De laatste tijd kom je elke dag berichten tegen over hypersound: "De kernkoppen van de raketten manoeuvreren, vliegen op hypersound en op intercontinentaal bereik …" "Een hypersonische straalmotor wordt getest in Rusland!" Enzovoort.
Een fantastisch beeld rijst onmiddellijk op voor de ogen van een gewone man op straat - hypersonische vliegtuigen stijgen op en raken met hun raketten, opnieuw op hypersonische, intercontinentale doelen … Zowel de vliegtuigen zelf als hun scramjet-raketten zijn onzichtbaar en worden niet onderschept.
Is dat zo? Laten we zien
Het artikel kwam weer voorbij "Hypersonic, direct-flow, vliegen" in "Technologie - Jeugd" uit 1991.
Het artikel zegt: "De scramjet-motor, of, zoals ze zeggen," hypersonische directe stroom ", zal het mogelijk maken om in 2-3 uur van Moskou naar New York te vliegen, de gevleugelde machine vanuit de atmosfeer de ruimte in te laten. Een lucht- en ruimtevaartvliegtuig heeft geen boostervliegtuig nodig, zoals voor Zenger, of een draagraket, zoals voor shuttles en Buran, - het leveren van vracht in een baan zal bijna tien keer goedkoper zijn. " Het artikel is geschreven door Yuri SHIKHMAN en Vyacheslav SEMENOV, onderzoekers van CIAM.
Natuurlijk kende ik ze allebei goed, omdat ik met hen deelnam aan vele werken over het onderwerp van het instituut. Ook op het gebied van scramjet. Hoewel mijn deel van het werk niet tot de hoofdlijnen behoorde, was het toch noodzakelijk en belangrijk. Ik was bij dit werk betrokken in het jaar 84, als jonge specialist en junior onderzoeker. In die tijd was Ruvim Isaevich Kurziner nog steeds de leider van al het werk rond het thema 'Koud' bij CIAM.
Ervaren scramjet-motor op het gebied van "Cold", of product 057, als onderdeel van een hypersonisch vliegend laboratorium (HLL), was een onderzoeksobject met als belangrijkste taak het aantonen van de mogelijkheid van verbranding van een brandstof-luchtmengsel bij een supersonische snelheid van de uitstroom van een werkvloeistof in het verbrandingskamercircuit. Het was niet mogelijk om alle verbrandingsmodi op de grond te simuleren, dus werd besloten om een dergelijk probleem in reële vliegomstandigheden te onderzoeken.
Een luchtafweerraket 5В28 van het С-200В (SA-5) complex werd gebruikt als drager, versneller en simulatie van vluchtmodi voor het onderzoek. In plaats van het kopdeel waarvan de GLL was afgemeerd met een scramjet-motor met een brandstoftank en controle- en onderhoudssystemen.
De eerste vlucht van de GLL met een scramjet werd uitgevoerd op 28 november 1991. In de eerste vliegtest van de scramjet-motor was het maximale aantal M 5, 8, de motor werkte in totaal 28 s, tijdens de vlucht ging hij automatisch twee keer aan. Zo is voor het eerst ter wereld onder testvluchtomstandigheden de prestatie van een hypersonische straalmotor (tijdschrift "Motor" nr. 6 van 2006).
Tijdens 1991-98 werden ongeveer 8 lanceringen gemaakt (inclusief worp-exemplaren). Naast Russische specialisten namen de Fransen deel aan de studies van de experimentele scramjet-motor - in 1992 en 1995 onder contracten met het Franse National Science Center (ONERA), en in 1997 en 1998 - de Amerikanen, onder een contract met de VS Nationale Ruimtevaartorganisatie (NASA).
Er zijn dus meer dan 20 jaar verstreken. Wat we hebben?
Zijn er hypersonische vliegtuigen, dat wil zeggen vliegen met hypersnelheid (M> 5)? Er is
Ten eerste waren er de Buran-orbiters en de shuttle.
Terugkerend van de baan "Buran", bijvoorbeeld, plant ongeveer een half uur in hypersound op een afstand van ongeveer 8000 km vanaf een hoogte van 100 km en tot 20.
Tactische en technische kenmerken van OK "Buran" in daalmodus bij hypersonische snelheden:
• Lanceergewicht - 105 ton
• Afstand tot de landingsbaan - 8270 km
• Snelheid op het afdalingstraject - 7, 592 … 0, 520 km / s (27.330-1.872 km / h) ongeveer. 27-1, 8Max
• Bereik van daalhoogte - 100 … 20 km
Laten we een "gedachtenexperiment" uitvoeren. Is het mogelijk om dit hele landingsprofiel van het "hypersonische orbitale ruimtevaartuig" "Buran" terug te draaien?
Kan!
Alleen hiervoor hebben we een draagraket "Energia" nodig.
"En als op de GPRD?" - zal de lezer vragen. Kan. Maar hiervoor zal het nodig zijn om eerst het hele systeem te "duwen" met iets dat lijkt op de PRD om ervoor te zorgen dat de GPJE de modus bereikt. versnellend "poeder". En breng het dan naar een cirkelvormige baan, "voed" de motoren met opgeslagen zuurstof of op een schone raketmotor. Als gevolg hiervan zal de "besparing" op de oxidator, bij gebruik van atmosferische zuurstof op de scramjet-motor, goed zijn, iets van ongeveer 20%. Maar dan zijn er zoveel moeilijkheden die God verhoede!
Hebben de ingenieurs dit soort "zuinige systemen" bedacht die gebruik maken van buitenboordlucht? Ja, zoveel als nodig! Dezelfde "Zenger" en "Hotol".
En… laten we het bescheiden zeggen - vroege versies van de inmiddels wereldberoemde Topol ICBM. Ja inderdaad! Dit hele systeem heette "Gnome"
"Gnome" is een drietraps intercontinentale ballistische raket uitgerust met een eerste-traps stuwkrachtmotor met vaste stuwstof, tweede en derde trap vaste stuwstofmotoren en een gaspedaal. Het ontwerp werd vanaf het begin van de jaren 60 uitgevoerd bij het Mechanical Engineering Design Bureau (Kolomna) onder leiding van Boris Shavyrin.
Maximaal schietbereik, km 11000
Startgewicht, t 29
Laadgewicht, kg 470
Raketlengte, m 16, 14
Aantal stappen 3
Later, de ontwerper van MIT A. D. Nadiradze, vertrouwend op zijn ervaring met het creëren van een mobiele OTR "Temp", stelde een ICBM-project voor op conventionele vastebrandstofmotoren. Hij werd ondersteund door de leiding van het Ministerie van Defensie-industrie en als resultaat ontvingen we een 45-tons mobiele intercontinentale "Temp-2S" op de grond. Verder modernisering en verbetering - "Pioniers" (RSD) en "Topol" (MBR) … Velen zien dit als zijn verraderlijkheid (45 ton in plaats van de beloofde 29). Desalniettemin had hetzelfde kunnen gebeuren met de "Gnome". Berekeningen zijn één ding, de praktische uitvoering is iets heel anders!
Supersonische intercontinentale kruisraket "Tempest" ("product 351"), die het dichtst bij de vereiste parameters van een vliegtuig met een scramjet-motor ligt.
Lengte, m - 20, 396
Spanwijdte, m - 7, 746
Hoogte, m - 6, 642
Vleugeloppervlak, m2 - 44.6
Lanceergewicht, kg - 98.280
Massa van de initiële ondersteuningsfase, kg - 33.522
Kernkopgewicht, kg - 3403
Kruissnelheid, km/u - 3300
Vlieghoogte, km - 18 - 25, 5
Bereik, km - 7830
Puur theoretisch kan dit systeem, met behulp van moderne materialen, brandstoffen, "versnellers" met vaste stuwstof, worden versneld, waarschijnlijk tot Mach 5. Maar dit is de vraag: zal het supersuperioriteit hebben ten opzichte van de bestaande ICBM's?
De tijd om het doel op het maximale bereik te bereiken, is ongeveer 1,5 uur (ICBM - 30 minuten).
Er zullen enkele voordelen zijn, bijvoorbeeld detectievertraging.
ICBM's worden vrij snel gedetecteerd, ten eerste de initiële fakkel en ten tweede de hoge opgaande hoogte van het ballistische traject (tot 1600 km).
Hoewel onze laatste "Topol-M" en "Yarsy" en anderen van dezelfde familie, zeggen ze, op andere, bijvoorbeeld quasi-stijl cirkelvormige routes (100-200 km) kunnen vliegen, is dat de reden waarom hun vermogen-naar-gewicht verhouding en massa verschillen aanzienlijk van magere "Minutemans" die zijn geoptimaliseerd voor ballistische trajecten.
In dit opzicht herinner ik me het bijtende enthousiasme van een NASA (of Pentagon) raketingenieur - "de, de Russen weten niet hoe ze raketten moeten maken, ze hebben zelfs moderne die zwaarder en groter zijn dan de onze, ontwikkeld in de jaren '70. " De uitroepen verstomden echter snel. Blijkbaar legden meer gekwalificeerde kameraden hem uit wat er aan de hand was …
Dus de belangrijkste vraag met hypersonische raketvliegtuigen is: zijn ze nodig, of zullen we het voorlopig onthouden?
Zoals we hebben gezien, zijn raketten en orbitale schepen al lang geïmplementeerd, hoewel niet op een scramjet-motor.
En over de vliegtuigen…
Al meer dan 20 jaar houden de militairen de M <3.5 (SR-71, Sotka, MiG-31). Een verdere snelheidsverhoging houdt geen extra voordelen in, toch zullen luchtafweerraketten op vastebrandstofmotoren het krijgen als ze ICBM-koppen en -satellieten op de 1e ruimte onderscheppen.
Over civiele voeringen …
Het lijkt mij dat zulke snelle vliegtuigen nodig waren vóór het internettijdperk. Waarom vraag je dat? En omdat zakenlieden en zakenlieden en ambtenaren van alle soorten zich nu niet zo snel over de continenten hoeven te haasten: ze zullen nog steeds niet sneller werken dan elektronische handtekeningen en videoconferenties.
En als iemand desondanks ongeduldig is - om een pasgeboren zoon te zien of om een plan voor zijn geboorte te lanceren - zullen ze hun behendigheid moeten matigen. En langzaam "kotsen", zoals mijn vrienden, de narcistische egoïsten van het merk BMW zeggen, met een avondpaard in de vorm van een hoofdlijn of intercontinentale "watermeloen" of "Boeing" met een gemiddelde snelheid van 900 km/u, thee, we zijn te laat voor de volgende wereld …
Maar hypersonische motoren - scramjet-motoren, waarvan het belangrijkste onderscheidende kenmerk de supersonische uitstroom van de werkvloeistof door de verbrandingskamer is, zijn nog niet gemaakt.
Misschien lukt het iemand. Bovendien, van ontwikkelaars die niet waren gewaarschuwd dat het onmogelijk was, en zonder het te weten, een fantastisch project hebben genomen en geïmplementeerd. De geschiedenis van wetenschap en technologie kent ook dergelijke voorbeelden …
* In de motorbouw worden twee soorten onstabiele werking van straalmotoren onderscheiden - "schommeling" en "jeuk" aan de inlaat. "Jeuk" - hoogfrequente luchtpulsatie in het gebied van superkritische werkingsmodi van de motorinlaatdiffusor, wordt waargenomen als een karakteristiek jeukgeluid. Daarentegen is "surge" een trilling met een lagere frequentie. Jeuk wordt veroorzaakt door stroomstoringen in het kanaal achter de diffusorkeel.
