Lucha por el hipersonido.
Aceleración en "espirales"
A comienzos del 60 del siglo pasado, el ejército y los ingenieros soviéticos se enteraron de que en los Estados Unidos están trabajando en el diseño de un avión aeroespacial reutilizable capaz de realizar tareas de choque y reconocimiento. La respuesta al programa X-20 fue ser "Espiral". El trabajo sobre el tema en 1965 fue encargado por el OKB-155 (firma Mikoyan), y G.Ye. Lozino-Lozinsky. Según el proyecto "Espiral", el plano orbital se lanzaría al espacio utilizando un plano de aceleración hipersónico y un propulsor de cohetes. En el contexto de considerar el problema de los aviones hipersónicos, lo más interesante no es el plano orbital, sino el acelerador. En algunas fuentes se le conoce como el producto “50-50”. Este avión sin cola con una longitud de metros 38 y con una envergadura de 16,5 m en el proyecto tenía un ala triangular con una afluencia. El barrido de este último fue 80 ° a lo largo del borde delantero, mientras que la parte principal del ala fue 60 °. En los extremos del ala se colocaron dos quillas: debido al hecho de que se debía instalar un plano orbital con una unidad de aceleración en la superficie superior del fuselaje “50-50” en un alojamiento especial, era imposible usar una quilla “clásica”. En el enfoque de hipersonido, se debía producir la cresta ventral ubicada en la sección de la cola de la aeronave. Para facilitar la producción de aterrizaje en el esparcidor, por primera vez en la práctica doméstica, se usó una sección de nariz baja (T-4 y Tu-144 se harán un poco más adelante).
Además del exterior del avión, como si surgiera de una historia o película de ciencia ficción, se propuso utilizar motores fundamentalmente nuevos en el proyecto 50-50. OKB-165 A.M. Las cunas ordenaron un motor turborreactor, diseñado para usarse como combustible para hidrógeno líquido. Cuatro de estos motores debían colocarse en la parte trasera del automóvil en paquetes verticales de dos. El hidrógeno fue elegido como combustible por casualidad: no solo se quema con suficiente energía, sino que también es capaz de enfriar las palas de la turbina en cierta medida. Como resultado, un esquema convencional TRD podría producir más energía sin el riesgo de falla estructural. En este caso, sería posible abandonar la combinación de turborreactores y motores de flujo directo. Durante la creación del motor para el "50-50" sonaron propuestas incluso dramáticas para su diseño. Por ejemplo, se propuso retirar completamente la turbina de la ruta del gas y rotarla con hidrógeno calentado. Para evaporarse y alcanzar la temperatura deseada, debería haber estado en un intercambiador de calor antes del compresor del motor. Debo decir, en 60-x para crear un intercambiador de calor con un rendimiento termodinámico efectivo y una aerodinámica tolerable fallida. Y en 70 también. Hasta ahora, nadie en el mundo tiene tal estructura. Como medida temporal en el campo de los motores, OKB-300 recibió una tarea para desarrollar un motor de turborreactor de queroseno con la potencia adecuada. El trabajo en la planta de energía alternativa con éxito variable fue hasta el cierre del programa "Spiral".
Otro elemento importante de la planta de energía - la admisión de aire hipersónico. Para garantizar el caudal normal en la entrada de los compresores del motor, fue necesario calcular no solo el dispositivo de entrada, sino también la superficie inferior del fuselaje. A una distancia de unos 10 metros desde el inicio de la entrada de aire, tiene una superficie plana con un ángulo de ataque de 4 °. En los medidores 3,25 del dispositivo de entrada, el ángulo aumenta dramáticamente a 10 °, y en los medidores 1,3, el tercer panel comienza, ubicado bajo los grados 20 de la corriente. Debido a esta forma de "barriga" de la aeronave, la velocidad de flujo en la aproximación al motor era aceptable. La estabilidad térmica de la estructura se aseguró mediante el uso de materiales apropiados, ya que para entonces los fabricantes soviéticos y los especialistas en materiales tenían suficiente experiencia en este campo.
"50-50" con motores de queroseno, según los cálculos, debe tener una velocidad de crucero de aproximadamente M = 4 y un rango de 6-7 de mil kilómetros. Los motores de hidrógeno aumentaron estas cifras a M = 5 y 12000 km, respectivamente. La hélice del sistema Spiral fue el primer avión hipersónico con motores a reacción, que se probó en TsAGI. Algunas fuentes mencionan el desarrollo de la versión para pasajeros del "50-50", pero además del trabajo principal de aceleración, solo se proporcionó reconocimiento para este avión. La construcción de un avión de aceleración se planeó originalmente para comenzar en 1971, seguido del inicio de las pruebas de vuelo en el 72-73. Sin embargo, en lugar de colocar el esparcidor, se cerró el proyecto "Espiral". Junto con él, "mató" dos variantes de los motores a reacción. Al mismo tiempo, los desarrollos en los aviones orbitales del complejo fueron útiles para crear el sistema Energia-Buran.
Laboratorio "Chill"
Al tema de los vuelos hipersónicos y todo el equipo relacionado regresó a 1979 año. La tarea principal fue el estudio del hidrógeno líquido y el gas natural licuado como combustible. También se requiere crear motores a reacción para este combustible. Además, era necesario no solo realizar trabajos fundamentales de investigación y diseño, sino también encontrar opciones de infraestructura eficaces relacionadas con el funcionamiento de motores criogénicos. Por esta razón, muchas empresas diferentes se sintieron atraídas por el proyecto, y el Instituto Central de Motores de Aviación de Moscú fue nombrado jefe de la empresa de motores. P.I. Baranova (CIAM).
En las pruebas de motores ramerson hipersónicos (scramjet), hay un problema fundamental: es imposible recrear todas las condiciones en las que tales motores operan en plataformas de prueba terrestres. En los Estados Unidos, este problema se resolvería mediante la instalación de motores experimentales de flujo directo en el avión cohete X-15, pero una copia del avión en el que estaba previsto realizar pruebas se estrelló poco antes del primer vuelo con el GPRVD. Los ingenieros nacionales, a su vez, no comenzaron a subtitularse con un portador reutilizable de motores experimentados y eligieron como tales los misiles antiaéreos existentes. Junto con Khimki CB "Fakel", CIAM creó un laboratorio de vuelo hipersónico (GLL) "Kholod". Su base era el misil antiaéreo 5B28 complejo C-200В. En primer lugar, este cohete tenía parámetros de vuelo adecuados y, en segundo lugar, estaba previsto que se retirara del servicio en un futuro próximo, lo que tendría un efecto beneficioso en el costo de todo el programa. La ojiva se retiró del cohete 5B28 original, y en su lugar se instaló una unidad con el equipo probado. Consistía en un sistema de control, tanque de combustible, sistema de combustible, así como el motor e-57. La velocidad estimada a la que podría funcionar este scramjet fue de 3,5M a 6,5M. Altura de trabajo del motor - 15-35 km. A pesar del gran grado de unificación del diseño "Frío" con los sistemas C-200® SAM, el CIAM necesitaba recrear una máquina cisterna diseñada para trabajar con hidrógeno líquido.
Desafortunadamente, la mayor parte del trabajo sobre el tema de "Frío" se produjo en un momento en que la ciencia ya había recibido mucha menos atención de la que debería. Por lo tanto, por primera vez, el GLL "frío" solo voló 28 en noviembre 1991 del año. En este y en los próximos vuelos, se debe tener en cuenta que, en lugar de la unidad principal con equipo de combustible y el motor, se instaló su diseño de peso y tamaño. El hecho es que durante los dos primeros vuelos, el sistema de control de misiles y el acceso a la trayectoria calculada se resolvieron. Desde el tercer vuelo, el Frío ha sido probado en conjunto completo, pero se necesitaron dos intentos más para ajustar el sistema de combustible de la unidad experimental. Finalmente, los últimos tres vuelos de prueba tuvieron lugar con el suministro de hidrógeno líquido en la cámara de combustión. Como resultado, solo se realizaron siete lanzamientos antes del 1999, pero logramos llevar el tiempo de operación del scramjet E-57 a 77 segundos, de hecho, el tiempo de vuelo máximo del cohete 5UMNUMX. La velocidad máxima alcanzada por el laboratorio de vuelo fue 28 m / s (~ 1855М). El trabajo posterior al vuelo en el equipo mostró que la cámara de combustión del motor después del drenaje del tanque de combustible mantuvo su rendimiento. Obviamente, dichos indicadores se lograron gracias a las mejoras constantes de los sistemas basados en los resultados de cada vuelo anterior.
Las pruebas de GLL "Kholod" se llevaron a cabo en el sitio de prueba de Sary-Shagan en Kazajstán. Debido a los problemas con la financiación del proyecto en 90-ies, es decir, durante el período en que hubo pruebas y refinamientos del "Frío", a cambio de datos científicos tuvo que atraer a organizaciones científicas extranjeras, kazajas y francesas. Como resultado de siete lanzamientos de prueba, se recopiló toda la información necesaria para continuar el trabajo práctico sobre el scramjet de hidrógeno, se corrigieron los modelos matemáticos de los motores de ramjet a velocidades hipersónicas, etc. En este momento, el programa "Frío" está cerrado, pero sus resultados no se pierden y se utilizan en nuevos proyectos.
Barrera de sonido intermitente
El sucesor directo del trabajo iniciado en el programa "Chill" es el laboratorio de vuelo "Igla" (Research Hypersonic Aircraft). Las primeras menciones de este proyecto aparecieron en el año 1997, y el diseño se presentó por primera vez al público en la sala de exposición MAKS-99. Una vez más, varias agencias de diseño están involucradas en el trabajo del proyecto, pero la coordinación del programa y el trabajo principal todavía está a cargo del CIAM. La tarea "Aguja" se usó para determinar la velocidad dentro de M = 6-14 y en altitudes de 25 a 50 kilómetros. Además, se suponía que el nuevo laboratorio de vuelo tendría un tiempo de vuelo independiente significativamente más largo que el de "Chill": minutos 7-12. El vehículo de lanzamiento Rokot, creado sobre la base del intercontinental SD-100H, debería haber llevado la altura correcta y acelerar la "Aguja" a la velocidad de encendido del motor.
Sin embargo, hay muchas razones para creer que el primer vuelo del IgL GLL en medio de los 2000-s no se realizó, aunque fue planeado. O "The Needle" voló, pero el trabajo está clasificado. En cualquier caso, el diseño del laboratorio de vuelo se demuestra regularmente en diversas exposiciones de aviación y orientación motora, y no hablan sobre el progreso del programa. La situación es similar con una serie de otros proyectos similares: hay diseños, no hay datos. No se sabe por qué el CIAM aún no ha lanzado la "Aguja" o está ocultando el hecho del lanzamiento. Solo queda especular sobre la complejidad de dominar las nuevas tecnologías o el secreto que repentinamente afectó al proyecto.
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Si los científicos del mundo logran recordar a las aeronaves hipersónicas, esta técnica tendrá dos usos principales: carga suborbital o vuelos de pasajeros y uso militar. Así, por ejemplo, hace varios años en la prensa había información sobre las pruebas del misil de crucero supersónico ruso para bombarderos estratégicos, en varias fuentes llamadas X-90.
Como se indicó, su velocidad de crucero alcanza M = 4-5, lo que reduce el tiempo de vuelo al objetivo al mínimo. 26 May 2010 en los Estados Unidos realizó el primer vuelo de un prototipo de un cohete X-51A hipersónico. Para los minutos 3,5 de un motor ramjet, logró superar la velocidad del sonido cinco veces. Si todo va bien, X-51 irá a las tropas solo en el año 2017-18.
Además, en ambos países, obviamente, se está trabajando en las ojivas hipersónicas para misiles. Sin embargo, por razones obvias, casi nada se sabe acerca de estos proyectos. Es cierto que los estadounidenses que aman anunciar sus creaciones durante algún tiempo no ocultan su trabajo en el campo de la doctrina del "ataque rápido global". Desde 2010, ha habido varios lanzamientos de dispositivos experimentales AHW (Advanced Hypersonic Weapon - hypersonic Weapon - hipersónico prometedor оружие) y Falcon HTV-2. Se alega que el segundo aparato aceleró a 20M durante el primer vuelo. Se desconoce qué tan cierto es esto, aunque hay razones para dudar del registro. El hecho es que los propios estadounidenses no ocultan el hecho de que hubo grandes problemas con la telemetría en este vuelo, y el prototipo simplemente no pudo transmitir datos precisos a tierra. Además, se alega que poco después de la separación del vehículo de lanzamiento HTV-2, los barriles comenzaron a torcerse. Cuando la velocidad de rotación superó la permitida, la trayectoria del experimento zumbido cambió y lo envió al océano. El segundo vuelo del Falcon HTV-2 en abril del año pasado fue un poco más exitoso: los primeros 25 minutos del vuelo fueron normales y luego se perdió la comunicación con el dispositivo. Ahora el Pentágono está decidiendo si habrá un tercer vuelo. Hay aún menos información sobre el proyecto AHW. Solo se sabe que el dispositivo bajo la designación HGB en noviembre de 2011 aceleró a una velocidad de 5M u 8M en media hora de vuelo.
Probablemente, Rusia también tiene proyectos similares de sistemas de combate. Sin embargo, por razones obvias, es poco probable que sus detalles se anuncien en un futuro próximo. Aún así, muchos nuevos desarrollos requieren un secreto apropiado. O tal vez no hay información debido a la falta de programas. Pero espero que tengamos algo que contestar sobre AHW y Falcon Project.
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