Найшвидший гіперзвуковий літак у світі. Російський гіперзвуковий літак

Звичайний пасажирський літак літає зі швидкістю порядку 900 км / год. Реактивний військовий винищувач може розвивати приблизно втричі більшу швидкість. Однак сучасні інженери з РФ та інших країн світу активно розробляють ще більш швидкісні машини – гіперзвукові літаки. У чому специфіка відповідних концепцій?

Критерії гіперзвукового літака

Що таке гіперзвуковий літак? Під таким прийнято розуміти апарат, здатний літати зі швидкістю, багато разів перевищує таку для звуку. Підходи дослідників до визначення конкретного її показника різняться. Поширена методологія, по якій літак слід вважати гіперзвуковим, якщо він кратно перевищує швидкісні показники найшвидших сучасних надзвукових апаратів. Які становлять близько 3-4 тис. Км / ч. Тобто гіперзвуковий літак, якщо дотримуватися даної методології, повинен розвивати швидкість від 6 тис. Км / ч.

Безпілотні і керовані апарати

Підходи дослідників можуть різнитися також в аспекті визначення критеріїв віднесення того чи іншого апарату до літаків. Є версія, що до таких правомірно відносити тільки ті машини, які управляються людиною. Є точка зору, по якій літаком також можна вважати і безпілотний апарат. Тому деякі аналітики класифікують машини розглянутого типу на ті, що підлягають управлінню людиною, і ті, які функціонують автономно. Подібний розподіл може бути виправдане, оскільки безпілотні апарати можуть володіти набагато більш значними технічними характеристиками, наприклад, в частині перевантажень і швидкості.

Разом з тим багато дослідників розглядають гіперзвукові літаки як єдину концепцію, для якої ключовий показник – швидкість. Неважливо, чи сидить за штурвалом апарату людина або машина управляється роботом – головне, щоб літак був в достатній мірі швидким.

Зліт – самостійний або зі сторонньою допомогою?

Поширена класифікація гіперзвукових літальних апаратів, в основі якої – віднесення їх до категорії тих, що здатні злітати самостійно, або тих, які припускають розміщення на більш потужному носії – ракеті або вантажному літаку. Є точка зору, по якій до апаратів розглянутого типу правомірно відносити головним чином ті, що здатні злітати самостійно або при мінімальному залученні інших типів техніки. Однак ті дослідники, які вважають, що основний критерій, що характеризує гіперзвуковий літак, – швидкість, повинен бути першорядним при будь-якої класифікації. Будь то віднесення апарату до безпілотним, керованим, здатним злітати самостійно або за допомогою інших машин – якщо відповідний показник сягає зазначених вище значень, то значить, мова йде про гіперзвуковому літаку.

Основні проблеми гіперзвукових рішень

Концепціям гіперзвукових рішень – багато десятиліть. Протягом усіх років розробки відповідного типу апаратів світові інженери вирішують ряд суттєвих проблем, об`єктивно заважають поставити випуск «гіперзвуку» на потік – подібно організації виробництва турбогвинтових літаків.

Основна складність у конструюванні гіперзвукових літаків – створення двигуна, здатного бути в достатній мірі енергоефективним. Інша проблема – вибудовування необхідної теплового захисту апарату. Справа в тому, що швидкість гіперзвукового літака в тих значеннях, що ми розглянули вище, передбачає сильний нагрів корпусу за рахунок тертя об атмосферу.

Сьогодні ми розглянемо кілька зразків вдалих прототипів літальних апаратів відповідного типу, розробники яких змогли значно просунутися вперед в частині успішного вирішення зазначених проблем. Вивчимо тепер найбільш відомі світові розробки в частині створення гіперзвукових літальних апаратів розглянутого типу.

Найшвидший літак від Boeing

Найшвидший гіперзвуковий літак у світі, як вважають деякі експерти, це американський Boeing X-43A. Так, в ході тестування даного апарату було зафіксовано, що він досягав швидкості, що перевищує 11 тис. Км / год. Тобто приблизно в 9,6 рази швидше швидкості звуку.

Чим особливо примітний гіперзвуковий літак X-43A? Характеристики даного літального апарату такі:

- гранична швидкість, зафіксована на тестах, – 11230 км / год;

- розмах крил – 1,5 м;

- довжина корпусу – 3,6 м;

- двигун – прямоточний, Supersonic Combustion Ramjet;

- паливо – атмосферний кисень, водень.

Можна відзначити, що розглянутий апарат відноситься до самим екологічним. Справа в тому, що використовуване паливо практично не передбачає виділення шкідливих продуктів горіння.

Гіперзвуковий літак X-43A був розроблений спільними зусиллями інженерів NASA, а також компаній Orbical Science Corporation і Minocraft. Літальний апарат створювався порядку 10 років. У його розробку було вкладено близько 250 млн. Доларів. Концептуальна новизна розглянутого літака в тому, що він був задуманий з метою випробування новітньої технології забезпечення роботи рухової тяги.

Розробка від Orbital Science

Компанія Orbital Science, яка, як ми зазначили вище, взяла участь у створенні апарату X-43A, встигла також створити свій гіперзвуковий літак – X-34.

Його гранична швидкість – більше 12 тис. км / ч. Правда, в ході практичних тестів вона не була досягнута – більше того, не вдалося досягти показника, який показаний літаком X43-A. Розглянутий літальний апарат прискорюється при залученні ракети «Пегас», що функціонує на твердому паливі. Машина X-34 була вперше випробувана в 2001 році. Розглянутий літак відчутно більше апарату від Boeing – його довжина становить 17,78 м, розмах крил – 8,85 м. Максимальна висота польоту гіперзвукової машини від Orbical Science – 75 кілометрів.

Літальний апарат від North American

Ще один відомий гіперзвуковий літак – X-15, випущений компанією North American. Даний апарат аналітики відносять до експериментальним.

Він оснащений ракетними двигунами, що дає привід деяким експертам не відносити його, власне, до класу літаків. Однак наявність ракетних двигунів дозволяє апарату, зокрема, здійснювати суборбітальні польоти. Так, під час одного з випробувань в такому режимі він був протестований пілотами. Призначення апарату X-15 – дослідження специфіки гіперзвукових польотів, оцінка тих чи інших конструкторських рішень, нових матеріалів, особливостей управління подібними машинами в різних шарах атмосфери. Примітно, що концепція проекту була затверджена ще в 1954 році. Літає X-15 зі швидкістю більше 7 тис. Км / год. Дальність його польоту – більше 500 км, висота перевищує 100 км.

Найшвидші серійні літаки

Вивчені нами вище гіперзвукові апарати фактично відносяться до категорії дослідницьких. Корисно буде розглянути деякі серійні зразки літаків, наближених за характеристиками до гіперзвуковим або є (з тієї чи іншої методології) ними.

У числі подібних машин – американська розробка SR-71. Даний літак деякі дослідники не схильні відносити до гіперзвуковим, оскільки його гранична швидкість становить порядку 3,7 тис. Км / год. У числі найбільш примітних його характеристик – злітна маса, яка перевищує 77 тонн. Довжина апарата – більше 23 м, розмах крил – більше 13 м.

Одним з найшвидших військових літаків вважається російський МіГ-25. Апарат може розвивати швидкість більше 3,3 тис. Км / ч. Максимальна злітна вага російського літака – 41 тонна.

Таким чином, на ринку серійних рішень, наближених за характеристиками до гіперзвуковим, РФ – в числі лідерів. Але що можна сказати про російських розробках в частині «класичних» гіперзвукових літаків? Чи здатні інженери з РФ створити рішення, конкурентне машинам від Boeing і Orbital Scence?

Російські гіперзвукові апарати

В даний момент російський гіперзвуковий літак знаходиться в стадії розробки. Але йде вона досить активно. Йдеться про літак Ю-71. Його перші випробування, судячи з повідомлень у ЗМІ, були проведені в лютому 2015 під Оренбургом.

Передбачається, що літак буде використовуватися у військових цілях. Так, гіперзвуковий апарат зможе при необхідності здійснювати доставку вражаючих коштів на значні відстані, вести моніторинг території, а також бути задіяні як елемент штурмової авіації. Деякі дослідники вважають, що в 2020-2025 рр. в РВСП надійде близько 20 літаків відповідного типу.

У ЗМІ є відомості про те, що розглянутий гіперзвуковий літак Росії буде розміщуватися на балістичної ракеті «Сармат», яка також знаходиться на стадії проектування. Деякі аналітики вважають, що розроблюваний гіперзвуковий апарат Ю-71 – це не що інше, як боєголовка, яка повинна буде відділятися від балістичної ракети на кінцевій ділянці польоту, щоб потім, завдяки високій, характерної для літака маневреності, долати системи ПРО.

Проект «Аякс»

У числі найбільш примітних проектів, пов`язаних з розробкою гіперзвукових літаків, – «Аякс». Вивчимо його докладніше. Гіперзвуковий літак «Аякс» – концептуальна розробка радянських інженерів. У науковому середовищі розмови про неї почалися ще в 80-і роки. У числі найбільш примітних характеристик – наявність системи теплового захисту, яка покликана захищати корпус від перегріву. Таким чином, розробники апарату «Аякс» запропонували рішення однієї з «гіперзвукових» проблем, позначених нами вище.

Традиційна схема теплового захисту літальних машин передбачає розміщення на корпусі особливих матеріалів. Розробники «Аякса» запропонували іншу концепцію, по якій передбачалося не захищати апарат від зовнішнього нагріву, а впускати тепло всередину машини, одночасно збільшуючи її енергоресурс. Основним конкурентом радянського апарат вважався гіперзвуковий літак «Аврора», створюваний в США. Однак у зв`язку з тим, що конструктори з СРСР істотно розширили можливості концепції, на нову розробку був покладений найширше коло завдань, зокрема, дослідницьких. Можна сказати, що «Аякс» – гіперзвукової багатоцільовий літак.

Розглянемо більш детально технологічні нововведення, запропоновані інженерами з СРСР.

Отже, радянські розробники «Аякса» запропонували використовувати тепло, що виникає як результат тертя корпусу літака об атмосферу, перетворювати в корисну енергію. Технічно це могло бути реалізовано за допомогою розміщення на апараті додаткових оболонок. У результаті формувалося щось на зразок другого корпусу. Його порожнину передбачалося заповнити якимсь каталізатором, наприклад, сумішшю горючого матеріалу і води. Теплоизолирующий шар, виготовлений з твердого матеріалу, в «Аяксі» передбачалося замінити на рідинний, який, з одного боку, повинен був захищати двигун, з іншого – сприяв би каталітичної реакції, яка, між тим, могла супроводжуватися ендотермічним ефектом – переміщенням тепла із зовнішньої частини корпусу всередину. Теоретично охолодження зовнішніх частин апарати могло бути яким завгодно. Надмірне тепло, у свою чергу, передбачалося задіяти з метою підвищення ефективності роботи двигуна літака. При цьому дана технологія дозволяла б генерувати внаслідок реакції палива і види вільний водень.

В даний момент доступні широкій публіці відомості про продовження розробки «Аякса» відсутні, проте дослідники вважають дуже перспективним впровадження радянських концепцій у практику.

Китайські гіперзвукові апарати

Конкурентом Росії та США на ринку гіперзвукових рішень стає Китай. У числі найвідоміших розробок інженерів з КНР – літальний апарат WU-14. Він являє собою гіперзвукової керований планер, що розміщується на балістичної ракети.

МБР запускає літальний апарат у космос, звідки машина різко пікірує вниз, розвиваючи гіперзвукову швидкість. Китайський апарат може монтуватися на різних МБР, що володіють дальністю від 2 до 12 тис. Км. Встановлено, що в ході тестів апарат WU-14 зміг розвинути швидкість, яка перевищує 12 тис. Км / год, перетворившись, таким чином, в найшвидший гіперзвуковий літак за версією деяких аналітиків.

Разом з тим багато дослідників вважають, що китайську розробку не цілком правомірно відносити до класу літаків. Так, поширена версія, по якій апарат слід класифікувати саме як боєголовку. Причому вельми ефективну. При польоті вниз із зазначеною швидкістю навіть найсучасніші системи ПРО не зможуть гарантувати перехоплення відповідної мети.

Можна відзначити, що розробками гіперзвукових апаратів, задействуемих у військових цілях, займаються також Росія і США. При цьому російська концепція, за якою передбачається створювати машини відповідного типу, значно відрізняється, як свідчать дані в деяких ЗМІ, від технологічних принципів, що реалізуються американцями і китайцями. Так, розробники з РФ концентрують зусилля в області створення літальних апаратів, оснащених прямоточним двигуном, здатних запускатися з землі. Росія планує співпрацю в цьому напрямку з Індією. Гіперзвукові апарати, створювані по російської концепції, як вважають деякі аналітики, характеризуються меншою вартістю і більш широкою сферою застосування.

Разом з тим гіперзвуковий літак Росії, про який ми сказали вище (Ю-71), припускає, як вважають деякі аналітики, як раз-таки розміщення на МБР. Якщо цю тезу виявиться вірним, то можна буде говорити про те, що інженери з РФ працюють відразу по двох популярних концептуальним напрямками в будівництві гіперзвукових літальних апаратів.

Резюме

Отже, ймовірно, найшвидший гіперзвуковий літак у світі, якщо говорити про літальних апаратах безвідносно їх класифікації, це все ж китайський апарат WU-14. Хоча потрібно розуміти, що реальні відомості про нього, в тому числі, що стосуються випробувань, можуть бути засекречені. Це цілком відповідає принципам китайських розробників, які часто у що б то не стало прагнуть зберегти свої військові технології в таємниці. Швидкість найшвидшого гіперзвукового літака – більше 12 тис. км / ч. Його «наздоганяє» американська розробка X-43A – багато експертів вважають самим швидкісним саме його. Теоретично гіперзвуковий літак X-43A, а також китайський WU-14 може наздогнати розробка від Orbical Science, розрахована на швидкість більше 12 тис. Км / ч.

Характеристики російського літака Ю-71 поки що не відомі широкій публіці. Цілком можливо, що вони будуть наближені до параметрів китайського літального апарату. Російські інженери також ведуть розробки по гіперзвуковий літак, здатному злітати не на основі МБР, а самостійно.

Поточні проекти дослідників з Росії, Китаю і США так чи інакше пов`язані з військовою сферою. Гіперзвукові літаки, безвідносно їх можливої класифікації, розглядаються в першу чергу як носії озброєнь, швидше за все, ядерних. Проте в роботах дослідників з різних країн світу зустрічаються тези про те, що «гіперзвук», подібно атомним технологіям, цілком може бути мирним.

Справа за появою доступних і надійних рішень, що дозволяють організувати серійне виробництво машин відповідного типу. Використання подібних апаратів можливо в самому широкому спектрі галузей господарського розвитку. Найбільшу затребуваність гіперзвукові літальні апарати, ймовірно, знайдуть у космічній та дослідницької індустрії.

У міру здешевлення технологій виробництва відповідних машин зацікавленість в інвестуванні в подібні проекти можуть почати проявляти транспортні бізнеси. Промислові корпорації, постачальники різних сервісів можуть почати розглядати «гіперзвук» як інструмент підвищення конкурентоспроможності бізнесу в частині організації міжнародних комунікацій.