Гиперсоник хурд км цаг. Наалдамхай цочролын давхаргууд үүсэх

Ерөнхий мэдээлэл

Хэт авианы хурдтай нислэг нь дуунаас хурдан нислэгийн горимын нэг хэсэг бөгөөд хэт хурдан хийн урсгалаар явагддаг. Хэт авианы урсгал нь дууны хурдаас эрс ялгаатай бөгөөд агаарын хөлгийн нислэгийн динамик нь дууны хурдаас (1.2 М-ээс дээш) хурдтай нисэхээс эрс ялгаатай (0.75 М хүртэл; 0.75-аас 1.2 М хүртэлх хурдны хүрээг трансоник хурд гэж нэрлэдэг) ).

Хэт авианы хурдны доод хязгаарыг тодорхойлох нь ихэвчлэн агаар мандалд хөдөлж буй тээврийн хэрэгслийн ойролцоох хилийн давхарга (BL) дахь молекулуудын иончлолын болон диссоциацийн үйл явцын эхлэлтэй холбоотой байдаг бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 5 М-т гарч эхэлдэг. өгөгдсөн хурдЭнэ төрлийн хөдөлгүүрт дамжин өнгөрөх агаарыг тоормослох үед үүсдэг маш их үрэлтийн улмаас дууны доорхи шаталтат ramjet хөдөлгүүр ("ramjet") ашиггүй болдог. Тиймээс, хэт авианы хурдны мужид нислэгээ үргэлжлүүлэхийн тулд зөвхөн пуужингийн хөдөлгүүр эсвэл хэт авианы түлшний шаталт бүхий хэт авианы ramjet (scramjet) ашиглах боломжтой.

Урсгалын шинж чанар

Хэт авианы урсгалын (HS) тодорхойлолт нь хэт авианы болон хэт авианы урсгалын хооронд тодорхой хил хязгаар байхгүйн улмаас нэлээд маргаантай байдаг ч HS нь зарим физик үзэгдлүүдээр тодорхойлогддог бөгөөд үүнийг авч үзэх үед үл тоомсорлох боломжгүй байдаг, тухайлбал:

Цочролын долгионы нимгэн давхарга

Хурд болон харгалзах Mach тоо нэмэгдэхийн хэрээр цочролын долгионы цаадах нягт (SW) мөн нэмэгдэж, масс хадгалагдсаны улмаас цочролын ард эзлэхүүний бууралттай тохирч байна. Тиймээс давхарга шок долгион, өөрөөр хэлбэл, аппарат ба цочролын долгионы хоорондох эзэлхүүн нь Мах өндөртэй үед нимгэн болж, аппаратын эргэн тойронд нимгэн хилийн давхарга (BL) үүсдэг.

Наалдамхай цочролын давхаргууд үүсэх

Агаарын урсгалд агуулагдах том кинетик энергийн нэг хэсэг нь M > 3 (наалдамхай урсгал) үед наалдамхай харилцан үйлчлэлийн улмаас дотоод энерги болж хувирдаг. Температурын өсөлтөд дотоод энерги нэмэгддэг. Хилийн давхрагын доторх урсгалын хэвийн даралтын градиент нь ойролцоогоор тэг байх тул өндөр Мах тоонуудад температурын мэдэгдэхүйц өсөлт нь нягтрал буурахад хүргэдэг. Ийнхүү тээврийн хэрэгслийн гадаргуу дээрх PS нь ургаж, өндөр Махны тоогоор нумын ойролцоо цохилтын долгионы нимгэн давхаргатай нийлж, наалдамхай цочролын давхарга үүсгэдэг.

Дууны болон хэт хурдан урсгалын онцлог шинж чанаргүй PS-д тогтворгүй байдлын долгион үүсэх.

Өндөр температурын урсгал

Төхөөрөмжийн урд талын (тоормосны цэг эсвэл бүс) өндөр хурдтай урсгал нь хий нь маш өндөр температурт (хэдэн мянган градус хүртэл) халаахад хүргэдэг. Өндөр температур, эргээд хийн молекулуудын диссоциаци ба рекомбинаци, атомын иончлол, урсгал болон аппаратын гадаргуутай химийн урвал явагдахаас бүрдэх урсгалын тэнцвэргүй химийн шинж чанарыг бий болгодог. Эдгээр нөхцөлд конвекц ба цацрагийн дулаан дамжуулах үйл явц ихээхэн ач холбогдолтой байж болно.

Ижил төстэй параметрүүд

Хийн урсгалын параметрүүдийг ихэвчлэн ижил төстэй байдлын багц шалгуураар тодорхойлдог бөгөөд энэ нь бараг хязгааргүй тооны физик төлөвийг ижил төстэй бүлэгт хуваах боломжийг олгодог бөгөөд хийн урсгалыг өөр өөр физик үзүүлэлтүүд (даралт, температур, хурд гэх мэт) харьцуулах боломжийг олгодог. .) бие биетэйгээ. Хоолойн туршилтанд загваруудын хэмжээ, урсгалын хурд, дулааны ачаалал гэх мэт нь бодит байдлаас эрс ялгаатай байж болох ч салхины хонгилд туршилт хийж, туршилтын үр дүнг бодит онгоцонд шилжүүлэх нь энэ зарчим дээр суурилдаг. нислэгийн нөхцөл, үүнтэй зэрэгцэн ижил төстэй байдлын параметрүүд (Мачийн тоо, Рейнольдсын тоо, Стэнтоны тоо гэх мэт) нь нислэгийнхтэй тохирч байна.

Трансоник ба дуунаас хурдан эсвэл шахагдах урсгалын хувьд ихэнх тохиолдолд Мах тоо (урсгалын хурдыг дууны орон нутгийн хурдтай харьцуулсан харьцаа) болон Рейнольдс зэрэг үзүүлэлтүүд нь урсгалыг бүрэн дүрслэхэд хангалттай. Хэт авианы урсгалын хувьд эдгээр үзүүлэлтүүд ихэвчлэн хангалтгүй байдаг. Нэгдүгээрт, цочролын долгионы хэлбэрийг тодорхойлсон тэгшитгэлүүд нь 10 М-ээс хурдтайгаар бие даасан болдог. Хоёрдугаарт, хэт авианы урсгалын температур нэмэгдсэн нь тохиромжгүй хийтэй холбоотой нөлөөлөл мэдэгдэхүйц болдог гэсэн үг юм.

Бодит хий дэх нөлөөллийг харгалзан үзэх нь хийн төлөвийг бүрэн дүрслэхийн тулд илүү олон тооны хувьсагч шаардлагатай гэсэн үг юм. Хэрэв хөдөлгөөнгүй хийг даралт, температур, дулааны багтаамж (адиабатын индекс) гэсэн гурван хэмжигдэхүүнээр, хөдөлж буй хийг мөн хурдыг багтаасан дөрвөн хэмжигдэхүүнээр дүрсэлсэн бол химийн тэнцвэрт байдалд байгаа халуун хий нь мөн төлөвийн тэгшитгэлийг шаарддаг. түүний бүрдүүлэгч химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, диссоциаци ба иончлолын процесс бүхий хий нь түүний төлөв байдлын нэг хувьсагчийн хувьд цаг хугацааг багтаасан байх ёстой. Ерөнхийдөө энэ нь сонгосон ямар ч үед тэнцвэргүй урсгал нь хийн төлөвийг тодорхойлохын тулд 10-100 хувьсагчийг шаарддаг гэсэн үг юм. Нэмж дурдахад, Кнудсений тоогоор тодорхойлогддог ховордсон хэт авианы урсгал (HF) нь Навиер-Стоксын тэгшитгэлийг дагаж мөрддөггүй бөгөөд тэдгээрийг өөрчлөх шаардлагатай байдаг. HP-ийг ихэвчлэн нийт энтальпи (мЖ/кг), нийт даралт (кПа) болон урсгалын зогсонги температур (K) эсвэл хурд (км/с) ашиглан илэрхийлсэн нийт энергийг ашиглан ангилдаг (эсвэл ангилдаг).

Хамгийн тохиромжтой хий

IN энэ тохиолдолд, өнгөрөх агаарын урсгалыг хамгийн тохиромжтой хийн урсгал гэж үзэж болно. Энэ горимын GP нь Mach-ийн тооноос хамааралтай хэвээр байгаа бөгөөд симуляцийг бага хурдтай явагддаг адиабат хана гэхээсээ илүү температурын өөрчлөлтөөр удирддаг. Энэ бүсийн доод хязгаар нь 5 Мах орчим хурдтай тохирч байгаа бөгөөд энэ нь дууны доорх шаталтын SPV тийрэлтэт хөдөлгүүрүүд үр дүнгүй болж, дээд хязгаар нь 10-12 Mach-ийн хурдтай тохирч байна.

Хоёр температуртай хамгийн тохиромжтой хий

Өндөр хурдтай хамгийн тохиромжтой хийн урсгалын нэг хэсэг бөгөөд агаарын урсгалыг химийн хувьд хамгийн тохиромжтой гэж үзэж болох боловч чичиргээний температур ба хийн эргэлтийн температурыг тусад нь авч үзэх шаардлагатай бөгөөд үүний үр дүнд хоёр тусдаа температурын загвар гарч ирдэг. Энэ нь молекулын өдөөлтөөс үүдэлтэй чичиргээний хөргөлт чухал болж байгаа дуунаас хурдан хошууны дизайнд онцгой ач холбогдолтой юм.

Салангид хий

Цацрагийн дамжуулалтын давамгайлах горим

12 км/с-ээс дээш хурдтай үед төхөөрөмжид дулаан дамжуулах нь голчлон радиаль дамжуулалтаар явагдаж эхэлдэг бөгөөд энэ нь хурд нэмэгдэхийн зэрэгцээ термодинамик дамжуулалтаас давамгайлж эхэлдэг. Энэ тохиолдолд хийн загварчлалыг хоёр тохиолдолд хуваана.

• оптикийн хувьд нимгэн - энэ тохиолдолд хий нь түүний бусад хэсгүүд эсвэл эзэлхүүний сонгосон нэгжээс ирж буй цацрагийг дахин шингээдэггүй гэж үздэг;
• оптикийн хувьд зузаан - плазмын цацрагийн шингээлтийг харгалзан үздэг бөгөөд дараа нь дахин ялгардаг, тэр дундаа төхөөрөмжийн биед орно.

Урсгалын цэг бүрт цацрагийн дамжуулалтыг тооцоолсны улмаас тооцооны эзэлхүүн авч үзсэн цэгүүдийн тоогоор экспоненциалаар өсдөг тул оптик зузаан хийг загварчлах нь нарийн төвөгтэй ажил юм.

Энгийн зорчигч тээврийн онгоц 900 км/ц хурдтай нисдэг. Цэргийн сөнөөгч онгоц ойролцоогоор 3 дахин хурдлах чадвартай. Гэсэн хэдий ч ОХУ болон дэлхийн бусад орны орчин үеийн инженерүүд илүү хурдан машинууд болох хэт авианы онгоцыг идэвхтэй хөгжүүлж байна. Холбогдох ойлголтуудын онцлог нь юу вэ?

Хэт авианы нисэх онгоцны шалгуур

Хэт авианы онгоц гэж юу вэ? Энэ нь ихэвчлэн дуу авианаас хэд дахин өндөр хурдтай нисэх чадвартай төхөөрөмж гэж ойлгогддог. Түүний тодорхой үзүүлэлтийг тодорхойлох судлаачдын хандлага өөр өөр байдаг. Түгээмэл аргачлал бол агаарын хөлгийг орчин үеийн хамгийн хурдан дуунаас хурдан тээврийн хэрэгслийн хурдны үзүүлэлтүүдийн хэд хэдэн үзүүлэлт юм бол хэт авианы гэж үзэх явдал юм. Энэ нь 3-4 мянган км/цаг хурдтай байдаг. Өөрөөр хэлбэл, хэт авианы онгоц, хэрэв та энэ аргыг дагаж мөрдвөл 6 мянган км / цаг хурдлах ёстой.

Нисгэгчгүй, удирдлагатай тээврийн хэрэгсэл

Тодорхой төхөөрөмжийг нисэх онгоц гэж ангилах шалгуурыг тодорхойлоход судлаачдын хандлага өөр байж болно. Зөвхөн хүний ​​удирддаг машинуудыг ийм ангилалд оруулж болно гэсэн хувилбар байдаг. Нисгэгчгүй тээврийн хэрэгслийг мөн нисэх онгоц гэж үзэж болох үзэл бодол байдаг. Тиймээс зарим шинжээчид энэ төрлийн машиныг хүний ​​хяналтанд байдаг, бие даан ажилладаг гэж ангилдаг. Ийм хуваагдлыг зөвтгөж болно, учир нь нисгэгчгүй тээврийн хэрэгсэлхамаагүй илүү сэтгэгдэл төрүүлж магадгүй техникийн шинж чанаржишээлбэл, хэт ачаалал, хурдны хувьд.

Үүний зэрэгцээ олон судлаачид хэт авианы онгоцыг нэг ойлголт гэж үздэг гол үзүүлэлт- хурд. Төхөөрөмжийн жолоодлого дээр хүн сууж байгаа эсэх, машиныг робот удирддаг эсэх нь хамаагүй - гол зүйл бол онгоц хангалттай хурдан байх явдал юм.

Хөөрөх үү - бие даан эсвэл гадны тусламжтай юу?

Хэт авианы нисэх онгоцны ангилал өргөн тархсан байдаг бөгөөд энэ нь тэдгээрийг бие даан хөөрөх чадвартай, эсвэл илүү хүчирхэг тээвэрлэгч - пуужин эсвэл ачааны онгоцонд байрлуулах шаардлагатай гэсэн ангилалд үндэслэсэн байдаг. Үндсэндээ бие даан хөөрөх чадвартай эсвэл бусад төрлийн тоног төхөөрөмжийн хамгийн бага оролцоотойгоор авч үзэж буй төрлийн төхөөрөмжийг ангилах нь хууль ёсны үзэл баримтлалтай байдаг. Гэсэн хэдий ч аливаа ангилалд хэт авианы нисэх онгоц болох хурдыг тодорхойлдог гол шалгуур байх ёстой гэж үздэг судлаачид. Төхөөрөмжийг нисгэгчгүй, удирдлагатай, бие даан эсвэл бусад машины тусламжтайгаар хөөрөх чадвартай гэж ангилсан эсэхээс үл хамааран хэрэв холбогдох үзүүлэлт дээрх утгад хүрсэн бол энэ нь гэсэн үг юм. бид ярьж байнахэт авианы онгоцны тухай.

Гиперсоник шийдлийн гол асуудлууд

Хэт авианы уусмалын тухай ойлголт олон арван жилийн настай. Холбогдох төрлийн төхөөрөмжийг хөгжүүлэх олон жилийн туршид дэлхийн инженерүүд турбопроп нисэх онгоцны үйлдвэрлэлийг зохион байгуулахтай адил "гиперсоник" үйлдвэрлэлийг үйлдвэрлэлд оруулахаас урьдчилан сэргийлэх хэд хэдэн чухал асуудлыг шийдэж ирсэн.

Хэт авианы нисэх онгоц зохион бүтээхэд тулгардаг гол бэрхшээл бол эрчим хүчний хэмнэлттэй хөдөлгүүрийг бий болгох явдал юм. Өөр нэг асуудал бол шаардлагатай багаж хэрэгслийг байрлуулах явдал юм. Үнэн хэрэгтээ бидний дээр дурдсан утгууд дахь хэт авианы онгоцны хурд нь агаар мандалтай үрэлтийн улмаас биеийг хүчтэй халж байгааг илтгэнэ.

Өнөөдөр бид холбогдох төрлийн нисэх онгоцны амжилттай прототипүүдийн хэд хэдэн жишээг авч үзэх болно, хөгжүүлэгчид нь дурдсан асуудлуудыг амжилттай шийдвэрлэхэд ихээхэн ахиц дэвшил гаргаж чадсан юм. Одоо энэ төрлийн хэт авианы онгоц бүтээх дэлхийн хамгийн алдартай хөгжлийг судалж үзье.

Боингоос

Зарим шинжээчдийн үзэж байгаагаар дэлхийн хамгийн хурдан хэт авианы онгоц бол Америкийн Boeing X-43A юм. Тиймээс энэ төхөөрөмжийг турших явцад 11 мянган км/ц-аас дээш хурдтай байсан нь тогтоогджээ. Энэ нь ойролцоогоор 9.6 дахин хурдан юм

X-43A хэт авианы онгоц юугаараа онцлог вэ? Энэ онгоцны онцлог шинж чанарууд нь дараах байдалтай байна.

Туршилтанд бүртгэгдсэн хамгийн дээд хурд нь 11,230 км / цаг;

Далавчны өргөн - 1.5 м;

Биеийн урт - 3.6 м;

Хөдөлгүүр - шууд урсгалтай, хэт авианы шаталттай Ramjet;

Түлш - агаар мандлын хүчилтөрөгч, устөрөгч.

Энэ төхөөрөмж нь байгаль орчинд ээлтэй төхөөрөмжүүдийн нэг гэдгийг тэмдэглэх нь зүйтэй. Баримт нь ашигласан түлш нь шаталтын хортой бүтээгдэхүүн ялгаруулдаггүй.

X-43A хэт авианы онгоцыг НАСА-гийн инженерүүд болон Orbical Science Corporation болон Minocraft хамтран бүтээжээ. 10 орчим жилийн өмнө үүссэн. Үүнийг хөгжүүлэхэд 250 орчим сая ам.долларын хөрөнгө оруулалт хийсэн. Энэ онгоцны концепцийн шинэлэг зүйл бол туршилтын зорилгоор бүтээгдсэн явдал юм хамгийн сүүлийн үеийн технологимоторын зүтгүүрийн ажиллагааг хангах.

Orbital Science-аас хөгжүүлэлт

Дээр дурдсанчлан X-43A-г бүтээхэд оролцсон Orbital Science компани өөрийн хэт авианы онгоц болох X-34-ийг бүтээж чадсан.

Түүний дээд хурд нь 12 мянган км/цагаас илүү байна. Үнэн бол практик туршилтын явцад энэ нь амжилтанд хүрээгүй - үүнээс гадна X43-A онгоцны үзүүлсэн үзүүлэлтэд хүрэх боломжгүй байв. Хатуу түлшээр ажилладаг Pegasus пуужин идэвхжсэнээр тухайн онгоц хурдасдаг. X-34-ийг 2001 онд анх туршсан. Энэ онгоц нь Боинг онгоцноос хамаагүй том бөгөөд түүний урт нь 17.78 м, далавчны урт нь 8.85 м юм.

Хойд Америкаас ирсэн онгоц

Өөр нэг алдартай хэт авианы онгоц бол Хойд Америкийн үйлдвэрлэсэн X-15 юм. Шинжээчид энэ төхөөрөмжийг туршилтын гэж ангилдаг.

Энэ нь тоноглогдсон бөгөөд энэ нь зарим мэргэжилтнүүдэд үүнийг нисэх онгоц гэж ангилахгүй байх үндэслэлийг өгдөг. Гэсэн хэдий ч пуужингийн хөдөлгүүр байгаа нь уг төхөөрөмжийг, тухайлбал, энэ горимд хийсэн туршилтуудын нэгнийх нь үеэр нисгэгчид туршиж үзэх боломжийг олгодог. X-15 төхөөрөмжийн зорилго нь хэт авианы нислэгийн онцлогийг судлах, тодорхой дизайны шийдэл, шинэ материалыг үнэлэх, агаар мандлын янз бүрийн давхаргад ийм машинуудын хяналтын шинж чанарыг үнэлэх явдал юм. Энэ нь 1954 онд батлагдсан нь анхаарал татаж байна. X-15 нь 7 мянган км/цагаас илүү хурдтай нисдэг. Түүний нислэгийн хүрээ 500 гаруй км, өндөр нь 100 км-ээс давдаг.

Хамгийн хурдан үйлдвэрлэсэн онгоц

Бидний дээр судалсан хэт авианы машинууд үнэндээ судалгааны ангилалд багтдаг. Онгоцны үйлдвэрлэлийн зарим загварыг хэт авианы шинж чанартай ойролцоо эсвэл (нэг аргачлалын дагуу) хэт авианы загваруудыг авч үзэх нь ашигтай байх болно.

Ийм машинуудын дунд Америкийн SR-71 загвар бий. Зарим судлаачид энэ онгоцыг хэт авианы гэж ангилахыг хүсэхгүй байна, учир нь түүний хамгийн дээд хурд нь 3.7 мянган км / цаг байдаг. Түүний хамгийн онцлох шинж чанаруудын нэг нь 77 тонноос дээш хөөрөх жин юм. Төхөөрөмжийн урт нь 23 м-ээс их, далавчны урт нь 13 м-ээс их байна.

Оросын МиГ-25 нь цэргийн хамгийн хурдан нисэх онгоцны нэгд тооцогддог. Уг төхөөрөмж нь 3.3 мянган км/цагаас дээш хурдлах чадвартай. Хамгийн их хөөрөх жин Оросын онгоц- 41 тонн.

Ийнхүү гиперсоник шинж чанартай ойролцоо шинж чанартай цуврал шийдлүүдийн зах зээлд ОХУ тэргүүлэгчдийн нэг юм. Гэхдээ "сонгодог" хэт авианы нисэх онгоцны талаархи Оросын хөгжлийн талаар юу хэлэх вэ? ОХУ-ын инженерүүд Boeing болон Orbital Scence-ийн машинуудтай өрсөлдөхүйц шийдэл гаргах чадвартай юу?

Оросын хэт авианы машинууд

IN одоогоорОросын хэт авианы нисэх онгоцыг хөгжүүлж байна. Гэхдээ нэлээд идэвхтэй явж байна. Бид Ю-71 онгоцны тухай ярьж байна. Түүний анхны туршилтыг хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр 2015 оны 2-р сард Оренбург хотын ойролцоо хийжээ.

Онгоцыг цэргийн зориулалтаар ашиглана гэж таамаглаж байна. Тиймээс хэт авианы машин нь шаардлагатай бол сүйтгэгч зэвсгийг хол зайд хүргэх, нутаг дэвсгэрийг хянах, мөн довтолгооны онгоцны элемент болгон ашиглах боломжтой болно. Зарим судлаачид 2020-2025 онд . Стратегийн пуужингийн хүчин холбогдох төрлийн 20 орчим онгоц хүлээн авна.

Оросын хэт авианы онгоцыг "Сармат" баллистик пуужин дээр суурилуулна гэсэн мэдээлэл хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр гарч байгаа бөгөөд энэ нь мөн дизайны шатандаа явж байна. Зарим шинжээчид бүтээж буй Ю-71 хэт авианы машин бол нислэгийн эцсийн шатанд баллистик пуужингаас салгаж, дараа нь нисэх онгоцны өндөр маневрлах чадварын ачаар пуужинг даван туулах байлдааны хошуунаас өөр зүйл биш гэж зарим шинжээчид үзэж байна. хамгаалалтын системүүд.

"Аякс" төсөл

Хэт авианы нисэх онгоц бүтээхтэй холбоотой хамгийн алдартай төслүүдийн нэг бол Аякс юм. Үүнийг илүү нарийвчлан судалж үзье. Ajax хэт авианы онгоц бол Зөвлөлтийн инженерүүдийн концепцийн хөгжил юм. Шинжлэх ухааны нийгэмлэгт энэ тухай яриа 80-аад оноос эхэлсэн. Хамгийн онцлох шинж чанаруудын нэг нь хэргийг хэт халалтаас хамгаалах зориулалттай дулааны хамгаалалтын системтэй байх явдал юм. Тиймээс, Ajax аппаратыг хөгжүүлэгчид бидний дээр дурдсан "гиперсоник" асуудлын нэгийг шийдэхийг санал болгов.

Онгоцны уламжлалт дулааны хамгаалалтын схем нь бие дээр тусгай материалыг байрлуулах явдал юм. Ajax-ийн хөгжүүлэгчид өөр үзэл баримтлалыг санал болгосон бөгөөд үүний дагуу төхөөрөмжийг гадны дулаанаас хамгаалахгүй, харин дулааныг машин дотор оруулахын зэрэгцээ түүний эрчим хүчний нөөцийг нэмэгдүүлэх ёстой байв. Зөвлөлтийн нисэх онгоцны гол өрсөлдөгч нь АНУ-д бүтээгдсэн "Аврора" хэт авианы онгоц байв. Гэсэн хэдий ч ЗХУ-ын дизайнерууд концепцийн чадавхийг ихээхэн өргөжүүлсэн тул шинэ хөгжилөргөн хүрээний үүрэг даалгавар өгсөн, ялангуяа судалгааны ажил. Аякс бол хэт авианы олон зориулалттай нисэх онгоц гэж хэлж болно.

ЗХУ-ын инженерүүдийн санал болгосон технологийн шинэчлэлийг нарийвчлан авч үзье.

Тиймээс Зөвлөлтийн Аякс хөгжүүлэгчид онгоцны их биеийг агаар мандлын эсрэг үрэлтийн үр дүнд үүссэн дулааныг ашиглаж, ашигтай энерги болгон хувиргах санал гаргажээ. Техникийн хувьд энэ нь төхөөрөмж дээр нэмэлт бүрхүүл байрлуулах замаар хэрэгжиж болно. Үүний үр дүнд хоёрдугаар корпус шиг зүйл бий болсон. Түүний хөндийг ямар нэгэн катализатор, жишээлбэл, шатамхай материал ба усны холимогоор дүүргэх ёстой байв. Аякс дахь хатуу материалаар хийсэн дулаан тусгаарлагч давхаргыг шингэн давхаргаар солих ёстой байсан бөгөөд энэ нь нэг талаас хөдөлгүүрийг хамгаалж, нөгөө талаас катализаторын урвалыг идэвхжүүлдэг. эндотермик нөлөө дагалддаг - биеийн гаднах хэсгүүдээс дотогшоо дулааны хөдөлгөөн. Онолын хувьд төхөөрөмжийн гаднах хэсгүүдийн хөргөлт нь юу ч байж болно. Илүүдэл дулааныг эргээд онгоцны хөдөлгүүрийн үр ашгийг нэмэгдүүлэхэд ашиглах ёстой байв. Үүний зэрэгцээ энэ технологи нь түлшний урвалын үр дүнд чөлөөт устөрөгч үүсгэх боломжтой болно.

Одоогоор Ajax-ийг үргэлжлүүлэн хөгжүүлэх талаар олон нийтэд мэдээлэл өгөх боломжгүй байгаа ч судлаачид үзэж байна. хэрэгжүүлэх ирээдүйтэйЗөвлөлтийн үзэл баримтлалыг практикт хэрэгжүүлэх.

Хятадын хэт авианы машинууд

Хятад улс хэт авианы шийдлийн зах зээлд Орос, АНУ-ын өрсөлдөгч болж байна. Хятадын инженерүүдийн хамгийн алдартай бүтээн байгуулалтуудын нэг бол WU-14 онгоц юм. Энэ бол баллистик пуужин дээр суурилуулсан хэт авианы удирдлагатай планер юм.

ICBM нь нисэх онгоцыг сансарт хөөргөж, тэндээс машин огцом доошилж, хэт авианы хурдыг хөгжүүлдэг. Хятад төхөөрөмжийг 2-оос 12 мянган км-ийн зайтай янз бүрийн ICBM дээр суурилуулах боломжтой. Туршилтын явцад WU-14 нь 12 мянган км/цаг хурдлах чадвартай байсан нь зарим шинжээчдийн үзэж байгаагаар хамгийн хурдан хэт авианы онгоц болжээ.

Үүний зэрэгцээ Хятадын бүтээн байгуулалтыг нисэх онгоц гэж ангилах нь бүрэн хууль ёсны биш гэж олон судлаачид үзэж байна. Тиймээс төхөөрөмжийг байлдааны толгой гэж тусгайлан ангилах өргөн тархсан хувилбар байдаг. Мөн маш үр дүнтэй. Тэмдэглэгдсэн хурдаар доошоо нисэх үед, тэр ч байтугай хамгийн их орчин үеийн системүүдПуужингийн довтолгооноос хамгаалах систем нь харгалзах зорилтыг таслан зогсоох баталгаа өгөх боломжгүй юм.

Орос, АНУ хоёр ч цэргийн зориулалтаар ашигладаг хэт авианы машин бүтээж байгааг тэмдэглэж болно. Үүний зэрэгцээ, зохих төрлийн машин бүтээх ёстой Оросын үзэл баримтлал нь Америк, Хятадуудын хэрэгжүүлсэн технологийн зарчмуудаас эрс ялгаатай болохыг зарим хэвлэл мэдээллийн хэрэгслээр нотолсон байна. Тиймээс ОХУ-ын хөгжүүлэгчид газраас хөөргөх боломжтой ramjet хөдөлгүүрээр тоноглогдсон нисэх онгоц бүтээх чиглэлээр хүчин чармайлтаа төвлөрүүлж байна. Орос улс Энэтхэгтэй энэ чиглэлээр хамтран ажиллахаар төлөвлөж байна. Зарим шинжээчдийн үзэж байгаагаар Оросын концепцийн дагуу бүтээсэн хэт авианы машинууд нь хямд өртөгтэй, өргөн хүрээний хэрэглээтэй байдаг.

Үүний зэрэгцээ, бидний дээр дурдсан Оросын хэт авианы онгоц (Ю-71) нь зарим шинжээчдийн үзэж байгаагаар ICBM дээр байрлуулахыг санал болгож байна. Хэрэв энэ диссертаци зөв бол ОХУ-ын инженерүүд хэт авианы онгоц бүтээх хоёр алдартай концепцийн чиглэлээр нэгэн зэрэг ажиллаж байна гэж хэлж болно.

Үргэлжлэл

Тиймээс, ангиллаас үл хамааран дэлхийн хамгийн хурдан хэт авианы онгоц бол Хятадын WU-14 хэвээр байна. Хэдийгээр та энэ талаархи бодит мэдээлэл, түүний дотор тесттэй холбоотой мэдээллийг ангилж болно гэдгийг ойлгох хэрэгтэй. Энэ нь цэргийн технологио ямар ч үнээр хамаагүй нууцлахыг эрмэлздэг Хятадын хөгжүүлэгчдийн зарчимд нэлээд нийцэж байгаа юм. Хамгийн хурдан хэт авианы онгоцны хурд нь 12 мянган км/цагаас илүү байдаг. Америкийн X-43A-ийн бүтээн байгуулалт нь үүнийг "хөхөж" байгаа бөгөөд олон мэргэжилтнүүд үүнийг хамгийн хурдан гэж үздэг. Онолын хувьд хэт авианы нисэх онгоц X-43A, мөн Хятадын WU-14 нь 12 мянган км/цаг хурдлах зориулалттай Orbical Science-ийн хөгжлийг гүйцэх боломжтой.

Оросын Ю-71 онгоцны шинж чанарыг олон нийтэд хараахан мэдээгүй байна. Тэд Хятадын агаарын хөлгийн параметрүүдтэй ойролцоо байх бүрэн боломжтой. Оросын инженерүүд мөн ICBM дээр суурилах бус бие даан хөөрөх чадвартай хэт авианы онгоц бүтээж байна.

Орос, Хятад, АНУ-ын судлаачдын одоогийн хэрэгжүүлж буй төслүүд нь нэг талаараа цэргийн салбартай холбоотой. Гиперсоник онгоц, боломжит ангиллаас үл хамааран тэдгээрийг голчлон цөмийн зэвсэг тээвэрлэгч гэж үздэг. Гэсэн хэдий ч судлаачдын бүтээлд янз бүрийн улс орнуудДэлхий даяар цөмийн технологи шиг "гипер авиа" нь тайван байж магадгүй гэсэн тезисүүд байдаг.

Энэ нь танд зохион байгуулах боломжийг олгодог боломжийн, найдвартай шийдлүүд гарч ирэх явдал юм цуврал үйлдвэрлэлтохирох төрлийн машинууд. Ийм төхөөрөмжийг эдийн засгийн хөгжлийн хамгийн өргөн хүрээний салбарт ашиглах боломжтой. Хэт авианы онгоц нь сансрын болон судалгааны салбарт хамгийн их эрэлт хэрэгцээтэй байх магадлалтай.

Тохирох машин үйлдвэрлэх технологи хямдрахын хэрээр хөрөнгө оруулалт хийх сонирхолтой байна ижил төстэй төслүүдилэрч эхэлж болно тээврийн бизнес. Аж үйлдвэрийн корпорацууд болон төрөл бүрийн үйлчилгээ үзүүлэгчид олон улсын харилцаа холбоог зохион байгуулахад бизнесийн өрсөлдөх чадварыг нэмэгдүүлэх хэрэгсэл болгон "гиперсоник" гэж үзэж эхэлж магадгүй юм.

1-р сард нэгэн чухал үйл явдал болсон: хэт авианы технологи эзэмшигчдийн клуб шинэ гишүүнээр нэмэгдэв. 2015 оны 1-р сарын 9-нд Хятад улс WU-14 хэмээх хэт авианы нисэх онгоцыг туршсан. Энэ бол тив хоорондын баллистик пуужингийн (ICBM) орой дээр суурилуулсан удирдлагатай тээврийн хэрэгсэл юм. Пуужин нь планерыг сансарт өргөж, дараа нь планер нь цагт хэдэн мянган километрийн хурдыг хөгжүүлж, бай руу шумбах болно.

Пентагоны мэдээлснээр Хятадын WU-14 хэт авианы машиныг 2 мянгаас 12 мянган км-ийн харвах тусгалтай Хятадын янз бүрийн баллистик пуужинд суурилуулах боломжтой. 1-р сарын туршилтын үеэр WU-14 нь 10 Mach хурдтай байсан бөгөөд энэ нь 12.3 мянган км/цагаас давсан байна. Орчин үеийн агаарын довтолгооноос хамгаалах системүүд ийм хурдтай нисч буй маневрлах байг найдвартай онож чадахгүй. Ийнхүү Хятад улс АНУ, ОХУ-ын дараа цөмийн болон ердийн зэвсгийн хэт авианы тээвэрлэгч технологийг эзэмшсэн гурав дахь орон боллоо.

Гиперсоник планер HTV-2 нь дээд шатнаас (АНУ) тусгаарлагдсан.

АНУ, Хятад улсууд өндөр өндрөөс хяналттай буух үед эхлээд хурдасгадаг хэт авианы планеруудын ижил төстэй загвар дээр ажиллаж байна. Ийм системийн давуу тал нь холын зайд (дэлхийн гадаргын аль ч цэгт цохилт өгөх хүртэл), планерын харьцангуй энгийн загвар (хөдөлгүүргүй), байлдааны хошууны том масс, өндөр хурднислэг (10 м-ээс дээш).

Орос улс газар, усан онгоц эсвэл байлдааны онгоцноос харвах боломжтой хэт авианы ramjet (scramjet) пуужинг бүтээхэд анхаарч байна. Ийм зэвсгийн системийг бий болгох Орос-Энэтхэгийн төсөл байгаа бөгөөд 2023 он гэхэд Энэтхэг ч мөн "гиперсоник клуб"-т элсэх боломжтой. Хэт авианы пуужингийн давуу тал нь ICBM ашиглан хөөргөсөн планеруудаас ялгаатай нь хямд өртөг, ашиглалтын уян хатан байдал юм.

Скрамжет X-51A WaveRider бүхий туршилтын хэт авианы пуужин (АНУ)

Хоёр төрлийн хэт авианы зэвсэг нь ердийн болон цөмийн зэвсгийг тээж чаддаг. байлдааны нэгж(Байлдааны толгой). Австралийн Стратегийн бодлогын хүрээлэнгийн мэргэжилтнүүд 500 кг жинтэй, 6 М-ийн хурдтай хэт авианы цэнэгт хошууны цохилтын кинетик энергийг устгалтай харьцуулах боломжтой гэж тооцоолжээ. 100 кг орчим тэсрэх бөмбөг бүхий цэнэгт хошуугаар тоноглогдсон ердийн AGM-84 Harpoon пуужингийн байлдааны хошууг дэлбэлэв. Энэ нь 150 кг тэсрэх жинтэй, 4 Мах хурдтай Оросын П-270 Москит хөлөг онгоцны эсрэг пуужингийн галын хүчний дөрөвний нэг нь юм.

Хэт авианы зэвсэг нь одоо байгаа дуунаас хурдан зэвсгээс тийм ч давуу биш юм шиг санагдаж байгаа ч бүх зүйл тийм ч хялбар биш юм. Баримт нь баллистик пуужингийн цэнэгт хошууг хол зайд амархан илрүүлж, урьдчилан таамаглах зам дагуу унадаг. Хэдийгээр тэдний хурд асар их боловч орчин үеийн компьютерийн технологи нь буух үе шатанд байлдааны хошууг таслан зогсоох боломжийг бүрдүүлснийг Америкийн пуужингийн довтолгооноос хамгаалах систем янз бүрийн түвшинд амжилттай харуулжээ.

Үүний зэрэгцээ хэт авианы нисэх онгоцууд харьцангуй хавтгай траекторийн дагуу зорилтот газарт ойртож, агаарт богино хугацаанд үлдэж, маневр хийх боломжтой. Ихэнх тохиолдолд орчин үеийн агаарын довтолгооноос хамгаалах систем нь богино хугацаанд хэт авианы байг илрүүлж, түүнд цохилт өгөх боломжгүй байдаг.

6 М-ийн хурдтай хэт авианы пуужин Лондонгоос Нью-Йорк хүртэлх зайг ердөө 1 цагийн дотор ниснэ

Орчин үеийн зенитийн пуужингууд нь хэт авианы бай, жишээлбэл, зенитийн пуужинг гүйцэж чадахгүй. пуужингийн цогцолбор S-300 нь 7.5 Мах хурдтай, тэр ч байтугай богино хугацаанд л хурдалж чадна. Тиймээс ихэнх тохиолдолд 10 М-ийн хурдтай бай нь "хэт хатуу" байх болно. Нэмж дурдахад, хэт авианы зэвсгийн үхлийн чанарыг кластерийн цэнэгт хошууны тусламжтайгаар нэмэгдүүлэх боломжтой: вольфрамын "хадаас" өндөр хурдтай хэлтэрхий нь үйлдвэрлэлийн байгууламж, том хөлөг онгоцыг идэвхгүй болгох эсвэл том оврын дээгүүр хүн хүч, хуягт тээврийн хэрэгслийн төвлөрлийг устгах боломжтой. талбай.

Агаарын довтолгооноос хамгаалах аливаа системийг нэвтрүүлэх чадвартай хэт авианы зэвсгийн тархалт нь аюулгүй байдлын шинэ асуудлуудыг бий болгож байна. дэлхийн аюулгүй байдалболон цэргийн паритет. Цөмийн зэвсгийн нэгэн адил энэ бүс нутагт тэнцвэрт байдалд хүрэхгүй бол хэт авианы цохилт нь жижиг улсын эдийн засгийг сүйрүүлж чаддаг тул хэт авианы цохилт нь дарамт шахалтын нийтлэг хэрэгсэл болж магадгүй юм.

Пентагоны тооцоолсноор Америкийн хэт авианы зэвсгийг ашиглан дэлхийн хэмжээнд цохилт өгөх хурдацтай цохилт өгөх хөтөлбөр нь тус бүс нутагт цацрагийн бохирдолгүйгээр дэлхийн аль ч объектыг нэг цагийн дотор онох боломжтой болно. Цөмийн мөргөлдөөн гарсан тохиолдолд ч систем нь цөмийн зэвсгийг хэсэгчлэн сольж, байны 30 хүртэлх хувийг онох боломжтой.

Тиймээс "гиперсоник клуб" -ын гишүүд дайсны чухал дэд бүтцийг, тухайлбал цахилгаан станц, армийн удирдлагын төв, цэргийн баазыг устгахыг бараг баталгаажуулах боломжтой болно. томоохон хотуудболон үйлдвэрлэлийн байгууламжууд. Шинжээчдийн үзэж байгаагаар хэт авианы зэвсгийн анхны үйлдвэрлэлийн загварууд гарч ирэхэд 10-15 жилийн хугацаа үлдсэн тул орон нутгийн мөргөлдөөнд ийм зэвсгийг ашиглахыг хязгаарласан улс төрийн хэлэлцээрүүдийг боловсруулах цаг хугацаа байсаар байна. Ийм тохиролцоонд хүрэхгүй бол байгаа өндөр эрсдэлтэйшинэ зэвсэг ашиглахтай холбоотой илүү том хүмүүнлэгийн гамшиг.

Ерөнхий мэдээлэл

Хэт авианы хурдтай нислэг нь дуунаас хурдан нислэгийн горимын нэг хэсэг бөгөөд хэт хурдан хийн урсгалаар явагддаг. Хэт авианы урсгал нь дууны хурдаас эрс ялгаатай бөгөөд агаарын хөлгийн нислэгийн динамик нь дууны хурдаас (1.2 М-ээс дээш) хурдтай нисэхээс эрс ялгаатай (0.75 М хүртэл; 0.75-аас 1.2 М хүртэлх хурдны хүрээг трансоник хурд гэж нэрлэдэг) ).

Хэт авианы хурдны доод хязгаарыг тодорхойлох нь ихэвчлэн агаар мандалд хөдөлж буй тээврийн хэрэгслийн ойролцоох хилийн давхарга (BL) дахь молекулуудын иончлолын болон диссоциацийн үйл явцын эхлэлтэй холбоотой байдаг бөгөөд энэ нь ойролцоогоор 5 M. Энэ хурдаар эхэлдэг. Энэ төрлийн хөдөлгүүрт урсах агаар удаашрах үед үүсдэг маш өндөр үрэлтийн улмаас ramjet хөдөлгүүр ("Sramjet") нь дууны доорх шаталтат хөдөлгүүр нь ашиггүй болдог гэдгээрээ онцлог юм. Тиймээс, хэт авианы хурдны мужид нислэгээ үргэлжлүүлэхийн тулд зөвхөн пуужингийн хөдөлгүүр эсвэл хэт авианы түлшний шаталт бүхий хэт авианы ramjet (scramjet) ашиглах боломжтой.

Урсгалын шинж чанар

Хэт авианы урсгалын (HS) тодорхойлолт нь хэт авианы болон хэт авианы урсгалын хооронд тодорхой хил хязгаар байхгүйн улмаас нэлээд маргаантай байдаг ч HS нь зарим физик үзэгдлүүдээр тодорхойлогддог бөгөөд үүнийг авч үзэх үед үл тоомсорлох боломжгүй байдаг, тухайлбал:

Цочролын долгионы нимгэн давхарга

Хурд болон харгалзах Mach тоо нэмэгдэхийн хэрээр цочролын долгионы цаадах нягт (SW) мөн нэмэгдэж, масс хадгалагдсаны улмаас цочролын ард эзлэхүүний бууралттай тохирч байна. Тиймээс цочролын долгионы давхарга, өөрөөр хэлбэл төхөөрөмж болон цочролын долгионы хоорондох эзэлхүүн нь Мах өндөртэй үед нимгэн болж, төхөөрөмжийн эргэн тойронд нимгэн хилийн давхарга (BL) үүсгэдэг.

Наалдамхай цочролын давхаргууд үүсэх

Агаарын урсгалд агуулагдах том кинетик энергийн нэг хэсэг нь M > 3 (наалдамхай урсгал) үед наалдамхай харилцан үйлчлэлийн улмаас дотоод энерги болж хувирдаг. Температурын өсөлтөд дотоод энерги нэмэгддэг. Хилийн давхрагын доторх урсгалын хэвийн даралтын градиент нь ойролцоогоор тэг байх тул өндөр Мах тоонуудад температурын мэдэгдэхүйц өсөлт нь нягтрал буурахад хүргэдэг. Ийнхүү тээврийн хэрэгслийн гадаргуу дээрх PS нь ургаж, өндөр Махны тоогоор нумын ойролцоо цохилтын долгионы нимгэн давхаргатай нийлж, наалдамхай цочролын давхарга үүсгэдэг.

Дууны болон хэт хурдан урсгалын онцлог шинж чанаргүй PS-д тогтворгүй байдлын долгион үүсэх.

Өндөр температурын урсгал

Төхөөрөмжийн урд талын (тоормосны цэг эсвэл бүс) өндөр хурдтай урсгал нь хий нь маш өндөр температурт (хэдэн мянган градус хүртэл) халаахад хүргэдэг. Өндөр температур нь эргээд хийн молекулуудын диссоциаци, рекомбинаци, атомын ионжуулалт, урсгал болон төхөөрөмжийн гадаргуутай химийн урвал явагдахаас бүрддэг урсгалын химийн тэнцвэргүй шинж чанарыг бий болгодог. Эдгээр нөхцөлд конвекц ба цацрагийн дулаан дамжуулах үйл явц ихээхэн ач холбогдолтой байж болно.

Ижил төстэй параметрүүд

Хийн урсгалын параметрүүдийг ижил төстэй байдлын багц шалгуураар тодорхойлох нь заншилтай байдаг бөгөөд энэ нь бараг хязгааргүй тооны физик төлөвийг ижил төстэй бүлгүүдэд хуваах боломжийг олгодог бөгөөд хийн урсгалыг өөр өөр физик үзүүлэлтүүд (даралт, температур, хурд) -тай харьцуулах боломжийг олгодог. , гэх мэт) өөр хоорондоо. Хоолойн туршилтанд загваруудын хэмжээ, урсгалын хурд, дулааны ачаалал гэх мэт нь бодит байдлаас эрс ялгаатай байж болох ч салхины хонгилд туршилт хийж, туршилтын үр дүнг бодит онгоцонд шилжүүлэх нь энэ зарчим дээр суурилдаг. нислэгийн нөхцөл, үүнтэй зэрэгцэн ижил төстэй байдлын параметрүүд (Мачийн тоо, Рейнольдсын тоо, Стэнтоны тоо гэх мэт) нь нислэгийнхтэй тохирч байна.

Трансоник ба дуунаас хурдан эсвэл шахагдах урсгалын хувьд ихэнх тохиолдолд Мах тоо (урсгалын хурдыг дууны орон нутгийн хурдтай харьцуулсан харьцаа) болон Рейнольдс зэрэг үзүүлэлтүүд нь урсгалыг бүрэн дүрслэхэд хангалттай. Хэт авианы урсгалын хувьд эдгээр үзүүлэлтүүд ихэвчлэн хангалтгүй байдаг. Нэгдүгээрт, цочролын долгионы хэлбэрийг дүрсэлсэн тэгшитгэлүүд нь 10 М-ээс хурдтайгаар бие даасан болж хувирдаг. Хоёрдугаарт, хэт авианы урсгалын температур нэмэгдсэн нь тохиромжгүй хийтэй холбоотой нөлөөлөл мэдэгдэхүйц болдог гэсэн үг юм.

Бодит хий дэх нөлөөллийг харгалзан үзэх нь хийн төлөвийг бүрэн дүрслэхийн тулд илүү олон тооны хувьсагч шаардлагатай гэсэн үг юм. Хэрэв хөдөлгөөнгүй хийг даралт, температур, дулааны багтаамж (адиабатын индекс) гэсэн гурван хэмжигдэхүүнээр, хөдөлж буй хийг мөн хурдыг багтаасан дөрвөн хэмжигдэхүүнээр дүрсэлсэн бол химийн тэнцвэрт байдалд байгаа халуун хий нь мөн төлөвийн тэгшитгэлийг шаарддаг. түүний бүрдүүлэгч химийн бүрэлдэхүүн хэсгүүд, диссоциаци ба иончлолын процесс бүхий хий нь түүний төлөв байдлын нэг хувьсагчийн хувьд цаг хугацааг багтаасан байх ёстой. Ерөнхийдөө энэ нь сонгосон ямар ч үед тэнцвэргүй урсгал нь хийн төлөвийг тодорхойлохын тулд 10-100 хувьсагчийг шаарддаг гэсэн үг юм. Нэмж дурдахад, ихэвчлэн Кнудсений тоогоор тодорхойлогддог шингэрүүлсэн хэт авианы урсгал (HF) нь Навье-Стоксын тэгшитгэлийг дагаж мөрддөггүй бөгөөд тэдгээрийг өөрчлөх шаардлагатай байдаг. HP-ийг ихэвчлэн нийт энтальпи (мЖ/кг), нийт даралт (кПа) болон зогсонги температур (K) эсвэл хурд (км/с) ашиглан илэрхийлсэн нийт энергийг ашиглан ангилдаг (эсвэл ангилдаг).

Хамгийн тохиромжтой хий

Энэ тохиолдолд дамжин өнгөрөх агаарын урсгалыг хамгийн тохиромжтой хийн урсгал гэж үзэж болно. Энэ горимын GP нь Mach-ийн тооноос хамааралтай хэвээр байгаа бөгөөд симуляцийг бага хурдтай явагддаг адиабат хана гэхээсээ илүү температурын өөрчлөлтөөр удирддаг. Энэ бүсийн доод хязгаар нь 5 Мах орчим хурдтай тохирч байгаа бөгөөд энэ нь дууны доорх шаталтын SPV тийрэлтэт хөдөлгүүрүүд үр дүнгүй болж, дээд хязгаар нь 10-12 Mach-ийн хурдтай тохирч байна.

Хоёр температуртай хамгийн тохиромжтой хий

Өндөр хурдтай хамгийн тохиромжтой хийн урсгалын нэг хэсэг бөгөөд энэ нь дамжин өнгөрөх агаарын урсгалыг химийн хувьд хамгийн тохиромжтой гэж үзэж болох боловч чичиргээний температур ба хийн эргэлтийн температурыг тусад нь авч үзэх шаардлагатай бөгөөд үүний үр дүнд хоёр тусдаа температурын загвар бий болно. Энэ нь молекулын өдөөлтөөс үүдэлтэй чичиргээний хөргөлт чухал болж байгаа дуунаас хурдан хошууны дизайнд онцгой ач холбогдолтой юм.

Салангид хий

Цацрагийн дамжуулалтын давамгайлах горим

12 км/с-ээс дээш хурдтай үед төхөөрөмжид дулаан дамжуулах нь голчлон радиаль дамжуулалтаар явагдаж эхэлдэг бөгөөд энэ нь хурд нэмэгдэхийн зэрэгцээ термодинамик дамжуулалтаас давамгайлж эхэлдэг. Энэ тохиолдолд хийн загварчлалыг хоёр тохиолдолд хуваана.

• оптикийн хувьд нимгэн - энэ тохиолдолд хий нь түүний бусад хэсгүүд эсвэл эзэлхүүний сонгосон нэгжээс ирж буй цацрагийг дахин шингээдэггүй гэж үздэг;
• оптикийн хувьд зузаан - плазмын цацрагийн шингээлтийг харгалзан үздэг бөгөөд дараа нь дахин ялгардаг, тэр дундаа төхөөрөмжийн биед орно.

Урсгалын цэг бүрт цацрагийн дамжуулалтыг тооцоолсны улмаас тооцооны эзэлхүүн авч үзсэн цэгүүдийн тоогоор экспоненциалаар өсдөг тул оптик зузаан хийг загварчлах нь нарийн төвөгтэй ажил юм.

Мөн үзнэ үү

Тэмдэглэл

Холбоосууд

• Андерсон ЖонГиперсоник ба өндөр температурт хийн динамик хоёр дахь хэвлэл. - AIAA боловсролын цуврал, 2006. - ISBN 1563477807
• НАСА-гийн Гиперсоникийн гарын авлага (Англи хэл).

Энэ долоо хоногт ирээдүйтэй пуужингийн загвар болох Америкийн хэт авианы нисэх онгоцны (HLA) X-51 AwaveRider гурав дахь туршилтын нислэгээ хийлээ. Гэвч хөөргөснөөс хойш 15 секундын дараа үндсэн хөдөлгүүр ажиллаж эхлэхээс ч өмнө WaveRider удирдлагаа алдан далайд унасан байна.

Өнгөрсөн жил болсон өмнөх туршилт мөн бүтэлгүйтсэн - төхөөрөмжийг үндсэн хөдөлгүүрийг эхлүүлэхэд шаардлагатай хурдыг хурдасгах хурдасгуур нь цагтаа ажиллаагүй бөгөөд салаагүй. Гэсэн хэдий ч өмнө нь 2010 онд "машин" -ын хөдөлгүүр нь 200 секундын турш ажиллаж чадсан (300-г төлөвлөж байсан), төхөөрөмжийг дууны таван хурд (5М) хүртэл хурдасгасан. Ийнхүү ашиглалтын хугацаа нь Орос/Зөвлөлтийн хэт авианы нисдэг лаборатори (HFL) Холод (HFL)-ийн тогтоосон өмнөх рекордыг гурав дахин нэмэгдүүлсэн байна. Үүний зэрэгцээ, дотоодын төхөөрөмжөөс ялгаатай нь "Америк" түлш болгон устөрөгч гэхээсээ илүү нисэхийн керосин ашигласан.

Одоогийн бүтэлгүйтэл нь 2 тэрбум доллар зарцуулсан АНУ-ын хэт авианы хөтөлбөрийг удаашруулах нь дамжиггүй. хөдөлгүүр (scramjet, aka scramjet).

Ийм хөдөлгүүр нь онгоцыг устөрөгч дээр 17, нүүрсустөрөгчийн түлшээр 8 хүртэл хурдасгах чадвартай. Гэсэн хэдий ч үүнийг ажиллуулахын тулд дуунаас хурдан агаарын урсгалд түлшний тогтвортой шаталтад хүрэх шаардлагатай бөгөөд энэ нь хөгжүүлэгчдийн нэгний үзэж байгаагаар хар салхины голомтод шүдэнз асаахаас илүү хялбар биш юм. Гэсэн хэдий ч удалгүй нүүрсустөрөгчийн түлшийг ашиглах үед энэ нь зарчмын хувьд боломжгүй гэж үздэг байсан бөгөөд scramjet хөдөлгүүрт тохирох цорын ганц түлш нь тэсрэх устөрөгч байсан бөгөөд энэ нь үйл ажиллагаанд хүндрэл учруулж, нягтрал багатай тул түлшний савны хэмжээг "хийлдэг" юм. . Гэсэн хэдий ч 2004 оноос хойш барууны орнууд устөрөгч болон "керосин" зэрэг нисэх онгоцны харьцангуй амжилттай туршилтыг хийсэн.

Хоёр тэрбум долларын хөтөлбөрийн бодит утга учир юу вэ? X-51-ийн дизайны хурд нь 7М (20 км-ийн өндөрт 7 мянган км / цаг), дизайны хүрээ нь 1600 км, нислэгийн өндөр нь 25 км юм. Өөрөөр хэлбэл, "нүүргийн" хувьд энэ нь BGM-109 Tomahawk далавчит пуужин (1600 км, цөмийн цэнэгт хошуутай - 2500 км) эсвэл дунд тусгалын баллистик пуужинтай ойролцоо байна, жишээлбэл, Першинг II INF-ийн дагуу ашиглалтаас хасагдсан. Гэрээ (1770 км). "Давалгааны хөлөг" нь "өрсөлдөгчид" -тэй харьцуулахад ямар давуу талтай вэ?

BGM-109 нь 880 км/ц хурдтай. Тиймээс хамгийн их зайд хүрэх нислэг хоёр цаг орчим үргэлжилнэ. Энэ хугацаанд пуужинг илрүүлэн устгаж, бай нь хөдөлж чаддаг. Мэдээж газрын гадаргаас 60 орчим метрийн өндөрт нисч буй далавчит пуужин нь зөвхөн хэмжээнээсээ шалтгаалж радарын тэмдэг багатай байгаа нь агаарын довтолгооноос хамгаалах довтолгооноос хамгаалах маш асуудалтай бай юм. Гэсэн хэдий ч энэ нь бас мэдэгдэж байна амжилттай жишээнүүд Tomahawks-аас халдлагад өртсөн объектуудыг хамгаалах - жишээлбэл, Ирак цөмийн төвцөлийн шуурганы үеэр.

Ижил зэрэглэлийн тусгалтай баллистик пуужин дунджаар 10 мянган км/ц хурдтай. Гэсэн хэдий ч, нэгдүгээрт, "баллистик" -ыг хөөргөх мөчид сансраас илрүүлж болно - ажиллаж байгаа пуужингийн хөдөлгүүрээс гайхалтай бамбар тод харагдаж байна. Хоёрдугаарт, хамгийн их өндөрИйм тусгалтай баллистик пуужингийн замнал нь 400 км-ийн зайд ойрхон байдаг тул пуужингийн довтолгооноос хамгаалах радарууд дээр нэлээд эрт гарч ирдэг. Гуравдугаарт, "баллистик" нь маневрлах чадваргүй бай бөгөөд энэ нь тэднийг хар тугалга руу чиглүүлсэн зенитийн пуужингаар ч барих боломжтой болгодог. Ерөнхийдөө хамт орчин үеийн хөгжилПуужингийн довтолгооноос хамгаалах систем, дунд тусгалын баллистик пуужин бол нэлээд эмзэг бай юм.

Үүний зэрэгцээ баллистик пуужингууд нь гайхалтай юм үр дүнгүй эмчилгээхөөргөх масс ба ачааны харьцаанд үндэслэн хүргэлт. Химийн пуужингийн хөдөлгүүрүүд нь асар их хүчийг бүр ч аймшигтай шуналтай хослуулдаг бөгөөд баллистик нислэг нь зарчмын хувьд эрчим хүч зарцуулдаг. Үүний үр дүнд, жишээлбэл, 7.4 тонн хөөргөх жинтэй "Першинг 2" нь 399 кг байлдааны хошуутай байв. Харьцуулбал, Томахавкс нэг хагас тонн жинтэй бараг ижил хэмжээний ачааг үүрдэг.

Одоо үүнийг хэт авианы пуужинтай харьцуулъя. Хурд болон нислэгийн цагийг ерөнхийдөө Першинг 2-той харьцуулж болно. Үүний зэрэгцээ, X-51 нь нэгдүгээрт, илүү хэмнэлттэй агаарын тийрэлтэт хөдөлгүүрийг ашигладаг. Хоёрдугаарт, 400 км-ийн өндөрт авирдаггүй, эргэн тойрныхоо бүх пуужингийн довтолгооноос хамгаалах радаруудад "тайлагнадаг". Гуравдугаарт, идэвхтэй маневр хийх чадвартай. 2007 онд Шведийн SaabBofors-ийн хийсэн туршилтаас харахад 5.5 М-ийн хурдтайгаар агаар мандлын нягт давхаргад ч нарийн төвөгтэй маневр хийх боломжтой гэдгийг анхаарна уу. Үүний үр дүнд, WaveRider-ийг таслан зогсоох нь зөвхөн хурд, маневрлах чадвараараа сүүлийнхээс мэдэгдэхүйц давуу байх тохиолдолд л боломжтой юм. Одоо ийм саатуулагч байхгүй байна.

Одоо байгаа пуужингийн довтолгооноос хамгаалах системүүд нь X-51 ангиллын хэт авианы пуужинтай тулалдах боломжгүй юм. Түүнээс гадна, устгах үндсэн боломж байсан ч бай өндөр хурдтай байх нь таслах бүсийг эрс багасгадаг.

Өөрөөр хэлбэл, WaveRider нь орчин үеийн агаарын довтолгооноос хамгаалах/пуужингийн довтолгооноос хамгаалах бодит халдашгүй байдал, дунд тусгалын баллистик пуужинтай харьцуулахуйц нислэгийн цагийг хослуулсан. Үүний зэрэгцээ, нэгэн цагт ЗХУ-ын удирдлага Першингүүдийг Европоос зайлуулахын тулд маш их хүчин чармайлт гаргаж, тэднийг илүү олон тооны дунд тусгалын пуужингуудаар сольсон нь сайн шалтгаантай байв. Нислэгийн хугацаа 8-10 минут Америкийн пуужингуудтэднийг зэвсэглэлээ тайлах, "толгой таслах" бараг тохиромжтой хэрэгсэл болгон хувиргасан - дайралтанд өртсөн хүмүүст хариу өгөх цаг байсангүй. Хэрэв Х-51-ийг үйлдвэрлэлд нэвтрүүлбэл "долгионы хөлөг" -ийн цөмийн хувилбаруудыг бий болгох бүрэн боломжтой байсан ч нөхцөл байдал улам дордох болно.

Үүний зэрэгцээ scramjet хөдөлгүүрийг ашиглах нь зөвхөн дунд зайн тээврийн хэрэгсэлд хамаарахгүй. Нэг талаас, НАТО-гийн Сансрын судалгаа, хөгжлийн зөвлөх бүлгийн (AGARD) мэдээлснээр, скрумжетуудыг цэвэр тактикийн ойрын тусгалын системд өргөн ашиглаж болно - эдгээр нь танк эсэргүүцэх пуужин (мөн бэхлэлтийг устгах зориулалттай), агаар - Агаарын байг цохих зориулалттай агаарын пуужин, жижиг калибрын (30-40 мм) сум. Өөр нэг магадлалтай чиглэл бол пуужингийн эсрэг пуужинд скрамжет хөдөлгүүрийг ашиглах явдал юм.

Нөгөөтэйгүүр, хэт авианы технологийг ашиглах нь стратегийн системийн цоо шинэ ангиллыг бий болгоход хүргэдэг. Хамгийн консерватив хувилбар бол хэт авианы машинуудыг уламжлалт баллистик пуужингийн "маневрлах байлдааны хошуу" болгон ашиглах явдал юм.

Алсын тусгалтай баллистик пуужин нь замынхаа дунд хэсэгт бага зэрэг өртөмтгий байдаг гэдгийг анхаарна уу. асар их хэмжээгэрлийн төөрөгдөл, диполь тусгал ба саатуулагч), гэхдээ замналын эхний болон эцсийн хэсгүүдэд эмзэг байдаг (хөнгөн төөрөгдөл нь агаар мандалд өөрөө арилдаг тул цөөхөн тооны хүнд LC-үүд байлдааны толгойг дагалддаг). Үүний зэрэгцээ, байлдааны хошуу болон түүний "арилга" хоёулаа маневр хийдэггүй баллистик зорилтуудын багцыг төлөөлдөг бөгөөд энэ нь пуужингийн довтолгооноос хамгаалах даалгаврыг эрс хялбаршуулдаг. Гэсэн хэдий ч скрамжет хөдөлгүүртэй өндөр хурдтай, маневрлах чадвартай "машин" нь одоогийн агаарын довтолгооноос хамгаалах болон пуужингийн довтолгооноос хамгаалах системд бараг халдашгүй юм. Үүний үр дүнд сонгодог ICBM-ийг хэт авианы маневрлах цэнэгт хошуутай хослуулснаар пуужингийн довтолгооноос хамгаалах харгалзах эшелонд найдвартай амжилт гаргах боломжтой юм.

Өөрөөр хэлбэл, бид цэргийн үйл хэрэгт үнэхээр хувьсгал хийж чадах технологийн тухай ярьж байна. Хэт авианы аюул ойрын ирээдүйд бодит байдал болох нь гарцаагүй.