A repülőgépek fejlődése

A huszadik század vált a repülés és az űrrepülések korszakává. De ha a rakéták elérik a tér sebességét (több mint 7,9 km / s), akkor a leggyorsabb repülőgépek még mindig sokkal szerényebb, majdnem nagyságrenddel kisebb sebességgel repülnek. A hiperszonikus légsugaras repülőgépek nagysebességű szakadásának leküzdése egy új korszak kezdetét jelenti - az űrhajók korát. És akkor a New Yorkból Párizsba tartó repülés nem több, mint 1-2 órát vesz igénybe, ami összehasonlítható a szokásos országutakkal. A kontinensek közötti távolságok jelentéktelenné válnak, és a bennünk lévő bolygónk "kevésbé". A világ körül 8 óra alatt - ez a holnap valóság!

Ma a turbojet motorokkal működő repülőgépek, amelyek a szokásos szénhidrogén üzemanyaggal - kerozin üzemelnek, az égen uralkodnak. A modern motorok a repülőgépek számára olyan sebességet biztosítanak, amely nem túl magas, mint a szuperszonikus. Nem is beszélve az utas utasszállító repülő szubszonikus sebességű (kivéve a már repül ki „Concorde”, és a Tu-144), a maximális sebesség akár harci repülőgépek csak három alkalommal a hangsebesség.

Mi akadályozza meg, hogy a repülőgépek nagy sebességet érjenek el, és belépjenek a Föld közelébe, egy új minőségbe - repülőgép járművekbe? Nyilvánvaló, hogy minél nagyobb a gép sebessége, annál erősebb a motorja. Lehet, hogy a jövő rakétamotoros repülőgépekre vonatkozik?

Valójában a legmaga- sabb sebességet 1967-ben az amerikai X-15 kísérleti repülőgép rakéta motorral érte el. De ennek a motornak jelentős hátránya van: az üzemanyagot és az oxidálószert üzemelteti, a rakéta fedélzetén tárolva. És ezek az összetevők olyan hatalmas mennyiségben fogynak el, amely abszolút kizárja az ilyen motorok használatát a légkörben való hosszú repülésekhez.

A mozgás reaktív elvének alapja a lendület megőrzésének törvénye, a legegyszerűbb esetben az egyenlőség MV = mv. (Balra - a repülőgép tömege és sebessége jobbra - az üzemanyag égési termékeinek tömege és sebessége, a motor ellentétes irányú kilengése). Ez a törvény lehetővé teszi repülőgépek, rakéták repülését - a Földről való kilépéshez és az űrbe való bejutáshoz, és ez az oka a lövés hatásának

Az egyetlen kiút ez a helyzet a rakéták sebességének fejlesztése légi jármûvel ellátott légi járművekkel. Ez utóbbi oxigént használ a levegőből oxidáló szerekként, az üzemanyag-fogyasztás sokkal alacsonyabb, ami többször is lehetővé teszi a légkörben a repülés gazdaságosságát. Sajnos a modern légijármű-motorok nem képesek hiperszinten sebességre (M> 3-4) dolgozni, mert szélsőséges légfűtés következik be, amikor fékezi a motor levegő beszívását. A hiperszonikus sebességek kifejlesztése érdekében teljesen új légsugár-meghajtású rendszereket kell létrehozni.

Miért repülnek a repülőgépek, mint a rakéták?

De az ilyen hiperszonikus eszközök nemcsak a hadsereg számára hasznosak lesznek. A többlépcsős rakéta rendszerek, amelyek a légi járművek túlhajtók és visszatérés a szondát, akkor nem csak a újrahasználható szállító járművek, hanem növeli a hasznos szállított pályára. Ahogy a forgalom a föld-orbit-szárazföldi útvonal mentén növekszik, ez jelentősen csökkenti az áruk szállításának költségeit, nem beszélve a hely turizmus lehetséges alakulásáról.

Egy közönséges ember számára az előny a távoli, interkontinentális utakon a személyforgalom jelentős gyorsulása és intenzívebbé válása lesz. A 10 méteres sebességű repülőgép egy olyan időre, amely nem túl fárasztó az utasok számára - csak egy fél napot - képes repülni az Egyesült Államokból vagy Európából Ausztráliába, vagyis 16-17 ezer kilométert!

Egyszóval ígéretesnek tűnik a hiperszonikus repülés létrehozásának kilátásai. De felmerül a kérdés: milyen mértékben technikailag kivitelezhető és milyen mértékben készen állnak az űrkutatási technológiák terén a legnagyobb előrelépést elérő országok?

Ma az ipari technológiák csak a kerozin turbojet motorokkal felszerelt légijárművek gyártására szolgálnak, és 3 m-nél nem nagyobb sebességre terveztek. A repülőgép képes elérni sebesség 5-6M alkalmazni a meglévő terveket titán és ötvözetei, amely ellenáll a hőmérsékletnek 500-600 ° C, de a turbopryamotochnye sugárhajtóművek vagy rakétamotorokhoz kell működnie egy hőálló szénhidrogén üzemanyag. Mivel ilyen fejlemények már léteznek, a meglévő technológiáknak csak néhány javítása szükséges.

De az M> 5-6 és az űrkutató járművek számára készült hiperszonikus repülőgépek esetében feltétlenül új technológiákra van szükség, amelyek mind a modern légi járművek, mind a rakétatérségektől eltérőek. Az ilyen berendezések erőművének nemcsak gazdaságosnak kell lennie. Meg kell dolgoznia egy példátlanul széles sebességtartományban - a szubszonikustól a hiperszonikusig.

A probléma megoldása - hiperszonikus áramlás?

Tény, hogy a jármûsugár-motor csak szuperszonikus sebességgel mûködik (M> 2), nem felel meg a felszállási és leszálló üzemmódoknak. Ezért a hiperszonikus repülőgépek esetében ezen esetekben a hagyományos turbojet vagy rakétamotorokat is fel kell használni. Egy másik lehetőség a különböző kombinált vagy hibrid erőművek.

A légüzemű motorok gazdaságossága javítható a rakéta üzemanyag - folyékony hidrogén vagy például folyékony metán használatával történő átkapcsolásával. A hidrogén általában az ideális légi üzemanyag. Először is, nagy fűtőértékkel rendelkezik, amely egy tüzelőanyag-egységnyi tüzelőanyagonként maximális energiát ad. Másodszor, az égetés során a rendes vizekké válik, mivel ez egy környezetbarát üzemanyag, ami fontos.

Most már általánosan elfogadott, hogy annak érdekében, hogy teszteljék és tesztelését teljes körű torlósugaras természetes körülmények között célszerűbb használni speciális kísérleti pilóta nélküli járművek, amelyek megjelennek a pályára hiperszonikus repülési sebesség „erő”, egy rakéta vagy repülőgép-hordozó. Az ilyen rendszereket hipersonikus repülő laboratóriumoknak nevezik. Itt egy példa az orosz "hideg".

A fejlesztés a torlósugaras indult több mint 40 évvel ezelőtt, most folyik a számos országban fejlett űrkutatásban: Oroszország, USA, Egyesült Királyság, Franciaország, stb Annak ellenére, hogy az elért előrehaladást ért el, a motor létrehozása a feladat, hogy fel lehetne használni egy igazi projekt a hiperszonikus. repülőgép, addig marad, amíg a végét nem sikerült megoldani.

Hogyan kell kezelni az aerodinamikus fűtést?

A hiperszonikus és repülőgép-repülőgépek fejlesztésének egyik legfontosabb problémája a repülőgépek intenzív fűtése a szuperszonikus sebességű mozgás során. Ez a probléma mind a vitorlázógép, mind az erőmű (legalább 30-60 ezer óra repülési erőforrás) és a repülőgép-üzemanyag vonatkozásában szól, amint azt korábban említettük.

Napjainkig a hőálló szerkezetek gyártására szolgáló technológia a visszaküldött orbitális készülékekre épül. Így az 1950-es évek végén hőkereső, úgynevezett forró szerkezetek alakultak ki hőálló ötvözetekkel, például cellás burkolattal. Hasonló kialakításokat is alkalmazhatunk a hiperszonikus repülőgépekhez.

A "forró" design mellett két további típust is javasoltak. Az első az úgynevezett árnyékolt konstrukció hőszigeteléssel és a hajtómű és a repülőgép teljesítményelemeinek elválasztásától a hővédő rétegtől. Ebben az esetben az utóbbiak mérsékelt hőmérsékleten működnek, így hagyományos, könnyebb anyagokat használhatnak.

Egy másik megközelítés az, hogy aktívan lehűtse a készülék külső rétét. A vonzó hűtőközeg folyékony hidrogén, amelyet a motor üzemanyagaként használnak. A leghatékonyabb megoldás egy folyékony tüzelőanyag-konvekciós rendszerrel ellátott hűtőrendszer kombinációja, valamint a hűtött elemekből álló légrés által elválasztott hőnyomás. Az üzemanyag hideg erőforrása mind a motor, mind a repülőgép hűtésére szolgál.

Amerikai tanulmányok kimutatták, hogy a hűtés hiperszonikus szállító repülőgép eléri sebességgel 6M, és amelynek torlósugaras szokásos, az ilyen egy tengelyirányban szimmetrikus konfiguráció, meg kell fordított szinte minden hladoresurs üzemanyag. Ezért olyan fontos a levegőbevezetés kialakítása, amely csökkenti a repülőgép elkerülhetetlen hőterhelését.

A hetvenes évek eleje óta az ITAM SB RAS kutatást végez a háromdimenziós, úgynevezett konvergens légbeáramlások kifejlesztésére. Az ilyen levegőbevitel által elfogott levegő sugárát egymáshoz közelítő irányban összenyomják. Ennek eredményeképpen a belső motorcsatorna keresztmetszete kompakt, majdnem kör alakú, így biztosítva a levegőbevezetés és az égéskamra legnagyobb hőfeszített falainak viszonylag kis (mosható) területét. Ez nagymértékben leegyszerűsíti a motor hõvédelmét, mint például egy olyan tengelymetrikus levegõbevitelû kialakítás, amelynek a motor rés alakú belsõ csatorna van. A konvergens légbeömlőnyílások a kompressziós felületek hajlásszögének alacsonyabb szögében is nagyobb tömörítést biztosítanak.

Tegnap és ma hiperszonikus repülés

Az FRG-ben, a hiperszonikus technológiák nemzeti programja keretében 1985-1986-ban kétfokozatú Sänger légtér-rendszert fejlesztettek ki. az egyik cél az volt, hogy biztosítsa Európa autonómiáját az űrrepülés területén.

Egy ígéretes irány a repülőgép-járművek fejlesztésében egy kombinált légsugaras motor létrehozása. Az ilyen erőművekben lévő járműveknél a befogott levegő cseppfolyósított, majd folyadék formájában oxidáló oxigént szabadít fel. A folyékony oxigén felhalmozódása a légkörben elég hosszú repülési fázisban történik, majd az oxigén-hidrogén rakétamotorok beindulnak, és a készülék keringésbe kerül. Az ebben az irányban végzett tanulmányok Oroszországban, az Egyesült Államokban és más országokban zajlanak. Az egyik leghíresebb az Egyesült Királyságban létrehozott, újrahasznosítható űrhajózási rendszer HOTOL.

Az első hazai projekt levegő és a tér kézműves alakult 1966-ban a nettó kamateredmény-1 (most a Research Center. Keldysh), az első állami szervezet az országban rakéta, amely abban az időben dolgozott ES sörték. Szinte ugyanabban az időben a helikopteres repülőgépek különböző célokra történő tervezését a légiközlekedési minisztérium számos tervező irodájában végezték el. Az első szovjet projekt újrahasználható repülőgépipar rendszer - „Spirál” - kezdte fejleszteni kell az OKB Mikojan csak 4 év múlva űrrepülés Jurij Gagarin.

Kidolgozása hiperszonikus repülőgép különböző nehézségi fokú egy torlósugaras vagy kombinált erőművek végeztek más kutatási szervezetek - a Központi Aerohydrodynamic Intézet (TSAGI) a CIAM, a Novoszibirszk ITAM. Ezek a kísérleti és elméleti érintett vizsgálatok, különösen a szuperszonikus áramlás tüzelőanyag égetésére problémák aerodinamikai és aerodinamikai felmelegedés fontos markolatok technikai hatékonyság az egész készülék.

Egy szó Ajaxról

Az egyedülálló, egyenes áramlású Ajax sugárhajtású motorban ionizációs és magnetogasdynamic (MHD) fékezést kell végrehajtani, míg a felszabaduló kinetikus energiát elektromos energiává kell átalakítani.

A készülék testének és a motorcsatorna aerodinamikai melegítéséből származó "szabad" hőt használják az elfogyasztott üzemanyag jellemzőinek javítására. Az ötlet az, hogy az eredeti energiaforrás (hagyományos jet üzemanyag) vetjük alá gőzreformálás, amelyre vizet adunk hozzá, és át van kényszerítve az aktív hűtési rendszer a légi jármű, amely magában foglalja egy hővisszanyerő kémiai reaktorok épült a motorház és a vitorlázó csatornát.

Ennek eredményeként szabad hidrogén keletkezik a szénhidrogén üzemanyagból, amely kerozinnal keverve tüzelőanyag-keveréket képez. Ezt a reakciót erős hőelnyelés kísérte, amely biztosítja a készülék szükséges részeinek hűtését. Maga az átalakító belép az égéskamrába, és jobb égést eredményez, mint az eredeti üzemanyag.

A projekt keretében terveztek repülőgépeket különböző célokra fejleszteni: egy közlekedési és utasszállító repülőgépet; Gyorsító repülőgépek; űrhajózási rendszer; tesztmodulok és mások. A munkaprogramot 20 évre tervezték, de sajnálatom miatt nem kaptam állami támogatást. Bár meg kell jegyezni, hogy az "Ajax" keretében létrehozható egyedi technológiákat széles körben használják a nemzetgazdaságban.

Mi fog történni holnap?

A következő 10-15 évben várható a hiperszonikus cirkál rakétaprojektek gyakorlati megvalósítása és a kísérleti repülőgépek egyéni fejlesztése HVRD-vel.

A katonai célú repülőgépek és a repülőgépek diszpergálóinak létrehozása nem okoz alapvető technikai nehézségeket. A legfontosabb akadályok a magas nemzetközi költségek és bizonytalanságok a jelenlegi nemzetközi helyzetben.

Racionális érvek mellett szükség van egy „hiperszonikus” technológia eredménye egy hosszú idő, de mélyen, talán mindannyiunknak fekszik a csendes és tiszta gyermeki vágy - nézz anyabolygójukig a magassága a repülés repülőgép vízi jármű.

A hiperszonikus közlekedési és utasszállító repülőgépek működésbe léptetését két tényező határozza meg: a hosszú távú személyforgalom növekedésének gyorsasága és a járművek gazdaságának növelése, amely jelentős technológiai fejlődést igényel.

A hiperszonikus repülés jövője meglehetősen egyértelműen látható. De még akkor is, ha a hiperszonikus és repülőgép-repülőgépek soha nem szűntek el a föld felszínéről, a modern magas technológiák, amelyeket létrehoztak, nem válnak "fölöslegesnek" az emberiség számára. Hőálló anyagok és szerkezetek a vizsgálatok eredményeit az égési folyamatok az al- és szuperszonikus levegő áramlását, hőálló és a kriogén tüzelőanyag, a különböző alrendszerek, a munka nehéz körülmények között, és a többi fejlesztés megtalálják helyüket a legkülönbözőbb, beleértve - nem a légi közlekedés, ipar.

Felhasználási feltételek

Az elektronikus fizetéseket a PayOnline feldolgozó központ és a ROBOKASSA szolgáltatás végzi