Sinubukan ng US Air Force ang X-51A Waverider, na nakakuha ng bilis ng 5 beses sa bilis ng tunog, at nakapaglipad ng higit sa 3 minuto, na nagtatakda ng isang record sa mundo na dating hinawakan ng mga developer ng Russia. Naging maayos ang pagsubok sa kabuuan, handa nang lumaban ang mga hypersonic na sandata.
Noong Mayo 27, 2010, ang X-51A Waverider (malayang isinalin bilang isang flight flight, at sa "hindi sinasadya" bilang isang surfer) ay nahulog mula sa isang B-52 na bomba sa Karagatang Pasipiko. Ang yugto ng booster ng X-51A, na hiniram mula sa kilalang rocket na ATCAMS, ay dinala ang Waverider sa taas na 19.8 libong metro, kung saan nakabukas ang isang hypersonic ramjet engine (GPRVD, o scrumjet). Pagkatapos nito, ang rocket ay tumaas sa taas na 21, 3 libong metro at kinuha ang bilis ng Mach 5 (5 M - limang bilis ng tunog). Sa kabuuan, ang rocket engine ay nagtrabaho nang halos 200 segundo, pagkatapos na ang X-51A ay nagpadala ng isang senyas sa self-destruct kaugnay ng pagsabog ng mga pagkakagambala sa telemetry. Ayon sa plano, ang rocket ay dapat na bumuo ng isang bilis ng 6 M (ayon sa proyekto, ang bilis ng X-51 ay 7 M, iyon ay, higit sa 8000 km / h), at kailangang gumana ang engine 300 segundo.
Ang mga pagsubok ay hindi perpekto, ngunit hindi nito pinigilan ang mga ito na maging isang natitirang tagumpay. Ang oras ng pagpapatakbo ng engine ay lumampas sa nakaraang tala (77 s) ng tatlong beses, na hawak ng Soviet (na kalaunang Ruso) na lumilipad na laboratoryo na "Kholod". Ang bilis ng 5M ay unang nakamit sa maginoo na fuel ng hydrocarbon, at hindi sa ilang "eksklusibong" tulad ng hydrogen. Gumamit si Waverider ng JP-7, isang low-vapor petrolyo na ginamit sa sikat na SR-71 ultra-high-speed na reconnaissance na sasakyang panghimpapawid.
Ano ang isang Scrumjet at ano ang kakanyahan ng kasalukuyang mga nakamit? Sa prinsipyo, ang mga ramjet engine (ramjet engine) ay mas simple kaysa sa mga turbojet engine (turbojet engine) na pamilyar sa lahat. Ang isang ramjet engine ay simpleng isang paggamit ng hangin (ang nag-iisang gumagalaw na bahagi), isang silid ng pagkasunog at isang nguso ng gripo. Sa ito, ikinukumpara ng mabuti ang mga jet turbine, kung saan ang isang fan, isang compressor at ang turbine mismo ay idinagdag sa elementong ito, naimbento noong 1913, sa pamamagitan ng pinagsamang pagsisikap na himukin ang hangin sa silid ng pagkasunog. Sa mga ramjet engine, ang pagpapaandar na ito ay isinasagawa ng paparating na daloy ng hangin mismo, na agad na tinatanggal ang pangangailangan para sa mga sopistikadong disenyo na tumatakbo sa isang stream ng mga maiinit na gas at iba pang mamahaling kagalakan ng isang buhay na turbojet. Bilang isang resulta, ang mga makinang ramjet ay mas magaan, mas mura at hindi gaanong sensitibo sa mataas na temperatura.
Gayunpaman, ang pagiging simple ay may presyo. Ang mga direct-flow engine ay hindi epektibo sa bilis ng subsonic (hanggang sa 500-600 km / h ay hindi gumana) - wala silang sapat na oxygen, at samakatuwid kailangan nila ng karagdagang mga makina na nagpapabilis sa patakaran ng pamahalaan sa mabisang bilis. Dahil sa ang katunayan na ang dami at presyon ng hangin na pumapasok sa makina ay limitado lamang sa pamamagitan ng diameter ng paggamit ng hangin, napakahirap na mabisang kontrolin ang itulak ng makina. Ang mga engine ng ramjet ay karaniwang "pinatalas" para sa isang makitid na saklaw ng bilis ng pagpapatakbo, at sa labas nito nagsisimula silang kumilos nang hindi sapat. Dahil sa mga likas na kakulangan na ito sa bilis ng subsonic at katamtamang supersonic, ang mga turbojet engine na radikal na lumalagpas sa kanilang mga kakumpitensyang dumadaloy nang direkta.
Nagbabago ang sitwasyon kapag ang liksi ng sasakyang panghimpapawid ay napupunta sa sukatan para sa 3 swings. Sa matataas na bilis ng paglipad, ang hangin ay naka-compress nang labis sa papasok ng engine na ang pangangailangan para sa isang tagapiga at iba pang kagamitan ay nawala - mas tiyak, sila ay naging sagabal. Ngunit sa mga bilis na ito supersonic ramjet engine SPRVD ("ramjet") pakiramdam mahusay. Gayunpaman, habang tumataas ang bilis, ang mga benepisyo ng libreng "compressor" (supersonic airflow) ay naging isang bangungot para sa mga taga-disenyo ng engine.
Sa turbojet at SPVRD ang pagsunog ng petrolyo sa isang medyo mababang rate ng daloy - 0.2 M. Pinapayagan kang makamit ang mahusay na paghahalo ng hangin at na-injected na petrolyo at, nang naaayon, mataas na kahusayan. Ngunit mas mataas ang bilis ng papasok na stream, mas mahirap itong i-preno ito at mas mataas ang mga pagkalugi na nauugnay sa ehersisyo na ito. Simula sa 6 M, ang daloy ay dapat na pinabagal 25-30 beses. Ang natitira lamang ay magsunog ng gasolina sa isang supersonic flow. Dito nagsisimula ang totoong mga paghihirap. Kapag ang hangin ay pumasok sa silid ng pagkasunog sa bilis na 2.5-3 libong km / h, ang proseso ng pagpapanatili ng pagkasunog ay magiging katulad, sa mga salita ng isa sa mga nag-develop, upang "subukang panatilihing naiilawan ang isang tugma sa gitna ng isang bagyo. " Hindi pa matagal na ang nakalipas ay pinaniniwalaan na sa kaso ng petrolyo ito ay imposible.
Ang mga problema ng mga tagabuo ng mga hypersonic na sasakyan ay hindi limitado sa paglikha ng isang magagawa na SCRVD. Kailangan din nilang mapagtagumpayan ang tinatawag na thermal barrier. Nag-init ang eroplano mula sa alitan laban sa hangin, at ang intensity ng pag-init ay direktang proporsyonal sa square ng daloy ng daloy: kung ang bilis ng pagdoble, pagkatapos ay ang pagtaas ng pag-init ay apat na beses. Ang pag-init ng isang sasakyang panghimpapawid sa paglipad sa bilis ng supersonic (lalo na sa mababang altub) kung minsan ay napakahusay na humantong sa pagkasira ng istraktura at kagamitan.
Kapag lumilipad sa bilis na 3 M, kahit sa stratospera, ang temperatura ng mga gilid ng pasukan ng paggamit ng hangin at mga nangungunang gilid ng pakpak ay higit sa 300 degree, at ang natitirang balat - higit sa 200. Ang aparato na may isang bilis ng 2-2.5 beses na higit pa ay magpapainit ng 4-6 beses na higit pa. Sa parehong oras, kahit na sa temperatura ng halos 100 degree, lumalambot ang organikong baso, sa 150 - ang lakas ng duralumin ay makabuluhang nabawasan, sa 550 - ang mga titanium alloys ay nawala ang mga kinakailangang mekanikal na katangian, at sa temperatura na higit sa 650 degree, natutunaw ang aluminyo at magnesiyo, lumalambot ang bakal.
Ang isang mataas na antas ng pag-init ay maaaring malutas alinman sa pamamagitan ng passive thermal protection, o sa pamamagitan ng aktibong pag-aalis ng init sa pamamagitan ng paggamit ng mga reserba ng gasolina sa board bilang isang palamigan. Ang problema ay sa isang napaka disenteng "paglamig" na kakayahan ng petrolyo - ang kapasidad ng init ng gasolina na ito ay kalahati lamang ng tubig - hindi nito kinaya ng mabuti ang mataas na temperatura, at ang dami ng init na kailangang "natutunaw" ay simpleng napakalaking
Ang pinaka-prangkang paraan upang malutas ang parehong mga problema (supersonic pagkasunog at paglamig) ay upang abandunahin ang petrolyo sa pabor ng hydrogen. Ang huli ay kaagad - sa paghahambing sa petrolyo, siyempre - nasusunog kahit sa isang supersonic flow. Sa parehong oras, ang likidong hydrogen ay, para sa halatang mga kadahilanan, din ng isang mahusay na palamigan, na ginagawang posible na hindi gumamit ng napakalaking thermal protection at kasabay na matiyak ang isang katanggap-tanggap na temperatura sa board. Bilang karagdagan, ang hydrogen ay may tatlong beses na calorific halaga ng petrolyo. Ginagawa nitong posible na itaas ang limitasyon ng mga makakamit na bilis hanggang sa 17 M (maximum sa hydrocarbon fuel - 8 M) at sa parehong oras ay gawing mas siksik ang makina.
Hindi nakakagulat na ang karamihan sa naunang naghahati-halagang hypersonic na sasakyang panghimpapawid ay eksaktong lumipad sa hydrogen. Ang fuel ng hydrogen ay ginamit ng aming lumilipad na laboratoryo na "Kholod", na hanggang ngayon ay sinasakop ang pangalawang lugar sa mga tuntunin ng tagal ng scramjet engine (77 s). Sa kanya, ang NASA ay may utang na rekord para sa mga sasakyang pang-jet: noong 2004, ang NASA X-43A unmanned hypersonic na sasakyang panghimpapawid ay umabot sa bilis na 11,265 km / h (o 9.8 M) sa altitude ng flight na 33.5 km.
Gayunpaman, ang paggamit ng hydrogen ay humahantong sa iba pang mga problema. Ang isang litro ng likidong hydrogen ay may bigat lamang na 0.07 kg. Kahit na isinasaalang-alang ang tatlong beses na mas mataas na "kapasidad ng enerhiya" ng hydrogen, nangangahulugan ito ng isang apat na beses na pagtaas sa dami ng mga tanke ng gasolina na may isang pare-pareho na nakaimbak na enerhiya. Nagreresulta ito sa pagpapalaki ng laki at bigat ng aparador bilang isang kabuuan. Bilang karagdagan, ang likidong hydrogen ay nangangailangan ng napaka-tukoy na mga kondisyon sa pagpapatakbo - "lahat ng mga pangamba sa mga teknolohiya ng cryogenic" kasama ang pagiging tiyak ng hydrogen mismo - ito ay lubos na sumasabog. Sa madaling salita, ang hydrogen ay isang mahusay na gasolina para sa mga pang-eksperimentong sasakyan at piraso ng makina tulad ng madiskarteng mga bomba at reconnaissance sasakyang panghimpapawid. Ngunit bilang isang gasolina para sa mga sandatang masa na may kakayahang batay sa maginoo na mga platform tulad ng isang normal na bombero o mananaklag, hindi ito angkop.
Ang lahat ng higit na makabuluhan ay ang nakamit ng mga tagalikha ng X-51, na nagawang gawin nang walang hydrogen at sa parehong oras makamit ang kahanga-hangang bilis at magrekord ng mga tagapagpahiwatig para sa tagal ng flight na may isang ramjet engine. Bahagi ng talaan ay dahil sa isang makabagong disenyo ng aerodynamic - na mismong paglipad ng alon. Ang kakaibang anggular na hitsura ng patakaran ng pamahalaan, ang ligaw na hitsura nitong disenyo ay lumilikha ng isang sistema ng mga shock wave, ito ay sila, at hindi ang katawan ng aparatong, na naging ibabaw ng aerodynamic. Bilang isang resulta, ang lakas ng pag-angat ay lumitaw na may kaunting pakikipag-ugnay ng daloy ng insidente sa katawan mismo at, bilang isang resulta, ang tindi ng pag-init nito ay bumababa nang husto.
Ang X-51 ay may isang itim na carbon-carbon na mataas na temperatura na kalasag na matatagpuan lamang sa pinakadulo ng ilong at sa likuran ng ilalim. Ang pangunahing bahagi ng katawan ay natatakpan ng isang puting mababang temperatura na kalasag ng init, na nagpapahiwatig ng isang banayad na mode ng pag-init: at ito ay nasa 6-7 M sa medyo siksik na mga layer ng himpapawid at hindi maiiwasang sumisid sa troposfir hanggang sa target.
Sa halip na isang "halimaw" na hydrogen, ang militar ng Amerikano ay nakakuha ng isang aparato na pinalakas ng praktikal na fuel fuel, na agad na inilalabas ito sa larangan ng nakakaaliw na eksperimento sa larangan ng tunay na aplikasyon. Bago sa amin ay hindi na isang pagpapakita ng teknolohiya, ngunit isang prototype ng isang bagong sandata. Kung matagumpay na naipasa ng X-51A ang lahat ng mga pagsubok, sa ilang taon ang pagsisimula ng isang ganap na bersyon ng pagpapamuok ng X-51A +, na nilagyan ng pinaka-modernong elektronikong pagpuno, ay magsisimula.
Ayon sa paunang mga plano ng Boeing, ang X-51A + ay lalagyan ng mga aparato para sa mabilis na pagkilala at pagkasira ng mga target sa mga kondisyon ng aktibong oposisyon. Ang kakayahang kontrolin ang sasakyan gamit ang isang binagong interface ng JDAM na idinisenyo para sa pag-target ng mga bala na may ganap na katumpakan ay matagumpay na nasubukan sa mga paunang pagsubok noong nakaraang taon. Ang bagong sasakyang panghimpapawid na alon ay umaangkop nang maayos sa karaniwang mga sukat para sa mga misil ng Amerika, iyon ay, ligtas itong umaangkop sa mga shipboard na patayong mga aparato sa paglunsad, mga lalagyan ng paglulunsad ng transportasyon at mga bomba ng bomba. Tandaan na ang missile ng ATCAMS, kung saan hiniram ang yugto ng booster para sa Waverider, ay isang taktikal na taktikal na pagpapatakbo na ginamit ng maraming American MLRS na naglunsad ng mga rocket system.
Kaya, noong Mayo 12, 2010, sa Karagatang Pasipiko, sinubukan ng Estados Unidos ang isang prototype ng isang ganap na praktikal na hypersonic cruise missile, hinuhusgahan ng planong pagpuno, na idinisenyo upang sirain ang lubos na protektadong mga target sa lupa (ang tinatayang saklaw ay 1600 km). Marahil, sa paglipas ng panahon, ang mga nasa ibabaw ay maidaragdag sa kanila. Bilang karagdagan sa napakalaking bilis, ang mga nasabing missile ay magkakaroon ng mataas na kakayahan na tumagos (sa pamamagitan ng paraan, ang enerhiya ng isang katawan na pinabilis sa 7 M ay halos katumbas ng isang singil ng TNT ng parehong masa) at - isang mahalagang pag-aari ng mga statically unstable na alon - ang kakayahang maging matalas na maneuvers.
Malayo ito sa nag-iisang promising propesyon ng mga hypersonic na sandata.
Noong huling bahagi ng 1990, ang mga ulat mula sa NATO Space Research and Development Advisory Group (AGARD) ay nagsabi na ang hypersonic missiles ay dapat magkaroon ng mga sumusunod na aplikasyon:
- pagkatalo pinatibay (o inilibing) target ng kaaway at kumplikadong mga target sa lupa sa pangkalahatan;
- pagtatanggol sa hangin;
- ang pananakop ng supremacy ng hangin (ang mga naturang misil ay maaaring isaalang-alang na isang perpektong paraan ng pagharang sa mga mataas na paglipad na target ng hangin sa mahabang distansya);
- pagtatanggol laban sa misil - pagharang ng paglunsad ng mga ballistic missile sa paunang yugto ng tilapon.
- gamitin bilang magagamit muli drone pareho para sa kapansin-pansin na mga target sa lupa at para sa muling pagsisiyasat.
Sa wakas, malinaw na ang mga hypersonic missile ay magiging pinakamabisang - kung hindi lamang - antidote laban sa mga sandatang pag-atake ng hypersonic.
Ang isa pang direksyon sa pagbuo ng mga hypersonic na sandata ay ang paglikha ng malakihang laki ng solidong-propellant na mga scramjet engine na naka-mount sa mga projectile na idinisenyo upang sirain ang mga target sa hangin (calibers 35-40 mm), pati na rin ang mga nakabaluti na sasakyan at kuta (kinetic ATGMs). Noong 2007, nakumpleto ni Lockheed Martin ang mga pagsubok ng isang prototype kinetic anti-tank missile CKEM (Compact Kinetic Energy Missile). Ang nasabing misayl sa layo na 3400 m ay matagumpay na nawasak ang tangke ng Soviet T-72, nilagyan ng pinabuting reaktibo na nakasuot.
Sa hinaharap, maaaring lumitaw ang mas maraming mga kakaibang disenyo, halimbawa, sasakyang panghimpapawid na transatmospheric na may kakayahang mga suborbital flight sa isang saklaw na intercontinental. Ang pagmamaniobra ng mga hypersonic warhead para sa mga ballistic missile ay medyo nauugnay din - at sa malapit na hinaharap. Sa madaling salita, sa susunod na 20 taon, ang mga gawain sa militar ay magbabago nang malaki at ang mga hypersonic na teknolohiya ay magiging isa sa pinakamahalagang kadahilanan sa rebolusyon na ito.
