Najrýchlejšie hypersonické lietadlo na svete. Ruské hypersonické lietadlo

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Naposledy zmenené: 2023-12-17 10:39

Bežné osobné lietadlo letí rýchlosťou asi 900 km/h. Prúdová stíhačka môže dosiahnuť približne trojnásobnú rýchlosť. Moderní inžinieri z Ruskej federácie a ďalších krajín sveta však aktívne vyvíjajú ešte rýchlejšie stroje - hypersonické lietadlá. Aké sú špecifiká príslušných konceptov?

Kritériá pre hypersonické lietadlo

Čo je to hypersonické lietadlo? Pod tým je zvykom rozumieť prístroj schopný letieť mnohonásobne vyššou rýchlosťou, než je rýchlosť zvuku. Prístupy výskumníkov k určovaniu jeho špecifického ukazovateľa sa líšia. Existuje rozšírená metodika, podľa ktorej by sa lietadlo malo považovať za hypersonické, ak je násobkom ukazovateľov rýchlosti najrýchlejších moderných nadzvukových vozidiel. Čo je asi 3-4 tisíc km / h. To znamená, že hypersonické lietadlo, ak budete postupovať podľa tejto metodiky, by malo dosiahnuť rýchlosť 6 000 km/h.

Bezpilotné akontrolované vozidlá

Prístupy výskumníkov sa môžu líšiť aj z hľadiska určovania kritérií na klasifikáciu konkrétneho zariadenia ako lietadla. Existuje verzia, že za také možno považovať iba tie stroje, ktoré ovláda osoba. Existuje uhol pohľadu, podľa ktorého možno za lietadlo považovať aj bezpilotné vozidlo. Niektorí analytici preto klasifikujú stroje daného typu na tie, ktoré podliehajú ľudskej kontrole, a na tie, ktoré fungujú autonómne. Takéto rozdelenie môže byť opodstatnené, pretože bezpilotné prostriedky môžu mať oveľa pôsobivejšie technické vlastnosti, napríklad pokiaľ ide o preťaženie a rýchlosť.

Mnohí výskumníci zároveň považujú hypersonické lietadlá za jeden koncept, pre ktorý je kľúčovým ukazovateľom rýchlosť. Nezáleží na tom, či za kormidlom zariadenia sedí človek alebo stroj ovláda robot - hlavné je, že lietadlo je dostatočne rýchle.

Vzlet – sólo alebo s asistenciou?

Bežná je klasifikácia hypersonických lietadiel, ktorá je založená na klasifikácii ako tie, ktoré môžu vzlietnuť samostatne, alebo tie, ktoré vyžadujú umiestnenie na výkonnejšom nosiči – rakete alebo nákladnom lietadle. Existuje názor, podľa ktorého je legitímne označovať zariadenia daného typu najmä tie, ktoré sú schopné vzlietnuť samostatne alebo s minimálnym zapojením iných typov zariadení. Avšak tí výskumníci, ktorí veria, že hlavným kritériom charakterizujúcim hypersonické lietadlo je rýchlosť, by malibyť prvoradé v akejkoľvek klasifikácii. Či už ide o klasifikáciu zariadenia ako bezpilotného, riadeného, schopného vzlietnuť samostatne alebo s pomocou iných strojov - ak príslušný ukazovateľ dosiahne vyššie uvedené hodnoty, potom to znamená, že hovoríme o hypersonickom lietadle.

Hlavné problémy hypersonických riešení

Koncepty hypersonických riešení sú staré mnoho desaťročí. Počas rokov vývoja zodpovedajúceho typu vozidiel svetoví inžinieri riešili množstvo významných problémov, ktoré objektívne bránia uvedeniu výroby „hypersoundu“do prevádzky – podobne ako pri organizovaní výroby turbovrtuľových lietadiel.

Hlavným problémom pri navrhovaní hypersonických lietadiel je vytvorenie motora, ktorý môže byť dostatočne energeticky účinný. Ďalším problémom je zosúladenie potrebnej tepelnej ochrany aparátu. Faktom je, že rýchlosť hypersonického lietadla v hodnotách, ktoré sme uvažovali vyššie, znamená silné zahrievanie trupu v dôsledku trenia o atmosféru.

Dnes sa pozrieme na niekoľko ukážok úspešných prototypov lietadiel zodpovedajúceho typu, ktorých vývojári dokázali výrazne pokročiť pri úspešnom riešení zaznamenaných problémov. Poďme si teraz preštudovať najznámejší svetový vývoj v oblasti vytvárania hypersonických lietadiel daného typu.

Najrýchlejšie lietadlo Boeingu

Najrýchlejšie hypersonické lietadlo na svete je podľa niektorých odborníkov americký Boeing X-43A. Takže počas testovania tohto zariadenia bolo zaznamenané, že dosiahol rýchlosťviac ako 11 tisíc km/h. To je asi 9,6-násobok rýchlosti zvuku.

Čo je špeciálne na hypersonickom lietadle X-43A? Charakteristiky tohto lietadla sú nasledovné:

- maximálna rýchlosť zaznamenaná v testoch - 11 230 km/h;

- rozpätie krídel - 1,5 m;

- dĺžka puzdra – 3,6 m;

- motor s priamym prietokom, nadzvukový spaľovací nápor;

- palivo – atmosférický kyslík, vodík.

Je možné poznamenať, že predmetné zariadenie je jedným z najekologickejších. Faktom je, že použité palivo prakticky nezahŕňa uvoľňovanie škodlivých produktov spaľovania.

Hypersonické lietadlo X-43A bolo vyvinuté spoločným úsilím inžinierov NASA, ako aj Orbical Science Corporation a Minocraft. Lietadlo vznikalo asi 10 rokov. Do jeho rozvoja bolo investovaných asi 250 miliónov dolárov. Koncepčnou novinkou predmetného lietadla je, že bolo koncipované za účelom testovania najnovšej technológie na zabezpečenie chodu hnacieho ťahu.

Vyvinuté spoločnosťou Orbital Science

Orbital Science, ktorá sa, ako sme uviedli vyššie, podieľala na tvorbe zariadenia X-43A, sa podarilo vytvoriť aj vlastné hypersonické lietadlo - X-34.

Jeho maximálna rýchlosť je viac ako 12 000 km/h. Je pravda, že počas praktických testov sa to nepodarilo - navyše nebolo možné dosiahnuť ukazovateľ, ktorý ukazuje lietadlo X43-A. Uvažované lietadlozariadenie sa zrýchľuje, keď je aktivovaná raketa Pegasus, ktorá funguje na tuhé palivo. X-34 bol prvýkrát testovaný v roku 2001. Predmetné lietadlo je podstatne väčšie ako zariadenie od Boeingu - jeho dĺžka je 17,78 m, rozpätie krídel 8,85 m. Maximálna výška letu hypersonického vozidla od Orbical Science je 75 kilometrov.

Lietadlo zo Severnej Ameriky

Ďalším známym hypersonickým lietadlom je X-15, vyrábané spoločnosťou North American. Analytici označujú tento prístroj ako experimentálny.

Je vybavený raketovými motormi, čo dáva niektorým odborníkom dôvod ho neklasifikovať ako lietadlo. Prítomnosť raketových motorov však umožňuje zariadeniu najmä suborbitálne lety. Pri jednom z testov v tomto režime ho teda otestovali piloti. Účelom prístroja X-15 je študovať špecifiká hypersonických letov, hodnotiť určité konštrukčné riešenia, nové materiály a ovládacie prvky takýchto strojov v rôznych vrstvách atmosféry. Je pozoruhodné, že koncepcia projektu bola schválená už v roku 1954. X-15 letí rýchlosťou viac ako 7 000 km / h. Jeho letový dosah je viac ako 500 km, jeho výška presahuje 100 km.

Najrýchlejšie výrobné lietadlo

Hypersonické vozidlá, ktoré sme študovali vyššie, v skutočnosti patria do kategórie výskumu. Bude užitočné zvážiť niekoľko sériových vzoriek lietadiel, ktoré sú svojimi charakteristikami blízke hypersonickým alebo sú (podľa tej či onej metodiky) hypersonické.

Medzi takéto stroje patrí aj americký vývoj SR-71. Niektorí výskumníci nie sú naklonení klasifikovať toto lietadlo ako hypersonické, pretože jeho maximálna rýchlosť je asi 3,7 tisíc km / h. Medzi jeho najpozoruhodnejšie vlastnosti patrí jeho vzletová hmotnosť, ktorá presahuje 77 ton. Dĺžka prístroja je viac ako 23 m, rozpätie krídel je viac ako 13 m.

Jedným z najrýchlejších vojenských lietadiel je ruský MiG-25. Zariadenie môže dosiahnuť rýchlosť viac ako 3, 3 tisíc km / h. Maximálna vzletová hmotnosť ruského lietadla je 41 ton.

Ruská federácia teda na trhu sériových riešení, blízkych charakteristikám hypersonickým, patrí medzi lídrov. Čo sa však dá povedať o ruskom vývoji z hľadiska „klasických“hypersonických lietadiel? Sú inžinieri z Ruskej federácie schopní vytvoriť riešenie, ktoré bude konkurencieschopné strojom Boeing a Orbital Scence?

Ruské hypersonické vozidlá

V súčasnosti je ruské hypersonické lietadlo vo vývoji. Ale je dosť aktívna. Hovoríme o lietadle Yu-71. Jeho prvé testy, súdiac podľa správ z médií, boli vykonané vo februári 2015 neďaleko Orenburgu.

Očakáva sa, že lietadlo bude použité na vojenské účely. Hypersonické vozidlo tak bude v prípade potreby schopné doručiť úderné zbrane na veľké vzdialenosti, monitorovať územie a tiež byť použité ako prvok útočného letectva. Niektorí vedci sa domnievajú, že v rokoch 2020-2025. strategické raketové sily dostanú asi 20 lietadielvhodný typ.

V médiách sa objavili informácie, že uvažované ruské hypersonické lietadlo bude umiestnené na balistickej rakete Sarmat, ktorá je tiež v štádiu návrhu. Niektorí analytici sa domnievajú, že vyvíjané hypersonické vozidlo Yu-71 nie je nič iné ako hlavica, ktorá sa bude musieť v poslednom letovom segmente oddeliť od balistickej strely, aby vďaka vysokej manévrovateľnosti charakteristickej pre lietadlo dokázala prekonať raketu. obranné systémy.

Projekt Ajax

Medzi najvýznamnejšie projekty súvisiace s vývojom hypersonických lietadiel patrí Ajax. Poďme si to naštudovať podrobnejšie. Hypersonické lietadlo "Ajax" - koncepčný vývoj sovietskych inžinierov. Vo vedeckej komunite sa o tom začalo hovoriť už v 80. rokoch. Medzi najvýznamnejšie charakteristiky patrí prítomnosť systému tepelnej ochrany, ktorý je určený na ochranu puzdra pred prehriatím. Vývojári prístroja Ajax teda navrhli riešenie jedného z „hypersonických“problémov, ktoré sme identifikovali vyššie.

Tradičná schéma tepelnej ochrany lietadla zahŕňa umiestnenie špeciálnych materiálov na telo. Vývojári Ajaxu navrhli iný koncept, podľa ktorého nemalo zariadenie chrániť pred vonkajším ohrevom, ale prepúšťať teplo do auta a zároveň zvyšovať jeho energetický zdroj. Hlavným konkurentom sovietskeho aparátu bolo hypersonické lietadlo Aurora, vytvorené v Spojených štátoch. Avšak vzhľadom na to, že dizajnéri zo ZSSR výrazne rozšírili možnostinovému vývoju bol zverený najširší okruh úloh, najmä výskum. Dá sa povedať, že Ajax je hypersonické viacúčelové lietadlo.

Pozrime sa bližšie na technologické inovácie navrhnuté inžiniermi zo ZSSR.

Sovietski vývojári Ajaxu teda navrhli využiť teplo vznikajúce v dôsledku trenia tela lietadla o atmosféru na jeho premenu na užitočnú energiu. Technicky by to mohlo byť realizované umiestnením ďalších škrupín na prístroj. V dôsledku toho vzniklo niečo ako druhá budova. Jeho dutina mala byť vyplnená nejakým druhom katalyzátora, napríklad zmesou horľavého materiálu a vody. Tepelnoizolačná vrstva z pevného materiálu v Ajaxe mala byť nahradená tekutou, ktorá mala na jednej strane chrániť motor, na druhej strane by prispievala ku katalytickej reakcii, ktorá napr. medzitým môže byť sprevádzaný endotermickým efektom - pohybom tepla z vonkajších častí tela dovnútra. Teoreticky môže byť chladenie vonkajších častí prístroja čokoľvek. Prebytočné teplo malo byť zasa využité na zvýšenie účinnosti leteckého motora. Táto technológia by zároveň umožnila generovať voľné druhy vodíka v dôsledku reakcie paliva.

V súčasnosti nie sú širokej verejnosti dostupné žiadne informácie o pokračovaní vývoja Ajaxu, no výskumníci považujú za veľmi sľubné uviesť sovietske koncepty do praxe.

Čínske hypersonické vozidlá

KonkurentRusko a USA na trhu hypersonických riešení je Čína. Medzi najznámejší vývoj inžinierov z Číny patrí lietadlo WU-14. Je to hypersonický klzák namontovaný na balistickej rakete.

ICBM vypúšťa lietadlo do vesmíru, odkiaľ sa stroj prudko rúti nadol a vyvíja hypersonickú rýchlosť. Čínsky prístroj je možné namontovať na rôzne ICBM s dosahom 2 000 až 12 000 km. Zistilo sa, že počas testov bol WU-14 schopný dosiahnuť rýchlosť presahujúcu 12 tisíc km/h, čím sa podľa niektorých analytikov zmenil na najrýchlejšie hypersonické lietadlo.

Mnohí výskumníci sa zároveň domnievajú, že čínsky vývoj nie je úplne legitímne pripisovať triede lietadiel. Verzia je teda rozšírená, podľa ktorej by malo byť zariadenie klasifikované presne ako hlavica. A veľmi efektívne. Keď letíte dolu značnou rýchlosťou, ani najmodernejšie systémy protiraketovej obrany nebudú schopné zaručiť zachytenie príslušného cieľa.

Je možné poznamenať, že Rusko a Spojené štáty tiež vyvíjajú hypersonické vozidlá používané na vojenské účely. Ruská koncepcia, podľa ktorej má vytvárať stroje zodpovedajúceho typu, sa zároveň výrazne líši, ako svedčia údaje v niektorých médiách, od technologických princípov implementovaných Američanmi a Číňanmi. Vývojári z Ruskej federácie teda sústreďujú svoje úsilie v oblasti vytvárania lietadielvozidlá vybavené náporovým motorom, ktorý možno spustiť zo zeme. Rusko v tomto smere plánuje spoluprácu s Indiou. Hypersonické zariadenia vytvorené podľa ruského konceptu sa podľa niektorých analytikov vyznačujú nižšou cenou a širším záberom.

Ruské hypersonické lietadlo, ktoré sme spomenuli vyššie (Yu-71), zároveň podľa niektorých analytikov naznačuje rovnaké umiestnenie na ICBM. Ak sa táto téza potvrdí, potom bude možné povedať, že inžinieri z Ruskej federácie pracujú súčasne v dvoch populárnych koncepčných oblastiach pri konštrukcii hypersonických lietadiel.

CV

Takže pravdepodobne najrýchlejšie hypersonické lietadlo na svete, ak hovoríme o lietadlách, bez ohľadu na ich klasifikáciu, stále je to čínske WU-14. Aj keď musíte pochopiť, že skutočné informácie o ňom, vrátane tých, ktoré súvisia s testami, môžu byť klasifikované. To je v súlade s princípmi čínskych vývojárov, ktorí sa často snažia svoju vojenskú technológiu za každú cenu utajiť. Rýchlosť najrýchlejšieho hypersonického lietadla je vyše 12 000 km/h. „Dobieha“americký vývoj X-43A – mnohí odborníci ho považujú za najrýchlejší. Teoreticky môže hypersonické lietadlo X-43A, rovnako ako čínske WU-14, dobehnúť vývoj od Orbical Science, navrhnuté pre rýchlosť viac ako 12 tisíc km/h.

Charakteristiky ruského lietadla Yu-71 zatiaľ nie sú širokej verejnosti známe. Je možné, že sa budú blížiť parametromčínske lietadlá. Ruskí inžinieri tiež vyvíjajú hypersonické lietadlo schopné vzlietnuť nie na základe ICBM, ale nezávisle.

Aktuálne projekty výskumníkov z Ruska, Číny a USA sú nejakým spôsobom spojené s vojenskou sférou. Hypersonické lietadlá, bez ohľadu na ich možné zaradenie, sú považované predovšetkým za nosiče zbraní, s najväčšou pravdepodobnosťou jadrových. V prácach výskumníkov z celého sveta však existujú tézy, že „hyperzvuk“, podobne ako jadrová technológia, môže byť pokojne aj mierový.

Ide o vznik cenovo dostupných a spoľahlivých riešení, ktoré vám umožnia organizovať hromadnú výrobu strojov vhodného typu. Použitie takýchto zariadení je možné v najširšom spektre odvetví ekonomického rozvoja. Najväčší dopyt po hypersonických lietadlách pravdepodobne nájdeme vo vesmírnom a výskumnom priemysle.

Keďže náklady na výrobné technológie pre príslušné stroje budú lacnejšie, dopravné podniky môžu začať prejavovať záujem o investovanie do takýchto projektov. Priemyselné korporácie, poskytovatelia rôznych služieb môžu začať považovať „hypersound“za nástroj na zvýšenie konkurencieschopnosti podnikania z hľadiska organizácie medzinárodnej komunikácie.