piir ülehelikiiruse ja hüperhelikiirusega voogude vahel, võib HS-i iseloomustada teatud füüsikalised nähtused, mida ei saa enam arvesse võttes tähelepanuta jätta, nimelt:

Õhuke lööklaine kiht

Kui kiirus ja vastavad Machi numbrid suurenevad, suureneb ka lööklaine (SW) taga olev tihedus, mis vastab löögi taga oleva mahu vähenemisele massi säilimise tõttu. Seetõttu kiht lööklaine, see tähendab, et seadme ja lööklaine vaheline ruumala muutub õhukeseks kõrge Machi arvu korral, luues seadme ümber õhukese piirkihi (BL).

Viskoossete šokikihtide moodustumine

Osa õhuvoolus sisalduvast suurest kineetilisest energiast M > 3 juures (viskoosne vool) muundub viskoosse vastasmõju tõttu siseenergiaks. Siseenergia suurenemine realiseerub temperatuuri tõustes. Kuna rõhugradient, mis on normaalne piirkihis oleva voolu suhtes, on ligikaudu null, tõuseb temperatuur oluliselt suured numbrid Mach viib tiheduse vähenemiseni. Seega kasvab sõiduki pinnal olev PS ja suurte Machi numbrite korral sulandub õhukese lööklaine kihiga vööri lähedal, moodustades viskoosse löögikihi.

Ebastabiilsuslainete ilmnemine PS-is, mis ei ole iseloomulikud alam- ja ülehelikiirusele

Kõrge temperatuuriga vool

Kiire vool seadme esiosas (pidurduspunktis või piirkonnas) põhjustab gaasi kuumenemise väga kõrgele temperatuurile (kuni mitu tuhat kraadi). Kõrged temperatuurid loovad omakorda voolu mittetasakaalusid keemilisi omadusi, mis seisnevad gaasimolekulide dissotsiatsioonis ja rekombinatsioonis, aatomite ioniseerimises, keemilised reaktsioonid voolus ja koos seadme pinnaga. Nendes tingimustes võivad konvektsiooni- ja kiirgussoojusülekande protsessid olla märkimisväärsed.

Sarnasuse parameetrid

Gaasivoolude parameetreid kirjeldatakse tavaliselt sarnasuskriteeriumide kogumiga, mis võimaldavad vähendada peaaegu lõpmatut arvu füüsilised tingimused sarnasusgruppidesse ja mis võimaldavad võrrelda erinevate füüsikaliste parameetritega (rõhk, temperatuur, kiirus jne) gaasivooge omavahel. Just sellel põhimõttel põhinevad katsed tuuletunnelites ja nende katsete tulemuste ülekandmine reaalsetele lennukitele, hoolimata sellest, et torukatsetes võivad mudelite suurused, voolukiirused, soojuskoormused jne tegelikust oluliselt erineda. lennutingimused, samal ajal vastavad sarnasusparameetrid (Machi numbrid, Reynoldsi numbrid, Stantoni numbrid jne) lennu omadele.

Trans- ja ülehelikiiruse või kokkusurutava voolu puhul piisab enamikul juhtudel sellistest parameetritest nagu Machi arv (voolukiiruse ja kohaliku helikiiruse suhe) ja Reynolds. täielik kirjeldus ojad. Hüperhelivoolu korral on need parameetrid sageli ebapiisavad. Esiteks muutuvad lööklaine kuju kirjeldavad võrrandid praktiliselt sõltumatuks kiirustel alates 10 M. Teiseks tähendab hüperhelivoolu temperatuuri tõus, et märgata on ebaideaalsete gaasidega seotud mõjud.

Reaalses gaasis avalduvate mõjude arvessevõtmine tähendab, et gaasi oleku täielikuks kirjeldamiseks on vaja suuremat arvu muutujaid. Kui statsionaarset gaasi kirjeldatakse täielikult kolme suurusega: rõhk, temperatuur, soojusmahtuvus (adiabaatiline indeks) ja liikuvat gaasi kirjeldatakse nelja muutujaga, mis sisaldab ka kiirust, siis kuum gaas keemiline tasakaal nõuab ka olekuvõrrandeid selle koostisosade keemiliste komponentide jaoks ning dissotsiatsiooni- ja ionisatsiooniprotsessidega gaas peab ühe olekumuutujana sisaldama ka aega. Üldiselt tähendab see, et igal valitud ajal vajab mittetasakaaluline vool gaasi oleku kirjeldamiseks 10 kuni 100 muutujat. Lisaks ei allu haruldane hüpersonic flow (HF), mida tavaliselt kirjeldatakse Knudseni numbrite kaudu, Navier-Stokesi võrranditele ja nõuab nende muutmist. HP liigitatakse (või klassifitseeritakse) tavaliselt koguenergia abil, mida väljendatakse koguentalpia (mJ/kg), üldrõhu (kPa) ja voolu stagnatsioonitemperatuuri (K) või kiirusega (km/s).

Ideaalne gaas

IN sel juhul, mööduv õhuvool võib pidada ideaalseks gaasivooluks. Selles režiimis olev GP sõltub endiselt Machi numbritest ja simulatsioon juhindub pigem temperatuuriinvariantidest kui adiabaatilisest seinast, mis toimub madalamatel kiirustel. Selle piirkonna alumine piir vastab kiirustele umbes 5 Machi, kus allahelikiirusega põlemisega SPV joad muutuvad ebaefektiivseks, ja ülemine piir vastab kiirustele vahemikus 10–12 Machi.

Ideaalne gaas kahe temperatuuriga

See on osa ideaalsest gaasivoolurežiimist suured väärtused kiirus, mille juures läbivat õhuvoolu võib pidada keemiliselt ideaalseks, kuid gaasi vibratsioonitemperatuuri ja pöörlemistemperatuuri tuleb eraldi arvestada, mille tulemuseks on kaks erinevat temperatuurimudelit. Sellel on eriline tähendusülehelikiirusega düüside konstrueerimisel, kus oluliseks saab molekulaarsest ergastusest tingitud vibratsiooniline jahutamine.

Dissotsieerunud gaas

Kiirgusülekande domineerimise režiim

Kiirusel üle 12 km/s hakkab soojusülekanne seadmele toimuma peamiselt radiaalse ülekande kaudu, mis hakkab koos kiiruse suurenemisega domineerima termodünaamilise ülekande üle. Gaasi modelleerimine jaguneb sel juhul kaheks:

• optiliselt õhuke – sel juhul eeldatakse, et gaas ei neela tagasi kiirgust, mis tuleb selle teistest osadest või valitud ruumalaühikutest;
• optiliselt paks - kus võetakse arvesse plasma kiirguse neeldumist, mis seejärel kiirgatakse uuesti, sealhulgas seadme korpusele.

Optiliselt paksude gaaside simulatsioon on väljakutseid pakkuv ülesanne, kuna kiirgusülekande arvutamise tõttu igas voolu punktis kasvab arvutuste maht eksponentsiaalselt koos vaadeldavate punktide arvu suurenemisega.

10-07-2015, 11:34

Mis on Venemaal uute ülivõimsate relvade loomise kuulujuttude taga?

Sõjaline analüütiline keskus Janes Information Group (USA) avaldas aruande uue hüperhelilennuki Yu-71 (ingliskeelses transkriptsioonis Yu-71) edukast testimisest Venemaal.

Testid viidi ameeriklaste sõnul läbi 2015. aasta veebruaris. Väidetavalt toimus start Orenburgi lähedal asuvast Dombarovski katsepolügoonist. Nende sõjaväeanalüütikud teatavad tavainimesele ülisalajast ja jahedat teavet.

Teatatakse, et Yu-71 on osa Venemaa salaprojektist 4202. Välismaal tehti kindlaks, et meie kiirus hüperhelirakett- 11 200 km/h. Sellise kiirusega manööverdavat objekti alla tulistada ei saa – raketitõrjesüsteem on selliste kiiruste vastu jõuetu. Lisaks võib Yu-71 kanda tuumalõhkepead.

Ameerika analüütikute hinnangul on Venemaal peagi võimalus sooritada ülitäpseid lööke valitud sihtmärkide vastu. Veelgi enam, isegi kõige kaitstumad neist saavad ühe raketi tabamuse. USA-s eeldatakse, et 5 aasta jooksul algab Orenburgi lähedal, seal paikneva strateegiliste raketivägede Dombarovski rügemendis Vene hüperhelirakettide rühma ja kokku aastatel 2020–2025 24 lahingumasinat. võetakse kasutusele Yu-71 baasil loodud. Dokumendist tuleneb ka, et selleks ajaks on Venemaa loonud uue raske mandritevahelise liini ballistiline rakett"Sarmat", mis on võimeline kandma Yu-71.

Väidetavalt Moskva hüperhelirelvad läbirääkimistel Washingtoniga mõjuvõimu saavutamiseks ja tõhususe piiramiseks Ameerika süsteem PRO.

Enne selle sensatsiooni avaldamist teatati, et Hiina sõjavägi viis läbi ka (järjekordse) eduka katsetuse ülihelikiirusega ründelennukile WU-14, mis oli võimeline läbi murdma USA raketitõrjesüsteemist ja andma tuumalöögi.

Üldiselt piiras ameeriklasi igalt poolt: läänest Hiina, idast ja põhjast Venemaa. Ja nad tahavad ühte asja - lõhkuda Ameerika ja Euroopa raketitõrjesüsteemid, nagu Tuziki kuumaveepudel, et pühkida maa pealt kõik Pentagoni strateegilised rajatised. Selle õuduse loogika on lihtne: Washington, anna meile uusi miljardeid oma hüperhelirakettide väljatöötamiseks, muidu jääme katmata, nagu piibellik Aadam.

Ameerika Ühendriikides tehakse tööd hüperhelikiirusega rakettidega mitte vähem, kui mitte suurema intensiivsusega kui Venemaal ja Hiinas kokku. Ja seda väga hea rahalise toetusega.

Ilmselt läbimurdelisi edusamme ei saavutatud ning eelarvest eraldatud miljardid on juba kulutatud. Mida ma peaksin tegema? Peame käivitama õudusloo ja tagama endale piiramatu rahastamise. Mida tehtigi.

Idee luua rakette, mis suudavad lennata 5-7 või isegi kümneid kordi kiirem kiirus heli on sõjaväelasi alati köitnud. Sellistel seadmetel on nii võimas kineetiline energia, et nad on võimelised tekitama kõige tõsisemaid kahjustusi mis tahes vaenlase objektile isegi ilma lõhkepeata. Ja tuumalõhkepeaga...

Põhimõtteliselt ei ole madala maa orbiidile lastud lõhkepea kiirendamine hüperhelikiirusele ja selle alla suunamine kuigi keeruline. Probleemiks on täpne juhtimine, kuna üle 10 000 km/h liikuvat objekti pole veel võimalik juhtida. Sealhulgas seetõttu, et sirge lennutrajektoori järsu muutusega lahinguüksus võib tohutute ülekoormuste tõttu lihtsalt kokku kukkuda.

Kuid funktsionaalse seadme ehitamine, mis suudab lennata hüperhelikiirusel ja isegi atmosfääris manööverdada, on uskumatult keeruline.

See ei puuduta ainult ülekoormusi, vaid ka kütuse põlemise iseärasusi, tohutut õhuhõõrdumist lendava sõiduki pinnal ja rõhutõususid hüperhelikiirusega tiibrakettide erinevatel pindadel.

Sellest hoolimata on töö selles suunas kestnud juba mitu aastakümmet.

NSV Liit jõudis hüperhelikiirusega tiibrakettide praktilisele loomisele kõige lähemale. Hüperhelikiirusega eksperimentaallennuk (GELA) või X-90 loodi Raduga IKB-s 1980. aastate lõpus. Pärast NSV Liidu lagunemist suleti projekt 1992. aastal. Hiljem näidati GELA aparaati mitu korda Žukovski kosmosenäitusel MAKS.

Disaini järgi oli tiibrakett kokkupandava delta tiiva ja peaaegu täielikult reaktiivmootorile pühendatud kerega. 15-tonnise stardimassiga võib X-90 rakett, nagu selle arendajad väitsid, kiirendada kiiruseni vähemalt M = 4,5 - see on minimaalne väärtus hüperheli. Usaldusväärsete, kuid mitte kunagi ametlikult kinnitatud andmete kohaselt lasti X-90 rakett edukalt kandelennukilt välja 1980. aastate lõpus ja see saavutas oma projekteerimiskiiruse. Seda projekti aga hiljem ei rahastatud ja hüperheli teema ise suleti enam kui 10 aastaks.

Ülemeremaades toimus hüperhelilennukite loomine paralleelselt tööga Nõukogude Liidus. Tõsi, ilma eriline edu. Boeing X-43 projektist sai läbimurre. Väliselt meenutas Ameerika lennuk mõneti suletud Nõukogude X-90. 2001. aastal tegi see hüperhelikiirusega droon oma esimese lennu, kuid see ebaõnnestus. Arvatakse, et teine ​​lend läks sujuvalt. Me ei saavutanud ülikiiret, kuid töötasime välja juhtimissüsteemi. Kuid kolmandal käivitamisel, 2004. aasta novembris, püstitas droon X-43 rekordi, kiirendades kiiruseni 11 200 km/h. See on suurem, kui meie X-90 saavutas.

Eksperimentaalse X-43 projekti arendus Ameerika Ühendriikides oli rakett X-51. See on veelgi sarnasem meie kunagi rakendamata GELA projektiga. Väidetavalt võib X-51-st saada ameeriklaste üks peamisi relvi strateegiline lennundus. Ametlikel andmetel peaks raketi X-51 lennukiirus olema suurusjärgus M = 6-7, mis on lähedane meie X-90 pikaajalisele jõudlusele.

Sellised kiirused on ekspertide sõnul piisavad rakettide võimalikuks kasutamiseks kiires globaalses löögisüsteemis. 2010. aastal toimus X-51 esimene start ja lend.