JAV karinės oro pajėgos išbandė „X-51A Waverider“, kuris sugebėjo įgyti 5 kartus didesnį greitį nei garsas, ir sugebėjo skristi ilgiau nei 3 minutes, taip pasiekdamas pasaulio kūrėjų rekordą. Bandymas apskritai pavyko gerai, hipergarsiniai ginklai yra paruošti lenktynėms.
2010 m. Gegužės 27 d. „X-51A Waverider“(laisvai išverstas kaip bangos skrydis ir „nevalingas“-banglentininkas) buvo numestas iš B-52 bombonešio virš Ramiojo vandenyno. „X-51A“stiprintuvo pakopa, pasiskolinta iš gerai žinomos raketos ATCAMS, „Waverider“pakėlė į 19,8 tūkst. Po to raketa pakilo į 21, 3 tūkstančių metrų aukštį ir įgavo 5 Macho greitį (5 M - penki garso greičiai). Iš viso raketų variklis veikė apie 200 sekundžių, po to X-51A išsiuntė signalą dėl savęs sunaikinimo, susijusio su telemetrijos sutrikimų protrūkiu. Pagal planą, raketa turėjo išvystyti 6 M greitį (pagal projektą X-51 greitis buvo 7 M, tai yra daugiau nei 8000 km / h), o variklis turėjo dirbti 300 sekundžių.
Bandymai nebuvo tobuli, tačiau tai netrukdė jiems tapti išskirtiniu pasiekimu. Variklio veikimo laikas tris kartus viršijo ankstesnį rekordą (77 s), kurį turėjo sovietų (vėliau Rusijos) skraidymo laboratorija „Kholod“. 5M greitis pirmą kartą buvo pasiektas naudojant įprastą angliavandenilių kurą, o ne naudojant kai kuriuos „išskirtinius“, tokius kaip vandenilis. „Waverider“naudojo mažo garų žibalą „JP-7“, naudojamą garsiajame itin greitojo žvalgybos lėktuve SR-71.
Kas yra „Scrumjet“ir kokia yra dabartinių pasiekimų esmė? Iš esmės ramjetiniai varikliai (ramjetiniai varikliai) yra daug paprastesni nei visiems pažįstami turboreaktyviniai varikliai (turboreaktyviniai varikliai). „Ramjet“variklis yra tiesiog oro įsiurbimas (vienintelė judanti dalis), degimo kamera ir antgalis. Tai palyginama su reaktyviosiomis turbinomis, kai ventiliatorius, kompresorius ir pati turbina pridedami prie šios elementarios schemos, išrastos dar 1913 m., Bendromis pastangomis nukreipiant orą į degimo kamerą. „Ramjet“varikliuose šią funkciją atlieka pats artėjantis oro srautas, todėl iš karto nebereikia įmantrių konstrukcijų, veikiančių karštų dujų sraute ir kitais brangiais turboreaktyvinio gyvenimo džiaugsmais. Todėl „Ramjet“varikliai yra lengvesni, pigesni ir mažiau jautrūs aukštai temperatūrai.
Tačiau paprastumas turi savo kainą. Tiesioginio srauto varikliai neveiksmingi esant žemesniam garsui (iki 500–600 km / h neveikia visiškai)-jiems tiesiog nepakanka deguonies, todėl jiems reikia papildomų variklių, kurie pagreitina aparatą iki efektyvaus greičio. Atsižvelgiant į tai, kad į variklį patenkančio oro tūrį ir slėgį riboja tik oro įsiurbimo skersmuo, labai sunku efektyviai valdyti variklio trauką. „Ramjet“varikliai paprastai yra „užaštrinti“siauram darbo greičiui, o už jo ribų jie pradeda elgtis neadekvačiai. Dėl šių būdingų trūkumų esant žemesniam garso greičiui ir vidutiniam viršgarsiniam garsui, turboreaktyviniai varikliai radikaliai lenkia savo tiesioginio srauto konkurentus.
Situacija pasikeičia, kai orlaivio judrumas nukrypsta nuo 3 svyravimų. Esant dideliam skrydžio greičiui, variklio įleidimo angoje oras suspaudžiamas tiek, kad kompresoriaus ir kitos įrangos poreikis išnyksta - tiksliau, jie tampa kliūtimi. Tačiau esant tokiam greičiui viršgarsiniai „Ramjet“varikliai SPRVD („ramjet“) jaučiasi puikiai. Tačiau didėjant greičiui, nemokamo „kompresoriaus“(viršgarsinio oro srauto) nauda variklių projektuotojams virsta košmaru.
Turboreaktyviniuose ir SPVRD žibaluose dega santykinai mažas srautas - 0,2 M. Tai leidžia pasiekti gerą oro ir įpurškto žibalo maišymą ir atitinkamai aukštą efektyvumą. Bet kuo didesnis srauto greitis, tuo sunkiau jį stabdyti ir tuo didesni nuostoliai, susiję su šiuo pratimu. Pradedant nuo 6 M, srautą reikia sulėtinti 25–30 kartų. Belieka tik deginti kurą viršgarsiniu srautu. Štai čia ir prasideda tikrieji sunkumai. Kai oras patenka į degimo kamerą 2,5–3 tūkst. Km / h greičiu, degimo palaikymo procesas, vieno iš kūrėjų žodžiais, tampa panašus į „bandymą išlaikyti degtuką vidury taifūno. Ne taip seniai buvo manoma, kad žibalo atveju tai neįmanoma.
Hipergarsinių transporto priemonių kūrėjų problemos jokiu būdu neapsiriboja tik veikiančio SCRVD sukūrimu. Jiems taip pat reikia įveikti vadinamąjį terminį barjerą. Lėktuvas įkaista nuo trinties orui, o kaitinimo intensyvumas yra tiesiogiai proporcingas srauto greičio kvadratui: jei greitis padvigubėja, šildymas padidėja keturis kartus. Skrendant viršgarsiniu greičiu (ypač mažame aukštyje), orlaivio įkaitimas kartais būna toks didelis, kad dėl to sunaikinama konstrukcija ir įranga.
Skrendant 3 M greičiu, net ir stratosferoje, oro įleidimo angos ir sparno priekinių briaunų temperatūra yra didesnė nei 300 laipsnių, o likusios odos - daugiau nei 200 laipsnių. 2–2,5 karto didesnis greitis sušils 4–6 kartus daugiau. Tuo pačiu metu, net esant maždaug 100 laipsnių temperatūrai, organinis stiklas suminkštėja, esant 150 - duralumino stiprumas žymiai sumažėja, esant 550 - titano lydiniai praranda būtinas mechanines savybes, o esant aukštesnei nei 650 laipsnių temperatūrai aliuminis ir magnis tirpsta., plienas minkština.
Aukštą šildymo lygį galima išspręsti pasyvia šilumine apsauga arba aktyviai šalinant šilumą, naudojant laive esančias kuro atsargas kaip aušintuvą. Problema ta, kad esant labai padoriam žibalo „aušinimo“gebėjimui - šio kuro šiluminė talpa yra tik pusė vandens, jis gerai netoleruoja aukštos temperatūros, o šilumos kiekiai, kuriuos reikia „suvirškinti“, yra tiesiog siaubingas.
Paprasčiausias būdas išspręsti abi problemas (viršgarsinis degimas ir aušinimas) yra atsisakyti žibalo vandenilio naudai. Pastarasis palyginti lengvai - žinoma, palyginti su žibalu - dega net viršgarsiniu srautu. Tuo pačiu metu skystas vandenilis dėl akivaizdžių priežasčių taip pat yra puikus aušintuvas, leidžiantis nenaudoti masyvios terminės apsaugos ir tuo pačiu užtikrinti priimtiną temperatūrą laive. Be to, vandenilis tris kartus viršija žibalo kaloringumą. Tai leidžia padidinti pasiekiamų greičių ribą iki 17 M (maksimalus angliavandenilių degalams - 8 M) ir tuo pačiu padaryti variklį kompaktiškesnį.
Nenuostabu, kad dauguma ankstesnių rekordinių hipergarsinių lėktuvų skrido būtent vandeniliu. Vandenilinį kurą naudojo mūsų skraidanti laboratorija „Kholod“, kuri kol kas užima antrąją vietą pagal „scramjet“variklio trukmę (77 s). Jam NASA yra skolingas rekordinis greitis reaktyvinėms transporto priemonėms: 2004 m. NASA X-43A nepilotuojamas hipergarsinis lėktuvas 33,5 km skrydžio aukštyje pasiekė 11 265 km / h (arba 9,8 M) greitį.
Tačiau vandenilio naudojimas sukelia kitų problemų. Vienas litras skysto vandenilio sveria tik 0,07 kg. Netgi atsižvelgiant į tris kartus didesnę vandenilio „energijos talpą“, tai reiškia keturis kartus didesnį kuro bakų tūrį, esant pastoviam saugomos energijos kiekiui. Dėl to padidėja viso aparato dydis ir svoris. Be to, skystas vandenilis reikalauja labai specifinių veikimo sąlygų - „visų kriogeninių technologijų siaubo“ir plius paties vandenilio specifiškumo - jis yra labai sprogus. Kitaip tariant, vandenilis yra puikus kuras eksperimentinėms transporto priemonėms ir mašinoms, tokioms kaip strateginiai bombonešiai ir žvalgybiniai lėktuvai. Tačiau kaip kuras masiniams ginklams, kurie gali būti pagrįsti įprastomis platformomis, tokiomis kaip įprastas bombonešis ar naikintojas, jis yra netinkamas.
Dar reikšmingesnis yra X-51 kūrėjų, kuriems pavyko apsieiti be vandenilio, pasiekimas ir tuo pačiu pasiekti įspūdingus greičius bei rekordinius skrydžio su ramjet varikliu rodiklius. Dalį rekordo lemia novatoriškas aerodinaminis dizainas - tas pats bangų skrydis. Keista kampinė aparato išvaizda, laukinė išvaizda sukuria smūginių bangų sistemą, būtent jie, o ne aparato korpusas tampa aerodinaminiu paviršiumi. Dėl to kėlimo jėga atsiranda esant minimaliai kritimo srauto sąveikai su pačiu kūnu ir dėl to jo kaitinimo intensyvumas smarkiai sumažėja.
„X-51“turi juodą anglies-anglies aukštos temperatūros šilumos skydą, esantį tik pačiame nosies gale ir apatinėje pusėje. Pagrindinė kūno dalis yra padengta baltu žemos temperatūros šilumos skydeliu, o tai rodo gana švelnų kaitinimo režimą: ir tai yra 6–7 M gana tankiuose atmosferos sluoksniuose ir neišvengiamai neria į troposferą iki tikslo.
Vietoj vandenilio „pabaisos“amerikiečių kariuomenė įsigijo prietaisą, varomą praktišku aviaciniu kuru, kuris tuoj pat iškelia jį iš linksmo eksperimento lauko į realaus pritaikymo sritį. Prieš mus nebėra technologijų demonstravimas, o naujo ginklo prototipas. Jei X-51A sėkmingai išlaikys visus bandymus, po kelerių metų bus pradėta kurti visavertė kovinė X-51A +versija, aprūpinta moderniausiu elektroniniu užpildu.
Remiantis išankstiniais „Boeing“planais, „X-51A +“bus įrengti prietaisai, skirti greitai nustatyti ir sunaikinti taikinius aktyvios opozicijos sąlygomis. Galimybė valdyti transporto priemonę naudojant modifikuotą JDAM sąsają, skirtą didelio tikslumo šaudmenims nukreipti, buvo sėkmingai išbandyta pernai atlikus preliminarius bandymus. Naujosios bangos orlaivis puikiai dera prie standartinių amerikietiškų raketų matmenų, tai yra, jis saugiai telpa į laive esančius vertikalius paleidimo įtaisus, transporto paleidimo konteinerius ir bombonešių vietas. Atkreipkite dėmesį, kad raketa ATCAMS, iš kurios buvo pasiskolinta „Waverider“stiprinimo stadija, yra operacinis-taktinis ginklas, naudojamas Amerikos MLRS kelių paleidimo raketų sistemų.
Taigi 2010 m. Gegužės 12 d. JAV virš Ramiojo vandenyno išbandė visiškai praktiškos hipergarsinės sparnuotosios raketos prototipą, sprendžiant pagal suplanuotą užpildymą, skirtą sunaikinti itin saugomus sausumos taikinius (numatomas nuotolis yra 1600 km). Galbūt laikui bėgant prie jų bus pridėta paviršinių. Be didžiulio greičio, tokios raketos pasižymės dideliu įsiskverbimo gebėjimu (beje, iki 7 M pagreitinto kūno energija praktiškai prilygsta tos pačios masės TNT krūviui) ir - svarbi statiškai nestabilių bangų savybė - gebėjimas atlikti labai aštrius manevrus.
Tai toli gražu ne vienintelė perspektyvi hipergarsinių ginklų profesija.
Dešimtojo dešimtmečio pabaigoje NATO kosmoso tyrimų ir plėtros patarėjų grupės (AGARD) ataskaitose pažymėta, kad hipergarsinės raketos turėtų būti pritaikytos:
- nugalėti įtvirtintus (arba palaidotus) priešo taikinius ir sudėtingus sausumos taikinius apskritai;
- oro gynyba;
- oro viršenybės užkariavimas (tokios raketos gali būti laikomos idealia priemone perimti aukštai skraidančius oro taikinius dideliais atstumais);
- priešraketinė gynyba - balistinių raketų paleidimas pradiniame trajektorijos etape.
- naudoti kaip daugkartinio naudojimo bepiločius orlaivius tiek pataikyti ant žemės, tiek žvalgybai.
Galiausiai aišku, kad hipergarsinės raketos bus efektyviausias, jei ne vienintelis, priešnuodis prieš hipergarsinius atakos ginklus.
Kita hipergarsinių ginklų kūrimo kryptis-mažų kietojo raketinio kuro „scramjet“variklių, sumontuotų sviediniuose, skirtuose oro taikiniams sunaikinti (35–40 mm kalibrai), taip pat šarvuočių ir įtvirtinimų (kinetinių ATGM) sukūrimas. 2007 metais Lockheed Martin baigė kinetinės prieštankinės raketos CKEM (Compact Kinetic Energy Missile) prototipo bandymus. Tokia raketa 3400 m atstumu sėkmingai sunaikino sovietų tanką T-72, aprūpintą patobulintais reaktyviais šarvais.
Ateityje gali atsirasti dar egzotiškesnių konstrukcijų, pavyzdžiui, transatmosferiniai orlaiviai, galintys suborbitinius skrydžius tarpžemyniniame diapazone. Manevravimo hipergarsinės balistinių raketų galvutės taip pat yra gana aktualios - ir netolimoje ateityje. Kitaip tariant, per ateinančius 20 metų kariniai reikalai kardinaliai pasikeis, o hipergarsinės technologijos taps vienu iš svarbiausių šios revoliucijos veiksnių.
