На пути к гиперзвуку

Назвать дату, которую можно было бы считать началом освоения гиперзвуковых скоростей не так-то просто. Идея создания гиперзвуковых самолетов появилась еще до начала второй мировой войны. Но перейти от первых теоретических проектов, разработчиками которых большей частью являлись немецкие инженеры, к практике удалось только в 50-х годах. В 1947 г. в исследовательском центре Langley Research Center была сформирована группа инженеров, занимавшаяся проблемами гиперзвуковых полетов. Помимо прочего, они создали первую в мире гиперзвуковую аэродинамическую трубу, которая использовалась при создании экспериментального самолета Х-15.

На пути к гиперзвуку


Именно он стал первым самолетом, который смог, пусть ненамного, но выйти за границу атмосферы Земли. Установленный на нем 22 августа 1962 г. неофициальный рекорд высоты (107960 м) был превзойден только спустя 42 года. Рекорд же скорости для пилотируемых самолетов, установленный Уильямом Найтом на Х-15-2 3 октября 1963 г. (7273 км/ч) не перекрыт до сих пор. Но программа Х-15 закончилась, так и не дав прямого продолжения.


27 марта 2004 г. неподалеку от побережья Калифорнии с бомбардировщика В-52 стартовал беспилотный аппарат Х-43А. С помощью стартового ускорителя экспериментальный аппарат достиг высоты 29 км, где отделился от ракеты-носителя. Далее заработал его собственный прямоточный двигатель. И хотя он проработал всего 10 секунд, Х-43А развил скорость 11263 км/ч. На такой скорости путешествие из Москвы в Нью-Йорк заняло бы 41 минуту.

На пути к гиперзвуку


Но для этого необходимо еще решить массу проблем технического характера. Самые главные из них - создание двигателя, способного устойчиво работать на гиперзвуковых скоростях, и нагрев конструкции при полете в атмосфере, так называемый "тепловой барьер".

Из всего многообразия реактивных двигателей для перспективных гиперзвуковых аппаратов подходят несколько: турбопрямоточный, ракетно-прямоточный и прямоточный. При полете в атмосфере, очевидно, целесообразно применять двигатели, в той или иной мере использующие "даровой" кислород атмосферы. Наиболее перспективными считаются прямоточные воздушно-реактивные двигатели. На первый взгляд их конструкция предельно проста: генератор скачков уплотнения, обеспечивающий сжатие потока и его торможение, форсунки для впрыска топлива, стабилизаторы горения и сопло. Подвижных частей в двигателе практически нет, разве что насос подачи горючего.

Исследования в области создания ГПВРД ведутся с 1950-х годов, но, несмотря на кажущуюся простоту концепции, аэро- и термодинамические проблемы полета с высокой гиперзвуковой скоростью так сложны, что до сих пор так и не удалось создать работоспособный двигатель, который можно было бы установить на пригодный для штатной эксплуатации летательный аппарат.

По гиперзвуковым аппаратам работают не только в США, но и в Европе. Французское национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства (ONERA) приступило к исследованиям гиперзвуковых скоростей в начале 1990-х годов. В 1992-1998 гг. совместно с компаниями Aerospatiale, Dassault Aviation, Sep и Snecma проводилась программа PREPHA (1992-1998), ориентированная на создание ПВРД для разгонной ступени космического аппарата. С 1997 по 2002 гг. ONERA совместно с DLR по программе JAPHAR исследовала концепцию гиперзвукового летательного аппарата с ПВРД, работающим на водороде. Практически одновременно совместно с MBDA France по программе PROMETHEE исследовалась возможность создания аппарата с ПВРД изменяемой геометрии (применительно к ракетам класса "воздух-земля" большой дальности).

Однако пока только Россия обладает необходимым научно-техническим заделом, позволяющим составить конкуренцию США.

Научная группа, занимающаяся исследованием рабочего процесса ГПВРД, была организована в МАИ на кафедре 201 в 1969 г. Основой коллектива стал ряд сотрудников МКБ "Красная звезда", базовое оборудование было передано из НИИ ТП (ныне Центр имени М.Келдыша). Наиболее динамично работы в области исследований и разработок камер сгорания ГПВРД велись в период с 1977 по 1990 гг. По результатам этих работ коллектив сотрудников в 1989 г. был удостоен премии Совета Министров СССР. Но в начале 90-х годов государственное финансирование данного направления практически прекратилось.

В тоже время, накопленный опыт проведения огневых экспериментов и результаты работ привлекли внимание ряда европейских организаций. В 1992 г. подразделение лаборатории кафедры 201 было преобразовано в научный центр "Аэроспейс", силами которого выполнялись работы по международным контрактам. Основным партнером МАИ стало объединение Aerospatiale (Франция) (ныне MBDA France).

В СССР в 1991-1998 гг. по программе "Холод" были проведены летные эксперименты на летающей лаборатории (ЗУР С-200) с испытанием гиперзвукового прямоточного двигателя, созданного в ГосМКБ "Радуга".

История федерального государственного унитарного предприятия "Государственное машиностроительное конструкторское бюро "Радуга" имени А.Я.Березняка" (ГосМКБ "Радуга") началась в 1951 г. В то время заводу № 1, расположенному в подмосковном поселке Иваньково (в настоящее время - город Дубна) постановлением Совета Министров было дано задание освоить новую для предприятия тематику "Б" - создание крылатых ракет.

Затем вышел приказ министра авиационной промышленности, согласно которому на заводе был организован филиал ОКБ-155 (Ныне конструкторский центр РСК "МиГ"). Первым проектом предприятия стала доработка и передача в серийное производство реактивного самолета-снаряда КС, разработанного в ОКБ-155. Затем появились крылатые ракеты КСС, КС-7, которые принесли коллективу первую известность в авиационном мире.

Одна из лучших разработок конструкторского бюро в начале 60-х годов - Х-22, ставшая родоначальницей целого семейства ракет.

В 1966 г. филиал ОКБ-155-1 был преобразован в самостоятельную организацию - "Машиностроительное конструкторское бюро "Радуга".

Этапной работой КБ в 60-е годы стала гиперзвуковая противокорабельная крылатая ракета Х-45, предназначенная для уничтожения авианосцев, а в 1970 г. коллектив предприятия подключился к работам в рамках проекта "Спираль".

На пути к гиперзвуку


Сверхзвуковая низковысотная противокорабельная ракета 3М-80 "Москит" по своим характеристикам превосходит все существующие на сегодняшний день зарубежные аналоги. Сбить ее практически невозможно. Только за счет своей кинетической энергии она способна переломить корабль пополам даже без боевой части.

Одним из важнейших направлений работ МКБ является освоение гиперзвуковых скоростей. Еще в 1973-78 и в 1980-1985 гг. были разработаны и испытаны несколько опытных образцов для испытаний гиперзвуковых авиадвигателей.

На пути к гиперзвуку


В начале 1990-х гг. конструкторы "Радуги" разработали гиперзвуковую крылатую ракету Х-90. Работа над боевой ракетой была приостановлена в 1992 г., однако для отработки различных решений на базе Х-90 был гиперзвуковой экспериментальный летательный аппарат (ГЭЛА). Кроме этого, на основе заслуженной Х-22 коллектив МКБ предложил летающую лабораторию "Радуга Д2".

В 1993 г. началась активная реализация проекта "Бурлак-Диана". Дальнейшим развитием проекта станет создание новой ракеты-носителя "Бурлак-М" с гиперзвуковым воздушно-реактивным двигателем.

В 2004 г., ФГУП "ГосМКБ "Радуга" преобразовано в открытое акционерное общество и стало полноправным членом ОАО "Корпорация "Тактическое ракетное вооружение".

На пути к гиперзвуку


Уникальное изделие, и сегодня не имеющее аналогов, ГосМКБ "Радуга" публично продемонстрировало на выставке МАКС-97. Гиперзвуковая летающая лаборатория "Радуга Д2" была создана на базе авиационной ракеты Х-22 и предназначалась для выполнения летных экспериментов и для подтверждения имитационных программ.
"Радуга Д2" представляет собой модернизированную крылатую ракету Х-22, способную совершать полет со скоростью, превышающей М=6. Масса полезной нагрузки - экспериментального оборудования - до 800 кг.

Однако работы по освоению гиперзвуковых скоростей в СССР так и не пришли к достойному завершению. Причина не только финансовая, но и чрезвычайная сложность и многофакторность задач, стоящих перед создателями гиперзвуковых летательных аппаратов.

Сегодня решение проблемы видится в поэтапном приближении к "гиперзвуку", что в свою очередь предполагает создание летающих лабораторий, позволяющих в реальных условиях свободного полета отрабатывать технические решения и технологии, позволяющие в дальнейшем приступить к созданию гиперзвуковых ЛА, пригодных к практическому применению.

В этом году на 48-м авиасалоне в Ле Бурже Франция и Россия объявили о том, что работа по программе экспериментального гиперзвукового аппарата LEA входит в фазу летных испытаний.

На пути к гиперзвуку


Проект LEA стартовал в 2003 г.

Создание экспериментальных ГПВРД зависит от решения двух ключевых проблем: разработка материалов и технологий для изготовления камер сгорания малого веса с внутренней структурой, пригодной для охлаждения топливом, и подтверждение наличия положительного баланса между тягой двигателя и сопротивлением ЛА в полете.

Большая часть предварительных результатов может быть получена на доступном наземном стендовом оборудовании и с помощью классического численного моделирования. Поэтому важная роль в программе LEA испытательному стенду METHYLE, созданному на основе похожей установки, разработанной для программы JAPHAR. Стенд должен обеспечить возможность моделирования полета опытных образцов ЛА с использованием различных типов топлива на скоростях, соответствующих числам М=7,5 при температурах до 2100 град. С.

С другой стороны необходима демонстрация надежности прогноза положительного баланса сил тяги и сопротивления гиперзвукового летательного аппарата. Для выполнения этого ответственного шага, MBDA-France и ONERA возглавили европейскую научную программу, названную LEA.

Основные направления программы LEA:

выбор методик исследования ГЛА, используя наземные испытания и численное моделирование,
выбор исследовательских средств достижения цели (экспериментальных или численных),
применение выбранных средств для разработки экспериментальной модели ЛА,
апробация этих методик в серии летных экспериментов.
Цель проекта LEA - проведение летного эксперимента для подтверждения работоспособности концепции широкодиапазонного ПВРД с механически регулируемой камерой сгорания.

В результате работ по Фазе 2, которые проводятся в настоящее время, должна быть получена детальная конструкция ГЛА для первой серии испытаний в свободной струе с целью проверки тягово-аэродинамических характеристик. Испытания должны начаться в 2010 г.

На пути к гиперзвуку


Учитывая большой опыт России в практической разработке и проведении испытаний гиперзвуковых летательных аппаратов, в 2004 г. был заключен первый контракт. С 2004 г. совместным работам MBDA-МАИ, в соответствии с распоряжением президента РФ, был придан статус международного военно-технического сотрудничества. Основной целью этих работ является проведение летных испытаний широкодиапазонного ПВРД на гиперзвуковом летательном аппарате.

"Работы по контракту ведутся поэтапно и в настоящее время достигнут определенный прогресс в работе, который позволил подписать в Ле-Бурже очередной контракт, предусматривающий, в том числе, работы с натурным аппаратом LEA в России", - сказал первый заместитель директора Федеральной службы по военно-техническому сотрудничеству (ФСВТС) Александр Фомин.

Согласованный график работ предусматривает проведение четырех летных испытаний в 2012-2014 годах.

В совместной работе участвуют компании MBDA, ONERA, Gattefin SAS, "Рособоронэкспорт" и КБ "Радуга".Проектирование аппарата ведут MBDA и ONERA, строить LEA будет компания Gattefin SAS во Франции.

Учитывая большой опыт ГосМКБ "Радуга" в практической разработке и проведении испытаний гиперзвуковых ЛА, руководство программы LEA заключило с ФГУП "Рособоронэкспорт" контракт на проведение летных испытаний аппарата. В подготовке и выполнении программы LEA принимают участие также Летно-испытательный центр (ЛИЦ) им. М.М.Громова, МАИ и ЦИАМ. Общая координация работ российских участников возложена на "Рособоронэкспорт". Летные испытания аппарата пройдут в России. Для этого планируется использовать летающую лабораторию, созданную на базе бомбардировщика Ту-22М3. Кроме того, ЦАГИ проведет аэродинамические продувки аппарата, а Летно-исследовательский институт им М.М.Громова предоставит самолет Ил-76 для телеметрии испытаний.

Планируется выполнить четыре пуска с самолета Ту-22М3. Аппарат будет лететь на скорости, соответствующей числу М=8 примерно 20-30 секунд.

На пути к гиперзвуку


Последняя конфигурация LEA, представленная концерном MBDA и Управлением ONERA, значительно отличается от прежних. Изменения коснулись воздухозаборника и хвостовой части планера с оперением. Длина фюзеляжа стала меньше: в первоначальном ЛА она была 5 м, а в данном проекте - 4,2 м. Конструкции головной части корпуса и воздухозаборника ЛА LEA отрабатывались на модели в масштабе 1:3 в 2004-2005 гг. В настоящее время проводятся ее испытания в аэродинамической трубе Управления ONERA. Натурные испытания LEA с реактивным двигателем при числах M=6 предполагается провести весной 2010 г., а при числах М=7,5 - осенью 2011 г.

Летные испытания позволят разработчикам определиться с методологией проектирования и окончательным выбором направления дальнейшей разработки европейского перспективного гиперзвукового ЛА.
Автор: Андрей Юргенсон
Первоисточник: http://www.aviaport.ru


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter

Видео в тему

Читайте также
Комментарии 1
  1. gridasov 2 мая 2012 19:24
    Для достижения гиперскоростей нет необходимости создавать такие сложные системы . К тому же каждый конструктор знает , что надежное это простое. Надо понимать , что плазма это магнитные силовые потоки, это одна из форм этих потоков. Плазма это не состояния вещества, это информационное средство соединяющее " одно" с" другим". Плазма не бывает горячей или холодной. Меняется состояние вещества по отношению к другому, через плазму.
    Среду в которой осуществляется полет Л.А. нужно гармонично соединить через плазму. Поэтому есть простой способ. Среду которая создает сопротивление нужно так пропустить через себя , чтобы она на внешней оболочке образовала гармоничный потенциал сама с собой. Это наз. перераспределение потенциала. Следует понимать , что мы люди прежде чем , что либо увидим, услышим, почувствуем, сначала соприкасаемся с носителем информации -плазмой. Между нами и источником самостоятельная среда. Источник соприкасается через плазму со средой . Мы соприкасаемся через плазму тоже со средой. Не среда переносит информацию, а плазма. Вот для создания сбалансированного потенциала и существует метод и само устройство.. Таких устройств несколько. Одно преобразует смешанные вещественные среды в околоземном пространстве и имеет подвижные части. Другое не имеет подвижных частей , но функционально подобно первому . Пока нет настолько гармоничного устройства, которое бы обеспечивало необходимые задачи. При том , что как отдельное физическое явление и процесс все известно давно.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня