Войти

Гиперзвуковой зуд, или Что могут летательные аппараты на гиперзвуке

7308
8
+8
Hypersound_2w
Модель самолёта-разгонщика проекта "Спираль". Фото с сайта http://technicamolodezhi.ru/.

Последнее время, что ни день, натыкаешься на сообщения по гиперзвуку: «Головные части ракет маневрируют, летят на гиперзвуке и на межконтинентальную дальность…» «В России идут испытания гиперзвукового прямоточного воздушно-реактивного двигателя!» И так далее, и тому подобное.


Перед глазами простого обывателя сразу встает фантастическая картина — гиперзвуковые самолеты взлетают и поражают своими ракетами, опять же на гиперзвуке, межконтинентальные цели… И сами самолеты и их ГПВРД ракеты — невидимы и не перехватываемы.


Так ли это? Посмотрим.


Снова на глаза попалась статья «Гиперзвуковой, прямоточный, летает» в «Технике — молодежи» от 1991 года.


В статье пишется: «ГПВРД или, как говорят, «гиперзвуковая прямоточка», позволит долететь из Москвы в Нью-Йорк за 2-3 часа, уходить крылатой машине из атмосферы в космос. Воздушно-космическому самолету не понадобиться ни самолет-разгонщик, как для «Зенгера», ни ракета-носитель, как для «шаттлов» и «Бурана», — доставка грузов на орбиту обойдется чуть ли не вдесятеро дешевле». Статью писали Юрий ШИХМАН и Вячеслав СЕМЕНОВ, научные сотрудники ЦИАМ.


Конечно с обеими я был хорошо знаком, так как участвовал с ними во многих работах по тематике института. В том числе и по тематике ГПВРД. Хотя к основным и главным моя часть работы не относилась, тем не менее, была необходимой и важной. К этой работе меня подключили в ещё в году 84-м, ещё молодым специалистом и м.н.с. Тогда ещё ведущим над всеми работами по теме «Холод» в ЦИАМ был Рувим Исаевич Курзинер.


Опытный ГПВРД по теме «Холод», или изделие 057, в составе гиперзвуковой летающей лаборатории (ГЛЛ) представлял собой исследовательский объект, главная задача которого — демонстрация возможности горения топливовоздушной смеси при сверхзвуковой скорости истечения рабочего тела в контуре камеры сгорания. На земле смоделировать все режимы горения не представлялось возможным, поэтому такую задачу было решено исследовать в реальных условиях полета.




В качестве носителя, разгонщика и моделирующего режимы полета для исследования была использована зенитная ракета 5В28 комплекса С-200В (SA-5). Вместо головной части которой стыковался ГЛЛ с ГПВРД с топливным баком и системами управления и обслуживания.



Первый полет ГЛЛ с ГПВРД был осуществлен 28 ноября 1991 года. В первом летном испытании ГПВРД максимальное число М составило 5,8, двигатель суммарно проработал 28 с, в процессе полета он дважды включался автоматически. Таким образом, впервые в мире в условиях летного испытания была доказана работоспособность гиперзвукового ПВРД (журнал «Двигатель» №6 от 2006 года).

За 1991-98 годы было произведено около 8 пусков (с учетом бросковых). В исследованиях экспериментального ГПВРД кроме российских специалистов приняли участие французы — в 1992 и 1995 годах по контрактам с Национальным научным центром Франции (ONERA), а в 1997 и 1998 годах — американцы, по контракту с Национальным космическим агентством США (NASA).


Итак, прошло больше 20 лет. Что мы имеем?


Есть ли летательные аппараты на гиперзвуке, то есть ли летающие на гиперскоростях (М>5)? Есть!


Во-первых, были орбитальные корабли «Буран» и шаттл.

Возвращающийся с орбиты «Буран», например, примерно полчаса планирует на гиперзвуке на дальность порядка 8000 км с высоты 100 км и до 20.

Тактико-технические характеристики ОК «Буран» в режиме спуска на гиперзвуковых скоростях:

  • Стартовая масса — 105 тонн

    Дальность до посадочной полосы — 8270км

    Скорость на траектории спуска — 7,592…0,520 км/сек (27.330-1.872 км/час) ок. 27-1,8Мах

    Диапазон высоты спуска — 100…20 км


Источник:

Проведем «мысленный эксперимент». А можно ли весь этот посадочный профиль «гиперзвукового орбитального корабля» «Буран» провернуть назад?

Можно!

Только для этого нужна ракета-носитель «Энергия».

МБР «Гном»

«А если на ГПРД?» — спросит читатель. Можно. Но для этого придется для обеспечения выхода ГПРД на режим сначала «толкнуть» всю систему чем-то подобным ПРД, т.е. разгонным «пороховичком». А потом довывести до круговой орбиты, «подпитывая» двигатели запасенным кислородом или на чистом ЖРД. В итоге «экономия» на окислителе, при использовании кислорода атмосферы на ГПВРД, составит ну что-то примерно 20%. Но зато столько сложностей, что не приведи господи!


А задумывали ли инженеры такого рода «экономные системы», использующие забортный воздух? Да сколько угодно! Те же «Зенгер» и «Хотол».


И… скромно скажем — ранние версии, всемирно известного теперь МБР «Тополь». Да, действительно так! Вся эта система называлась «Гном»


«Гном» — трехступенчатая межконтинентальная баллистическая ракета, оснащенная прямоточным твердотопливным маршевым двигателем первой ступени, твердотопливными двигателями второй и третьей ступеней и ускорителем. Проектирование велась с начала 60-х годов в КБ машиностроения (г. Коломна) под руководством Бориса Шавырина.

  • Максимальная дальность стрельбы, км 11000

    Стартовая масса, т 29

    Масса полезной нагрузки, кг 470

    Длина ракеты, м 16,14

    Количество ступеней 3


В дальнейшем конструктор МИТ А.Д. Надирадзе, опираясь на имеющийся уже у него опыт создания мобильной ОТР «Темп», предложил проект МБР на обычных твердотопливных двигателях. Его поддержало руководство Миноборонпрома, и в результате мы получили 45-тонный мобильный грунтовой межконтинентальный «Темп-2С». Далее, его модернизации и усовершенствования — «Пионеры» (РСД) и «Тополя» (МБР)... Многие в этом видят его коварство (45 тонн вместо обещанных 29). Тем не менее, и с «Гномом» могло получиться то же самое. Одно дело расчеты — совсем другое практическая реализация!


Сверхзвуковая межконтинентальная крылатая ракета «Буря» ("изделие 351"), ближе всех стоящая к требуемым параметрам ЛА с ГПВРД.


Сверхзвуковая межконтинентальная крылатая ракета «Буря» ("изделие 351")

  • Длина, м — 20,396

    Размах крыла, м — 7,746

    Высота, м — 6,642

    Площадь крыла, м2 — 44,6

    Стартовая масса, кг — 98.280

    Масса начальная маршевой ступени, кг — 33.522

    Масса головной части, кг — 3403

    Скорость маршевая, км/ч — 3300

    Высота полета, км — 18 — 25,5

    Дальность, км — 7830


Чисто теоретически, эту систему, используя современные материалы, топлива, твердотопливные «разгонники», можно ускорить, вероятно, и до 5 махов. Только вот в чем вопрос: а будут ли у него суперпревосходства относительно существующих МБР?


Время подлета к цели на максимальную дальность составит примерно 1,5 часа (МБР — 30 минут).


Некоторые преимущества будут — например, запаздывание с обнаружением.

МБР обнаруживается довольно быстро, во-первых — начальный факел, во-вторых — большая восходящая высота баллистической траектории (до 1600км).


Хотя наши последние «Тополя-М» и «Ярсы» и иже с ними того же семейства, говорят, могут летать и по другим, например, квазинастильным круговым трассам (100-200 км), потому-то у них энерговооруженность и масса существенно отличаются от худосочных «Минитменов», оптимизированных под баллистические траектории.


Мне в связи с этим вспоминаются язвительные восторги инженера-ракетчика НАСА (или Пентагона) — «де, русские не умеют делать ракеты, у них даже современные тяжелее и габаритнее наших, разработки 70-х годов». Возгласы, правда, быстро утихли. Видимо, более квалифицированные товарищи ему объяснили, в чем тут дело…


Так вот, главный вопрос с гиперзвуковыми самолетами-ракетами, — нужны ли они, или воздержимся пока?


Как мы видели — ракеты и орбитальные корабли уже давно были реализованы, правда не на ГПВРД.


А насчет самолетов…


Военные уже свыше 20 лет держатся на цифре М<3,5 (SR-71, "Сотка", Миг-31). Дальнейшее увеличение скорости не предполагает получения дополнительных преимуществ, все равно зенитные ракеты на твердотопливных двигателях достанут, если уж перехватывают головки МБР и спутники на 1-й космической.


Насчет гражданских лайнеров…


Думается мне, такие быстроходные самолеты-лайнеры были нужны до эпохи Интернета. Почему, спросите вы? А потому, что теперь уже бизнесменам-коммерсантам да и чиновникам разных мастей не нужно столь стремительно мчаться по континентам-материкам: быстрее электронной подписи и видеоконференций всё равно не получится.


А если всё же кому-то приспичило — увидеть новорожденного сына или запустить план его рождения, — придется умерить прыть. И медленно «тошнить», как говорят мои друзья, самовлюбленные эгоисты марки BMW, вечерней лошадью в виде магистрального или межконтинентального «арбуза» или «Боинга» со средней скоростью 900 км/час, чай, не на тот свет опаздываем…


А вот гиперзвуковых двигателей — ГПВРД, главный отличительный признак которых — сверхзвуковое истечение рабочего тела через камеру сгорания, пока не создали.

Может быть, у кого-то и получится. Причем у разработчиков, которых не предупредили, что это невозможно, а они, того не зная, взяли и реализовали фантастический проект. Такие примеры история науки и техники тоже знает…


—-----------------------------------------------------------------------

* В двигателестроении различают два вида неустойчивой работы реактивных двигателей — «помпаж» и «зуд» на входе. «Зуд» — высокочастотная пульсация воздуха в области сверхкритических режимов работы входного диффузора двигателя, воспринимается как характерный зудящий звук. В отличие от него, «помпаж» — более низкочастотные колебания. Причиной «зуда» служат срывы потока в канале за горлом диффузора.



Автор Rus2002

Права на данный материал принадлежат
Материал размещён правообладателем в открытом доступе
  • В новости упоминаются
8 комментариев
№1
11.11.2013 10:44
Цитата, q
А вот гиперзвуковых двигателей — ГПВРД, главный отличительный признак которых — сверхзвуковое истечение рабочего тела через камеру сгорания, пока не создали.
Что важно, это мнение человека непосредственно участвовавшего в разработке таких двигателей, в отличие от многих любителей фантастики.
+2
Сообщить
№2
11.11.2013 23:57
У межконтинентальных крылатых ракет есть несомненное преимущество  перед МБР, при решении задачи удара по подвижным целям особой важности. Это всеми любимые АУГ, прочие перворанговые корабли, можно даже пофантазировать об уничтожении воздушных целей: летающих командных пунктов, самолётов ДРЛО и стратегических бомбардировщиков - большой запас дальности и скорости сделает и это возможным. Правда оговорюсь, баллистические ракеты и тут нельзя совсем сбрасывать со счетов. В СССР, в т.ч. и для решения вышеописанных задач, предполагалось приспособить ракету РСД-10 «Пионер» в не ядерном оснащении - программа «Созвездие». Сразу вспоминаем китайскую DF-21D как первую ласточку.
А перед своими меньшими собратьями, возвращаясь к первому предложению, преимущество в отсутствии необходимости использовать дорогостоящие и уязвимые морские и воздушные носители, можно лупить по целям со своей территории, подобно МБР.
0
Сообщить
№3
12.11.2013 01:49
Я вот подумал... Если уж мы не можем тягаться в противодействии АУГ обычными вооружениями (давайте будем честными), то стоит поразмышлять о противодействии КР с СБЧ. В данном случае самый реальный способ доставки - рискованный подход соединения из нескольких (пока не существующих) Ясеней на 120км - дальность сверхзвукового полета Ониксов. Также нужно иметь ввиду, что хотя бы половина из 70-100 ракет должна иметь СБЧ, что есть недешево и вообще проблематично. Почему не сделать тяжелую ракету на РДТТ? Пускай она будет весить все 50 тонн, но на гиперзвуковой скорости сбить ее можно будет только случайно! А гарантрированное поражение АВ лишает АУГ более половины боевого потенциала. Или, к примеру, в статье указано:

Цитата, q
Сверхзвуковая КР "Буря". Масса - 98тонн. Дальность - 7830км, масса боевой части - 3400кг.


В БЧ по массе помещается Оникс! А если она подлетает на сверхзвуке и на 120км от нее отделяется гиперзвуковая КР на РДТТ с СБЧ - авианосцу (как и соединению) не выжить. И пускай на Атлант влезли бы 4таких ракеты - этого оказалось бы достаточно.
+1
Сообщить
№4
12.11.2013 07:14
Цитата, q
Первый полет ГЛЛ с ГПВРД был осуществлен 28 ноября 1991 года. В первом летном испытании ГПВРД максимальное число М составило 5,8, двигатель суммарно проработал 28 с, в процессе полета он дважды включался автоматически. Таким образом, впервые в мире в условиях летного испытания была доказана работоспособность гиперзвукового ПВРД (журнал «Двигатель» №6 от 2006 года).

Петрович, а насколько данные испытания близки по смыслу с Волнолетом?
0
Сообщить
№5
12.11.2013 17:40
forumow
Цитата, q
межконтинентальных крылатых ракет есть несомненное преимущество  перед МБР, при решении задачи удара по подвижным целям особой важности. Это всеми любимые АУГ, прочие перворанговые корабли, можно даже пофантазировать об уничтожении воздушных целей: летающих командных пунктов, самолётов ДРЛО и стратегических бомбардировщиков
Вот именно .. пофантазировать.. Ибо в реальности МБР стреляют ТОЛЬКО по стационарным т.е. неподвижным целям.. И МБР которые смогли бы стрелять например по кораблям пока во всяком случае никто не сделал.. правда китайцы пытаются но что то пока так и нет результата..
-1
Сообщить
№6
13.11.2013 02:18
По поводу сбивания скоростных баллистических целей...
http://ria.ru/defense_safety/20130910/962259271.html
0
Сообщить
№7
13.11.2013 02:52
Если говорить про АУГ, то интересно бы иметь стратегическую "невидимую" крылатую ракету с контейнером чего то типа шквалов с ядерной боеголовкой. Ракета с малой высоты - метров 10 отстреливает назад глиссирующий контейнер, сама ускоряясь до сверхзвука, летит к ближайшему судну, отвлекая самолеты. С контейнера запускаются шквалы, ориентируются и уходят под воду...
0
Сообщить
№8
13.11.2013 07:52
Цитата, q
По поводу сбивания скоростных баллистических целей...

Трэк рекорд этой системы гляньте. Там гордится особо нечем. Кроме Лейк Эйри мало кто вообще может это сделать. Системе в обед сто лет, а ей полтора экипажа умеют пользоваться
0
Сообщить
Хотите оставить комментарий? Зарегистрируйтесь и/или Войдите и общайтесь!
ПОДПИСКА НА НОВОСТИ
Ежедневная рассылка новостей ВПК на электронный почтовый ящик
  • Разделы новостей
  • Обсуждаемое
    Обновить
  • 05.12 02:42
  • 2
China Daily: Китай испытывает огромные побочные эффекты от украинского кризиса
  • 05.12 01:20
  • 6181
Без кнута и пряника. Россия лишила Америку привычных рычагов влияния
  • 05.12 00:12
  • 0
Ответ на "Победоносный сценарий"
  • 04.12 19:42
  • 8270
Минобороны: Все авиаудары в Сирии пришлись по позициям боевиков
  • 04.12 18:57
  • 77
Россия использует пропаганду как средство войны против Запада - британский генерал
  • 04.12 11:58
  • 1
Ответ на "Суть - повышение уровня эскалации конфликта."
  • 04.12 11:09
  • 0
Победоносный сценарий
  • 04.12 06:50
  • 1
«Оптимально подходит для борьбы с подлодками»: показан запуск миниторпед Black Scorpion с итальянской малогабаритной субмарины DS8
  • 04.12 06:41
  • 1
Китайская ракета стартовала с секретным спутником
  • 03.12 22:50
  • 0
Ответ на "Польский оскал"
  • 03.12 21:09
  • 0
Ответ на "Польский Центр восточных исследований представил «План Келлога» по урегулированию конфликта на Украине"
  • 03.12 18:37
  • 2
Введен в строй пограничный сторожевой корабль "Анадырь" проекта 22100
  • 03.12 11:16
  • 47
Какое оружие может оказаться эффективным против боевых беспилотников
  • 03.12 10:30
  • 0
Польский оскал
  • 03.12 02:38
  • 1
НАТО открывает центр морской десантной подготовки в Арктике на фоне борьбы за сферы влияния с Россией (Newsweek, США)