Удачи и провалы гиперзвуковых летательных аппаратов
Постоянные работы по увеличению скорости летательных аппаратов уже в начале шестидесятых годов прошлого века довели авиацию до гиперзвуковых скоростей. Экспериментальный ракетоплан North American X-15 совершил почти двести полетов, в большей части которых разгонялся до скорости, в пять раз превышающей скорость звука. Подобные скорости сулили летательным аппаратам большие перспективы, в первую очередь боевые. Однако ряд особенностей гиперзвукового полета очень сильно затруднял создание новых ракетопланов или подобных им аппаратов, пригодных для практического использования.
Наиболее ярким примером трудности создания подобных конструкций стали советский и американский проекты «Спираль» и Boeing X-20 Dyna-Soar. В ходе этих проектов обе страны провели массу исследований, построили несколько экспериментальных летательных аппаратов и потратили много сил и времени. Тем не менее, «Спираль» и X-20 так и не полетели. Сложность, дороговизна и не вполне ясные перспективы в итоге привели к закрытию обоих проектов и изменению приоритетов потенциальных заказчиков. Для боле полного понимания той ситуации стоит немного подробнее рассмотреть «Спираль», X-20 и другие проекты более позднего времени.
Американский «истребитель»
В 1957 году США начали программу X-20 Dyna-Soar, целью которой было создание многофункционального пилотируемого орбитального самолета. В зависимости от тактической необходимости аппарат X-20 должен был проводить разведку объектов противника, наносить по ним удары или уничтожать вражеские орбитальные аппараты, в том числе и подобные ему самолеты. Вне зависимости от тактической задачи Dyna-Soar имел большое преимущество перед традиционной авиацией: существующие и перспективные зенитные системы по определению не могли сбить его. Таким образом, противнику оставалось бы только наблюдать за полетом X-20 при помощи радаров и осознавать свою беспомощность.
Изначально в конкурсе на разработку космического аппарата Dyna-Soar претендовало несколько компаний, но в итоге была выбрана фирма Boeing. В ее версии перспективный космоплан выглядел следующим образом. Аппарат длиной почти 11 метров имел треугольное крыло размахом 6,2 м. Крыло большой стреловидности располагалось непосредственно под фюзеляжем и на определенных этапах полета должно было выполнять функцию аэродинамического тормоза. Управление аппаратом во время посадки должно было осуществляться при помощи элевонов на задней кромке крыла и двух килей с рулями направления, расположенных на законцовках консолей. Интересным образом был скомпонован фюзеляж. В передней его части располагались электроника и газодинамические рули. За аппаратурным отсеком располагалась кабина пилота. Один «космолетчик» мог полностью управлять всеми системами орбитального самолета. Органы управления X-20 предлагалось делать по аналогии с обычными самолетами: ручка управления по крену и тангажу, а также педали. Управление разгонным блоков в варианте космического перехватчика планировалось осуществлять при помощи отдельной панели управления. Для спасения пилота предлагалось применять катапультируемое кресло с твердотопливным двигателем. Однако, как ни старались инженеры «Боинга», им так и не удалось обеспечить спасение на высоких скоростях, начиная с М=1,5-2. Сразу за кабиной располагался грузоотсек, в котором можно было разместить вооружение общим весом до тысячи фунтов (около 450 кг). Наконец, кормовая часть фюзеляжа отдавалась под агрегаты стыковки с разгонным блоком или ракетой-носителем.
Ввиду огромных расчетных скоростей – при полетах в атмосфере X-20 должен был разгоняться до 7-7,5 километров в секунду – конструкция планера состояла исключительно из тугоплавких металлов и сплавов. Примечательно, что защита конструкции от перегрева должна была осуществляться исключительно сбросом тепловой энергии в виде излучения. Теплопоглощающие или постепенно сгорающие материалы не предусматривались. Остекление кабины почти на всем протяжении полета закрывалось специальным обтекателем. Таким образом, пилот мог осматривать окружающую обстановку через стекла только во время посадки, когда обтекатель сбрасывался. Для посадки X-20 планировалось оснастить трехстоечным лыжным шасси.
Еще одним, возможно, успешным отечественным проектом стала тема ГЭЛА (Гиперзвуковой экспериментальный летательный аппарат) или Х-90. Известно, что этот проект создавался в МКБ «Радуга» в конце восьмидесятых и после неоднократно демонстрировался на различных авиационных выставках. При этом имеются данные о прекращении работ по проекту еще в 1992 году, т.е. до первого показа широкой публике. Аппарат ГЭЛА представлял собой крылатую ракету с раскладным треугольным крылом и фюзеляжем, почти полностью отданным под прямоточный двигатель. По-видимому, для обеспечения требуемого течения воздуха на входе в воздухозаборник ракету оснастили специфическим клиновидным носовым обтекателем. При стартовой массе около 15 тонн ракета Х-90, вероятно, могла бы разгоняться до скорости не менее М=4,5. До сих пор нет никаких достоверных сведений о результатах проекта ГЭЛА. Согласно некоторым источникам, опытная крылатая ракета еще в конце восьмидесятых впервые была сброшена с самолета, а немного позже совершила свой первый гиперзвуковой полет. Тем не менее, пока нет проверенного и достойного внимания подтверждения этому.
За рубежом создание новых гиперзвуковых летательных аппаратов шло примерно с тем же темпом, что и в нашей стране, причем особых успехов до определенного времени не было. «Переломным» стал проект Boeing X-43. Внешне этот летательный аппарат в некотором роде напоминал российский ГЭЛА. По причине использования прямоточного воздушно-реактивного двигателя снова понадобилось применить носовой обтекатель, оптимизирующий поток перед воздухозаборником. В хвостовой части X-43 имел два небольших крыла-стабилизатора и два киля. В июне 2001 году этот гиперзвуковой беспилотник совершил свой первый полет, оказавшийся неудачным. Из-за проблем с системой управления аппарат был уничтожен по команде с земли. Второй полет прошел штатно, а в третьем, в ноябре 2004-го года, беспилотник установил рекорд, разогнавшись до скорости порядка 11200 километров в час – около М=9,5-9,6.
Советский разгонный самолет «50-50» в этом плане был бы немного более удобным. При использовании керосина он не требовал бы какого-то особого топливного оборудования аэродрома. Однако водородный вариант самолета-разгонщика уже не смог бы функционировать без наличия на аэродроме соответствующей заправочной техники, топливного комплекса и т.п. систем, предназначенных для работы со сжиженным водородом. Проекты наподобие американских X-43 и X-51, насколько известно, менее требовательны к специальному оборудованию. Во всяком случае, пока они были на стадиях испытаний, аэродромы, на которых проводилась подготовка к пробным пускам, серьезно не модернизировались. В то же время, реальное использование серийной ракеты на базе X-51 может потребовать определенных изменений в инфраструктуре военных баз, но пока нельзя сказать, какими они будут.
В общем, быстрому развитию гиперзвуковых летательных аппаратов мешают объективные причины. Прогресс, сложный сам по себе, затрудняется рядом характерных для этого вида техники проблем. Поэтому в ближайшие годы точно не стоит ждать появления гиперзвукового летательного аппарата, полностью пригодного к практическому применению. В последнее время ходят слухи, что в середине текущего 2013 года российские военные и инженеры начнут испытания некоего нового летательного аппарата, способного перемещаться с гиперзвуковыми скоростями. Какие-либо подробные сведения об этом проекте, равно как и сам факт его существования, пока официально не оглашались. Если же эти слухи соответствуют действительности, то все равно в течение нескольких следующих лет проект будет сугубо научным и экспериментальным. Появление первых серийных гиперзвуковых летательных аппаратов, имеющих практически применимые возможности, стоит отнести к периоду после 2020 года или даже позже.
По материалам сайтов:
http://astronautix.com/
http://ntrs.nasa.gov/
http://buran.ru/
http://testpilot.ru/
http://aviationweek.com/
http://globalsecurity.org/
http://airwar.ru/
Наиболее ярким примером трудности создания подобных конструкций стали советский и американский проекты «Спираль» и Boeing X-20 Dyna-Soar. В ходе этих проектов обе страны провели массу исследований, построили несколько экспериментальных летательных аппаратов и потратили много сил и времени. Тем не менее, «Спираль» и X-20 так и не полетели. Сложность, дороговизна и не вполне ясные перспективы в итоге привели к закрытию обоих проектов и изменению приоритетов потенциальных заказчиков. Для боле полного понимания той ситуации стоит немного подробнее рассмотреть «Спираль», X-20 и другие проекты более позднего времени.
Американский «истребитель»
В 1957 году США начали программу X-20 Dyna-Soar, целью которой было создание многофункционального пилотируемого орбитального самолета. В зависимости от тактической необходимости аппарат X-20 должен был проводить разведку объектов противника, наносить по ним удары или уничтожать вражеские орбитальные аппараты, в том числе и подобные ему самолеты. Вне зависимости от тактической задачи Dyna-Soar имел большое преимущество перед традиционной авиацией: существующие и перспективные зенитные системы по определению не могли сбить его. Таким образом, противнику оставалось бы только наблюдать за полетом X-20 при помощи радаров и осознавать свою беспомощность.
Изначально в конкурсе на разработку космического аппарата Dyna-Soar претендовало несколько компаний, но в итоге была выбрана фирма Boeing. В ее версии перспективный космоплан выглядел следующим образом. Аппарат длиной почти 11 метров имел треугольное крыло размахом 6,2 м. Крыло большой стреловидности располагалось непосредственно под фюзеляжем и на определенных этапах полета должно было выполнять функцию аэродинамического тормоза. Управление аппаратом во время посадки должно было осуществляться при помощи элевонов на задней кромке крыла и двух килей с рулями направления, расположенных на законцовках консолей. Интересным образом был скомпонован фюзеляж. В передней его части располагались электроника и газодинамические рули. За аппаратурным отсеком располагалась кабина пилота. Один «космолетчик» мог полностью управлять всеми системами орбитального самолета. Органы управления X-20 предлагалось делать по аналогии с обычными самолетами: ручка управления по крену и тангажу, а также педали. Управление разгонным блоков в варианте космического перехватчика планировалось осуществлять при помощи отдельной панели управления. Для спасения пилота предлагалось применять катапультируемое кресло с твердотопливным двигателем. Однако, как ни старались инженеры «Боинга», им так и не удалось обеспечить спасение на высоких скоростях, начиная с М=1,5-2. Сразу за кабиной располагался грузоотсек, в котором можно было разместить вооружение общим весом до тысячи фунтов (около 450 кг). Наконец, кормовая часть фюзеляжа отдавалась под агрегаты стыковки с разгонным блоком или ракетой-носителем.
Ввиду огромных расчетных скоростей – при полетах в атмосфере X-20 должен был разгоняться до 7-7,5 километров в секунду – конструкция планера состояла исключительно из тугоплавких металлов и сплавов. Примечательно, что защита конструкции от перегрева должна была осуществляться исключительно сбросом тепловой энергии в виде излучения. Теплопоглощающие или постепенно сгорающие материалы не предусматривались. Остекление кабины почти на всем протяжении полета закрывалось специальным обтекателем. Таким образом, пилот мог осматривать окружающую обстановку через стекла только во время посадки, когда обтекатель сбрасывался. Для посадки X-20 планировалось оснастить трехстоечным лыжным шасси.
Еще одним, возможно, успешным отечественным проектом стала тема ГЭЛА (Гиперзвуковой экспериментальный летательный аппарат) или Х-90. Известно, что этот проект создавался в МКБ «Радуга» в конце восьмидесятых и после неоднократно демонстрировался на различных авиационных выставках. При этом имеются данные о прекращении работ по проекту еще в 1992 году, т.е. до первого показа широкой публике. Аппарат ГЭЛА представлял собой крылатую ракету с раскладным треугольным крылом и фюзеляжем, почти полностью отданным под прямоточный двигатель. По-видимому, для обеспечения требуемого течения воздуха на входе в воздухозаборник ракету оснастили специфическим клиновидным носовым обтекателем. При стартовой массе около 15 тонн ракета Х-90, вероятно, могла бы разгоняться до скорости не менее М=4,5. До сих пор нет никаких достоверных сведений о результатах проекта ГЭЛА. Согласно некоторым источникам, опытная крылатая ракета еще в конце восьмидесятых впервые была сброшена с самолета, а немного позже совершила свой первый гиперзвуковой полет. Тем не менее, пока нет проверенного и достойного внимания подтверждения этому.
За рубежом создание новых гиперзвуковых летательных аппаратов шло примерно с тем же темпом, что и в нашей стране, причем особых успехов до определенного времени не было. «Переломным» стал проект Boeing X-43. Внешне этот летательный аппарат в некотором роде напоминал российский ГЭЛА. По причине использования прямоточного воздушно-реактивного двигателя снова понадобилось применить носовой обтекатель, оптимизирующий поток перед воздухозаборником. В хвостовой части X-43 имел два небольших крыла-стабилизатора и два киля. В июне 2001 году этот гиперзвуковой беспилотник совершил свой первый полет, оказавшийся неудачным. Из-за проблем с системой управления аппарат был уничтожен по команде с земли. Второй полет прошел штатно, а в третьем, в ноябре 2004-го года, беспилотник установил рекорд, разогнавшись до скорости порядка 11200 километров в час – около М=9,5-9,6.
Советский разгонный самолет «50-50» в этом плане был бы немного более удобным. При использовании керосина он не требовал бы какого-то особого топливного оборудования аэродрома. Однако водородный вариант самолета-разгонщика уже не смог бы функционировать без наличия на аэродроме соответствующей заправочной техники, топливного комплекса и т.п. систем, предназначенных для работы со сжиженным водородом. Проекты наподобие американских X-43 и X-51, насколько известно, менее требовательны к специальному оборудованию. Во всяком случае, пока они были на стадиях испытаний, аэродромы, на которых проводилась подготовка к пробным пускам, серьезно не модернизировались. В то же время, реальное использование серийной ракеты на базе X-51 может потребовать определенных изменений в инфраструктуре военных баз, но пока нельзя сказать, какими они будут.
В общем, быстрому развитию гиперзвуковых летательных аппаратов мешают объективные причины. Прогресс, сложный сам по себе, затрудняется рядом характерных для этого вида техники проблем. Поэтому в ближайшие годы точно не стоит ждать появления гиперзвукового летательного аппарата, полностью пригодного к практическому применению. В последнее время ходят слухи, что в середине текущего 2013 года российские военные и инженеры начнут испытания некоего нового летательного аппарата, способного перемещаться с гиперзвуковыми скоростями. Какие-либо подробные сведения об этом проекте, равно как и сам факт его существования, пока официально не оглашались. Если же эти слухи соответствуют действительности, то все равно в течение нескольких следующих лет проект будет сугубо научным и экспериментальным. Появление первых серийных гиперзвуковых летательных аппаратов, имеющих практически применимые возможности, стоит отнести к периоду после 2020 года или даже позже.
По материалам сайтов:
http://astronautix.com/
http://ntrs.nasa.gov/
http://buran.ru/
http://testpilot.ru/
http://aviationweek.com/
http://globalsecurity.org/
http://airwar.ru/
Автор: Glenn Witcher