ჰიპერბგერითი სიჩქარე კმ სთ.ჰიპერბგერითი სიჩქარე. ბლანტი შოკის ფენების ფორმირება

Ზოგადი ინფორმაცია

ჰიპერბგერითი სიჩქარით ფრენა ზებგერითი ფრენის რეჟიმის ნაწილია და ხორციელდება ზებგერითი გაზის ნაკადში. ზებგერითი ჰაერის ნაკადი ფუნდამენტურად განსხვავდება ქვებგერითისაგან და საჰაერო ხომალდის ფრენის დინამიკა ხმის სიჩქარეზე მეტი სიჩქარით (1,2 მ ზემოთ) ფუნდამენტურად განსხვავდება ქვებგერითი ფრენისგან (0,75 მ-მდე; სიჩქარის დიაპაზონს 0,75-დან 1,2 მ-მდე ეწოდება ტრანსონური სიჩქარე. ).

ჰიპერბგერითი სიჩქარის ქვედა ზღვრის განსაზღვრა ჩვეულებრივ ასოცირდება ატმოსფეროში მოძრავი მანქანის მახლობლად სასაზღვრო შრეში (BL) მოლეკულების იონიზაციისა და დისოციაციის პროცესების დაწყებასთან, რაც იწყება დაახლოებით 5 მ. მოცემული სიჩქარეახასიათებს ის ფაქტი, რომ ქვებგერითი წვის რამჯეტი ძრავა („რამჯეტი“) უსარგებლო ხდება უკიდურესად მაღალი ხახუნის გამო, რომელიც წარმოიქმნება ამ ტიპის ძრავში გამავალი ჰაერის დამუხრუჭებისას. ამრიგად, ჰიპერბგერითი სიჩქარის დიაპაზონში, ფრენის გასაგრძელებლად, შესაძლებელია მხოლოდ სარაკეტო ძრავის ან ჰიპერბგერითი რამჯეტის (სკრამჯეტი) გამოყენება ზებგერითი საწვავის წვით.

ნაკადის მახასიათებლები

მიუხედავად იმისა, რომ ჰიპერბგერითი ნაკადის (HS) განმარტება საკმაოდ საკამათოა ზებგერითი და ჰიპერბგერითი ნაკადების მკაფიო საზღვრის არარსებობის გამო, HS შეიძლება ხასიათდებოდეს გარკვეული ფიზიკური ფენომენებით, რომელთა იგნორირება აღარ შეიძლება, როდესაც განიხილება, კერძოდ:

დარტყმის ტალღის თხელი ფენა

სიჩქარისა და შესაბამისი მახის რიცხვების მატებასთან ერთად, ასევე იზრდება დარტყმითი ტალღის (SW) მიღმა სიმკვრივე, რაც შეესაბამება შოკის მიღმა მოცულობის შემცირებას მასის შენარჩუნების გამო. ამიტომ, ფენა დარტყმის ტალღაანუ, მოწყობილობასა და დარტყმის ტალღას შორის მოცულობა მცირდება მაღალი Mach რიცხვებით, რაც ქმნის თხელ სასაზღვრო ფენას (BL) მოწყობილობის გარშემო.

ბლანტი შოკის ფენების ფორმირება

ჰაერის ნაკადში შემავალი დიდი კინეტიკური ენერგიის ნაწილი, M > 3-ზე (ბლანტი ნაკადი), ბლანტი ურთიერთქმედების გამო გარდაიქმნება შიდა ენერგიად. შინაგანი ენერგიის ზრდა ხდება ტემპერატურის მატებაში. ვინაიდან სასაზღვრო ფენის ნაკადის ნორმალური წნევის გრადიენტი არის დაახლოებით ნულის ტოლი, ტემპერატურის მნიშვნელოვანი ზრდა Mach-ის მაღალ რიცხვებში იწვევს სიმკვრივის შემცირებას. ამრიგად, ავტომობილის ზედაპირზე PS იზრდება და მახის მაღალი რიცხვების დროს ერწყმის დარტყმის ტალღის თხელ ფენას მშვილდის მახლობლად, რაც ქმნის ბლანტი დარტყმის ფენას.

არასტაბილურობის ტალღების გამოჩენა PS-ში, რომლებიც არ არის დამახასიათებელი სუბ- და ზებგერითი ნაკადებისთვის

მაღალი ტემპერატურის ნაკადი

მაღალსიჩქარიანი ნაკადი აპარატის ფრონტალურ წერტილში (დამუხრუჭების წერტილი ან რეგიონი) იწვევს გაზის გაცხელებას ძალიან მაღალ ტემპერატურამდე (რამდენიმე ათას გრადუსამდე). მაღალი ტემპერატურათავის მხრივ, ქმნიან ნაკადის არათანაბარი ქიმიურ თვისებებს, რომლებიც მოიცავს გაზის მოლეკულების დისოციაციას და რეკომბინაციას, ატომების იონიზაციას, ქიმიურ რეაქციებს ნაკადში და აპარატის ზედაპირთან. ამ პირობებში, კონვექციისა და რადიაციული სითბოს გადაცემის პროცესები შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი.

მსგავსების პარამეტრები

გაზის ნაკადის პარამეტრები, როგორც წესი, აღწერილია მსგავსების კრიტერიუმების კომპლექტით, რაც საშუალებას აძლევს ადამიანს შეამციროს ფიზიკური მდგომარეობების თითქმის უსასრულო რაოდენობა მსგავსების ჯგუფებად და რაც საშუალებას აძლევს ადამიანს შეადაროს გაზის ნაკადები სხვადასხვა ფიზიკურ პარამეტრებთან (წნევა, ტემპერატურა, სიჩქარე და ა.შ. .) ერთად. სწორედ ამ პრინციპზეა დაფუძნებული ექსპერიმენტები ქარის გვირაბებში და ამ ექსპერიმენტების შედეგების რეალურ თვითმფრინავებზე გადატანა, მიუხედავად იმისა, რომ მილების ექსპერიმენტებში მოდელების ზომა, ნაკადის სიჩქარე, თერმული დატვირთვა და ა.შ. შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს რეალურისგან. ფრენის პირობები, ამავე დროს, მსგავსების პარამეტრები (მახის რიცხვები, რეინოლდსის ნომრები, სტენტონის ნომრები და ა.შ.) შეესაბამება ფრენის პარამეტრებს.

ტრანსონური და ზებგერითი ან შეკუმშვადი ნაკადისთვის, უმეტეს შემთხვევაში ისეთი პარამეტრები, როგორიცაა მახის რიცხვი (ნაკადის სიჩქარის თანაფარდობა ხმის ადგილობრივ სიჩქარესთან) და რეინოლდსი საკმარისია დინების სრულად აღსაწერად. ჰიპერბგერითი ნაკადისთვის ეს პარამეტრები ხშირად არასაკმარისია. ჯერ ერთი, დარტყმითი ტალღის ფორმის აღწერის განტოლებები პრაქტიკულად დამოუკიდებელი ხდება 10 მ სიჩქარით. მეორეც, ჰიპერბგერითი ნაკადის გაზრდილი ტემპერატურა ნიშნავს, რომ შესამჩნევი ხდება არაიდეალურ აირებთან დაკავშირებული ეფექტები.

რეალურ აირზე ზემოქმედების გათვალისწინება ნიშნავს, რომ ცვლადების უფრო დიდი რაოდენობაა საჭირო გაზის მდგომარეობის სრულად აღსაწერად. თუ სტაციონარული გაზი მთლიანად აღწერილია სამი სიდიდით: წნევა, ტემპერატურა, სითბოს მოცულობა (ადიაბატური ინდექსი), ხოლო მოძრავი აირი აღწერილია ოთხი ცვლადით, რომელიც ასევე მოიცავს სიჩქარეს, მაშინ ქიმიურ წონასწორობაში მყოფი ცხელი აირი ასევე მოითხოვს მდგომარეობის განტოლებებს. მისი შემადგენელი ქიმიური კომპონენტები და დისოციაციის და იონიზაციის პროცესის მქონე აირი ასევე უნდა შეიცავდეს დროს, როგორც მისი მდგომარეობის ერთ-ერთ ცვლადს. ზოგადად, ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერ არჩეულ დროს, არათანაბარი ნაკადი მოითხოვს 10-დან 100 ცვლადს შორის გაზის მდგომარეობის აღსაწერად. გარდა ამისა, იშვიათი ჰიპერბგერითი ნაკადი (HF), რომელიც ჩვეულებრივ აღწერილია კნუდსენის რიცხვებით, არ ემორჩილება ნავიერ-სტოქსის განტოლებებს და მოითხოვს მათ მოდიფიკაციას. HP ჩვეულებრივ კატეგორიზდება (ან კლასიფიცირდება) მთლიანი ენერგიის გამოყენებით, გამოხატული მთლიანი ენთალპიის (მჯ/კგ), მთლიანი წნევის (კპა) და ნაკადის სტაგნაციის ტემპერატურის (K) ან სიჩქარის (კმ/წმ) გამოყენებით.

იდეალური გაზი

IN ამ შემთხვევაშიგამავალი ჰაერის ნაკადი შეიძლება ჩაითვალოს იდეალურ გაზის ნაკადად. ამ რეჟიმის GP კვლავ დამოკიდებულია Mach-ის რიცხვებზე და სიმულაცია ხელმძღვანელობს ტემპერატურის უცვლელად და არა ადიაბატური კედლით, რომელიც ხდება უფრო დაბალი სიჩქარით. ამ რეგიონის ქვედა ზღვარი შეესაბამება სიჩქარეს დაახლოებით 5 Mach, სადაც ქვებგერითი წვის SPV ჭავლები ხდება არაეფექტური, ხოლო ზედა ზღვარი შეესაბამება სიჩქარეს 10-12 Mach-ის რეგიონში.

იდეალური გაზი ორი ტემპერატურით

მაღალი სიჩქარის იდეალური გაზის ნაკადის შემთხვევის ნაწილი, რომელშიც ჰაერის გამავალი ნაკადი შეიძლება ჩაითვალოს ქიმიურად იდეალურად, მაგრამ ვიბრაციის ტემპერატურა და გაზის ბრუნვის ტემპერატურა ცალკე უნდა იქნას განხილული, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ორი განსხვავებული ტემპერატურის მოდელი. ამას განსაკუთრებული მნიშვნელობა აქვს ზებგერითი საქშენების დიზაინში, სადაც მნიშვნელოვანი ხდება ვიბრაციული გაგრილება მოლეკულური აგზნების გამო.

დისოცირებული გაზი

რადიაციული გადაცემის დომინირების რეჟიმი

12 კმ/წმ-ზე მეტი სიჩქარით, აპარატში სითბოს გადაცემა იწყება ძირითადად რადიალური გადაცემის გზით, რომელიც იწყებს დომინირებას თერმოდინამიკურ გადაცემაზე სიჩქარის მატებასთან ერთად. გაზის მოდელირება ამ შემთხვევაში იყოფა ორ შემთხვევად:

ოპტიკურად თხელი - ამ შემთხვევაში ვარაუდობენ, რომ გაზი არ შთანთქავს რადიაციას, რომელიც მოდის მისი სხვა ნაწილებიდან ან მოცულობის შერჩეული ერთეულებიდან;
ოპტიკურად სქელი - სადაც გათვალისწინებულია პლაზმის მიერ რადიაციის შეწოვა, რომელიც შემდეგ ხელახლა გამოიყოფა, მათ შორის მოწყობილობის სხეულზე.

ოპტიკურად სქელი აირების მოდელირება კომპლექსური ამოცანაა, რადგან რადიაციის გადაცემის გაანგარიშების გამო ნაკადის თითოეულ წერტილში, გამოთვლების მოცულობა ექსპონენტურად იზრდება განხილული წერტილების რაოდენობასთან ერთად.

ტიპიური სამგზავრო თვითმფრინავი დაფრინავს დაახლოებით 900 კმ/სთ სიჩქარით. სამხედრო მოიერიშე თვითმფრინავს შეუძლია მიაღწიოს დაახლოებით სამჯერ სიჩქარეს. თუმცა, თანამედროვე ინჟინრები რუსეთის ფედერაციიდან და მსოფლიოს სხვა ქვეყნებიდან აქტიურად ავითარებენ კიდევ უფრო სწრაფ მანქანებს - ჰიპერბგერითი თვითმფრინავებს. რა არის შესაბამისი ცნებების სპეციფიკა?

ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის კრიტერიუმები

რა არის ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი? ეს ჩვეულებრივ გაგებულია, როგორც მოწყობილობა, რომელსაც შეუძლია ხმაზე მრავალჯერ მაღალი სიჩქარით ფრენა. მკვლევართა მიდგომები მისი სპეციფიკური ინდიკატორის განსაზღვრისადმი განსხვავებულია. გავრცელებული მეთოდოლოგია არის ის, რომ თვითმფრინავი უნდა ჩაითვალოს ჰიპერბგერით, თუ ის არის ყველაზე სწრაფი თანამედროვე ზებგერითი მანქანების სიჩქარის მაჩვენებლების მრავალჯერადი. რომლებიც დაახლოებით 3-4 ათასი კმ/სთ. ანუ ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი, თუ დაიცავთ ამ მეთოდოლოგიას, უნდა მიაღწიოს 6 ათას კმ/სთ სიჩქარეს.

უპილოტო და კონტროლირებადი მანქანები

მკვლევართა მიდგომები ასევე შეიძლება განსხვავდებოდეს კონკრეტული მოწყობილობის თვითმფრინავად კლასიფიკაციის კრიტერიუმების განსაზღვრის თვალსაზრისით. არსებობს ვერსია, რომ მხოლოდ ის მანქანები, რომლებსაც აკონტროლებს ადამიანი, შეიძლება კლასიფიცირდეს ასეთებად. არსებობს თვალსაზრისი, რომლის მიხედვითაც უპილოტო მანქანა ასევე შეიძლება ჩაითვალოს თვითმფრინავად. ამიტომ, ზოგიერთი ანალიტიკოსი ამ ტიპის მანქანებს კლასიფიცირებს ისეთებად, რომლებიც ექვემდებარება ადამიანის კონტროლს და ისეთებს, რომლებიც ფუნქციონირებენ ავტონომიურად. ასეთი დაყოფა შეიძლება გამართლებული იყოს, რადგან უპილოტო მანქანებს შეიძლება ჰქონდეთ ბევრად უფრო შთამბეჭდავი ტექნიკური მახასიათებლები, მაგალითად, გადატვირთვისა და სიჩქარის თვალსაზრისით.

ამავდროულად, ბევრი მკვლევარი განიხილავს ჰიპერბგერითი თვითმფრინავს, როგორც ერთიან კონცეფციას, რომლისთვისაც ძირითადი მაჩვენებელი- სიჩქარე. არ აქვს მნიშვნელობა მოწყობილობის საჭესთან ზის თუ მანქანას რობოტი აკონტროლებს - მთავარია, რომ თვითმფრინავი საკმარისად სწრაფი იყოს.

აფრენა - დამოუკიდებლად თუ გარე დახმარებით?

ჰიპერბგერითის საერთო კლასიფიკაცია თვითმფრინავი, რომელიც ემყარება მათ კლასიფიკაციას მათ კატეგორიაში, რომლებსაც შეუძლიათ აფრენა დამოუკიდებლად, ან რომლებიც საჭიროებენ განთავსებას უფრო მძლავრ გადამზიდავზე - რაკეტაზე ან სატვირთო თვითმფრინავზე. არსებობს თვალსაზრისი, რომლის მიხედვითაც, განსახილველი ტიპის მოწყობილობებად მართებულია ძირითადად ისეთები, რომლებსაც შეუძლიათ დამოუკიდებლად ან სხვა ტიპის აღჭურვილობის მინიმალური მონაწილეობით აფრენა. თუმცა, ის მკვლევარები, რომლებიც თვლიან, რომ ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის დამახასიათებელი მთავარი კრიტერიუმი, სიჩქარე, უმთავრესი უნდა იყოს ნებისმიერ კლასიფიკაციაში. არის თუ არა მოწყობილობა კლასიფიცირებული, როგორც უპილოტო, კონტროლირებადი, რომელსაც შეუძლია აფრენა თავისით თუ სხვა მანქანების დახმარებით - თუ შესაბამისი მაჩვენებელი მიაღწევს ზემოთ მოცემულ მნიშვნელობებს, ეს ნიშნავს ჩვენ ვსაუბრობთჰიპერბგერითი თვითმფრინავის შესახებ.

ჰიპერბგერითი გადაწყვეტილებების ძირითადი პრობლემები

ჰიპერბგერითი გადაწყვეტილებების ცნებები მრავალი ათწლეულია. შესაბამისი ტიპის მოწყობილობების განვითარების წლების განმავლობაში, მსოფლიო ინჟინრები წყვეტენ უამრავ მნიშვნელოვან პრობლემას, რაც ობიექტურად ხელს უშლის "ჰიპერსონიკის" წარმოებას წარმოებაში - ტურბოპროპური თვითმფრინავების წარმოების ორგანიზების მსგავსი.

ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის დიზაინის მთავარი სირთულე არის ძრავის შექმნა, რომელიც შეიძლება იყოს საკმარისად ენერგოეფექტური. კიდევ ერთი პრობლემაა საჭირო აპარატურის მოწყობა. ფაქტია, რომ ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის სიჩქარე იმ მნიშვნელობებში, რომლებიც ზემოთ განვიხილეთ, გულისხმობს სხეულის ძლიერ გათბობას ატმოსფეროსთან ხახუნის გამო.

დღეს ჩვენ გადავხედავთ შესაბამისი ტიპის თვითმფრინავების წარმატებული პროტოტიპების რამდენიმე მაგალითს, რომელთა დეველოპერებმა შეძლეს მნიშვნელოვანი პროგრესის მიღწევა აღნიშნული პრობლემების წარმატებით გადაჭრაში. მოდით ახლა შევისწავლოთ მსოფლიოში ყველაზე ცნობილი მოვლენები ამ ტიპის ჰიპერბგერითი თვითმფრინავების შექმნის თვალსაზრისით.

ბოინგისგან

მსოფლიოში ყველაზე სწრაფი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი, ზოგიერთი ექსპერტის აზრით, არის ამერიკული Boeing X-43A. ამრიგად, ამ მოწყობილობის ტესტირებისას დაფიქსირდა, რომ მან მიაღწია 11 ათას კმ/სთ სიჩქარეს. ეს დაახლოებით 9,6-ჯერ უფრო სწრაფია

რა არის განსაკუთრებით აღსანიშნავია X-43A ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი? ამ თვითმფრინავის მახასიათებლები შემდეგია:

ტესტებში დაფიქსირებული მაქსიმალური სიჩქარეა 11230 კმ/სთ;

ფრთების სიგრძე - 1,5 მ;

სხეულის სიგრძე - 3,6 მ;

ძრავი - პირდაპირი დინება, ზებგერითი წვის Ramjet;

საწვავი - ატმოსფერული ჟანგბადი, წყალბადი.

შეიძლება აღინიშნოს, რომ აღნიშნული მოწყობილობა ერთ-ერთი ყველაზე ეკოლოგიურად სუფთაა. ფაქტია, რომ გამოყენებული საწვავი პრაქტიკულად არ გამოყოფს მავნე წვის პროდუქტებს.

ჰიპერბგერითი X-43A თვითმფრინავი ერთობლივად შეიმუშავეს NASA-ს ინჟინრებმა, ასევე Orbical Science Corporation-მა და Minocraft-მა. შეიქმნა დაახლოებით 10 წლის წინ. მის განვითარებაში დაახლოებით 250 მილიონი დოლარის ინვესტიცია განხორციელდა. განსახილველი თვითმფრინავის კონცეპტუალური სიახლე არის ის, რომ იგი ჩაფიქრებული იყო ტესტირების მიზნით უახლესი ტექნოლოგიაძრავის წევის მუშაობის უზრუნველყოფა.

განვითარება ორბიტალური მეცნიერებიდან

კომპანია Orbital Science, რომელიც, როგორც ზემოთ ავღნიშნეთ, მონაწილეობა მიიღო X-43A-ს შექმნაში, ასევე მოახერხა საკუთარი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის - X-34-ის შექმნა.

მისი მაქსიმალური სიჩქარე 12 ათას კმ/სთ-ზე მეტია. მართალია, პრაქტიკული ტესტების დროს ეს არ მიღწეულია - უფრო მეტიც, ვერ მოხერხდა X43-A თვითმფრინავის მიერ ნაჩვენები ინდიკატორის მიღწევა. განსახილველი თვითმფრინავი აჩქარებულია, როდესაც გააქტიურებულია პეგასუსის რაკეტა, რომელიც მუშაობს მყარ საწვავზე. X-34 პირველად 2001 წელს გამოსცადეს. განსახილველი თვითმფრინავი მნიშვნელოვნად აღემატება Boeing თვითმფრინავს - მისი სიგრძე 17,78 მ, ფრთების სიგრძე 8,85 მ. ჰიპერბგერითი მანქანის მაქსიმალური ფრენის სიმაღლე Orbical Science-დან არის 75 კილომეტრი.

თვითმფრინავი ჩრდილოეთ ამერიკიდან

კიდევ ერთი ცნობილი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავია X-15, რომელიც წარმოებულია ჩრდილოეთ ამერიკის მიერ. ანალიტიკოსები ამ აპარატს ექსპერიმენტულს უწოდებენ.

იგი აღჭურვილია, რაც ზოგიერთ ექსპერტს აძლევს საფუძველს, რომ არ მიეკუთვნოს მას, ფაქტობრივად, თვითმფრინავად. ამასთან, სარაკეტო ძრავების არსებობა საშუალებას აძლევს მოწყობილობას, კერძოდ, შეასრულოს ასე რომ, ამ რეჟიმში ერთ-ერთი ტესტის დროს, იგი გამოსცადეს პილოტებმა. X-15 მოწყობილობის დანიშნულებაა ჰიპერბგერითი ფრენების სპეციფიკის შესწავლა, გარკვეული დიზაინის გადაწყვეტილებების, ახალი მასალების შეფასება და ასეთი მანქანების მახასიათებლების კონტროლი ატმოსფეროს სხვადასხვა ფენებში. აღსანიშნავია, რომ იგი დამტკიცდა ჯერ კიდევ 1954 წელს. X-15 დაფრინავს 7 ათას კმ/სთ-ზე მეტი სიჩქარით. მისი ფრენის დიაპაზონი 500 კმ-ზე მეტია, სიმაღლე 100 კმ-ს აღემატება.

ყველაზე სწრაფი წარმოების თვითმფრინავი

ჰიპერბგერითი მანქანები, რომლებიც ზემოთ შევისწავლეთ, რეალურად ეკუთვნის კვლევის კატეგორიას. სასარგებლო იქნება თვითმფრინავების ზოგიერთი წარმოების მოდელის განხილვა, რომლებიც მახასიათებლებით ახლოსაა ჰიპერბგერითთან ან (ამა თუ იმ მეთოდოლოგიის მიხედვით) ჰიპერბგერითი.

ასეთ მანქანებს შორისაა SR-71 ამერიკული განვითარება. ზოგიერთი მკვლევარი არ არის მიდრეკილი ამ თვითმფრინავის ჰიპერბგერითი კლასიფიკაციისთვის, რადგან მისი მაქსიმალური სიჩქარეა დაახლოებით 3,7 ათასი კმ/სთ. მის ყველაზე საყურადღებო მახასიათებლებს შორის არის ასაფრენი წონა, რომელიც აღემატება 77 ტონას. მოწყობილობის სიგრძე 23 მ-ზე მეტია, ფრთების სიგრძე 13 მ-ზე მეტია.

რუსული MiG-25 ითვლება ერთ-ერთ ყველაზე სწრაფ სამხედრო თვითმფრინავად. მოწყობილობას შეუძლია მიაღწიოს 3,3 ათას კმ/სთ-ზე მეტ სიჩქარეს. მაქსიმალური ასაფრენი წონა რუსული თვითმფრინავი- 41 ტონა.

ამრიგად, სერიული გადაწყვეტილებების ბაზარზე ჰიპერბგერითთან მიახლოებული მახასიათებლებით, რუსეთის ფედერაცია ლიდერებს შორისაა. მაგრამ რა შეიძლება ითქვას რუსული განვითარებების შესახებ "კლასიკურ" ჰიპერბგერით თვითმფრინავებთან დაკავშირებით? შეუძლიათ თუ არა რუსეთის ფედერაციის ინჟინერებს შექმნან გადაწყვეტა, რომელიც კონკურენტუნარიანი იქნება Boeing-ისა და Orbital Scence-ის მანქანებთან?

რუსული ჰიპერბგერითი მანქანები

IN ამ მომენტშირუსული ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი დამუშავების პროცესშია. მაგრამ საკმაოდ აქტიურად მიმდინარეობს. საუბარია Yu-71 თვითმფრინავზე. მისი პირველი ტესტები, მედიის ცნობით, ჩატარდა 2015 წლის თებერვალში ორენბურგის მახლობლად.

ვარაუდობენ, რომ თვითმფრინავი სამხედრო მიზნებისთვის იქნება გამოყენებული. ამრიგად, ჰიპერბგერითი მანქანა შეძლებს, საჭიროების შემთხვევაში, დესტრუქციული იარაღის მიწოდება მნიშვნელოვან დისტანციებზე, ტერიტორიის მონიტორინგი და ასევე გამოყენებული იქნას როგორც თავდასხმის თვითმფრინავის ელემენტი. ზოგიერთი მკვლევარი მიიჩნევს, რომ 2020-2025 წწ. სტრატეგიული სარაკეტო ძალები მიიღებენ შესაბამისი ტიპის დაახლოებით 20 თვითმფრინავს.

მედიაში ვრცელდება ინფორმაცია, რომ აღნიშნული რუსული ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი დამონტაჟდება ბალისტიკურ რაკეტაზე სარმატზე, რომელიც ასევე დიზაინის ეტაპზეა. ზოგიერთი ანალიტიკოსი თვლის, რომ შემუშავებული ჰიპერბგერითი Yu-71 სხვა არაფერია, თუ არა ქობინი, რომელიც ფრენის ბოლო ეტაპზე ბალისტიკური რაკეტისგან უნდა განცალკევდეს და შემდეგ, თვითმფრინავისთვის დამახასიათებელი მაღალი მანევრირების წყალობით, გადალახოს რაკეტსაწინააღმდეგო დაცვა. სისტემები.

პროექტი "აიაქსი"

ჰიპერბგერითი თვითმფრინავების განვითარებასთან დაკავშირებული ყველაზე თვალსაჩინო პროექტებს შორის არის Ajax. მოდით უფრო დეტალურად შევისწავლოთ. Ajax ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი საბჭოთა ინჟინრების კონცეპტუალური განვითარებაა. სამეცნიერო საზოგადოებაში მასზე საუბარი ჯერ კიდევ 80-იან წლებში დაიწყო. ყველაზე საყურადღებო მახასიათებლებს შორის არის თერმული დაცვის სისტემის არსებობა, რომელიც შექმნილია საქმის გადახურებისგან დასაცავად. ამრიგად, Ajax-ის აპარატის დეველოპერებმა შემოგვთავაზეს გადაწყვეტა ერთ-ერთი "ჰიპერბგერითი" პრობლემის შესახებ, რომელიც ჩვენ ზემოთ დავადგინეთ.

თვითმფრინავების თერმული დაცვის ტრადიციული სქემა გულისხმობს სპეციალური მასალების სხეულზე განთავსებას. Ajax-ის დეველოპერებმა შემოგვთავაზეს განსხვავებული კონცეფცია, რომლის მიხედვითაც იგი არ უნდა დაეცვა მოწყობილობა გარე სითბოსგან, არამედ სითბოს დაშვება მანქანაში, ხოლო ერთდროულად გაზრდილიყო მისი ენერგეტიკული რესურსი. საბჭოთა თვითმფრინავის მთავარ კონკურენტად ითვლებოდა აშშ-ში შექმნილი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი "ავრორა". თუმცა, იმის გამო, რომ სსრკ-ს დიზაინერებმა მნიშვნელოვნად გააფართოვეს კონცეფციის შესაძლებლობები, ახალ განვითარებას დაევალა ამოცანების ფართო სპექტრი, განსაკუთრებით კვლევითი. შეიძლება ითქვას, რომ Ajax არის ჰიპერბგერითი მრავალფუნქციური თვითმფრინავი.

მოდით უფრო ახლოს მივხედოთ სსრკ-ს ინჟინრების მიერ შემოთავაზებულ ტექნოლოგიურ ინოვაციებს.

ასე რომ, Ajax-ის საბჭოთა დეველოპერებმა შესთავაზეს თვითმფრინავის სხეულის ატმოსფეროს ხახუნის შედეგად წარმოქმნილი სითბოს გამოყენება და მისი სასარგებლო ენერგიად გადაქცევა. ტექნიკურად, ამის რეალიზება შესაძლებელია მოწყობილობაზე დამატებითი ჭურვების განთავსებით. შედეგად, შეიქმნა რაღაც მეორე კორპუსის მსგავსი. მისი ღრუ უნდა ავსებულიყო რაიმე სახის კატალიზატორით, მაგალითად, აალებადი მასალისა და წყლის ნარევით. Ajax-ში მყარი მასალისგან დამზადებული თბოიზოლაციის ფენა უნდა შეიცვალოს თხევადით, რომელიც, ერთის მხრივ, ძრავის დაცვას, მეორეს მხრივ, ხელს შეუწყობს კატალიზური რეაქციის განვითარებას, რაც ამასობაში შეიძლებოდა. თან ახლავს ენდოთერმული ეფექტი - სითბოს მოძრაობა სხეულის გარე ნაწილებიდან შიგნით. თეორიულად, მოწყობილობის გარე ნაწილების გაგრილება შეიძლება იყოს ნებისმიერი. ჭარბი სითბო, თავის მხრივ, უნდა გამოეყენებინათ თვითმფრინავის ძრავის ეფექტურობის ასამაღლებლად. ამავდროულად, ეს ტექნოლოგია შესაძლებელს გახდის საწვავის რეაქციის შედეგად თავისუფალი წყალბადის გამომუშავებას.

ამ დროისთვის, ფართო საზოგადოებისთვის ხელმისაწვდომი არ არის ინფორმაცია Ajax-ის განვითარების გაგრძელების შესახებ, თუმცა, მკვლევარები საბჭოთა კონცეფციების პრაქტიკაში განხორციელებას ძალიან პერსპექტიულად თვლიან.

ჩინური ჰიპერბგერითი მანქანები

ჩინეთი ხდება რუსეთისა და შეერთებული შტატების კონკურენტი ჰიპერბგერითი გადაწყვეტილებების ბაზარზე. ჩინეთიდან ინჟინრების ყველაზე ცნობილ განვითარებას შორის არის WU-14 თვითმფრინავი. ეს არის ჰიპერბგერითი კონტროლირებადი პლანერი, რომელიც დამონტაჟებულია ბალისტიკურ რაკეტაზე.

ICBM გაუშვებს თვითმფრინავს კოსმოსში, საიდანაც მანქანა მკვეთრად ეშვება ქვემოთ, ავითარებს ჰიპერბგერით სიჩქარეს. ჩინური მოწყობილობა შეიძლება დამონტაჟდეს სხვადასხვა ICBM-ზე, რომელთა დიაპაზონი 2-დან 12 ათას კილომეტრამდეა. აღმოჩნდა, რომ ტესტების დროს WU-14-მა შეძლო 12 ათას კმ/სთ-ზე მეტი სიჩქარის მიღწევა, რითაც ზოგიერთი ანალიტიკოსის აზრით, გახდა ყველაზე სწრაფი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი.

ამავდროულად, ბევრი მკვლევარი თვლის, რომ მთლად ლეგიტიმური არ არის ჩინური განვითარების თვითმფრინავების კლასიფიკაცია. ამრიგად, არსებობს გავრცელებული ვერსია, რომლის მიხედვითაც მოწყობილობა უნდა კლასიფიცირდეს კონკრეტულად, როგორც ქობინი. და ძალიან ეფექტური. როდესაც ქვევით ფრენა მითითებული სიჩქარით, თუნდაც ყველაზე მეტად თანამედროვე სისტემებირაკეტსაწინააღმდეგო თავდაცვის სისტემა ვერ უზრუნველყოფს შესაბამისი სამიზნის დაჭერის გარანტიას.

შეიძლება აღინიშნოს, რომ განვითარებული მოვლენები ჰიპერბგერითი მანქანებისამხედრო აქტივობებში რუსეთი და შეერთებული შტატებიც არიან ჩართული. ამავდროულად, რუსული კონცეფცია, რომლის მიხედვითაც უნდა შეიქმნას შესაბამისი ტიპის მანქანები, მნიშვნელოვნად განსხვავდება, როგორც ეს ზოგიერთ მედიაში მოწმობს, ამერიკელებისა და ჩინელების მიერ დანერგილი ტექნოლოგიური პრინციპებისგან. ამრიგად, რუსეთის ფედერაციის დეველოპერები კონცენტრირდებიან თავიანთი ძალისხმევის სფეროში, რათა შექმნან თვითმფრინავები, რომლებიც აღჭურვილია ramjet ძრავით, რომელიც შეიძლება გაშვებული იყოს მიწიდან. რუსეთი ამ მიმართულებით ინდოეთთან თანამშრომლობას გეგმავს. რუსული კონცეფციის მიხედვით შექმნილი ჰიპერბგერითი მანქანები, ზოგიერთი ანალიტიკოსის აზრით, ხასიათდება დაბალი ღირებულებით და აპლიკაციების უფრო ფართო სპექტრით.

ამავდროულად, რუსული ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი, რომელიც ზემოთ აღვნიშნეთ (Yu-71), გვთავაზობს, როგორც ზოგიერთი ანალიტიკოსი მიიჩნევს, განლაგებას ICBM-ებზე. თუ ეს თეზისი სწორი აღმოჩნდება, მაშინ შეგვიძლია ვთქვათ, რომ ინჟინრები რუსეთის ფედერაციიდან ერთდროულად მუშაობენ ორი პოპულარული კონცეპტუალური მიმართულებით ჰიპერბგერითი თვითმფრინავების მშენებლობაში.

Შემაჯამებელი

ასე რომ, ალბათ ყველაზე სწრაფი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი მსოფლიოში, თუ ვსაუბრობთ თვითმფრინავებზე, მიუხედავად მათი კლასიფიკაციისა, მაინც ჩინური WU-14. მიუხედავად იმისა, რომ თქვენ უნდა გესმოდეთ, რომ მის შესახებ რეალური ინფორმაცია, მათ შორის ტესტებთან დაკავშირებული, შეიძლება იყოს კლასიფიცირებული. ეს საკმაოდ შეესაბამება ჩინელი დეველოპერების პრინციპებს, რომლებიც ხშირად ცდილობენ თავიანთი სამხედრო ტექნოლოგიების საიდუმლოდ შენარჩუნებას ნებისმიერ ფასად. უსწრაფესი ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის სიჩქარე 12 ათას კმ/სთ-ზე მეტია. X-43A-ს ამერიკული განვითარება მას "იწევს" - ბევრი ექსპერტი მას ყველაზე სწრაფად თვლის. თეორიულად, ჰიპერსონიულ თვითმფრინავს X-43A, ისევე როგორც ჩინურ WU-14-ს, შეუძლია დაეწიოს Orbical Science-ის განვითარებას, რომელიც განკუთვნილია 12 ათას კმ/სთ-ზე მეტი სიჩქარისთვის.

რუსული Yu-71 თვითმფრინავის მახასიათებლები ფართო საზოგადოებისთვის ჯერ არ არის ცნობილი. სავსებით შესაძლებელია, რომ ისინი ახლოს იყვნენ ჩინური თვითმფრინავის პარამეტრებთან. რუსი ინჟინრები ასევე ავითარებენ ჰიპერსონიულ თვითმფრინავს, რომელსაც შეუძლია დამოუკიდებლად აფრენა, ვიდრე ICBM-ზე დაყრდნობით.

რუსეთის, ჩინეთისა და შეერთებული შტატების მკვლევართა მიმდინარე პროექტები ასე თუ ისე დაკავშირებულია სამხედრო სფეროსთან. ჰიპერბგერითი თვითმფრინავები, მიუხედავად მათი შესაძლო კლასიფიკაციისა, განიხილება ძირითადად იარაღის მატარებლად, სავარაუდოდ ბირთვული. თუმცა, მკვლევართა ნაშრომებში სხვადასხვა ქვეყნებშიმთელ მსოფლიოში არსებობს თეზისები, რომ „ჰიპერბგერა“, ისევე როგორც ბირთვული ტექნოლოგია, შეიძლება იყოს მშვიდობიანი.

ეს დამოკიდებულია ხელმისაწვდომ და საიმედო გადაწყვეტილებებზე, რომლებიც ორგანიზების საშუალებას მოგცემთ მასობრივი წარმოებაშესაბამისი ტიპის მანქანები. ასეთი მოწყობილობების გამოყენება შესაძლებელია ეკონომიკური განვითარების სექტორების ფართო სპექტრში. ჰიპერბგერითი თვითმფრინავები სავარაუდოდ იპოვიან ყველაზე დიდ მოთხოვნას კოსმოსურ და კვლევით ინდუსტრიებში.

რამდენადაც იაფდება შესაბამისი მანქანების წარმოების ტექნოლოგიები, ინვესტირების ინტერესი მსგავსი პროექტებიშეიძლება დაიწყოს გამოვლინება სატრანსპორტო ბიზნესი. ინდუსტრიულმა კორპორაციებმა და სხვადასხვა სერვისების მომწოდებლებმა შესაძლოა დაიწყონ „ჰიპერბგერითი“ განხილვა, როგორც ბიზნესის კონკურენტუნარიანობის გაზრდის საშუალება საერთაშორისო კომუნიკაციების ორგანიზების თვალსაზრისით.

იანვარში მნიშვნელოვანი მოვლენა მოხდა: ჰიპერბგერითი ტექნოლოგიების მფლობელთა კლუბი ახალი წევრით შეივსო. 2015 წლის 9 იანვარს ჩინეთმა გამოსცადა ჰიპერბგერითი პლანერი სახელწოდებით WU-14. ეს არის მართვადი მანქანა, რომელიც დამონტაჟებულია კონტინენტთაშორისი ბალისტიკური რაკეტის (ICBM) თავზე. რაკეტა პლანერს აწევს კოსმოსში, რის შემდეგაც პლანერი ჩაყვინთვის სამიზნისკენ, ავითარებს სიჩქარეს ათასობით კილომეტრს საათში.

პენტაგონის ცნობით, ჩინური WU-14 ჰიპერბგერითი მანქანა შეიძლება დამონტაჟდეს სხვადასხვა ჩინურ ბალისტიკურ რაკეტებზე, რომელთა სროლის დიაპაზონი 2 ათასიდან 12 ათას კილომეტრამდეა. იანვრის ტესტების დროს WU-14-მა მიაღწია 10 მაქ სიჩქარეს, რაც 12,3 ათას კმ/სთ-ზე მეტია. თანამედროვე საჰაერო თავდაცვის სისტემებს არ შეუძლიათ საიმედოდ დაარტყას ასეთი სიჩქარით მფრინავი მანევრირების სამიზნე. ამრიგად, ჩინეთი გახდა მესამე ქვეყანა, შეერთებული შტატებისა და რუსეთის შემდეგ, რომელიც ფლობს ბირთვული და ჩვეულებრივი იარაღის ჰიპერბგერითი მატარებლების ტექნოლოგიას.

ჰიპერბგერითი პლანერი HTV-2 გამოეყო ზედა საფეხურს (აშშ)

შეერთებული შტატები და ჩინეთი მუშაობენ ჰიპერბგერითი პლანერების მსგავს დიზაინზე, რომლებიც თავდაპირველად ამაღლებულია მაღალ სიმაღლეზე გამშვები მანქანით და შემდეგ აჩქარებულია მაღალი სიმაღლეებიდან კონტროლირებადი დაღმართის დროს. ასეთი სისტემის უპირატესობებია დიდი მანძილი (დედამიწის ზედაპირის ნებისმიერ წერტილზე გლობალურ დარტყმამდე), პლანერის შედარებით მარტივი დიზაინი (ამძრავი ძრავის გარეშე), ქობინის დიდი მასა და ფრენის მაღალი სიჩქარე (10-ზე მეტი). მახი).

რუსეთი ორიენტირებულია ჰიპერბგერითი ramjet (scramjet) რაკეტების შემუშავებაზე, რომელთა გაშვება შესაძლებელია ხმელეთიდან, გემებიდან ან საბრძოლო თვითმფრინავებიდან. არსებობს რუსულ-ინდური პროექტი ასეთი იარაღის სისტემების შესაქმნელად, რათა 2023 წლისთვის ინდოეთიც შეუერთდეს „ჰიპერბგერით კლუბს“. ჰიპერბგერითი რაკეტების უპირატესობა არის დაბალი ღირებულება და გამოყენების უფრო დიდი მოქნილობა, განსხვავებით პლანერებისგან, რომლებიც გაშვებულია ICBM-ების გამოყენებით.

ექსპერიმენტული ჰიპერბგერითი რაკეტა scramjet X-51A WaveRider (აშშ)

ორივე ტიპის ჰიპერბგერით იარაღს შეუძლია ჩვეულებრივი ან ბირთვული იარაღის ტარება. საბრძოლო ნაწილი(ძვ.წ.). ავსტრალიის სტრატეგიული პოლიტიკის ინსტიტუტის ექსპერტებმა გამოთვალეს, რომ 500 კგ მასის და 6 მ სიჩქარის ჰიპერბგერითი ქობინის (მაღალი ფეთქებადი ან ბირთვული ქობინის გარეშე) ზემოქმედების კინეტიკური ენერგია გამოწვეული განადგურების თვალსაზრისით შედარებულია ჩვეულებრივი ქვებგერითი AGM-84 Harpoon რაკეტის ქობინის აფეთქება, რომელიც აღჭურვილია დაახლოებით 100 კგ ფეთქებადი მასის ქობინით. ეს არის რუსული P-270 Moskit საზენიტო რაკეტის ცეცხლსასროლი ძალის მხოლოდ მეოთხედი, რომლის ფეთქებადი მასა 150 კგ და სიჩქარე 4 მახია.

როგორც ჩანს, ჰიპერბგერითი იარაღი დიდად არ აღემატება არსებულ ზებგერით იარაღს, მაგრამ ყველაფერი არც ისე მარტივია. ფაქტია, რომ ბალისტიკური რაკეტების ქობინი ადვილად ვლინდება დიდ დისტანციებზე და ვარდება პროგნოზირებადი ტრაექტორიის გასწვრივ. და მიუხედავად იმისა, რომ მათი სიჩქარე უზარმაზარია, თანამედროვე კომპიუტერულმა ტექნოლოგიამ შესაძლებელი გახადა ქობინების ჩაჭრა დაღმართის ეტაპზე, რაც აჩვენა ამერიკული სარაკეტო თავდაცვის სისტემამ განსხვავებული წარმატებით.

ამავდროულად, ჰიპერბგერითი თვითმფრინავი უახლოვდება სამიზნეს შედარებით ბრტყელი ტრაექტორიით, რჩება ჰაერში მცირე ხნით და შეუძლია მანევრირება. უმეტეს სცენარში, თანამედროვე საჰაერო თავდაცვის სისტემები ვერ ახერხებენ ჰიპერბგერითი სამიზნის აღმოჩენას და ჩართვას მოკლე დროში.

ჰიპერბგერითი რაკეტა 6 მ სიჩქარით ლონდონიდან ნიუ-იორკამდე მანძილს სულ რაღაც 1 საათში გაივლის.

თანამედროვე საზენიტო რაკეტები უბრალოდ ვერ შეძლებენ ჰიპერბგერითი სამიზნის დაჭერას, მაგალითად, საზენიტო რაკეტას. სარაკეტო კომპლექსი S-300-ს შეუძლია აჩქარდეს 7,5 მაჰამდე და მაშინაც კი მხოლოდ მცირე დროით. ამრიგად, უმეტეს შემთხვევაში, სამიზნე, რომლის სიჩქარე დაახლოებით 10 M იქნება, მისთვის "ზედმეტად მკაცრი" იქნება. გარდა ამისა, ჰიპერბგერითი იარაღის ლეტალურობა შეიძლება გაიზარდოს კასეტური ქობინის გამოყენებით: ვოლფრამის „ფრჩხილის“ მაღალსიჩქარიან ნამსხვრევებს შეუძლიათ გამორთონ სამრეწველო ობიექტი, დიდი გემი, ან გაანადგურონ ცოცხალი ძალისა და ჯავშანტექნიკის კონცენტრაცია დიდზე. ფართობი.

ჰიპერბგერითი იარაღის გავრცელება, რომელსაც შეუძლია გაიაროს ნებისმიერი საჰაერო თავდაცვის სისტემა, ბადებს ახალ საკითხებს გლობალური უსაფრთხოებისა და სამხედრო პარიტეტის უზრუნველსაყოფად. თუ ამ სფეროში წონასწორობის შეკავება არ იქნება მიღწეული, როგორც ეს ბირთვული იარაღის შემთხვევაშია, ჰიპერბგერითი დარტყმები შეიძლება გახდეს ზეწოლის საერთო ინსტრუმენტი, რადგან მხოლოდ რამდენიმე ჰიპერბგერითი ქობინი შეიძლება გაანადგუროს პატარა ქვეყნის ეკონომიკა.

პენტაგონის გათვლებით, სწრაფი გლობალური დარტყმის ამერიკული პროგრამა ჰიპერბგერითი იარაღის გამოყენებით შესაძლებელს გახდის ნებისმიერ სამიზნეზე დარტყმას მსოფლიოს ნებისმიერ წერტილში ერთი საათის განმავლობაში ტერიტორიის რადიაციული დაბინძურების გარეშე. ბირთვული კონფლიქტის შემთხვევაშიც კი სისტემას შეუძლია ნაწილობრივ შეცვალოს ბირთვული იარაღი და დაარტყას მიზნების 30%-მდე.

ამრიგად, "ჰიპერბგერითი კლუბის" წევრებს ექნებათ შესაძლებლობა თითქმის გარანტირებული ჰქონდეთ მტრის კრიტიკული ინფრასტრუქტურის განადგურება, მაგალითად, ელექტროსადგურები, არმიის კონტროლის ცენტრები, სამხედრო ბაზები, დიდი ქალაქებიდა სამრეწველო ობიექტები. ექსპერტების აზრით, ჰიპერბგერითი იარაღის პირველი წარმოების მოდელების გამოჩენამდე 10-15 წელია დარჩენილი, ამიტომ ჯერ კიდევ არის დრო, რომ შეიქმნას პოლიტიკური შეთანხმებები, რომლებიც შეზღუდავს ამგვარი იარაღის გამოყენებას ადგილობრივ კონფლიქტებში. თუ ასეთი შეთანხმებები არ იქნა მიღწეული, არსებობს მაღალი რისკისკიდევ უფრო დიდი ჰუმანიტარული კატასტროფები, რომლებიც დაკავშირებულია ახალი იარაღის გამოყენებასთან.

Ზოგადი ინფორმაცია

ჰიპერბგერითი სიჩქარის ქვედა ზღვრის განსაზღვრა ჩვეულებრივ ასოცირდება ატმოსფეროში მოძრავი მანქანის მახლობლად სასაზღვრო შრეში (BL) მოლეკულების იონიზაციისა და დისოციაციის პროცესების დაწყებასთან, რომელიც იწყება დაახლოებით 5 მ. ეს სიჩქარე ასევე დამახასიათებელია იმით, რომ რამჯეტის ძრავა (“ ქვებგერითი წვის რამჯეტი („Sramjet“) გამოუსადეგარი ხდება უკიდურესად მაღალი ხახუნის გამო, რომელიც წარმოიქმნება ამ ტიპის ძრავაში ჰაერის შენელებისას. ამრიგად, ჰიპერბგერითი სიჩქარის დიაპაზონში, ფრენის გასაგრძელებლად, შესაძლებელია მხოლოდ სარაკეტო ძრავის ან ჰიპერბგერითი რამჯეტის (სკრამჯეტი) გამოყენება ზებგერითი საწვავის წვით.

ნაკადის მახასიათებლები

დარტყმის ტალღის თხელი ფენა

სიჩქარისა და შესაბამისი მახის რიცხვების მატებასთან ერთად, ასევე იზრდება დარტყმითი ტალღის (SW) მიღმა სიმკვრივე, რაც შეესაბამება შოკის მიღმა მოცულობის შემცირებას მასის შენარჩუნების გამო. ამიტომ, დარტყმითი ტალღის ფენა, ანუ მოცულობა მოწყობილობასა და დარტყმის ტალღას შორის, თხელდება მახის მაღალი რიცხვებით, რაც ქმნის თხელ სასაზღვრო ფენას (BL) მოწყობილობის გარშემო.

ბლანტი შოკის ფენების ფორმირება

არასტაბილურობის ტალღების გამოჩენა PS-ში, რომლებიც არ არის დამახასიათებელი სუბ- და ზებგერითი ნაკადებისთვის

მაღალი ტემპერატურის ნაკადი

მაღალსიჩქარიანი ნაკადი აპარატის ფრონტალურ წერტილში (დამუხრუჭების წერტილი ან რეგიონი) იწვევს გაზის გაცხელებას ძალიან მაღალ ტემპერატურამდე (რამდენიმე ათას გრადუსამდე). მაღალი ტემპერატურა, თავის მხრივ, ქმნის ნაკადის არათანაბარი ქიმიურ თვისებებს, რაც მოიცავს გაზის მოლეკულების დისოციაციას და რეკომბინაციას, ატომების იონიზაციას, ქიმიურ რეაქციებს ნაკადში და აპარატის ზედაპირთან. ამ პირობებში, კონვექციისა და რადიაციული სითბოს გადაცემის პროცესები შეიძლება იყოს მნიშვნელოვანი.

მსგავსების პარამეტრები

ჩვეულებრივია აღწეროთ გაზის ნაკადების პარამეტრები მსგავსების კრიტერიუმებით, რაც საშუალებას გაძლევთ შეამციროთ ფიზიკური მდგომარეობების თითქმის უსასრულო რაოდენობა მსგავსების ჯგუფებად და რაც საშუალებას გაძლევთ შეადაროთ გაზის ნაკადები სხვადასხვა ფიზიკურ პარამეტრებთან (წნევა, ტემპერატურა, სიჩქარე. და სხვ.) ერთმანეთთან. სწორედ ამ პრინციპზეა დაფუძნებული ექსპერიმენტები ქარის გვირაბებში და ამ ექსპერიმენტების შედეგების რეალურ თვითმფრინავებზე გადატანა, მიუხედავად იმისა, რომ მილების ექსპერიმენტებში მოდელების ზომა, ნაკადის სიჩქარე, თერმული დატვირთვა და ა.შ. შეიძლება მნიშვნელოვნად განსხვავდებოდეს რეალურისგან. ფრენის პირობები, ამავე დროს, მსგავსების პარამეტრები (მახის რიცხვები, რეინოლდსის ნომრები, სტენტონის ნომრები და ა.შ.) შეესაბამება ფრენის პარამეტრებს.

რეალურ აირზე ზემოქმედების გათვალისწინება ნიშნავს, რომ ცვლადების უფრო დიდი რაოდენობაა საჭირო გაზის მდგომარეობის სრულად აღსაწერად. თუ სტაციონარული გაზი მთლიანად აღწერილია სამი სიდიდით: წნევა, ტემპერატურა, სითბოს მოცულობა (ადიაბატური ინდექსი), ხოლო მოძრავი აირი აღწერილია ოთხი ცვლადით, რომელიც ასევე მოიცავს სიჩქარეს, მაშინ ქიმიურ წონასწორობაში მყოფი ცხელი აირი ასევე მოითხოვს მდგომარეობის განტოლებებს. მისი შემადგენელი ქიმიური კომპონენტები და დისოციაციის და იონიზაციის პროცესის მქონე აირი ასევე უნდა შეიცავდეს დროს, როგორც მისი მდგომარეობის ერთ-ერთ ცვლადს. ზოგადად, ეს ნიშნავს, რომ ნებისმიერ არჩეულ დროს, არათანაბარი ნაკადი მოითხოვს 10-დან 100 ცვლადს შორის გაზის მდგომარეობის აღსაწერად. გარდა ამისა, იშვიათი ჰიპერბგერითი ნაკადი (HF), რომელიც ჩვეულებრივ აღწერილია კნუდსენის რიცხვებით, არ ემორჩილება ნავიერ-სტოქსის განტოლებებს და მოითხოვს მათ მოდიფიკაციას. HP ჩვეულებრივ კატეგორიზდება (ან კლასიფიცირდება) მთლიანი ენერგიის გამოყენებით, გამოხატული მთლიანი ენთალპიის (მჯ/კგ), მთლიანი წნევის (კპა) და სტაგნაციის ტემპერატურის (K) ან სიჩქარის (კმ/წმ) გამოყენებით.

იდეალური გაზი

ამ შემთხვევაში ჰაერის გამავალი ნაკადი შეიძლება ჩაითვალოს იდეალურ გაზის ნაკადად. ამ რეჟიმის GP კვლავ დამოკიდებულია Mach-ის რიცხვებზე და სიმულაცია ხელმძღვანელობს ტემპერატურის უცვლელად და არა ადიაბატური კედლით, რომელიც ხდება უფრო დაბალი სიჩქარით. ამ რეგიონის ქვედა ზღვარი შეესაბამება სიჩქარეს დაახლოებით 5 Mach, სადაც ქვებგერითი წვის SPV ჭავლები ხდება არაეფექტური, ხოლო ზედა ზღვარი შეესაბამება სიჩქარეს 10-12 Mach-ის რეგიონში.

იდეალური გაზი ორი ტემპერატურით

დისოცირებული გაზი

რადიაციული გადაცემის დომინირების რეჟიმი

ოპტიკურად თხელი - ამ შემთხვევაში ვარაუდობენ, რომ გაზი არ შთანთქავს რადიაციას, რომელიც მოდის მისი სხვა ნაწილებიდან ან მოცულობის შერჩეული ერთეულებიდან;
ოპტიკურად სქელი - სადაც გათვალისწინებულია პლაზმის მიერ რადიაციის შეწოვა, რომელიც შემდეგ ხელახლა გამოიყოფა, მათ შორის მოწყობილობის სხეულზე.

იხილეთ ასევე

შენიშვნები

ბმულები

ანდერსონ ჯონიჰიპერბგერითი და მაღალი ტემპერატურის გაზის დინამიკის მეორე გამოცემა. - AIAA Education Series, 2006. - ISBN 1563477807
NASA's Guide to Hypersonics (ინგლისური).

ამ კვირაში შედგა ამერიკული ჰიპერბგერითი თვითმფრინავის (HLA) X-51 AWaveRider-ის მესამე საცდელი ფრენა, რომელიც პერსპექტიული რაკეტის პროტოტიპია. თუმცა, გაშვებიდან 15 წამში, მანამდეც კი, სანამ მთავარი ძრავა დაიწყებდა მუშაობას, WaveRider-მა დაკარგა კონტროლი და ოკეანეში ჩავარდა.

ჩაიშალა წინა ტესტიც, რომელიც შარშან ჩატარდა - ამაჩქარებელი, რომელიც აჩქარებს მოწყობილობას ძირითადი ძრავის დასაწყებად საჭირო სიჩქარემდე, დროულად არ მუშაობდა და არ დაშორდა. თუმცა, ადრე, 2010 წელს, "მანქანის" ძრავამ შეძლო მუშაობა 200 წამის განმავლობაში (300 იყო დაგეგმილი), აჩქარებდა მოწყობილობას ხმის ხუთ სიჩქარემდე (5 მ). ამგვარად, მისი მოქმედების ხანგრძლივობა სამჯერ გაიზარდა რუსული/საბჭოთა ჰიპერბგერითი მფრინავი ლაბორატორიის (HFL) Kholod-ის წინა რეკორდს. ამავდროულად, საშინაო მოწყობილობისგან განსხვავებით, "ამერიკელი" საწვავად იყენებდა საავიაციო ნავთს და არა წყალბადს.

მიმდინარე წარუმატებლობა, რა თქმა უნდა, შეანელებს აშშ-ს ჰიპერბგერით პროგრამას, რომლისთვისაც დაიხარჯა 2 მილიარდი დოლარი, თუმცა ეს არ ცვლის იმ ფაქტს, რომ შეერთებულ შტატებს უკვე აქვს ამ პროგრამის ძირითადი ტექნოლოგია - ჰიპერბგერითი ჰაერის სუნთქვის სამუშაო პროტოტიპი. ძრავა (scramjet, aka scramjet).

პოტენციურად, ასეთ ძრავებს შეუძლიათ თვითმფრინავის აჩქარება ხმის 17 სიჩქარემდე წყალბადზე და 8-მდე ნახშირწყალბადის საწვავზე. თუმცა, რომ იმუშაოს, აუცილებელია საწვავის სტაბილური წვის მიღწევა ზებგერითი ჰაერის ნაკადში - რაც, ერთ-ერთი დეველოპერის თქმით, არ არის ადვილი, ვიდრე ასანთის შენახვა ქარიშხლის ეპიცენტრში. თუმცა, არც ისე დიდი ხნის წინ ითვლებოდა, რომ ეს პრინციპში შეუძლებელი იყო ნახშირწყალბადის საწვავის გამოყენებისას და სკრამჯეტის ძრავებისთვის ერთადერთი შესაფერისი საწვავი იყო ფეთქებადი წყალბადი, რომელიც ქმნის საოპერაციო სირთულეებს და „აბერებს“ საწვავის ავზების მოცულობას მისი დაბალი სიმკვრივის გამო. . თუმცა, 2004 წლიდან დასავლეთმა ჩაატარა თვითმფრინავების არაერთი შედარებით წარმატებული ტესტი - წყალბადიც და ნავთი.

რა არის ორი მილიარდი დოლარის პროგრამის პრაქტიკული მნიშვნელობა? X-51-ის დიზაინის სიჩქარეა 7M (დაახლოებით 7 ათასი კმ/სთ 20 კმ სიმაღლეზე), დიზაინის დიაპაზონი 1600 კმ, ფრენის სიმაღლე დაახლოებით 25 კმ. სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, "დიაპაზონის" თვალსაზრისით იგი დაახლოებით შეესაბამება BGM-109 Tomohawk საკრუიზო რაკეტას (1600 კმ, ბირთვული ქობინით - 2500 კმ) ან საშუალო მანძილის ბალისტიკურ რაკეტას - მაგალითად, პერშინგის ქვეშ მოხსნილი. -2 INF ხელშეკრულება (1770 კმ). რა უპირატესობა აქვს „ტალღურ ხომალდს“ მის „კონკურენტებთან“ შედარებით?

BGM-109-ს აქვს ქვებგერითი სიჩქარე 880 კმ/სთ. ამრიგად, მაქსიმალურ დიაპაზონში ფრენას დაახლოებით ორი საათი სჭირდება. ამ დროის განმავლობაში შესაძლებელია რაკეტის აღმოჩენა და განადგურება და სამიზნის გადაადგილება. რა თქმა უნდა, საკრუიზო რაკეტა, რომელიც დაფრინავს მიწიდან დაახლოებით 60 მ სიმაღლეზე და აქვს დაბალი რადარის ხელმოწერა მხოლოდ მისი ზომის გამო, ძალიან პრობლემური სამიზნეა საჰაერო თავდაცვისთვის. თუმცა, ასევე ცნობილია ტომაჰავკებისგან თავდასხმული ობიექტების დაცვის წარმატებული მაგალითები - მაგალითად, ერაყული ბირთვული ცენტრიუდაბნოს ქარიშხლის დროს.

იმავე რიგის მოქმედების ბალისტიკურ რაკეტას აქვს საშუალო სიჩქარე დაახლოებით 10 ათასი კმ/სთ. თუმცა, პირველ რიგში, "ბალისტიკა" შეიძლება გამოვლინდეს კოსმოსიდან უკვე გაშვების მომენტში - საკმაოდ ნათლად ჩანს სამუშაო სარაკეტო ძრავებიდან შთამბეჭდავი ჩირაღდანი. Მეორეც, მაქსიმალური სიმაღლეასეთი დიაპაზონის ბალისტიკური რაკეტების ტრაექტორია 400 კმ-ს უახლოვდება, ამიტომ ისინი სარაკეტო თავდაცვის რადარებზე საკმაოდ ადრე „ჩნდებიან“. მესამე, "ბალისტიკა" არის არამანევრირების სამიზნე, რაც შესაძლებელს ხდის მათ ჩაჭრას საზენიტო რაკეტებითაც კი, რომლებიც მიმართულია ტყვიის წერტილზე. ზოგადად, თან თანამედროვე განვითარებასარაკეტო თავდაცვის სისტემები, საშუალო დისტანციის ბალისტიკური რაკეტა საკმაოდ დაუცველი სამიზნეა.

ამავე დროს, ბალისტიკური რაკეტები ფენომენალურია არაეფექტური საშუალებამიწოდება გაშვების მასისა და დატვირთვის თანაფარდობის საფუძველზე. ქიმიური სარაკეტო ძრავები აერთიანებს უზარმაზარ ბიძგს კიდევ უფრო ამაზრზენ სიხარბესთან და ბალისტიკური ფრენები, პრინციპში, ენერგიას ხარჯავს. შედეგად, მაგალითად, Pershing 2-ს, რომლის გაშვების წონა იყო 7,4 ტონა, ატარებდა 399 კგ-ის ქობინი. შედარებისთვის, ტომაჰავკებს თითქმის იგივე რაოდენობა ატარებენ საკუთარი წონით დაახლოებით ერთნახევარი ტონა.

ახლა მოდით შევადაროთ ის ჰიპერბგერით რაკეტებს. სიჩქარე და ფრენის დრო ზოგადად შედარებულია Pershing 2-ის დროს. ამავდროულად, X-51, პირველ რიგში, იყენებს ბევრად უფრო ეკონომიურ საჰაერო რეაქტიულ ძრავას. მეორეც, ის არ ადის 400 კმ სიმაღლეზე და "აცნობებს" მის არსებობას ყველა მიმდებარე რაკეტსაწინააღმდეგო თავდაცვის რადარს. მესამე, მას შეუძლია აქტიური მანევრირება. გაითვალისწინეთ, რომ 2007 წელს შვედური SaabBofors-ის მიერ ჩატარებულმა ტესტებმა აჩვენა, რომ 5,5 მ სიჩქარით რთული მანევრები შესაძლებელია ატმოსფეროს მკვრივ ფენებშიც კი. შედეგად, WaveRider-ის ჩაჭრა შესაძლებელია მხოლოდ იმ შემთხვევაში, თუ ჩამჭრელი შესამჩნევად აღემატება ამ უკანასკნელს სიჩქარითა და მანევრირების უნარით. ახლა ასეთი ჩამჭრელები უბრალოდ არ არსებობს.

არსებული რაკეტსაწინააღმდეგო სისტემები ასევე ვერ ებრძვიან X-51 კლასის ჰიპერბგერით რაკეტებს. უფრო მეტიც, განადგურების ფუნდამენტური შესაძლებლობის შემთხვევაშიც კი, სამიზნის მაღალი სიჩქარე მკვეთრად ამცირებს ჩაჭრის ზონას.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, WaveRider აერთიანებს საშუალო მანძილის ბალისტიკურ რაკეტებთან შედარებით ფრენის დროს გაცილებით დაბალი ხილვადობით და ვირტუალური დაუცველობით თანამედროვე საჰაერო თავდაცვის/სარაკეტო თავდაცვის წინააღმდეგ. იმავდროულად, ერთ დროს, სსრკ-ს ხელმძღვანელობამ დიდი ძალისხმევა გასწია პერშინგების ევროპიდან ამოღების მიზნით, მათი გაცვლის ბევრად უფრო დიდი რაოდენობით საკუთარი საშუალო რადიუსის რაკეტებით - და კარგი მიზეზის გამო. ფრენის დრო 8-10 წუთი ამერიკული რაკეტებიგადააქცია ისინი განიარაღებისა და თავდასხმის თითქმის იდეალურ საშუალებად - თავდასხმის ქვეშ მყოფებს უბრალოდ არ ჰქონდათ დრო პასუხის გასაცემად. თუ Kh-51 სერიულ წარმოებაში შევა, სიტუაცია უფრო უარესი ვერსიით იქნება რეპროდუცირებული - მიუხედავად იმისა, რომ "ტალღოვანი ხომალდების" ბირთვული ვარიანტების შექმნა სავსებით შესაძლებელია.

ამავე დროს, scramjet ძრავების გამოყენება არ შემოიფარგლება მხოლოდ საშუალო დისტანციის მანქანებით. ერთის მხრივ, ნატოს კოსმოსური კვლევისა და განვითარების მრჩეველთა ჯგუფის (AGARD) თანახმად, სკრამჯეტები შეიძლება ფართოდ იქნას გამოყენებული წმინდა ტაქტიკურ მოკლე დისტანციურ სისტემებში - ეს არის ტანკსაწინააღმდეგო რაკეტები (ასევე შექმნილია ფორტიფიკაციის განადგურებისთვის), ჰაერზე. - საჰაერო რაკეტები და მცირე კალიბრის (30-40 მმ) ჭურვები საჰაერო სამიზნეების დასარტყმელად. კიდევ ერთი სავარაუდო მიმართულება არის სკრამრეეტის ძრავების გამოყენება რაკეტსაწინააღმდეგო რაკეტებში, რომლებიც შექმნილია ტრაექტორიის საწყის ნაწილში ბალისტიკური რაკეტების დასაჭერად.

მეორე მხრივ, ჰიპერბგერითი ტექნოლოგიების გამოყენებამ შეიძლება გამოიწვიოს სტრატეგიული სისტემების ფუნდამენტურად ახალი კლასების გაჩენა. ყველაზე კონსერვატიული ვარიანტია ჰიპერბგერითი მანქანების გამოყენება, როგორც „მანევრირების ქობინი“ ტრადიციული ბალისტიკური რაკეტებისთვის.

გაითვალისწინეთ, რომ შორეული ბალისტიკური რაკეტა ოდნავ დაუცველია მისი ტრაექტორიის შუა მონაკვეთში (რადგან ის გარშემორტყმულია უზარმაზარი თანხამსუბუქი მატყუარა, დიპოლური რეფლექტორები და ჩამკეტები), მაგრამ დაუცველია ტრაექტორიის საწყის და ბოლო მონაკვეთებში (მსუბუქი მატყუარაები აღმოიფხვრება თავად ატმოსფეროს მიერ, შედეგად, მხოლოდ მცირე რაოდენობის მძიმე LC-ები ახლავს ქობინი). ამავდროულად, როგორც ქობინი, ასევე მისი „რეტინი“ წარმოადგენს არამანევრირების ბალისტიკური სამიზნეების ერთობლიობას, რაც რადიკალურად ამარტივებს რაკეტსაწინააღმდეგო თავდაცვის ამოცანას. ამასთან, მაღალსიჩქარიანი და მანევრირებადი „მანქანა“ სკრამრეეტის ძრავით, პრაქტიკულად დაუცველია არსებული საჰაერო თავდაცვისა და რაკეტსაწინააღმდეგო თავდაცვის სისტემებისთვის. შედეგად, კლასიკური ICBM-ის ჰიპერბგერითი მანევრირების ქობინით კომბინაციით, შესაძლებელია სარაკეტო თავდაცვის შესაბამისი ეშელონის საიმედო გარღვევის მიღწევა.

სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ჩვენ ვსაუბრობთ ტექნოლოგიაზე, რომელსაც შეუძლია ნამდვილი რევოლუცია მოახდინოს სამხედრო საქმეებში. ჰიპერბგერითი საფრთხე აუცილებლად გახდება რეალობა უახლოეს მომავალში.