Гіперзвукові польоти: загроза чи можливості? (ч.2)

Гіперзвукові польоти: загроза чи можливості? (ч.2)

Інтерес до гіперзвукових польотів невпинно зростає як серед учених, інженерів авіатехніки, так і серед комерційних авіакомпаній та інших установ. Причина такої зацікавленості – безкомпромісні переваги надзвукових літаків, зокрема у військовому сегменті.

Першу частину матеріалу читайте тут.

Серед таких переваг насамперед швидкість. До того ж, «гіперзвук» дуже керований, на відміну від міжконтинентальних балістичних ракет. Гіперзвуковий літальний апарат складно відстежити, переслідувати і тим паче влучити. Визначити точну траєкторію руху гіперзвукового літака напрочуд складно. Відтак гіперзвукові апарати – непоборна і дуже ефективна зброя: ціль удару (навіть якщо вона розташована на іншому боці земної кулі) може бути досягнута за декілька годин. Навіть найсучаснішим радарам і протиракетній зброї гіперзвукові апарати не залишили б жодних шансів. 

Маючи на озброєнні гіперзвукові літаки, будь-яка країна точно зміцнить авторитет. Приміром, особливий інтерес до гіперзвукових польотів мають США, які дотримуються концепції «A2AD» – стримування супротивника шляхом створення підвищеної небезпеки для дислокації його сил. Тут гіперзвук розглядається як вирішення суперечливих військових ситуацій, особливо з тими країнами, де альтернативою є ядерний страйк або повномасштабна військова операція.

У свою чергу, гіперзвукове озброєння дасть змогу іншим країнам стратегічно зміцнити владу у певних регіонах.   

Технічні бар'єри

Досі існує безліч невирішених технічних питань щодо гіперзвукових польотів. Одна з найбільших проблем - висота. Вчені досі не з’ясували, як зберегти керований, стійкий політ на висотах нижче стратосфери. Проблеми, пов'язані з проходженням гіперзвукової ракети крізь щільне повітря, просто масивні. Вчені намагаються вирішити це питання за допомогою комп’ютерної динаміки рідин, яка використовує складні комп'ютерні моделі, щоб з'ясувати, як повітря діє та протікає навколо об'єктів на гіперзвукових швидкостях.

Інший шлях – просто літати на надзвичайних висотах: чим швидше, тим вище. Це вирішує багато проблем, але при швидкостях понад 8М гіперзвукові кораблі стають менш ефективними. А при 20М вони перебувають в орбітальному діапазоні та функціонують у вакуумі космосу.

Однак тут виникає питання, як досягнути таких швидкостей. Теоретично в гіперзвукових транспортних засобах двигун повинен бути тісно інтегрований у літальний апарат, щоб оптимізувати аеродинаміку на специфічній місії, з дуже малою похибкою в досягненні точного контролю. Попри багато років досліджень двигунів, вчені досі не сконструювали такий апарат.

Більшість розробників намагаються покладатися на декілька двигунів, наприклад, на ракету з твердого палива для початкового прискорення, або на гібридний двигун, який може переналаштувати себе в польоті. Цілком імовірно, що ці двигуни будуть усе більше залежати від водню. Вчені мають на меті розробити революційну систему, яка охолоджує повітря, коли воно потрапляє в двигун. Це робиться за допомогою рідкого водню, який діє водночас як паливо і як теплоносій.

Наступна проблема – тепло. Для кожної частини гіперзвукового апарата важливе значення має нагрівання. Під час руху апарата у космосі ця проблема не виникає, але в атмосфері стає надто небезпечною. Сильне нагрівання впливає на бортову електроніку та навіть структурну цілісність планера. Теплове навантаження перетворюється в механічне і частини літака можуть або стискатись або розтягуватись. Молекули повітря перетворюються в корозійні хімікати, що швидко роз’їдають двигун і корпус. Через проблему нагрівання гіперзвукові транспортні засоби або обмежуються дуже коротким періодом польоту, або повинні мати системи активного охолодження. Корпус і двигуни повинні бути виготовлені з титану, надсплаву, кераміки або композитів або мати неординарне покриття, приміром із часточок черепиці нано-розміру. Матеріал має протистояти теплу, запобігати виникненню корозії.

Гіперзвукові швидкості передбачають дуже короткий час реакції, тому втрата контролю навіть на мікросекунду може спричинити катастрофу. Відтак гіперзвукові транспортні засоби мають бути оснащені автономними системами польоту з дуже коротким часом прийняття рішень та дуже малою похибкою. Автономні системи гіперзвукових апаратів – комп'ютери, що здатні обробляти до 50 мільйонів інструкцій щосекунди.

Непереборна сила

За останні роки вчені демонструють неабиякий поступ у дослідженнях щодо гіперзвукової аеродинаміки, а також будови і дизайну двигунів. Дехто прогнозує, що повноцінні гіперзвукові літаки з’являться за 10-20 років. Також дехто стверджує, що з появою гіперзвукових апаратів виникне нова, непереможна і водночас дуже небезпечна сила. В усякому разі, неможливо дати остаточної відповіді про те, як зміниться світ після появи гіперзвукових апаратів.

Очевидно, що озброєння ніколи не буває одностороннім. Якщо одні займаються гіперзвуковими дослідженнями, інші намагаються покращити якість і потужність сучасної зброї. Як уже зазначалось, якби зараз існувала потужна, повністю ефективна гіперзвукова ракета, вона не залишила б шансів нинішнім радарам і протиракетним станціям. Однак за 10-20 років, коли з’являться якісні гіперзвукові апарати, з’являться також нові, швидші і потужніші комп’ютери, нові супутникові монітори, системи перешкод, лазери, засоби кібернетичного ведення війни, тобто все те, що, ймовірно, зможе протистояти гіперзвуковим апаратам.

Наступний крок

Повідомлення про поступ у розробці надзвукових ракет надходять із Китаю, Росії, США. Окрім військової сфери, технологія гіперзвуку може мати застосування в інших галузях. Зокрема, у розвідці (успіх уже показав гіперзвуковий літак SR-71 Blackbird Lockheed Martin). Зараз Lockheed Martin розробляє «наступника» – SR-72. Ще одне поле, де може «функціонувати» гіперзвук – запуск супутників. З цією метою зараз у DARPA (Агентство передових оборонних дослідницьких проектів Міноборони США) розробляють літак, який використовує кріогенний рідкий кисень та водневе паливо для живлення двигуна Aerojet Rocketdyne Space Shuttle АР-22.

Крім того, існує перспектива розвитку надшвидких комерційний пасажирських авіаперевезень.

Гіперзвукові польоти – загроза чи можливості? Відповідь залежить від того, хто і з якою ціллю використовує нові технології. Врешті, добро чи зло технології не в самому інструменті, а тому, хто володіє нею. Одне відомо точно – гіперзвукові польоти вже не є нездійсненною фантастикою, а близьким майбутнім, на шляху до якого лише декілька нез’ясованих технічних питань.

Джерело: Newatlas

Система Orphus
comments powered by Disqus
 
Top