Когда речь заходит о странах, разрабатывающих передовые технологии в аэрокосмической отрасли, Австралия приходит на ум далеко не первой. Тем не менее почти незаметно для широкой публики в этом государстве уже третье десятилетие подряд развивается одна из сильнейших в мире инженерных школ по созданию гиперзвуковых двигателей. Среди наиболее заметных ее проектов — оригинальный самолет-носитель для выведения космических спутников на орбиту, который со временем послужит основой для пассажирского лайнера, способного пересечь Тихий океан за два с половиной часа.
Компания Hypersonix Launch Systems появилась в 2019 году и за прошедшее время довольно редко подавала признаки жизни в медиапространстве. Но на прошлой неделе австралийский инженерный стартап выпустил сразу три пресс-релиза, как бы напоминая миру, что работа по созданию революционной аэрокосмической техники продолжается полным ходом. А проект Hypersonix — воздушно-космическая система Wirraway, — надо признать, действительно выглядит интересно.
На первый взгляд, концепция не нова: трехступенчатая система вывода полезной нагрузки в космос сверхлегкого класса с использованием самолета-носителя. Но самое любопытное скрывается, как обычно, в деталях. Во-первых, самолет-носитель Delta Velos в схеме Wirraway — не эрзац первой ступени, как обычно (например, в случае ракет Pegasus и LauncherOne), а полноценная вторая часть всей системы. И, во-вторых, главная особенность этого летательного аппарата — силовая установка из четырех гиперзвуковых прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ГПВРД, scramjet), что и обуславливает необходимость в стартовом ускорителе.
©Hypersonix Launch Systems, Vimeo Наконец, общая задача стартапа заключается не столько в создании очередного средства оперативной доставки сверхмалых спутников на орбиту, а в развитии технологии. Насколько далеко собираются зайти австралийские инженеры, представить трудно: основной целью значится гиперзвуковой авиалайнер для трансконтинентальных пассажирских рейсов. Верится в это с трудом, но, судя по всему, талантливых специалистов мало что уже сможет остановить. Кратко разбираемся, почему успех Hypersonix Launch Systems в той или иной степени неизбежен.
Крепкий фундамент
Сама по себе высокотехнологичная австралийская фирма не взялась из ниоткуда. Основатели и костяк штата Hypersonix Launch Systems — команда инженеров, непосредственно работавших над несколькими программами по разработке, изучению и тестам в реальных условиях серии прямоточных реактивных двигателей. Наиболее известная из них — Hypersonic International Flight Research Experimentation (HIFiRE), результатом которой стала серия успешных летных испытаний прототипов гиперзвуковых летательных аппаратов.
Схема эксплуатации воздушно-космической системы Wirraway. По задумке инженеров проекта, в идеале роль первой ступени будет выполнять бустер Boomerang — тоже работающей на водороде, но уже почти «классическая» ракета, которая после отделения гиперзвукового самолета с полезной нагрузкой должна раскрыть крылья и спланировать обратно к месту старта
Источник изображения: Hypersonix Launch Systems
Слово «международный» (international) в названии неслучайно: в этом проекте принимали участие как австралийские организации, так и американские. В их числе отдельно стоит отметить Организацию оборонной науки и техники Австралии (DSTO), а также Научно-исследовательскую лабораторию ВВС США (AFRL), но роль оборонных структур в будущем Wirraway мы оценим чуть ниже.
Помимо национальных проектов, многие сотрудники Hypersonix прошли через ряд авторитетнейших компаний и организаций в отрасли. Основатель компании Майкл Смарт (Michael Smart), например, несколько лет работал в Исследовательском центре Лэнгли (NASA Langley). Почти все они так или иначе ведут либо недавно завершили научную деятельность в крупнейших институтах Австралии. Иными словами, команда — сплошь высококвалифицированные профессионалы.
 |
| Трехмерная визуализация ГПВРД Spartan. Композитный топливный бак и воздушный тракт из композита с керамической матрицей. Атмосферный воздух захватывается воздухозаборником, за счет определенным образом рассчитанной геометрии канала сжимается и разогревается, и-за чего при смешивании с водородом воспламеняется. При этом воздушный поток никогда не замедляется до скоростей ниже M=1, то есть горение поддерживается в гиперзвуковом режиме — этот аспект работы ГПВРД представляет наибольшую сложность для инженеров всего мира. |
| Источник: ©Hypersonix Launch Systems |
 |
| Прототип гиперзвукового самолета Delta Velos в разрезе. |
| Источник: ©Hypersonix Launch Systems |
Кстати говоря, имя проекта — Wirraway — отсылает к истории авиации страны и косвенно к ее культурному наследию. Так назывался многоцелевой самолет, производившийся в 1939-1946 годах компанией Commonwealth Aircraft Corporation (ныне, после череды поглощений, представляет собой подразделение Boeing). Пусть и созданный на основе американского учебного North American NA-16, для Австралии Wirraway олицетворяет зарождение собственной авиастроительной отрасли.
Разумный подход и планирование
Взять одни лишь наработки по нескольким похожим государственным программам исследований и пообещать готовый продукт в сравнительно отдаленном будущем — неплохой вариант для банального освоения средств инвесторов. Но Hypersonix Launch Systems действует несколько иначе. В арсенале компании уже есть двигатель Spartan, представляющий собой результат «30 лет опыта, более чем шести тысяч наземных тестов и 11 суборбитальных испытательных полетов по проектам HiFiRe и HyShot». До конца не ясна степень готовности этого ГПВРД, но, по словам представителей стартапа, его прототипы существуют и активно тестируются.
Три вышеупомянутых свежих пресс-релиза посвящены коллаборации Hypersonix с различными научно-исследовательскими организациями с целью практического воплощения проекта Wirraway. Ключевую роль в будущем стартапа сыграет Сиднейский университет, в которым заключено соглашение о совместной научной работе над гиперзвуковым самолетом. А производственный центр этого учреждения (SMH) поможет в создании материалов и деталей. Третья публикация компании в очередной раз восхваляла композиты с керамической матрицей (CMC), которые станут главным ноу-хау Hypersonix.
Из CMC компания собирается изготавливать «сердце» Delta Velos — ГПВРД Spartan. В нем, что типично для силовых установок этого класса, отсутствуют подвижные части, а конструкция содержит минимум деталей. Фактически это бак с водородом, патрубки от которого идут к трубе сложной формы. Именно геометрия двигателя определяет все его характеристики: правильно рассчитать Spartan — вот основная задача Hypersonix. Значительную часть остальных работ по реализации проекта компания, как уже очевидно, планирует возложить на плечи партнеров. Выглядит разумно: слишком много стартапов пытались сделать все своими силами и не справлялись с этим.
 |
| Эскиз прототипа Dart AE (размеры в миллиметрах). |
| Источник: ©Hypersonix Launch Systems |
 |
| Старт Delta Velos (без третьей ступени) на ускорителе (первой ступени). |
| Источник: ©Hypersonix Launch Systems |
На первом этапе Hypersonix с партнерами построит прототип Delta Velos — технологический демонстратор Dart AE. Длиной всего 2,8 метра и с одним Spartan, этот аппарат должен впервые стартовать в первом квартале следующего года и пролететь 500 километров. По результатам его испытаний сделают следующий шаг — второй прототип, уже под названием Delta Velos Demonstrator. От финального гиперзвукового самолета он отличается только размерами (длина — 5,5 метра, диаметр фюзеляжа — 60 сантиметров), объемом бака с горючим и отсутствием креплений для полезной нагрузки (третьей ступени всей системы Wirraway). Но он будет оснащаться четырьмя ГПВРД и должен пролететь 2500 километров в конце 2023 года.
Кульминацией работ стартапа должен стать полноценный Delta Velos Orbiter: 12-метровый гиперзвуковой самолет с размахом крыла 3,5 метра и фюзеляжем диаметром в метр. В движение его будут приводить четыре двигателя Spartan. Что же до первой и третьей ступеней воздушно-космической системы, то Hypersonix пока не загадывает так далеко. Компания рассматривает возможность самостоятельной разработки, но, согласно основному плану, предпочитает заказать их у более опытных в отрасли партнеров. Аппарат Delta Velos рассчитывается на использование с практически любым ускорителем (что критически важно для испытаний), а вот с разгонным блоком (верхней ступенью) все несколько сложнее: ее придется создавать уникальной.
Успех неизбежен
Связанные с гиперзвуковым движением технологии считаются стратегически важными. А учитывая невероятную сложность при их создании, любые квалифицированные и добившиеся хоть каких-то успехов команды инженеров — на вес даже не золота, а калифорния.
Да, сама концепция Wirraway не выглядит коммерчески перспективной в качестве средства выведения спутников на орбиту. Но если посмотреть чуть прищурившись, в этой системе угадывается гиперзвуковая боевая ракета для решения широкого спектра задач. Потенциально — межконтинентальной дальности. Так что военные будут самым пристальным образом следить за Hypersonix и помогать всеми силами, чтобы затем воспользоваться наработками. Так или иначе, плоды австралийских специалистов будут летать.