Apuesta hipersonida
Ha pasado medio siglo desde el momento en que la URSS y los EE. UU. se dieron cuenta del potencial de las armas hipersónicas y comenzaron a buscar en esta dirección. Desde el exótico proyecto de misiles estratégicos ASALM de fines de la década de 1970 hasta vuelos recientes zumbido-El demostrador Boeing X-51A ha pasado más de 30 años, y aún no era posible lograr un funcionamiento estable de un motor estatorreactor a velocidades hipersónicas. Esta área de investigación muestra un progreso desalentadoramente lento. Sin embargo, la Fuerza Aérea de EE. UU. ha lanzado un nuevo plan estratégico para I+D, y muestra claramente que la velocidad sigue siendo una de las principales prioridades de las fuerzas armadas de EE. UU.
Esta vez el plan no se mide en años, sino en décadas. Sin embargo, las tareas de diseño y los plazos para su implementación se indican con la mayor precisión, y la parte financiera de la estrategia involucra las inversiones necesarias, incluso a pesar de los tiempos difíciles.
La estrategia actual tiene dos horizontes de tiempo principales. Ya para 2020, se planea desarrollar un armamento de ataque hipersónico, es decir, un misil de crucero con un motor a reacción hipersónico.
Para 2030, debe nacer un avión de reconocimiento, probablemente pilotado. "Consideramos que estos términos son razonables en términos de inversión", dice Christopher Clay, especialista en la unidad de investigación y desarrollo de la Fuerza Aérea, "pero en caso de necesidad urgente, podemos acelerar".
Los protagonistas, por supuesto, serán el Laboratorio de Investigación de la Fuerza Aérea (AFRL) y la Agencia de Investigación y Desarrollo de Defensa Avanzada DARPA. Un número de desarrolladores extranjeros se unirán a ellos. Se planea utilizar los desarrollos de todos los proyectos que se hayan realizado, pero se cerraron, cancelaron o suspendieron debido a la falta de fondos.
Estos incluyen el X-51A, que hasta ahora ha medido el último vuelo de prueba, y el proyecto Blackswift, que está cerrado por razones financieras, es un avión único con una planta de energía híbrida que combina un motor turborreactor y un scramjet en una unidad.
“Se han lanzado una serie de proyectos en la AFRL, pero ninguno de ellos ha ganado masa crítica. Por lo tanto, se decidió elegir solo dos y concentrarse completamente en ellos ", explica Clay. Y el primero y previamente desarrollado a buen ritmo, pero el segundo durante muchos años pisoteado en un solo lugar.
Muerte rapida
El primer proyecto, relativamente exitoso, implica el Boeing X-51A. A pesar de que solo una mitad ha tenido éxito y dos vuelos fallidos del demostrador de scramjet, todavía se planea construir la cuarta y última muestra para la mitad de 2013. "El liderazgo en el campo del poder aéreo aún depende de la investigación en el campo del scramjet", dijo Charlie Brink, gerente de programas de X-51A. "La imagen de un vehículo capaz de volar 600 millas náuticas en diez minutos está ganando más y más peso a los ojos de los militares".
En mayo, el 2010 del año, durante el primer vuelo del X-51, su motor funcionó durante 140 segundos del 300 planeado. Los daños en la conexión entre el motor y la boquilla llevaron a una terminación prematura del vuelo, pero el scramjet logró acelerar el automóvil a 6,5 M. Durante el segundo vuelo en junio, el motor de cohete de la etapa de aceleración no arrancó, y el 3 de agosto terminó con la pérdida del control debido a una falla en la dirección. Para el cuarto vuelo, todos los defectos identificados deben ser corregidos.
"El hecho de que se encontró financiamiento en las condiciones de crisis de X-51A subraya el nivel de interés en el hipersonido", dice Brink. Es él quien liderará el desarrollo del casco y el motor en el proyecto de armas de ataque de alta velocidad HSSW.
La culminación del programa de demostración, que comienza en 2013 en marzo, debería ser un ejercicio militar para fines de la década. "Nos estamos esforzando por comenzar a volar ya en 2017, y si todo va bien, continuarán en 2018 y 2019", dijo Christopher Clay, especificando que todo está planeado para ser de seis a siete vuelos. La tarea clave de estas pruebas es obtener experiencia práctica en varios aspectos de la tecnología hipersónica, desde motores hasta sistemas de guía. El propósito del programa de demostración es alcanzar exitosamente los objetivos a miles de millas de distancia.
Los prototipos deberán demostrar no solo un golpe preciso, sino también compatibilidad con los existentes aviación sistemas. El dispositivo se colocará tanto en el compartimento del bombardero como debajo del ala del caza. Se desarrollarán sistemas de guía avanzados, ojivas con una naturaleza diferente de destrucción, así como sistemas de propulsión desechables efectivos para etapas de refuerzo.
Por primera vez, un plan para desarrollar armas de alta velocidad proporciona parte de la cooperación internacional. El campo para el trabajo conjunto puede ser el desarrollo de refuerzos compactos, una de las tecnologías clave del plan para armas de alta precisión. Otras áreas de posible cooperación son los sistemas de guía que operan en una amplia gama de velocidades, sistemas de orientación de alta velocidad en ausencia de comunicaciones por satélite y GPS, configuraciones aerodinámicas, materiales compuestos y sistemas de protección térmica.
La mayoría de los requisitos técnicos para el proyecto se formulan sobre la base de un análisis detallado de las posibles misiones de combate. Sin embargo, los principales son muy simples y obvios: son ligeros y tienen un costo moderado. El precio de las nuevas armas no debe exceder el costo de las armas subsónicas convencionales más del doble. Al mismo tiempo, debe golpear objetivos remotos en cuestión de minutos. El prototipo de HSSW se basará en la Base de la Fuerza Aérea Eglin en Florida.
Edad de transicion
Para el segundo proyecto, un avión de ataque de reconocimiento hipersónico, la Fuerza Aérea describió los requisitos con no menos claridad. Debe ser absolutamente autosuficiente en las condiciones de inaccesibilidad de los satélites de navegación y comunicación, acelerar a velocidades superiores a 5 M y, al mismo tiempo, despegar independientemente de la pista habitual.
Desde 2010, los estrategas de la Fuerza Aérea de EE. UU. Han estado apuntando a Mach 4. Sin embargo, el análisis repetido de posibles misiones de combate con el uso de una aeronave hipersónica llevó a un aumento inequívoco de la velocidad deseada a al menos 5 M. Tuve que comenzar a buscar tecnologías que permitieran alcanzar este objetivo.
El proyecto de un avión tripulado es mucho más caro y arriesgado que el HSSW. Requiere el desarrollo de un motor que pueda funcionar a velocidades subsónicas, supersónicas e hipersónicas.
Durante el despegue, funcionará como un turborreactor, luego entrará en modo directo y, al cambiar a hipersonido, se convertirá en un scramjet.
Al tratar de darse cuenta de tal motor, los creadores del proyecto Blackswift se enfrentaron al problema principal: la turbina del motor subsónico no resiste las temperaturas asociadas con el movimiento en lo hipersónico.
Por supuesto, el flujo hipersónico no pasa directamente a través de la turbina, pero incluso el vecindario con el scramjet actúa en el delicado nodo es perjudicial. Por lo tanto, el objetivo de la investigación debe realizarse en materiales resistentes al calor, incluidos los materiales compuestos con una matriz cerámica, y el sistema de distribución y disipación de energía térmica.
Un motor válido debe ser desarrollado por 2020. A pesar del resultado negativo de las pruebas anteriores, su análisis sugiere que el programa es bastante realizable. Las pruebas de vuelo se realizarán con un motor completo montado en un fuselaje de tamaño reducido. El dispositivo se convertirá en una plataforma de prueba para muchos otros sistemas: mecanismos de control, navegación y guía, nuevos materiales, sensores.
“El desafío tecnológico más difícil es cambiar a hipersonido. Tenemos que explorar las posibilidades de refinamiento de los motores turbo estándar disponibles para la venta con el fin de ampliar su rango de velocidad. Es necesario trabajar en el scramjet, por el contrario, para reducir su velocidad mínima.
- Si bien no podemos forzar los rangos de velocidad de la turbina y el scramjet al menos una pequeña intersección, - dice Christopher Clay. "Pero tenemos que diseñar y probar scramjet mucho más grandes, en 8 e incluso 16 multiplicado por el poder de X-51A".
La experiencia X-51A ha demostrado que la tecnología solo puede ser reconocida en vuelos reales. Miles de talentosos ingenieros teóricos no reemplazarán el prototipo de lanzamiento de prueba. El plan de la Fuerza Aérea de los Estados Unidos, incluido el financiero, este hecho tiene en cuenta. Así que dentro de la próxima década veremos muchos vuelos interesantes.
El desarrollo de una aeronave hipersónica tripulada requerirá la creación de un motor complejo que combine un turborreactor para velocidades subsónicas y supersónicas, así como un scramjet para hipersonido. El trabajo en este motor requerirá el desarrollo de al menos cuatro tecnologías clave.
Un avión experimental X-43 de la NASA estableció un récord de velocidad para aeronaves con un motor de chorro de aire, acelerando hasta 10617 km / h, o 9,68M. El vuelo récord del tercer prototipo X-43 tuvo lugar en noviembre 16 del año 2004. El cohete acelerador Pegas lanzado desde el bombardero B-52 dispersó el vehículo y se separó a 29000 m. En 10 segundos del scramjet X-43 superó 24 km, alcanzando una altitud cercana a 34000 m. Luego, el dispositivo desechable se sumergió en una caloría de calibres de calibres para XX. costa
En la foto: el dispositivo HiFiRe fue una continuación lógica del programa australiano HyShot. A diferencia de su predecesor, demostró un vuelo largo e independiente con el scramjet actual.
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