חיל האוויר האמריקאי בדק את ה- X-51A Waverider, שהצליח להשיג מהירות פי 5 ממהירות הקול, והצליח לעוף במשך יותר מ -3 דקות, וקבע שיא עולמי שהחזיקו בעבר במפתחים רוסים. המבחן עבר בהצלחה בסך הכל, נשק היפר -סוני מוכן למרוץ.
ב- 27 במאי 2010 הוטל ה- X-51A Waverider (שתורגם באופן חופשי כטיסת גל, וב"לא רצוני "כגולש) ממפציץ B-52 מעל האוקיינוס השקט. שלב ההגברה X-51A, שהושאל מרקטת ה- ATCAMS הידועה, הביא את ה- Waverider לגובה של 19.8 אלף מטר, שם הופעל מנוע ramjet היפר-סוני (GPRVD, או scrumjet). לאחר מכן, הטיל התנשא לגובה של 21, 3 אלף מטרים והרים מהירות של מאך 5 (5 מ ' - חמש מהירויות צליל). בסך הכל, מנוע הרקטות עבד במשך כ -200 שניות, ולאחר מכן X-51A שלח אות להשמדה עצמית בקשר להתפרצות הפרעות הטלמטריה. על פי התוכנית, הרקטה הייתה אמורה לפתח מהירות של 6 מ '(על פי הפרויקט, מהירות ה- X-51 הייתה 7 מ', כלומר מעל 8000 קמ"ש), והמנוע נאלץ לעבוד 300 שניות.
המבחנים לא היו מושלמים, אך זה לא מנע מהם להפוך להישג יוצא מן הכלל. זמן פעולת המנוע חרג פי שלוש מהשיא הקודם (77 שניות), שהוחזק על ידי המעבדה המעופפת הסובייטית (לימים הרוסית) "חולוד". מהירות 5M הושגה לראשונה עם דלק פחמימני קונבנציונאלי, ולא עם קצת "בלעדי" כמו מימן. Waverider השתמשה ב- JP-7, נפט בעל אדים נמוכים המשמש במטוס הסיור המהיר במיוחד SR-71.
מהו Scrumjet ומה מהות ההישגים הנוכחיים? באופן עקרוני, מנועי ramjet (מנועי ramjet) פשוטים בהרבה ממנועי טורבו (מנועי טורבו) המוכרים לכולם. מנוע ramjet הוא פשוט כניסת אוויר (החלק הנע בלבד), תא בעירה ופייה. בכך הוא משתווה לטובה לטורבינות סילון, שבהן מאוורר, מדחס והטורבינה עצמה מתווספים לתוכנית אלמנטרית זו, שהומצאה עוד בשנת 1913, על ידי מאמצים משולבים להניע אוויר לתא הבעירה. במנועי ramjet, פונקציה זו מבוצעת על ידי זרימת האוויר המתקרבת עצמה, המבטלת באופן מיידי את הצורך בעיצובים מתוחכמים הפועלים בזרם של גזים חמים ושמחות יקרות אחרות של חיי טורבו. כתוצאה מכך, מנועי ramjet קלים יותר, זולים יותר ופחות רגישים לטמפרטורות גבוהות.
עם זאת, לפשטות יש מחיר. מנועי זרימה ישירה אינם יעילים במהירויות תת-קוליות (עד 500-600 קמ"ש אינם עובדים כלל)-פשוט אין להם מספיק חמצן, ולכן הם זקוקים למנועים נוספים המאיצים את המכשיר למהירויות אפקטיביות. בשל העובדה כי נפח ולחץ האוויר הנכנס למנוע מוגבל רק בקוטר כניסת האוויר, קשה ביותר לשלוט ביעילות על דחף המנוע. מנועי Ramjet בדרך כלל "מחודדים" לטווח צר של מהירויות הפעלה, ומחוצה לו הם מתחילים להתנהג בצורה לא מספקת. בגלל הליקויים הטבועים האלה במהירויות תת-קוליות וקולות על-קונים מתונים, מנועי טורבו מגבירים באופן קיצוני את המתחרים שלהם בזרימה ישירה.
המצב משתנה כאשר הזריזות של המטוס יורדת מהסולם ל -3 נדנדות.במהירויות טיסה גבוהות האוויר דחוס כל כך בכניסת המנוע עד שהצורך במדחס וציוד אחר נעלם - ליתר דיוק, הם הופכים למכשול. אבל במהירויות אלה מנועי ramjet העל -קולי SPRVD ("ramjet") מרגישים נהדר. אולם ככל שהמהירות עולה, היתרונות של ה"מדחס "החופשי (זרימת אוויר קולית) הופכים לסיוט עבור מעצבי המנועים.
ב נפט טורבו ו SPVRD נפט כוויות בקצב זרימה נמוך יחסית - 0.2 מ '. זה מאפשר לך להשיג ערבוב טוב של אוויר ונפט מוזרק ובהתאם לכך יעילות גבוהה. אך ככל שמהירות הזרם הנכנס גבוהה יותר, כך קשה יותר לבלום אותו וההפסדים הכרוכים בתרגיל זה גבוהים יותר. החל מ -6 M, יש להאט את הזרימה 25-30 פעמים. כל שנותר הוא לשרוף דלק בזרימה על קולית. מכאן מתחילים הקשיים האמיתיים. כאשר אוויר נכנס לתא הבעירה במהירות של 2.5-3 אלף קמ"ש, תהליך שמירה על הבעירה הופך דומה, כדברי אחד היזמים, ל"ניסיון להדליק גפרור באמצע טייפון. " לא מזמן האמינו שבמקרה של נפט זה בלתי אפשרי.
הבעיות של מפתחי הרכבים היפר -קוליים אינן מוגבלות בשום אופן ליצירת SCRVD מעשי. הם גם צריכים להתגבר על המכשול התרמי כביכול. המטוס מתחמם מחיכוך נגד האוויר, ועוצמת החימום היא ביחס ישר לריבוע מהירות הזרימה: אם המהירות מכפילה, החימום גדל פי ארבעה. חימום של כלי טיס במהירויות על -קוליות (במיוחד בגובה נמוך) הוא לעיתים כה גדול עד שהוא מוביל להרס המבנה והציוד.
כאשר טסים במהירות של 3 M, אפילו בסטרטוספירה, הטמפרטורה של קצוות הכניסה של כניסת האוויר והקצוות המובילים של הכנף היא יותר מ -300 מעלות, ושאר העור - יותר מ -200. המכשיר עם מהירות של פי 2-2.5 תחמם פי 4-6 יותר. יחד עם זאת, גם בטמפרטורות של כ -100 מעלות, הזכוכית האורגנית מתרככת, ב -150 - חוזק הדורלומין מצטמצם באופן משמעותי, ב -550 - סגסוגות טיטניום מאבדות את התכונות המכניות הדרושות, ובטמפרטורות מעל 650 מעלות, האלומיניום והמגנזיום נמס., פלדה מתרככת.
ניתן לפתור רמה גבוהה של חימום על ידי הגנה תרמית פסיבית, או על ידי הסרת חום פעיל על ידי שימוש במאגרי הדלק שעל הסיפון כמקרר. הבעיה היא שעם יכולת "קירור" הגונה מאוד של נפט - כושר החום של הדלק הזה הוא רק חצי מזה של מים - הוא לא סובל טמפרטורות גבוהות היטב, וכמויות החום שצריך "לעכל" פשוט מִפלַצתִי.
הדרך הפשוטה ביותר לפתור את שתי הבעיות (בעירה קולית וקירור) היא לנטוש נפט לטובת מימן. האחרון בקלות יחסית - בהשוואה לנפט, כמובן - נשרף אפילו בזרימה על קולית. יחד עם זאת, מימן נוזלי הוא, מסיבות מובנות, גם מצנן מצוין, מה שמאפשר לא להשתמש בהגנה תרמית מסיבית ובמקביל להבטיח טמפרטורה מקובלת על הסיפון. בנוסף, למימן יש פי 3 מהערך הקלורי של נפט. זה מאפשר להעלות את גבול המהירויות הניתנות להשגה עד 17 M (מקסימום על דלק פחמימני - 8 M) ובמקביל להפוך את המנוע קומפקטי יותר.
אין זה מפתיע שרוב המטוסים ההיפרסוניים הקודמים שוברי השיאים טסו בדיוק על מימן. דלק מימן שימש את המעבדה המעופפת שלנו "חולוד", שתופסת עד כה את המקום השני מבחינת משך מנוע הסקרג'ט (77 שניות). לו, נאס"א חייבת מהירות שיא של כלי רכב סילוניים: בשנת 2004 הגיע מטוס היפרסוני הבלתי מאויש של נאס"א X-43A למהירות של 11,265 קמ"ש (או 9.8 מ ') בגובה טיסה של 33.5 ק"מ.
אולם השימוש במימן מוביל לבעיות אחרות. ליטר מימן נוזלי שוקל 0.07 ק"ג בלבד.אפילו אם לוקחים בחשבון את "קיבולת האנרגיה" של מימן פי שלוש, פירוש הדבר גידול של פי ארבעה בנפח מיכלי הדלק עם כמות קבועה של אנרגיה מאוחסנת. כתוצאה מכך ניפוח גודל ומשקל המכשיר בכללותו. בנוסף, מימן נוזלי דורש תנאי הפעלה ספציפיים מאוד - "כל זוועות הטכנולוגיות הקריוגניות" בתוספת הספציפיות של המימן עצמו - הוא נפץ ביותר. במילים אחרות, מימן הוא דלק מצוין לרכבי ניסוי ולמכונות חתיכה כמו מפציצים אסטרטגיים ומטוסי סיור. אבל כדלק לנשק המוני המסוגל להתבסס על פלטפורמות קונבנציונאליות כמו מפציץ או משחתת רגיל, זה לא מתאים.
על אחת כמה וכמה המשמעותי יותר הוא ההישג של יוצרי ה- X-51, שהצליחו להסתדר ללא מימן ובמקביל להשיג מהירויות מרשימות ומדדי שיא למשך הטיסה עם מנוע ramjet. חלק מהשיא נובע מתכנון אווירודינמי חדשני - טיסת הגלים ההיא. המראה הזוויתי המוזר של המכשיר, עיצובו הפרוע למראה יוצר מערכת גלי הלם, הם הם, ולא גוף המנגנון, שהופכים למשטח האווירודינמי. כתוצאה מכך, כוח ההרמה מתעורר תוך אינטראקציה מינימלית של זרימת האירוע עם הגוף עצמו, וכתוצאה מכך עוצמת החימום שלו יורדת בחדות.
ל- X-51 יש מגן חום בטמפרטורה גבוהה פחמן-פחמן הממוקם רק בקצה האף ובחלקו התחתון של החלק התחתון. החלק העיקרי של הגוף מכוסה במגן חום לבן בעל טמפרטורה נמוכה, המצביע על מצב חימום עדין יחסית: וזאת ב-6-7 מ 'בשכבות אטומות למדי של האטמוספירה וצלילות בלתי נמנעות אל הטרופוספירה אל המטרה.
במקום "מפלצת" מימן, הצבא האמריקאי רכש מכשיר המונע על ידי דלק תעופה מעשי, מה שמוציא אותו מיד מתחום הניסויים המשעשעים לתחום היישום האמיתי. לפנינו כבר לא הדגמה של טכנולוגיה, אלא אב טיפוס של נשק חדש. אם ה- X-51A יצליח בהצלחה את כל הבדיקות, בעוד מספר שנים יתחיל פיתוח גרסת לחימה מלאה של ה- X-51A +, המצוידת במילוי האלקטרוני המודרני ביותר.
על פי תוכניות ראשוניות של בואינג, X-51A + יצויד במכשירים לזיהוי מהיר והשמדת מטרות בתנאי התנגדות פעילה. היכולת לשלוט ברכב באמצעות ממשק JDAM שונה שנועד למקד תחמושת דיוק גבוהה נבדקה בהצלחה במהלך בדיקות מקדימות בשנה שעברה. מטוס הגל החדש משתלב היטב במידות הסטנדרטיות של טילים אמריקאיים, כלומר הוא משתלב בבטחה במכשירי שיגור אנכיים מהספינה, מכולות שיגור ותאי מפציצים. שים לב שטיל ATCAMS, שממנו הושאל שלב ההגברה של הוואווידר, הוא נשק מבצעי-טקטי המשמש את מערכות הטילים המרובות לשיגור MLRS האמריקאי.
כך, ב -12 במאי 2010, מעל האוקיינוס השקט, ארצות הברית בדקה אב טיפוס של טיל שיוט היפר -סוני פרקטי לחלוטין, אם לשפוט לפי המילוי המתוכנן, שנועד להשמיד מטרות קרקע מוגנות מאוד (הטווח המשוער הוא 1600 ק מ). אולי עם הזמן יתווספו להם משטחים. בנוסף למהירות האדירה, לטילים כאלה תהיה יכולת חדירה גבוהה (אגב, האנרגיה של גוף מואץ ל -7 M שווה כמעט למטען TNT של אותה מסה) ו - מאפיין חשוב של גלים לא יציבים סטטית. - היכולת לתמרן חד מאוד.
זהו רחוק מהמקצוע המבטיח היחיד של נשק היפר -סוני.
בסוף שנות התשעים, דיווחים של קבוצת המחקר והפיתוח בחלל של נאט ו (AGARD) ציינו כי טילים היפרסוניים צריכים לכלול את היישומים הבאים:
- להביס מטרות אויב מבוצרות (או קבורות) ומטרות קרקע מורכבות באופן כללי;
- הגנה אווירית;
- כיבוש העליונות האווירית (טילים מסוג זה יכולים להיחשב כאמצעי אידיאלי ליירוט מטרות אוויר גבוהות למרחקים ארוכים);
- הגנה נגד טילים - יירוט שיגור טילים בליסטיים בשלב הראשוני של המסלול.
- להשתמש כמל טים לשימוש חוזר הן למטרות קרקע פוגעות והן לסיור.
לבסוף, ברור שטילים היפר -קוליים יהיו התרופה היעילה ביותר - אם לא היחידה - נגד נשק תקיפה היפר -סוני.
כיוון נוסף בפיתוח נשק היפר-סוני הוא יצירת מנועי סקרג'ט קטנים בגודל מוצק המותקנים בקליעים שנועדו להרוס מטרות אוויר (קליברים 35-40 מ מ), וכן כלי רכב משוריינים וביצורים (ATGM קינטי). בשנת 2007 השלימה לוקהיד מרטין בדיקות של אב-טיפוס טיל קינטי נגד טנקים CKEM (טיל אנרגיה קינטית קומפקטית). טיל כזה במרחק של 3400 מ 'הרס בהצלחה את טנק ה- T-72 הסובייטי, המצויד בשריון תגובתי משופר.
בעתיד עשויים להופיע עיצובים אקזוטיים עוד יותר, למשל, מטוסים טרנס -אטמוספריים המסוגלים לטיסות תת -עירוניות בטווח בין -יבשתי. גם תמרון ראשי נפץ היפר -קוליים לטילים בליסטיים רלוונטיים למדי - ובעתיד הקרוב. במילים אחרות, ב -20 השנים הקרובות ענייני הצבא ישתנו באופן דרמטי וטכנולוגיות היפר -קוליות יהפכו לאחד הגורמים החשובים ביותר במהפכה זו.
