Najszybszy samolot naddźwiękowy na świecie. Rosyjski samolot naddźwiękowy

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-17 10:38

Zwykły samolot pasażerski leci z prędkością około 900 km/h. Myśliwiec odrzutowy może osiągnąć około trzykrotnie większą prędkość. Jednak współcześni inżynierowie z Federacji Rosyjskiej i innych krajów świata aktywnie rozwijają jeszcze szybsze maszyny - samoloty naddźwiękowe. Jaka jest specyfika poszczególnych koncepcji?

Kryteria dla samolotu naddźwiękowego

Co to jest samolot naddźwiękowy? Przez takie rozumie się zwykle aparat zdolny do lotu z prędkością wielokrotnie większą niż prędkość dźwięku. Podejścia badaczy do określania jego konkretnego wskaźnika są różne. Istnieje powszechna metodologia, zgodnie z którą samolot należy uznać za naddźwiękowy, jeśli jest wielokrotnością wskaźników prędkości najszybszych nowoczesnych pojazdów naddźwiękowych. Które są około 3-4 tys. km/h. Oznacza to, że samolot naddźwiękowy, jeśli zastosujesz tę metodologię, powinien osiągnąć prędkość 6000 km/h.

Bezzałogowe ikontrolowane pojazdy

Podejścia badaczy mogą również różnić się w kwestii określenia kryteriów klasyfikacji danego urządzenia jako samolotu. Istnieje wersja, w której tylko te maszyny, które są kontrolowane przez osobę, mogą być uważane za takie. Istnieje pogląd, zgodnie z którym bezzałogowy pojazd można również uznać za samolot. Dlatego niektórzy analitycy klasyfikują maszyny danego typu na te, które podlegają ludzkiej kontroli i te, które działają autonomicznie. Taki podział może być uzasadniony, ponieważ pojazdy bezzałogowe mogą mieć znacznie bardziej imponujące parametry techniczne, na przykład pod względem przeciążenia i prędkości.

Jednocześnie wielu badaczy uważa samoloty naddźwiękowe za jedną koncepcję, dla której kluczowym wskaźnikiem jest prędkość. Nie ma znaczenia, czy za sterami urządzenia siedzi osoba, czy maszyną steruje robot – najważniejsze, żeby samolot był wystarczająco szybki.

Start – solo czy z asystą?

Powszechna jest klasyfikacja samolotów naddźwiękowych, która polega na zaklasyfikowaniu ich do tych, które mogą wystartować samodzielnie, lub takich, które wymagają umieszczenia na potężniejszym nośniku - rakiecie lub samolocie transportowym. Istnieje pogląd, zgodnie z którym zasadne jest odwoływanie się do urządzeń rozpatrywanego typu głównie tych, które są zdolne do samodzielnego startu lub przy minimalnym zaangażowaniu innych rodzajów sprzętu. Jednak ci badacze, którzy uważają, że głównym kryterium charakteryzującym samolot naddźwiękowy jest prędkość, powinni:być najważniejszym w każdej klasyfikacji. Czy chodzi o klasyfikację urządzenia jako bezzałogowe, sterowane, zdolne do startu samodzielnie czy przy pomocy innych maszyn - jeśli odpowiedni wskaźnik osiąga powyższe wartości, to znaczy, że mówimy o samolocie naddźwiękowym.

Główne problemy rozwiązań hipersonicznych

Koncepcje rozwiązań hipersonicznych mają wiele dziesięcioleci. Przez lata rozwoju odpowiedniego typu pojazdów światowi inżynierowie rozwiązywali szereg istotnych problemów, które obiektywnie uniemożliwiają uruchomienie produkcji „hiperdźwięku” – podobnie jak organizowanie produkcji samolotów turbośmigłowych.

Główną trudnością w projektowaniu samolotów naddźwiękowych jest stworzenie silnika, który może być wystarczająco energooszczędny. Kolejnym problemem jest wyrównanie niezbędnej ochrony termicznej aparatu. Faktem jest, że prędkość samolotu naddźwiękowego w wartościach, które rozważaliśmy powyżej, implikuje silne nagrzewanie się kadłuba z powodu tarcia o atmosferę.

Dzisiaj przyjrzymy się kilku próbkom udanych prototypów samolotów odpowiedniego typu, których twórcy byli w stanie poczynić znaczne postępy w pomyślnym rozwiązywaniu zauważonych problemów. Przyjrzyjmy się teraz najsłynniejszym światowym osiągnięciom w zakresie tworzenia samolotów naddźwiękowych tego typu.

Najszybszy samolot Boeinga

Najszybszy samolot naddźwiękowy na świecie, według niektórych ekspertów, to amerykański Boeing X-43A. Tak więc podczas testowania tego urządzenia zarejestrowano, że osiągnęło prędkośćprzekraczające 11 tys. km/h. To około 9,6 razy szybciej niż prędkość dźwięku.

Co jest szczególnego w naddźwiękowym samolocie X-43A? Charakterystyka tego samolotu jest następująca:

- maksymalna prędkość zarejestrowana w testach - 11 230 km/h;

- rozpiętość skrzydeł - 1,5 m;

- długość obudowy - 3,6 m;

- silnik - przepływ bezpośredni, naddźwiękowy silnik strumieniowy o spalaniu naddźwiękowym;

- paliwo - tlen atmosferyczny, wodór.

Można zauważyć, że omawiane urządzenie jest jednym z najbardziej przyjaznych dla środowiska. Faktem jest, że stosowane paliwo praktycznie nie powoduje uwalniania szkodliwych produktów spalania.

Naddźwiękowy samolot X-43A został opracowany wspólnym wysiłkiem inżynierów NASA, a także Orbical Science Corporation i Minocraft. Samolot powstawał około 10 lat. W jego rozwój zainwestowano około 250 milionów dolarów. Konceptualna nowość omawianego samolotu polega na tym, że powstał on w celu przetestowania najnowszej technologii zapewniającej działanie ciągu napędowego.

Opracowany przez Orbital Science

Orbital Science, która, jak wspomnieliśmy powyżej, brała udział w tworzeniu urządzenia X-43A, zdołała również stworzyć własny samolot naddźwiękowy - X-34.

Jego maksymalna prędkość wynosi ponad 12 000 km/h. To prawda, podczas testów praktycznych nie udało się tego osiągnąć - co więcej, nie udało się osiągnąć wskaźnika pokazywanego przez samolot X43-A. Rozważany samoloturządzenie przyspiesza, gdy uruchomiona jest rakieta Pegasus, która działa na paliwo stałe. X-34 został po raz pierwszy przetestowany w 2001 roku. Samolot, o którym mowa, jest znacznie większy od urządzenia Boeinga – jego długość to 17,78 m, rozpiętość skrzydeł 8,85 m. Maksymalna wysokość lotu hipersonicznego pojazdu firmy Orbical Science to 75 km.

Samolot z Ameryki Północnej

Kolejnym znanym samolotem hipersonicznym jest X-15, produkowany przez North American. Analitycy określają to urządzenie jako eksperymentalne.

Jest wyposażony w silniki rakietowe, co daje niektórym ekspertom powód, by nie klasyfikować go jako samolot. Jednak obecność silników rakietowych umożliwia urządzeniu w szczególności wykonywanie lotów suborbitalnych. Tak więc podczas jednego z testów w tym trybie został przetestowany przez pilotów. Zadaniem aparatu X-15 jest badanie specyfiki lotów naddźwiękowych, ocena pewnych rozwiązań konstrukcyjnych, nowych materiałów oraz właściwości sterowania takich maszyn w różnych warstwach atmosfery. Warto zauważyć, że koncepcja projektu została zatwierdzona już w 1954 roku. X-15 leci z prędkością ponad 7 tys. km/h. Jego zasięg lotu wynosi ponad 500 km, a wysokość przekracza 100 km.

Najszybszy samolot produkcyjny

Wehikuły naddźwiękowe, które badaliśmy powyżej, w rzeczywistości należą do kategorii badawczej. Przydatne będzie rozważenie niektórych seryjnych próbek samolotów, których charakterystyka jest zbliżona do hipersonicznych lub są (zgodnie z tą lub inną metodologią) hipersoniczną.

Wśród takich maszyn jest amerykański rozwój SR-71. Niektórzy badacze nie są skłonni klasyfikować tego samolotu jako naddźwiękowego, ponieważ jego maksymalna prędkość wynosi około 3,7 tys. km/h. Jedną z jego najbardziej godnych uwagi cech jest masa startowa, która przekracza 77 ton. Długość aparatu ponad 23 m, rozpiętość skrzydeł ponad 13 m.

Jednym z najszybszych samolotów wojskowych jest rosyjski MiG-25. Urządzenie może osiągnąć prędkość ponad 3,3 tys km/h. Maksymalna masa startowa rosyjskiego samolotu to 41 ton.

Tak więc na rynku rozwiązań seryjnych, zbliżonych charakterystyką do hipersonicznych, w czołówce znajduje się Federacja Rosyjska. Ale co można powiedzieć o rosyjskich osiągnięciach w zakresie „klasycznych” samolotów naddźwiękowych? Czy inżynierowie z Federacji Rosyjskiej są w stanie stworzyć rozwiązanie konkurencyjne w stosunku do maszyn Boeinga i Orbital Scence?

Rosyjskie pojazdy naddźwiękowe

W tej chwili trwają prace nad rosyjskim samolotem naddźwiękowym. Ale jest dość aktywna. Mówimy o samolocie Yu-71. Jego pierwsze testy, sądząc po doniesieniach medialnych, przeprowadzono w lutym 2015 r. w okolicach Orenburga.

Samolot ma być używany do celów wojskowych. Dzięki temu pojazd naddźwiękowy będzie w stanie w razie potrzeby przenosić uderzającą broń na znaczne odległości, monitorować teren, a także być wykorzystywany jako element lotnictwa szturmowego. Niektórzy badacze uważają, że w latach 2020-2025. Strategiczne Siły Rakietowe otrzymają około 20 samolotówodpowiedni typ.

W mediach pojawiają się informacje, że rozważany rosyjski samolot naddźwiękowy zostanie umieszczony na pocisku balistycznym Sarmat, który również jest na etapie projektowania. Niektórzy analitycy uważają, że opracowywany naddźwiękowy pojazd Yu-71 to nic innego jak głowica bojowa, która będzie musiała oddzielić się od pocisku balistycznego w końcowym segmencie lotu, aby dzięki wysokiej manewrowości charakterystycznej dla samolotu mógł pokonać pocisk systemy obronne.

Projekt Ajax

Wśród najbardziej godnych uwagi projektów związanych z rozwojem samolotów naddźwiękowych jest Ajax. Przyjrzyjmy się temu bardziej szczegółowo. Samolot naddźwiękowy "Ajax" - koncepcyjny rozwój radzieckich inżynierów. W środowisku naukowym rozmowy o tym zaczęły się już w latach 80-tych. Jedną z najbardziej godnych uwagi cech jest obecność systemu ochrony termicznej, który ma na celu ochronę obudowy przed przegrzaniem. W ten sposób twórcy aparatu Ajax zaproponowali rozwiązanie jednego z „hiposonicznych” problemów, które zidentyfikowaliśmy powyżej.

Tradycyjny schemat ochrony termicznej samolotu polega na umieszczeniu na korpusie specjalnych materiałów. Twórcy Ajaksu zaproponowali inną koncepcję, zgodnie z którą miał nie chronić urządzenia przed zewnętrznym nagrzewaniem, ale wpuszczać ciepło do samochodu, jednocześnie zwiększając jego zasób energetyczny. Głównym konkurentem aparatu sowieckiego był samolot naddźwiękowy Aurora, stworzony w Stanach Zjednoczonych. Jednak ze względu na to, że projektanci z ZSRR znacznie rozszerzyli możliwościnowej koncepcji powierzono najszerszy zakres zadań, w szczególności badawczych. Można powiedzieć, że Ajax jest wielozadaniowym samolotem naddźwiękowym.

Przyjrzyjmy się bliżej innowacjom technologicznym proponowanym przez inżynierów z ZSRR.

Tak więc radzieccy projektanci Ajaksu zaproponowali wykorzystanie ciepła wytworzonego w wyniku tarcia korpusu samolotu o atmosferę do przekształcenia go w użyteczną energię. Technicznie można to zrealizować, umieszczając dodatkowe osłony na urządzeniu. W rezultacie powstało coś w rodzaju drugiego budynku. Jego wnęka miała być wypełniona jakimś katalizatorem, na przykład mieszaniną materiału palnego i wody. Warstwa termoizolacyjna wykonana z materiału stałego w Ajaksie miała zostać zastąpiona warstwą płynną, która z jednej strony miała chronić silnik, a z drugiej przyczyniać się do reakcji katalitycznej, co m.in. w międzyczasie może towarzyszyć efekt endotermiczny - ruch ciepła z zewnętrznych części ciała do środka. Teoretycznie chłodzenie zewnętrznych części aparatu może być dowolne. Z kolei nadmiar ciepła miał być wykorzystany w celu zwiększenia sprawności silnika lotniczego. Jednocześnie technologia ta umożliwiłaby generowanie wolnych form wodoru w wyniku reakcji paliwa.

W tej chwili nie ma informacji dostępnych dla ogółu społeczeństwa na temat kontynuacji rozwoju Ajaksu, ale badacze uważają, że wprowadzenie w życie sowieckich koncepcji jest bardzo obiecujące.

Chińskie pojazdy hipersoniczne

KonkurentRosja i USA na rynku rozwiązań hipersonicznych to Chiny. Jednym z najbardziej znanych rozwiązań inżynierów z Chin jest samolot WU-14. Jest to szybowiec hipersoniczny zamontowany na pocisku balistycznym.

ICBM wystrzeliwuje samolot w kosmos, skąd maszyna gwałtownie nurkuje w dół, rozwijając prędkość hipersoniczną. Chiński aparat może być montowany na różnych ICBM o zasięgu od 2000 do 12 000 km. Stwierdzono, że podczas testów WU-14 był w stanie osiągnąć prędkość przekraczającą 12 tys. km/h, stając się tym samym najszybszym samolotem hipersonicznym według niektórych analityków.

Jednocześnie wielu badaczy uważa, że chiński rozwój nie jest całkowicie uzasadniony, aby przypisać go klasie samolotów. Tak więc wersja jest powszechna, zgodnie z którą urządzenie należy zaklasyfikować właśnie jako głowicę. I bardzo skuteczny. Podczas lotu w dół z określoną prędkością nawet najnowocześniejsze systemy obrony przeciwrakietowej nie będą w stanie zagwarantować przechwycenia odpowiedniego celu.

Można zauważyć, że Rosja i Stany Zjednoczone również opracowują pojazdy naddźwiękowe wykorzystywane do celów wojskowych. Jednocześnie rosyjska koncepcja, zgodnie z którą ma tworzyć maszyny podobnego typu, znacznie różni się, o czym świadczą dane w niektórych mediach, od zasad technologicznych zaimplementowanych przez Amerykanów i Chińczyków. Tak więc programiści z Federacji Rosyjskiej koncentrują swoje wysiłki na tworzeniu samolotówpojazdy wyposażone w silnik strumieniowy z możliwością startu z ziemi. Rosja planuje współpracę w tym kierunku z Indiami. Urządzenia hipersoniczne, tworzone według rosyjskiej koncepcji, według niektórych analityków charakteryzują się niższym kosztem i szerszym zakresem.

W tym samym czasie rosyjski samolot naddźwiękowy, o którym wspomnieliśmy powyżej (Yu-71), sugeruje, według niektórych analityków, takie samo umieszczenie na ICBM. Jeśli ta teza okaże się prawdziwa, to będzie można powiedzieć, że inżynierowie z Federacji Rosyjskiej pracują jednocześnie w dwóch popularnych obszarach koncepcyjnych przy budowie samolotów hipersonicznych.

CV

Tak więc, prawdopodobnie najszybszy samolot naddźwiękowy na świecie, jeśli mówimy o samolocie, niezależnie od ich klasyfikacji, to wciąż jest chiński WU-14. Chociaż musisz zrozumieć, że prawdziwe informacje o nim, w tym te związane z testami, mogą zostać utajnione. Jest to zgodne z zasadami chińskich deweloperów, którzy często starają się za wszelką cenę utrzymać w tajemnicy swoją technologię wojskową. Prędkość najszybszego samolotu hipersonicznego wynosi ponad 12 000 km/h. „Dogania” amerykański rozwój X-43A – wielu ekspertów uważa go za najszybszy. Teoretycznie samolot naddźwiękowy X-43A, podobnie jak chiński WU-14, może dogonić rozwój firmy Orbical Science, zaprojektowany na prędkość ponad 12 tys. km/h.

Charakterystyka rosyjskiego samolotu Yu-71 nie jest jeszcze znana opinii publicznej. Możliwe, że będą zbliżone do parametrówChiński samolot. Rosyjscy inżynierowie opracowują także samolot naddźwiękowy zdolny do startu nie na bazie ICBM, ale samodzielnie.

Obecne projekty badaczy z Rosji, Chin i USA są w jakiś sposób związane ze sferą militarną. Samoloty hipersoniczne, bez względu na ich możliwą klasyfikację, uważane są przede wszystkim za nośniki broni, najprawdopodobniej nuklearnej. Jednak w pracach badaczy z całego świata pojawiają się tezy, że „hipersodźwięk”, podobnie jak technologia jądrowa, może być pokojowy.

Chodzi o pojawienie się niedrogich i niezawodnych rozwiązań, które pozwalają zorganizować masową produkcję maszyn odpowiedniego typu. Zastosowanie takich urządzeń jest możliwe w najszerszych gałęziach rozwoju gospodarczego. Największy popyt na samoloty naddźwiękowe prawdopodobnie występuje w przemyśle kosmicznym i badawczym.

Ponieważ koszty technologii produkcji odpowiednich maszyn stają się coraz tańsze, firmy transportowe mogą zacząć wykazywać zainteresowanie inwestowaniem w takie projekty. Korporacje przemysłowe, dostawcy różnych usług, mogą zacząć traktować „hipersodźwięk” jako narzędzie zwiększające konkurencyjność biznesu w zakresie organizacji komunikacji międzynarodowej.