Za wcześnie, aby mówić o wyścigu zbrojeń w tej dziedzinie – dziś jest to wyścig technologii. Projekty hipersoniczne nie wyszły jeszcze poza zakres prac badawczo-rozwojowych: do tej pory latają głównie demonstratory. Ich poziomy gotowości technologicznej w skali DARPA plasują się głównie na czwartej lub szóstej pozycji (w skali dziesięciostopniowej).
Nie trzeba jednak mówić o hiperdźwięku jako o jakiejś technicznej nowości. Głowice bojowe ICBM wchodzą do atmosfery na naddźwiękowych pojazdach opadających z astronautami, wahadłowce kosmiczne również są naddźwiękowe. Ale latanie z prędkością naddźwiękową podczas schodzenia z orbity jest koniecznością i nie trwa długo. Porozmawiamy o samolotach, dla których hipersound jest normalnym trybem użytkowania, a bez niego nie będą w stanie pokazać swojej wyższości oraz pokazać swoich możliwości i mocy.
Szybki Zwiadowca
SR-72 to obiecujący amerykański samolot, który może stać się funkcjonalnym odpowiednikiem legendarnego SR-71 - naddźwiękowego i wysoce zwrotnego samolotu rozpoznawczego. Główną różnicą w stosunku do poprzednika jest brak pilota w kokpicie i prędkość hipersoniczna.
Uderzenie orbitalne
Porozmawiamy o hipersonicznych manewrujących obiektach kierowanych - głowicach manewrujących ICBM, hipersonicznych pociskach manewrujących, hipersonicznych UAV. Co właściwie rozumiemy przez naddźwiękowy samolot? Przede wszystkim brane są pod uwagę następujące cechy: prędkość lotu – 5-10 m (6150-12 300 km/h) i wyższy, pokryty zakres wysokości operacyjnej – 25-140 km. Jedną z najbardziej atrakcyjnych cech pojazdów hipersonicznych jest niemożność niezawodnego śledzenia za pomocą obrony przeciwlotniczej, ponieważ obiekt leci w chmurze plazmy, która jest nieprzezroczysta dla radarów. Warto również zwrócić uwagę na dużą zwrotność i minimalny czas reakcji na pokonanie. Na przykład pojazd naddźwiękowy potrzebuje tylko godziny po opuszczeniu orbity, aby trafić w wybrany cel.
Projekty urządzeń naddźwiękowych były rozwijane niejednokrotnie i nadal są rozwijane w naszym kraju. Przypomnijmy sobie Tu-130 (6 M), samolot Ajax (8-10 M), projekty dużych prędkości hipersonicznych samolotów OKB im. Mikojan na paliwie węglowodorowym w różnych zastosowaniach oraz samolot naddźwiękowy (6 M) na dwóch rodzajach paliwa - wodorze dla dużych prędkości lotu i nafcie dla niższych.
Opracowany w USA pocisk hipersoniczny Boeing X-51A Waverider
Zostawił swój ślad w projektowaniu inżynierskim Biura Projektowego. Mikojan „Spirala”, w którym powracający lotniczy samolot naddźwiękowy został wystrzelony na orbitę przez naddźwiękowy dopalacz, a po wykonaniu misji bojowych na orbicie powrócił do atmosfery, wykonywał w niej manewry również z prędkościami naddźwiękowymi. Opracowania w ramach projektu Spiral zostały wykorzystane w projektach BOR i promu kosmicznego Buran. Istnieją oficjalnie niepotwierdzone informacje o samolocie hipersonicznym Aurora stworzonym w USA. Wszyscy o nim słyszeli, ale nikt go nigdy nie widział.
„Cyrkon” dla floty
17 marca 2016 r. okazało się, że Rosja oficjalnie rozpoczęła testy naddźwiękowego anty-okrętu pocisk wycieczkowy(PKR) „Cyrkon”. Najnowszy pocisk będzie uzbrojony w atomowe okręty podwodne piątej generacji (Husky), trafią też do okrętów nawodnych i oczywiście flagowy okręt rosyjskiej floty Piotr Wielki. Prędkość 5–6 m i zasięg co najmniej 400 km (rakieta pokona ten dystans w cztery minuty) znacznie skomplikuje stosowanie środków zaradczych. Wiadomo, że rakieta będzie korzystała z nowego paliwa Detsilin-M, które zwiększa zasięg lotu o 300 km. Twórcą pocisków przeciwokrętowych Zircon jest NPO Mashinostroeniya, która jest częścią Tactical Corporation uzbrojenie rakietowe„”. Pojawienia się seryjnej rakiety można się spodziewać do 2020 roku. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że Rosja ma bogate doświadczenie w tworzeniu szybkich przeciwokrętowych pocisków manewrujących, takich jak seryjny pocisk przeciwokrętowy P-700 Granit (2,5 M), seryjny P-270 Moskit pocisk przeciwokrętowy (2,8M), na którym zostaną zastąpione nowymi pociskami przeciwokrętowymi Zircon.
Skrzydlaty Uderzenie
Bezzałogowy naddźwiękowy samolot szybowcowy, opracowany w Biurze Projektowym Tupolewa pod koniec lat 50., miał być ostatnim etapem systemu uderzeń rakietowych.
Przebiegła głowica bojowa
Pierwsze informacje o wystrzeleniu przez rakietę RS-18 Stiletto produktu Yu-71 (jak jest on określany na Zachodzie) na niską orbitę okołoziemską i jego powrocie do atmosfery pojawiły się w lutym 2015 roku. Wystrzelenie odbyło się z rejonu pozycji formacji Dombrovsky przez 13. dywizję rakietową Strategicznych Sił Rakietowych (rejon Orenburg). Podobno do 2025 roku dywizja otrzyma 24 produkty Yu-71 na wyposażenie już nowych pocisków Sarmat. Produkt Yu-71 w ramach projektu 4202 był również tworzony przez NPO Mashinostroeniya od 2009 roku.
Produkt jest superzwrotną głowicą rakietową zdolną do szybowania z prędkością 11 000 km/h. Może udać się w bliską przestrzeń kosmiczną i stamtąd uderzać w cele, a także przenosić ładunek nuklearny i być wyposażony w elektroniczny system walki. W momencie wejścia „nurkować” w atmosferę prędkość może wynosić 5000 m/s (18000 km/h) iz tego powodu Yu-71 posiada zabezpieczenie przed przegrzaniem i przeciążeniami oraz może łatwo zmienić kierunek lotu bez niszczony.
Element płatowca naddźwiękowego, który pozostał projektem
Długość samolotu miała wynosić 8 m, rozpiętość skrzydeł – 2,8 m.
Produkt Yu-71, charakteryzujący się dużą manewrowością przy naddźwiękowych prędkościach na wysokości i kursie oraz lecący po niebalistycznej trajektorii, staje się nieosiągalny dla żadnego systemu obrony powietrznej. Ponadto głowica jest sterowana, dzięki czemu ma bardzo wysoką dokładność trafienia: pozwoli to również na użycie jej w niejądrowej wersji o wysokiej precyzji. Wiadomo, że w latach 2011-2015 dokonano kilku startów. Uważa się, że produkt Yu-71 zostanie oddany do użytku w 2025 roku i będzie wyposażony w ICBM Sarmat.
Wspinać się
Z projektów z przeszłości można wymienić rakietę X-90, opracowaną przez Biuro Projektowe Raduga. Projekt sięga 1971 roku, został zamknięty w trudnym dla kraju roku 1992, chociaż testy wykazały dobre wyniki. Rakieta była wielokrotnie demonstrowana na pokazach lotniczych MAKS. Kilka lat później projekt został wskrzeszony: rakieta uzyskała prędkość 4-5 Macha i zasięg 3500 km przy starcie z lotniskowca Tu-160. Lot pokazowy odbył się w 2004 roku. Miał on uzbroić rakietę w dwie zdejmowane głowice bojowe umieszczone po bokach kadłuba, ale pocisk nigdy nie wszedł do służby.
Pocisk hipersoniczny RVV-BD został opracowany przez Biuro Projektowe Vympel im. I.I. Toropowa. Kontynuuje linię pocisków K-37, K-37M, które są na wyposażeniu MiG-31 i MiG-31BM. Pocisk RVV-BD uzbroi także hipersoniczne przechwytywacze projektu PAK DP. Według oświadczenia szefa KTRV Borysa Wiktorowicza Obnosowa, złożonego na MAKS 2015, rakieta zaczęła być masowo produkowana, a jej pierwsze partie zjadą z taśmy montażowej już w 2016 roku. Pocisk waży 510 kg, ma głowicę odłamkową odłamkowo-wybuchową i będzie trafiał w cele na dystansie 200 km na różnych wysokościach. Dwutrybowy silnik rakietowy na paliwo stałe pozwala mu rozwinąć prędkość naddźwiękową 6 M.
SR-71
Dziś ten samolot, od dawna nieczynny, zajmuje poczesne miejsce w historii lotnictwa. Zastępuje go hiperdźwięk.
Hiperdźwięk Państwa Środka
Jesienią 2015 roku Pentagon poinformował, co potwierdził Pekin, że Chiny pomyślnie przetestowały naddźwiękowy samolot manewrujący DF-ZF Yu-14 (WU-14), który został wystrzelony z poligonu Wuzhai. Yu-14 oddzielił się od lotniskowca „na krawędzi atmosfery”, a następnie zaplanował cel znajdujący się kilka tysięcy kilometrów w zachodnich Chinach. Lot DF-ZF był monitorowany przez amerykańskie służby wywiadowcze i według nich urządzenie manewrowało z prędkością 5 Macha, choć jego prędkość mogła potencjalnie osiągnąć 10 Macha ochrony przed nagrzewaniem kinetycznym. Przedstawiciele ChRL poinformowali również, że Ju-14 jest w stanie przebić się przez amerykański system obrony powietrznej i przeprowadzić globalny atak nuklearny.
Projekty Ameryki
Obecnie w Stanach Zjednoczonych „pracują” różne samoloty naddźwiękowe, które z różnym powodzeniem przechodzą testy w locie. Prace nad nimi rozpoczęły się na początku 2000 roku, a dziś znajdują się na różnych poziomach gotowości technologicznej. Boeing, twórca pojazdu hipersonicznego X-51A, ogłosił niedawno, że X-51A zostanie oddany do użytku już w 2017 roku.
Wśród realizowanych projektów Stany Zjednoczone mają: projekt hipersonicznej manewrującej głowicy bojowej AHW (Advanced Hypersonic Weapon), samolot hipersoniczny Falcon HTV-2 (Hyper-Sonic Technology Vehicle) wystrzeliwany z wykorzystaniem ICBM, samolot hipersoniczny Kh-43 Hyper-X, prototyp hipersonicznego pocisku wycieczkowego X-51A Waverider firmy Boeing, wyposażonego w hipersoniczny strumień strumieniowy o spalaniu naddźwiękowym. Wiadomo też, że w Stanach Zjednoczonych trwają prace nad naddźwiękowym UAV SR-72 firmy Lockheed Martin, który dopiero w marcu 2016 roku oficjalnie ogłosił swoje prace nad tym produktem.
Kosmiczna „spirala”
Naddźwiękowy samolot wspomagający opracowany w ramach projektu Spiral. Założono również, że w systemie znajdzie się wojskowy samolot orbitalny z rakietą dopalającą.
Pierwsza wzmianka o dronie SR-72 pochodzi z 2013 roku, kiedy Lockheed Martin ogłosił, że naddźwiękowy bezzałogowy statek powietrzny SR-72 będzie rozwijany w celu zastąpienia samolotu rozpoznawczego SR-71. Będzie latał z prędkością 6400 km/h na wysokościach roboczych od 50-80 km do suborbitalnej, będzie miał dwuobwodowy układ napędowy ze wspólnym wlotem powietrza i aparatem dyszowym opartym na silniku turboodrzutowym do przyspieszania od prędkości 3 M i naddźwiękowy silnik strumieniowy ze spalaniem naddźwiękowym do latania z prędkością powyżej 3 M. SR-72 wykona misje rozpoznawcze, a także uderzy za pomocą precyzyjnej broni powietrze-ziemia w postaci lekkich pocisków bez silnika - nie będą tego potrzebować, ponieważ dobra początkowa prędkość hipersoniczna jest już dostępna.
Problematyczne kwestie ekspertów SR-72 obejmują wybór materiałów i konstrukcji skóry, która może wytrzymać duże obciążenia termiczne wynikające z nagrzewania kinetycznego w temperaturach 2000 ° C i wyższych. Konieczne będzie również rozwiązanie problemu oddzielenia broni od wewnętrznych przedziałów przy naddźwiękowej prędkości lotu 5-6 Mach oraz wykluczenie przypadków utraty łączności, które wielokrotnie obserwowano podczas testów obiektu HTV-2. Lockheed Martin Corporation poinformował, że wymiary SR-72 będą porównywalne z wymiarami SR-71 - w szczególności długość SR-72 wyniesie 30 m. SR-72 ma wejść do służby w 2030 r. .
Samoloty naddźwiękowe, które w niedalekiej przyszłości osiągną dojrzałość techniczną, mogą radykalnie zmienić całą dziedzinę broni rakietowej. A Rosja będzie musiała dołączyć do tego wyścigu, w przeciwnym razie będzie ryzyko zbyt dużej straty. W końcu mówimy o niczym innym, jak o rewolucji naukowej i technologicznej.
Za wcześnie, aby mówić o wyścigu zbrojeń w tej dziedzinie – dziś jest to wyścig technologii. Projekty hipersoniczne nie wyszły jeszcze poza zakres prac badawczo-rozwojowych: do tej pory latają głównie demonstratory. Ich poziomy gotowości technologicznej w skali DARPA plasują się głównie na czwartej lub szóstej pozycji (w skali dziesięciostopniowej).
Nie trzeba jednak mówić o hiperdźwięku jako o jakiejś technicznej nowości. Głowice bojowe ICBM wchodzą do atmosfery na naddźwiękowych pojazdach opadających z astronautami, wahadłowce kosmiczne również są naddźwiękowe. Ale latanie z prędkością naddźwiękową podczas schodzenia z orbity jest koniecznością i nie trwa długo. Porozmawiamy o samolotach, dla których hipersound jest normalnym trybem użytkowania, a bez niego nie będą w stanie pokazać swojej wyższości oraz pokazać swoich możliwości i mocy.
UDERZENIE Z ORBITY
Porozmawiamy o hipersonicznych manewrujących obiektach kierowanych - głowicach manewrujących ICBM, hipersonicznych pociskach manewrujących, hipersonicznych UAV. Co właściwie rozumiemy przez naddźwiękowy samolot? Przede wszystkim mamy na myśli następujące cechy: prędkość lotu – 5-10 m i więcej, przebyty zakres wysokości operacyjnej – 25-140 km. Jedną z najbardziej atrakcyjnych cech pojazdów hipersonicznych jest niemożność niezawodnego śledzenia przez systemy obrony powietrznej, ponieważ obiekt leci w chmurze plazmy, która jest nieprzezroczysta dla radarów. Warto również zwrócić uwagę na dużą zwrotność i minimalny czas reakcji na pokonanie. Na przykład pojazd naddźwiękowy potrzebuje tylko godziny po opuszczeniu orbity, aby trafić w wybrany cel.
Projekty urządzeń naddźwiękowych były rozwijane niejednokrotnie i nadal są rozwijane w naszym kraju. Przypomnijmy sobie Tu-130, samolot Ajax na dwa rodzaje paliwa – wodór do dużych prędkości i naftę do mniejszych prędkości.
Projekt OKB im. Mikojan „Spirala”, w którym powracający lotniczy samolot naddźwiękowy został wystrzelony na orbitę przez naddźwiękowy dopalacz, a po wykonaniu misji bojowych na orbicie powrócił do atmosfery, wykonywał w niej manewry również z prędkościami naddźwiękowymi. Opracowania w ramach projektu Spiral zostały wykorzystane w projektach BOR i promu kosmicznego Buran. Istnieją oficjalnie niepotwierdzone informacje o samolocie hipersonicznym Aurora stworzonym w USA. Wszyscy o nim słyszeli, ale nikt go nigdy nie widział.
„CYRKON” DLA FLOTY
17 marca 2016 r. wyszło na jaw, że Rosja oficjalnie rozpoczęła testy naddźwiękowego pocisku przeciwokrętowego (ASC) Zircon. Najnowszy pocisk będzie uzbrojony w atomowe okręty podwodne piątej generacji (Husky), trafią też do okrętów nawodnych i oczywiście flagowy okręt rosyjskiej floty Piotr Wielki. Prędkość 5-6 m i zasięg co najmniej 400 km (rakieta pokona ten dystans w cztery minuty) znacznie skomplikuje stosowanie środków zaradczych. Wiadomo, że rakieta będzie korzystała z nowego paliwa Detsilin-M, które zwiększa zasięg lotu o 300 km. Twórcą pocisków przeciwokrętowych Zircon jest NPO Mashinostroeniya, która jest częścią Tactical Missiles Corporation. Pojawienia się seryjnej rakiety można się spodziewać do 2020 roku. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że Rosja ma bogate doświadczenie w tworzeniu szybkich przeciwokrętowych pocisków manewrujących, takich jak seryjny pocisk przeciwokrętowy P-700 Granit (2,5 M), seryjny P-270 Moskit pocisk przeciwokrętowy (2,8M), na którym zostaną zastąpione nowymi pociskami przeciwokrętowymi Zircon.
INTELIGENTNA GŁOWICA
Pierwsze informacje o wystrzeleniu przez rakietę RS-18 Stiletto produktu Yu-71 (tak określa się go na Zachodzie) na niską orbitę okołoziemską i jego ponownym wejściu w atmosferę pojawiły się w lutym 2015 roku. z rejonu pozycyjnego formacji Dombrovsky przez 13. Dywizję Rakietową Strategicznych Sił Rakietowych (region Orenburg) Podobno do 2025 roku dywizja otrzyma 24 produkty Yu-71 na wyposażenie już nowych pocisków Sarmat. Produkt -71 jest również tworzony przez NPO Mashinostroeniya od 2009 roku w ramach projektu 4202.
Produkt jest superzwrotną głowicą rakietową zdolną do szybowania z prędkością 11 000 km/h. Może udać się w bliską przestrzeń kosmiczną i stamtąd uderzać w cele, a także przenosić ładunek nuklearny i być wyposażony w elektroniczny system walki. W momencie wejścia „nurkować” w atmosferę prędkość może wynosić 5000 m/s (18000 km/h) iz tego powodu Yu-71 posiada zabezpieczenie przed przegrzaniem i przeciążeniami oraz może łatwo zmienić kierunek lotu bez niszczony.
Produkt Yu-71, charakteryzujący się dużą manewrowością przy naddźwiękowych prędkościach na wysokości i kursie oraz lecący po niebalistycznej trajektorii, staje się nieosiągalny dla żadnego systemu obrony powietrznej. Ponadto głowica jest sterowana, dzięki czemu ma bardzo wysoką dokładność trafienia: pozwoli to również na użycie jej w niejądrowej wersji o wysokiej precyzji. Wiadomo, że w latach 2011-2015 dokonano kilku startów. Uważa się, że produkt Yu-71 zostanie oddany do użytku w 2025 roku i będzie wyposażony w ICBM Sarmat.
WCHODZIĆ
Z projektów z przeszłości można wymienić rakietę X-90, opracowaną przez Biuro Projektowe Raduga. Projekt sięga 1971 roku, został zamknięty w trudnym dla kraju roku 1992, chociaż testy wykazały dobre wyniki. Rakieta była wielokrotnie demonstrowana na pokazach lotniczych MAKS. Kilka lat później projekt został wskrzeszony: rakieta uzyskała prędkość 4-5 Macha i zasięg 3500 km przy starcie z lotniskowca Tu-160. Lot pokazowy odbył się w 2004 roku. Miał on uzbroić rakietę w dwie zdejmowane głowice bojowe umieszczone po bokach kadłuba, ale pocisk nigdy nie wszedł do służby.
Pocisk hipersoniczny RVV-BD został opracowany przez Biuro Projektowe Vympel im. I.I. Toropowa. Kontynuuje linię pocisków K-37, K-37M, które są na wyposażeniu MiG-31 i MiG-31BM. Pocisk RVV-BD uzbroi także hipersoniczne przechwytywacze projektu PAK DP. Według oświadczenia szefa KTRV Borysa Wiktorowicza Obnosowa, złożonego na MAKS 2015, rakieta zaczęła być masowo produkowana, a jej pierwsze partie zjadą z taśmy montażowej już w 2016 roku. Pocisk waży 510 kg, ma głowicę odłamkową odłamkowo-wybuchową i będzie trafiał w cele na dystansie 200 km na różnych wysokościach. Dwutrybowy silnik rakietowy na paliwo stałe pozwala mu rozwinąć prędkość naddźwiękową 6 M.
HIPERDŹWIĘKI
Jesienią 2015 roku Pentagon poinformował, co potwierdził Pekin, że Chiny pomyślnie przetestowały naddźwiękowy samolot manewrujący DF-ZF Yu-14 (WU-14), który został wystrzelony z poligonu Wuzhai. Yu-14 oddzielił się od lotniskowca „na krawędzi atmosfery”, a następnie zaplanował cel znajdujący się kilka tysięcy kilometrów w zachodnich Chinach. Lot DF-ZF był monitorowany przez amerykańskie służby wywiadowcze i według nich urządzenie manewrowało z prędkością 5 Macha, choć jego prędkość mogła potencjalnie osiągnąć 10 Macha ochrony przed nagrzewaniem kinetycznym. Przedstawiciele ChRL poinformowali również, że Ju-14 jest w stanie przebić się przez amerykański system obrony powietrznej i przeprowadzić globalny atak nuklearny.
PROJEKTY AMERYKA
Obecnie w Stanach Zjednoczonych „pracują” różne samoloty naddźwiękowe, które z różnym powodzeniem przechodzą testy w locie. Prace nad nimi rozpoczęły się na początku 2000 roku, a dziś znajdują się na różnych poziomach gotowości technologicznej. Boeing, twórca pojazdu hipersonicznego X-51A, ogłosił niedawno, że X-51A zostanie oddany do użytku już w 2017 roku.
Wśród realizowanych projektów Stany Zjednoczone mają: projekt hipersonicznej manewrującej głowicy bojowej AHW (Advanced Hypersonic Weapon), samolot hipersoniczny Falcon HTV-2 (Hyper-Sonic Technology Vehicle) wystrzeliwany z wykorzystaniem ICBM, samolot hipersoniczny X-43 Hyper-X, prototyp hipersonicznego pocisku manewrującego Boeing X-51A Waverider, wyposażony w hipersoniczny strumień strumieniowy o spalaniu naddźwiękowym. Wiadomo też, że w Stanach Zjednoczonych trwają prace nad hipersonicznym BSP SR-72 firmy Lockheed Martin, który dopiero oficjalnie ogłosił swój prace nad tym produktem w marcu 2016 r.
Pierwsza wzmianka o dronie SR-72 pochodzi z 2013 roku, kiedy Lockheed Martin ogłosił, że naddźwiękowy UAV 5R-72 będzie rozwijany w celu zastąpienia samolotu rozpoznawczego SR-71. Będzie latał z prędkością 6400 km/h na wysokościach roboczych od 50-80 km do suborbitalnej, będzie miał dwuobwodowy układ napędowy ze wspólnym wlotem powietrza i aparatem dyszowym opartym na silniku turboodrzutowym do przyspieszania od prędkości 3 M oraz naddźwiękowy silnik strumieniowy ze spalaniem naddźwiękowym do latania z prędkością powyżej 3 M. 5R-72 wykona misje rozpoznawcze, a także uderzy za pomocą precyzyjnej broni powietrze-ziemia w postaci lekkich pocisków bez silnika - nie będą tego potrzebować, ponieważ dobra początkowa prędkość hipersoniczna jest już dostępna.
Eksperci odnoszą się do problematycznych kwestii SR-72 jako doboru materiałów i konstrukcji skóry, która może wytrzymać duże obciążenia termiczne od ogrzewania kinetycznego w temperaturach 2000 ° C i wyższych. Konieczne będzie również rozwiązanie problemu oddzielenia broni od wewnętrznych przedziałów przy naddźwiękowej prędkości lotu 5-6 Mach oraz wykluczenie przypadków utraty łączności, które wielokrotnie obserwowano podczas testów obiektu HTV-2. Lockheed Martin Corporation poinformował, że wymiary SR-72 będą porównywalne z wymiarami SR-71 - w szczególności długość SR-72 wyniesie 30 m. SR-72 ma wejść do służby w 2030 r. .
Samoloty naddźwiękowe, które w niedalekiej przyszłości osiągną dojrzałość techniczną, mogą radykalnie zmienić całą dziedzinę broni rakietowej. Za wcześnie, aby mówić o wyścigu zbrojeń w tej dziedzinie – dziś jest to wyścig technologii. Projekty hipersoniczne nie wyszły jeszcze poza zakres prac badawczo-rozwojowych: do tej pory latają głównie demonstratory. Ich poziomy gotowości technologicznej w skali DARPA plasują się głównie na czwartej lub szóstej pozycji (w skali dziesięciostopniowej).
Nie trzeba jednak mówić o hiperdźwięku jako o jakiejś technicznej nowości. Głowice bojowe ICBM wchodzą do atmosfery na naddźwiękowych pojazdach opadających z astronautami, wahadłowce kosmiczne również są naddźwiękowe. Ale latanie z prędkością naddźwiękową podczas schodzenia z orbity jest koniecznością i nie trwa długo. Porozmawiamy o samolotach, dla których hipersound jest normalnym trybem użytkowania, a bez niego nie będą w stanie pokazać swojej wyższości oraz pokazać swoich możliwości i mocy.
SR-72 to obiecujący amerykański samolot, który może stać się funkcjonalnym odpowiednikiem legendarnego SR-71 - naddźwiękowego i wysoce zwrotnego samolotu rozpoznawczego. Główną różnicą w stosunku do poprzednika jest brak pilota w kokpicie i prędkość hipersoniczna.
Uderzenie orbitalne
Porozmawiamy o hipersonicznych manewrujących obiektach kierowanych - hipersonicznych pociskach manewrujących, hipersonicznych bezzałogowcach. Co właściwie rozumiemy przez naddźwiękowy samolot? Przede wszystkim mamy na myśli następujące cechy: prędkość lotu - 5-10 m (6150-12300 km/h) i wyższy, pokonywany zakres wysokości operacyjnej - 25-140 km. Jedną z najbardziej atrakcyjnych cech pojazdów hipersonicznych jest niemożność niezawodnego śledzenia za pomocą obrony przeciwlotniczej, ponieważ obiekt leci w chmurze plazmy, która jest nieprzezroczysta dla radarów.
Warto również zwrócić uwagę na dużą zwrotność i minimalny czas reakcji na pokonanie. Na przykład pojazd naddźwiękowy potrzebuje tylko godziny po opuszczeniu orbity, aby trafić w wybrany cel.
Projekty urządzeń naddźwiękowych były rozwijane niejednokrotnie i nadal są rozwijane w naszym kraju. Przypomnijmy sobie Tu-130 (6 M), samolot Ajax (8-10 M), projekty szybkich samolotów hipersonicznych OKB im. Mikojan na paliwie węglowodorowym w różnych zastosowaniach oraz samolot naddźwiękowy (6 M) na dwóch rodzajach paliwa - wodorze dla dużych prędkości lotu i nafcie dla niższych.
Opracowany w USA pocisk hipersoniczny Boeing X-51A Waverider. Projekt OKB im. Mikojan „Spirala”, w którym powracający lotniczy samolot naddźwiękowy został wystrzelony na orbitę przez naddźwiękowy dopalacz, a po wykonaniu misji bojowych na orbicie powrócił do atmosfery, wykonywał w niej manewry również z prędkościami naddźwiękowymi. Opracowania w ramach projektu Spiral zostały wykorzystane w projektach BOR i promu kosmicznego Buran. Istnieją oficjalnie niepotwierdzone informacje o samolocie hipersonicznym Aurora stworzonym w USA. Wszyscy o nim słyszeli, ale nikt go nigdy nie widział.
„Cyrkon” dla floty
17 marca 2016 roku okazało się, że . Najnowszy pocisk będzie uzbrojony w atomowe okręty podwodne piątej generacji („Husky”), okręty nawodne i oczywiście również go otrzyma. Prędkość 5-6 m i zasięg co najmniej 400 km (rakieta pokona ten dystans w cztery minuty) znacznie skomplikuje stosowanie środków zaradczych. Wiadomo, że rakieta będzie korzystała z nowego paliwa Detsilin-M, które zwiększa zasięg lotu o 300 km.
Twórcą pocisków przeciwokrętowych Zircon jest NPO Mashinostroeniya, która jest częścią Tactical Missiles Corporation. Pojawienia się seryjnej rakiety można się spodziewać do 2020 roku. Jednocześnie należy wziąć pod uwagę, że Rosja ma bogate doświadczenie w tworzeniu szybkich przeciwokrętowych pocisków manewrujących, takich jak seryjny pocisk przeciwokrętowy P-700 Granit (2,5 M), seryjny P-270 Moskit pocisk przeciwokrętowy (2,8M), na którym zostaną zastąpione nowymi pociskami przeciwokrętowymi Zircon.
Przebiegła głowica bojowa
Pierwsza (jak to określa się na Zachodzie) rakieta RS-18 Stiletto na niskiej orbicie okołoziemskiej i jej ponowne wejście w atmosferę pojawiła się w lutym 2015 roku. Wystrzelenie odbyło się z rejonu pozycji formacji Dombrovsky przez 13. dywizję rakietową Strategicznych Sił Rakietowych (rejon Orenburg). Podobno do 2025 roku dywizja otrzyma 24 produkty Yu-71 na wyposażenie już nowych pocisków Sarmat. Produkt Yu-71 w ramach projektu 4202 był również tworzony przez NPO Mashinostroeniya od 2009 roku.
Produkt jest superzwrotną głowicą rakietową zdolną do szybowania z prędkością 11 000 km/h. Może udać się w bliską przestrzeń kosmiczną i stamtąd uderzać w cele, a także przenosić ładunek nuklearny i być wyposażony w elektroniczny system walki. W momencie wejścia „nurkować” w atmosferę prędkość może wynosić 5000 m/s (18000 km/h) iz tego powodu Yu-71 posiada zabezpieczenie przed przegrzaniem i przeciążeniami oraz może łatwo zmienić kierunek lotu bez niszczony.
Produkt Yu-71, charakteryzujący się dużą manewrowością przy naddźwiękowych prędkościach na wysokości i kursie oraz lecący po niebalistycznej trajektorii, staje się nieosiągalny dla żadnego systemu obrony powietrznej. Ponadto głowica jest sterowana, dzięki czemu ma bardzo wysoką dokładność trafienia: pozwoli to również na użycie jej w niejądrowej wersji o wysokiej precyzji. Wiadomo, że w latach 2011-2015 dokonano kilku startów. Uważa się, że produkt Yu-71 zostanie oddany do użytku w 2025 roku i będzie wyposażony w ICBM Sarmat.
Wspinać się
Z projektów z przeszłości można wymienić rakietę X-90, opracowaną przez Biuro Projektowe Raduga. Projekt sięga 1971 roku, został zamknięty w trudnym dla kraju roku 1992, chociaż testy wykazały dobre wyniki. Rakieta była wielokrotnie demonstrowana na pokazach lotniczych MAKS. Kilka lat później projekt został wskrzeszony: rakieta uzyskała prędkość 4-5 Macha i zasięg 3500 km przy starcie z lotniskowca Tu-160. Lot pokazowy odbył się w 2004 roku. Miał on uzbroić rakietę w dwie zdejmowane głowice bojowe umieszczone po bokach kadłuba, ale pocisk nigdy nie wszedł do służby.
Pocisk hipersoniczny RVV-BD został opracowany przez Biuro Projektowe Vympel im. I.I. Toropowa. Kontynuuje linię pocisków K-37, K-37M, które są na wyposażeniu MiG-31 i MiG-31BM. Pocisk RVV-BD uzbroi także hipersoniczne przechwytywacze projektu PAK DP. Według oświadczenia szefa KTRV Borysa Wiktorowicza Obnosowa, złożonego na MAKS 2015, rakieta zaczęła być masowo produkowana, a jej pierwsze partie zjadą z taśmy montażowej już w 2016 roku. Pocisk waży 510 kg, ma głowicę odłamkową odłamkowo-wybuchową i będzie trafiał w cele na dystansie 200 km na różnych wysokościach. Dwutrybowy silnik rakietowy na paliwo stałe pozwala mu rozwinąć prędkość naddźwiękową 6 M.
Hiperdźwięk Państwa Środka
Jesienią 2015 roku Pentagon poinformował, co potwierdził Pekin, że został wystrzelony z poligonu Wuzhai. Yu-14 oddzielił się od lotniskowca „na krawędzi atmosfery”, a następnie zaplanował cel znajdujący się kilka tysięcy kilometrów w zachodnich Chinach. Lot DF-ZF był monitorowany przez amerykańskie służby wywiadowcze i według ich danych urządzenie manewrowało z prędkością 5 Macha, chociaż jego potencjalna prędkość mogła osiągnąć 10 Macha.
Chiny powiedziały, że rozwiązały problem hipersonicznych silników odrzutowych w takich pojazdach i stworzyły nowe lekkie materiały kompozytowe w celu ochrony przed ciepłem kinetycznym. Przedstawiciele ChRL poinformowali również, że Ju-14 jest w stanie przebić się przez amerykański system obrony powietrznej i przeprowadzić globalny atak nuklearny.
Projekty Ameryki
Obecnie w Stanach Zjednoczonych „pracują” różne samoloty naddźwiękowe, które z różnym powodzeniem przechodzą testy w locie. Prace nad nimi rozpoczęły się na początku 2000 roku, a dziś znajdują się na różnych poziomach gotowości technologicznej. Boeing, twórca pojazdu hipersonicznego X-51A, ogłosił niedawno, że X-51A zostanie oddany do użytku już w 2017 roku.
Wśród realizowanych projektów Stany Zjednoczone mają: projekt hipersonicznej manewrującej głowicy bojowej AHW (Advanced Hypersonic Weapon), samolot hipersoniczny Falcon HTV-2 (Hyper-Sonic Technology Vehicle) wystrzeliwany z wykorzystaniem ICBM, samolot hipersoniczny Kh-43 Hyper-X, prototyp hipersonicznego pocisku wycieczkowego X-51A Waverider firmy Boeing, wyposażonego w hipersoniczny strumień strumieniowy o spalaniu naddźwiękowym. Wiadomo też, że w Stanach Zjednoczonych trwają prace nad naddźwiękowym UAV SR-72 firmy Lockheed Martin, który dopiero w marcu 2016 roku oficjalnie ogłosił swoje prace nad tym produktem.
Pierwsza wzmianka o dronie SR-72 pochodzi z 2013 roku, kiedy Lockheed Martin ogłosił, że naddźwiękowy bezzałogowy statek powietrzny SR-72 będzie rozwijany w celu zastąpienia samolotu rozpoznawczego SR-71. Będzie latał z prędkością 6400 km/h na wysokościach roboczych od 50-80 km do suborbitalnej, będzie miał dwuobwodowy układ napędowy ze wspólnym wlotem powietrza i aparatem dyszowym opartym na silniku turboodrzutowym do przyspieszania od prędkości 3 M oraz naddźwiękowy silnik strumieniowy ze spalaniem naddźwiękowym do latania z prędkością powyżej 3 M. SR-72 wykona misje rozpoznawcze, a także uderzy za pomocą precyzyjnej broni powietrze-ziemia w postaci lekkich pocisków bez silnika - nie będą tego potrzebować, ponieważ dobra początkowa prędkość hipersoniczna jest już dostępna.
Problematyczne kwestie ekspertów SR-72 obejmują wybór materiałów i konstrukcji skóry, która może wytrzymać duże obciążenia termiczne wynikające z nagrzewania kinetycznego w temperaturach 2000 ° C i wyższych. Konieczne będzie również rozwiązanie problemu oddzielenia broni od wewnętrznych przedziałów przy naddźwiękowej prędkości lotu 5-6 Mach oraz wykluczenie przypadków utraty łączności, które wielokrotnie obserwowano podczas testów obiektu HTV-2. Lockheed Martin Corporation poinformował, że wymiary SR-72 będą porównywalne z wymiarami SR-71 - w szczególności długość SR-72 wyniesie 30 m. SR-72 ma wejść do służby w 2030 r. .
W historii GLA zostały wdrożone w postaci kilku samolotów testowych, bezzałogowych statków powietrznych i etapów orbitalnych-samolotów kosmicznych wielokrotnego użytku (MTKK). Było też i jest wiele projektów Pojazd tych typów, a także systemy lotnicze (samoloty orbitalne) z hipersonicznym wzmacniaczem i stopniami orbitalnymi lub jednostopniowe statki kosmiczne AKS i samoloty pasażerskie.
Jednym z pierwszych szczegółowych projektów GLA był niezrealizowany projekt Zengera stworzenia częściowo orbitalnego bombowca bojowego „Silbervogel” w nazistowskich Niemczech.
W przeciwieństwie do samolotów kosmicznych, ze względu na zapotrzebowanie na bardziej złożone technologie napędowe i konstrukcyjne podczas tworzenia statków kosmicznych, żaden z projektów statków kosmicznych nie został do tej pory wdrożony.
Samoloty naddźwiękowe
W latach sześćdziesiątych Stany Zjednoczone przeprowadziły program opracowania i pilotowania eksperymentalnego samolotu rakietowego North American X-15, który stał się pierwszym w historii i przez 40 lat jedynym samolotem GLA wykonującym suborbitalne załogowe loty kosmiczne. W USA 13 jego lotów powyżej 80 km, a na świecie (FAI) - 2 z nich, w których przekroczono limit przestrzeni 100 km, uznano za suborbitalne załogowe loty kosmiczne, a ich uczestnikami są astronauci.
Podobne programy w ZSRR i innych krajach.
Na początku XXI wieku był projekt w Rosji, ale projekt skrzydlatego częściowo wielokrotnego użytku statek kosmiczny Clipper wystrzelony na konwencjonalnym pojeździe startowym.
W Stanach Zjednoczonych projekt Boeing X-37 jest kontynuowany z lotami na orbitę eksperymentalnego samolotu kosmicznego wystrzelonego na pojeździe startowym. Opracowywane są projekty: w Wielkiej Brytanii - jednostopniowy statek kosmiczny AKS Skylon z poziomym startem i lądowaniem, w Indiach - prototypowy samolot kosmiczny wystrzelony na pojeździe nośnym jednostopniowego statku kosmicznego AKS RLV / AVATAR z pionowym startem i poziome lądowanie, w Chinach – kosmolot wystrzelony na rakietę nośną i jego prototyp Shenlong oraz dwustopniowy MTKK z poziomym startem i lądowaniem itp.
- Jednoetapowy system kosmiczny
Naddźwiękowe UAV
Opracowywane i wdrażane są projekty specjalnych eksperymentalnych bezzałogowych GLA w celu przetestowania możliwości tworzenia dwu- i jednostopniowych transportowych ACS (samoloty kosmiczne i statki kosmiczne) nowej generacji oraz zaawansowanych technologii budowy silników rakietowych (scramjet) i innych.
Były projekty doprowadzone do różnych początkowych etapów realizacji projektów bezzałogowych GLA w USA - Boeing X-43, Rosja - "Cold" i "Igła", Niemcy - SHEFEX (prototypowy samolot kosmiczny / statek kosmiczny), Australia - AUSROCK i inne.
Pociski hipersoniczne i głowice pocisków kierowanych
Wcześniej opracowano szereg projektów dla pocisków rejsowych eksperymentalnych i bojowych (na przykład X-90 w ZSRR) i innych (na przykład X-45 w ZSRR), które osiągają prędkości hipersoniczne.
Technologie i aplikacje
GZLA mogą być bez silników lub wyposażone w różne typy układów napędowych: silniki rakietowe na ciecz (LPRE), naddźwiękowe silniki strumieniowe (scramjet), silniki rakietowe na paliwo stałe (SSRM) (a także teoretycznie jądrowe silniki rakietowe (NRE) i inne), włączając w to kombinację takich silników i dopalaczy. Oznacza to, że termin „hiposoniczny” oznacza zdolność urządzenia do poruszania się w powietrzu z prędkością naddźwiękową, przy użyciu zarówno silników, jak i powietrza w takiej czy innej formie.
Biorąc pod uwagę potencjał technologii, organizacje na całym świecie prowadzą badania w dziedzinie lotu i rozwoju naddźwiękowego scramjet. Najwyraźniej pierwsze zastosowanie będzie dotyczyć wojskowych pocisków kierowanych, ponieważ ten obszar wymaga jedynie trybu samolotowego w zakresie wysokości, a nie przyspieszania do prędkości orbitalnej. Tak więc główne środki na rozwój w tym obszarze trafiają właśnie w ramach kontraktów wojskowych.
Hiperdźwiękowe systemy kosmiczne mogą, ale nie muszą, korzystać ze scen z scramjet. Impuls właściwy lub wydajność scramjet teoretycznie waha się od 1000 do 4000 sekund, podczas gdy w przypadku rakiety wartość ta na rok 2009 nie przekracza 470 sekund, co w zasadzie oznacza znacznie tańszy dostęp do kosmosu. Jednak liczba ta będzie szybko spadać wraz ze wzrostem prędkości, a także pogorszy się stosunek siły do przeciągnięcia. Znaczący problem niskiego współczynnika ciągu scramjet do jego masy, która wynosi 2, czyli około 50 razy gorzej niż ten wskaźnik dla LRE. Częściowo rekompensuje to fakt, że koszt kompensacji grawitacji w rzeczywistym trybie samolotu jest niewielki, ale dłuższy pobyt w atmosferze oznacza większe straty aerodynamiczne.
Samolot-samolot z scramjet powinna znacznie skrócić czas podróży z jednego punktu do drugiego, potencjalnie umożliwiając osiągnięcie dowolnego punktu na Ziemi w ciągu 90 minut. Pozostają jednak pytania, czy takie pojazdy mogą przewozić wystarczającą ilość paliwa, aby latać na wystarczająco duże odległości i czy mogą latać na wystarczającej wysokości, aby uniknąć efektów dźwiękowych związanych z lotami naddźwiękowymi. Niepewne pozostają również pytania dotyczące całkowitego kosztu takich lotów oraz możliwości wielokrotnego użycia pojazdów po locie naddźwiękowym.
Zalety i wady w przypadku pojazdów kosmicznych
Zaletą samolotu naddźwiękowego, takiego jak X-30 polega na wyeliminowaniu lub zmniejszeniu ilości transportowanego utleniacza. Na przykład zewnętrzny zbiornik promu kosmicznego MTKK podczas startu zawiera 616 ton ciekłego tlenu (utleniacz) i 103 tony ciekłego wodoru (paliwa). Sam wahadłowiec kosmiczny waży po wylądowaniu nie więcej niż 104 tony. Zatem 75% całej struktury to transportowany utleniacz. Wyeliminowanie tej dodatkowej masy powinno odciążyć statek i, miejmy nadzieję, zwiększyć udział ładunku. Te ostatnie można uznać za główny cel studiów scramjet wraz z perspektywą obniżenia kosztów dostarczania ładunku na orbitę.
Ale są pewne wady:
Niski stosunek ciągu do masy
silnik rakietowy na ciecz LRE") jest inny bardzo wysoki współczynnik ciągu w stosunku do jego masy (do 100:1 lub więcej), który pozwala rakietom osiągać wysokie osiągi podczas dostarczania ładunku na orbitę. Wręcz przeciwnie, stosunek ciągu scramjet do jego masy wynosi około 2, co oznacza zwiększenie udziału silnika w masie startowej urządzenia (bez uwzględnienia konieczności co najmniej czterokrotnego obniżenia tej wartości ze względu na brak utleniacza). Ponadto obecność dolnego ograniczenia prędkości scramjet a spadek jego wydajności wraz ze wzrostem prędkości determinuje konieczność zastosowania na takich systemach kosmicznych LRE ze wszystkimi ich niedociągnięciami.
Potrzeba dodatkowych silników do osiągnięcia orbity
naddźwiękowy silnik strumieniowy mają teoretyczny zakres prędkości roboczych od 5-7 do pierwszej prędkości przestrzennej 25, ale jak wykazały badania w ramach projektu X-30 górna granica jest wyznaczona przez możliwość spalania paliwa w przepływającym strumieniu powietrza i wynosi około 17 . W związku z tym wymagany jest kolejny dodatkowy system przyspieszania strumienia w zakresie prędkości w stanie spoczynku. Ponieważ wymagana różnica w uzupełnianiu prędkości jest niewielka, a proporcja pon w przypadku, gdy masa startowa samolotu naddźwiękowego jest duża, stosowanie dodatkowych dopalaczy rakietowych różnych typów jest całkowicie akceptowalną opcją. Badania przeciwników scramjet twierdzą, że jakiekolwiek perspektywy tego typu aparatury mogą objawiać się tylko dla jednostopniowych systemów kosmicznych. Zwolennicy tych badań twierdzą, że warianty systemów wielostopniowych wykorzystujące scramjet również uzasadnione.
Etap powrotu
Potencjalnie dolna część ochrony termicznej statku kosmicznego naddźwiękowego musi zostać podwojona, aby statek mógł powrócić na powierzchnię. Zastosowanie powłoki ablacyjnej może oznaczać jej utratę po orbicie, aktywna ochrona termiczna wykorzystująca paliwo jako chłodziwo wymaga działania silnika.
Cena £
Zmniejszenie ilości paliwa i utleniacza w przypadku pojazdów naddźwiękowych oznacza wzrost udziału kosztu samego pojazdu w całkowity koszt systemy. W rzeczywistości koszt jednego samolotu z scramjet może być bardzo wysoki w porównaniu z kosztem paliwa, ponieważ koszt sprzętu lotniczego jest co najmniej dwa rzędy wielkości wyższy niż w przypadku ciekłego tlenu i jego zbiorników. Tak więc urządzenia z scramjet najbardziej uzasadnione jako systemy wielokrotnego użytku. Nie jest do końca jasne, czy sprzęt może być ponownie użyty w ekstremalnych warunkach lotu naddźwiękowego – wszystkie zaprojektowane do tej pory systemy nie zostały zaprojektowane do ich zwrotu i ponownego użycia.
Ostateczny koszt takiego urządzenia jest przedmiotem intensywnej dyskusji, ponieważ obecnie nie ma jednoznacznego przekonania o perspektywach takich systemów. Najwyraźniej, aby być ekonomicznie uzasadnionym, pojazd naddźwiękowy powinien mieć więcej pon w porównaniu do rakiety nośnej o tej samej masie startowej.
do ulubionych do ulubionych z ulubionych 0
Jak wspomniano wcześniej, od lat 70-tych Biuro Projektowe pracuje nad stworzeniem samolotu zdolnego do wykonywania długiego lotu z przelotowymi prędkościami naddźwiękowymi,
We wskazanym okresie osiągnięto znaczące wyniki w inżynierii i technologiach lotniczych, loty z prędkościami naddźwiękowymi stały się powszechne dla samolotów wojskowych, uruchomiono pierwsze naddźwiękowe samoloty pasażerskie, przeprowadzono załogowe i bezzałogowe loty w kosmos. Pojawiły się już samoloty produkcyjne, lecące w atmosferze z prędkościami odpowiadającymi M=3 (MiG-25, SR-71). Pojazdy do lądowania w kosmosie i samoloty lotnicze z duże liczby M leciał na bardzo dużych wysokościach, na krótko przechodząc przez gęste warstwy atmosfery z prędkością hipersoniczną.
Ogólna dialektyka rozwoju techniki lotniczej, a także chęć przywództwa wojskowo-politycznego krajów po obu stronach „żelaznej kurtyny”, aby zdobyć kolejną absolutną broń, wyznaczają przemysł lotniczy czołowych potęg lotniczych zadanie stworzenia samolotu typu samolot o dużych prędkościach hipersonicznych odpowiadających M = 3-10, zdolnych do latania na wysokościach 30-35 km. Samolot taki pod względem rozwiązań technicznych (zarówno pod względem elektrowni, jak i konstrukcji) powinien znacząco różnić się od nowoczesnych samolotów i statków kosmicznych. Istniejące typy VJE, które efektywnie wykorzystywały atmosferę podczas lotów na małych wysokościach, ze względu na ograniczenia temperaturowe, były dopuszczalne tylko dla samolotów o prędkościach lotu M=3. Z drugiej strony, silniki rakietowe, dla których nie było takich ograniczeń, ze względu na konieczność posiadania na pokładzie pełnego zapasu paliwa (paliwo + utleniacz), były nieracjonalne dla długotrwałych lotów w atmosferze.
Najbardziej racjonalnym dla przyjętych trybów przyszłych samolotów naddźwiękowych był silnik strumieniowy (silnik strumieniowy) w połączeniu z silnikiem przyspieszającym (silnik turboodrzutowy lub rakietowy). W celu uzyskania wysokiej sprawności elektrowni zaproponowano wykorzystanie jako paliwa ciekłego wodoru. Dla lotów w zakresie liczb M=3-5 najbardziej akceptowalna okazała się elektrownia zespolona składająca się z silnika turboodrzutowego i strumieniowego zasilanego paliwem węglowodorowym lub skroplonym gazem ziemnym (LNG). Do lotów z prędkościami przekraczającymi M = 5-6 najbardziej odpowiedni był silnik strumieniowy na ciekły wodór z przyspieszającymi silnikami turboodrzutowymi na nafcie lub ciekłym wodorze.
Zasadnicze zmiany, uwzględniające zdolność samolotu do odbierania wysokich i ultrawysokich temperatur przez długi czas w locie, wymagały zaprojektowania takiego samolotu. O wyborze projektu decydowały następujące czynniki: z jednej strony intensywność nagrzewania aerodynamicznego i czas jego trwania, az drugiej częstotliwość jego użytkowania lub zasób.
Zgromadzone doświadczenia pokazały, że przez długi czas dla samolotów poddanych intensywnemu nagrzewaniu aerodynamicznemu obiecujące wydawały się następujące typy konstrukcji: „gorące”, izolowane cieplnie i aktywnie chłodzone. "Gorący" projekt bezpośrednio się kontaktuje środowisko. Izolowana termicznie konstrukcja jest chroniona warstwą lub ekranem emitującym ciepło. Konstrukcja z aktywnym chłodzeniem zakładała zastosowanie systemu cyrkulacji chłodziwa, który odprowadza ciepło ze skóry. Głównymi problemami, które należało rozwiązać, było osłabienie naprężeń termicznych, zmniejszenie wypaczenia i zwiększenie żywotności konstrukcji. Jednym z kierunków, który pozwolił na zmniejszenie naprężeń termicznych, było zastosowanie paneli osłony termicznej (faliste, rurowe itp.). Zaproponowano wykonanie konstrukcji izolowanych termicznie jako połączenie konstrukcji nośnej i zabezpieczenia termicznego. Samolot o umiarkowanych wymaganiach dotyczących zasobów i przelotowej liczbie lotów M=6 może mieć konstrukcję „gorącą”, konstrukcję ekranowaną lub uproszczony pasywny system chłodzenia. W przypadku samolotów z dużym zasobem niezbędny wydawał się aktywny system chłodzenia. W układzie powinien być zastosowany pośredni czynnik chłodzący (np. glikol etylenowy) krążący w kanałach poszycia, przenoszący ciepło przez wymiennik ciepła do ciekłego wodoru, który następnie musiał służyć jako czynnik chłodzący elementy silnika i wchodzić do komory spalania. Wymagania stawiane aktywnemu systemowi można by zredukować przez zastosowanie osłon termicznych lub izolacji termicznej.
Konieczność wykorzystania ciekłego wodoru jako paliwa do samolotów naddźwiękowych wymaga opracowania wysoce wydajnej konstrukcji zbiornika i niskotemperaturowej izolacji termicznej (LTI). Pomimo tego, że od lat 60. wiele różnych konstrukcji zbiorników kriogenicznych i NTI zostało zbadanych zarówno w USA, jak iw ZSRR, żaden z tych projektów nie spełnia zarówno wymagań technicznych, jak i ekonomicznych dla samolotu naddźwiękowego. Tak więc projekty zbiorników kriogenicznych i NTI, opracowane do zastosowania w technologii rakietowej, mają ograniczone zasoby. Brak konieczności ich ponownego użycia nie wymagał szczegółowych badań trwałości NTI pod wpływem długotrwałego oddziaływania cykli termicznych, wibracji, warunków klimatycznych i starzenia materiałów pod kątem degradacji ich termicznej i fizycznej oraz mechanicznej cechy w czasie.
Badania nad tworzeniem samolotów na paliwie kriogenicznym wykazały, że wśród wielu problemów technicznych jednym z najistotniejszych jest ochrona termiczna kriogenicznych zbiorników paliwa.
Dostępne w tym czasie prace przygotowawcze w dziedzinie aerodynamiki naddźwiękowej były bardziej znaczące niż w dziedzinie konstrukcji i elektrowni przyszłych samolotów naddźwiękowych. Wiele wyników badań analitycznych i eksperymentalnych przeprowadzonych na innych programach lotniczych, rakietowych i kosmicznych (w szczególności na MVKA) miało w dużej mierze zastosowanie do samolotów naddźwiękowych. Było jeszcze wiele do zrobienia, aby określić optymalną konfigurację aerodynamiczną, która zapewni użyteczną interakcję między elektrownią a płatowcem samolotu naddźwiękowego. W przypadku samolotów konwencjonalnych konieczne było przeprowadzenie badań nad wykorzystaniem aktywnych układów sterowania o zmniejszeniu marginesów stateczności statycznej, co powinno doprowadzić do zmniejszenia gabarytów i masy samolotu.
W ZSRR prace nad samolotami naddźwiękowymi w wersjach uderzeniowych rozpoczęto w połowie lat 70-tych. W prace nad tym obiecującym tematem zaangażowanych było kilka krajowych biur projektowych lotniczych i organizacji badawczych przemysłu lotniczego.
W Biurze Projektowym Tupolewa prace toczyły się w następujących obszarach:
- - badania i projekt naddźwiękowego samolotu szturmowego dalekiego zasięgu, przeznaczonego do przelotowej prędkości lotu odpowiadającej M=4 - projekt „230” (Tu-230). Projektowanie rozpoczęło się w 1983 roku. Projekt wstępny był gotowy w 1985 roku. Masa startowa samolotu została określona w granicach 180 ton. Punkt mocy miał składać się z czterech połączonych silników turboodrzutowych typu D-80. Maksymalne zapasy paliwa (nafty) to 106 t. Przelotowa wysokość lotu to 25 000 - 27 000 m, maksymalny zasięg lotu określono na 8 000 - 10 000 km przy czasie lotu 2,3 godziny (długość samolotu - 54,15 m, rozpiętość skrzydeł - 26,83 m );
- - badania i projekt naddźwiękowego samolotu dalekiego zasięgu, przeznaczonego do przelotowej prędkości lotu odpowiadającej M=6 - projekt „260” (Tu-260). Był to samolot z silnikami pracującymi w trybie przelotowym na ciekły wodór o zasięgu lotu do 12 000 km z 10 tonami ładunku użytecznego;
- - badania i projekt naddźwiękowego statku powietrznego międzykontynentalnego, przeznaczonego do przelotowej prędkości lotu odpowiadającej M=6, przy zadanym maksymalnym zasięgu lotu do 16 000 km i ładowności do 20 ton - projekt „360” (Tu- 360). Wysokość rejsu 30000 - 33000 m.
Na temat „260” i „360” Biuro Projektowe przygotowało kilka wariantów samolotu naddźwiękowego z elektrownią z 4-6 środkowymi silnikami strumieniowymi i sześcioma przyspieszającymi silnikami turboodrzutowymi o ciągu 22 000 kgf każdy. Szacowany określone zużycie paliwo strumieniowe w trybie przelotowym wynosiło 1,04 kg / kgf. Wybrany układ i schemat aerodynamiczny umożliwiły uzyskanie wartości jakości projektowej 5,2 – 5,5. Miała używać nafty do przyspieszania TRDC.
W ramach prac nad samolotami naddźwiękowymi Biuro Projektowe przygotowało propozycję projektu naddźwiękowego samolotu pasażerskiego przeznaczonego do przelotu z prędkością odpowiadającą M=4,5-5 na wysokościach 28 – 32 km. Zasięg lotu określono na 8500 – 10000 km. Ilość pasażerów - 250 - 280 osób. Elektrownia jest połączona (silnik turboodrzutowy + silnik strumieniowy), jako paliwo miał być używany skroplony gaz ziemny.
W trakcie badań nad samolotami naddźwiękowymi Biuro Projektowe przeprowadziło szeroko zakrojone badania materiałów i konstrukcji pracujących w warunkach intensywnego nagrzewania aerodynamicznego. Stwierdzono, że jedną z najbardziej obiecujących są konstrukcje z metalowymi powierzchniami zewnętrznymi. Opracowanie takich struktur wymagało rozwiązania szeregu problemów, z których głównymi były poszukiwanie nowych materiałów konstrukcyjnych o zwiększonej odporności na utlenianie i zwiększonej wytrzymałości na pełzanie, a także opracowanie jakościowo nowych typów wielowarstwowych konstrukcji metalowych działających pod warunki dużych gradientów temperatury. Główne typy takich konstrukcji, które były rozważane w Biurze Projektowym dla samolotów naddźwiękowych to:
- - metalowe osłony termiczne redukujące dopływy ciepła do głównej konstrukcji nośnej, nie objęte pracą konstrukcji nośnej i przeznaczone do miejscowego obciążenia poprzecznego;
- - panele posiadające zarówno właściwości konstrukcji nośnej, jak i właściwości termoizolacyjne.
Jednymi z najskuteczniejszych pod względem nośności podczas pracy w warunkach nagrzewania do 250 - 500 ° C są konstrukcje wielowarstwowe wykonane ze stopów tytanu.
W trakcie tych badań opracowano technologie wytwarzania wielowarstwowych paneli tytanowych z wypełniaczem kratownicowym metodą SMF/DS (formowanie superplastyczne i zgrzewanie dyfuzyjne), w których w jednej operacji formuje się naskórki, wypełniacze, elementy półfabrykatów z wykonano arkusze materiału i ich połączenie ze sobą w gotową monolityczną strukturę.
Przeprowadzono badania nad niskotemperaturowym zabezpieczeniem termicznym (NTI) zbiorników paliwowych z paliwem kriogenicznym. Za najbardziej obiecujące uznano zabezpieczenie termiczne oparte na izolacji termicznej ekranowo-próżniowej (EVTI) z miękką hermetyczną powłoką ściskaną ciśnieniem atmosferycznym dla zewnętrznego NTI lub ciśnieniem wodoru dla wewnętrznego NTI. Konstrukcja zbiornika w tym przypadku może być wykonana zarówno ze stopów aluminium lub tytanu, jak i ze materiały kompozytowe. Modelowe zbiorniki zostały wyprodukowane w Biurze Projektowym, zarówno z NTI na bazie tworzyw piankowych, jak iz EVTI sprężonym pod ciśnieniem atmosferycznym. Testy żywotności tych zbiorników przeprowadzono przy użyciu ciekłego azotu.
Dużo uwagi poświęcono projektowaniu kriogenicznych zbiorników na paliwo o długiej żywotności. Podczas ich opracowywania stworzono specjalne normy wytrzymałościowe, aby zapewnić niezbędną szczelność podczas pracy.
Wszystkie te i inne prace Biura Konstrukcyjnego miały ogromne znaczenie dla rozwiązania problemów tworzenia samolotów naddźwiękowych, nad którymi Biuro Konstrukcyjne pracowało w tamtych latach, a także w pracach nad stworzeniem samolotu kriogenicznego, w szczególności eksperymentalnego Tu- 155, projekty kriogeniczne samolot pasażerski Tu-204K, Tu-334K itp., nad którymi Biuro Projektowe nadal pracuje w chwili obecnej.
Dziś Biuro Projektowe Tupolew jest właścicielem unikalnych technologii kriogenicznych technologia lotnicza, z których wiele zostało opanowanych w okresie pracy nad samolotami VKS i naddźwiękowymi.
