Останнім часом, що ні день, натикаєшся на повідомлення по гіперзвуку: «Головні частини ракет маневрують, летять на гіперзвуку і на міжконтинентальну дальність ...» «У Росії йдуть випробування гіперзвукового прямоточного повітряно-реактивного двигуна!» І так далі, і тому подібне.
Перед очима простого обивателя відразу постає фантастична картина - гіперзвукові літаки злітають і вражають своїми ракетами, знову ж на гіперзвуку, міжконтинентальні мети ... І самі літаки і їх ГПВРД ракети - невидимі і не перехоплювали.
Чи так це? Подивимося.
У статті пишеться: «ГПВРД або, як кажуть,« гіперзвукова прямоточка », дозволить долетіти з Москви в Нью-Йорк за 2-3 години, йти крилатою машині з атмосфери в космос. Повітряно-космічному літаку не треба буде ні літак-розгонщики, як для «Зенгера», ні ракета-носій, як для «шатлів» і «Бурана», - доставка вантажів на орбіту обійдеться мало не вдесятеро дешевше ». Статтю писали Юрій Шихман і В'ячеслав СЕМЕНОВ, наукові співробітники ЦИАМ.
Звичайно з обома я був добре знайомий, оскільки брав участь з ними в багатьох роботах по тематиці інституту. У тому числі і за тематикою ГПВРД. Хоча до основних і головним моя частина роботи не належала, проте, була необхідною і важливою. До цієї роботи мене підключили в ще в році 84-м, ще молодим фахівцем і м.н.с. Тоді ще провідним над усіма роботами по темі «Холод» в ЦИАМ був Рувим Ісайович Курзінер.
Досвідчений ГПВРД по темі «Холод», або виріб 057, в складі гіперзвукової літаючої лабораторії (ГЛЛ) представляв собою дослідний об'єкт, головне завдання якого - демонстрація можливості горіння паливоповітряної суміші при надзвуковий швидкості витікання робочого тіла в контурі камери згоряння. На землі змоделювати всі режими горіння не представлялося можливим, тому таке завдання було вирішено досліджувати в реальних умовах польоту.
В якості носія, розгонщики і моделює режими польоту для дослідження була використана зенітна ракета 5В28 комплексу С-200В (SA-5). Замість головної частини якої стикувався ГЛЛ з ГПВРД з паливним баком і системами управління та обслуговування.
Отже, минуло більше 20 років. Що ми маємо?
Чи є літальні апарати на гіперзвуку, тобто чи літаючі на гіпершвидкостей (М> 5)? Є!
По-перше, були орбітальні кораблі «Буран» і шаттл.
Повертається з орбіти «Буран», наприклад, приблизно півгодини планує на гіперзвуку на дальність близько 8000 км з висоти 100 км і до 20.
Тактико-технічні характеристики ОК «Буран» в режимі спуску на гіперзвукових швидкостях:
• Стартова маса - 105 тонн
• Діяльність до посадкової смуги - 8270км
• Швидкість на траєкторії спуску - 7,592 ... 0,520 км / сек (27.330-1.872 км / год) ок. 27-1,8Мах
• Діапазон висоти спуску - 100 ... 20 км
Проведемо «уявний експеримент». А чи можна весь цей посадковий профіль «гіперзвукового орбітального корабля» «Буран» провернути назад?
Можна, можливо!
Тільки для цього потрібна ракета-носій «Енергія».
«А якщо на ГПРД?» - запитає читач. Можна, можливо. Але для цього доведеться для забезпечення виходу ГПРД на режим спочатку «штовхнути» всю систему чимось подібним ПРД, тобто розгінним «пороховічком». А потім довивесті до кругової орбіти, «підживлюючи» двигуни запасеним киснем або на чистому ЖРД. У підсумку «економія» на окислителе, при використанні кисню атмосфери на ГПВРД, складе ну щось приблизно 20%. Але зате стільки складнощів, що не доведи господи!
А задумували чи інженери такого роду «економні системи», що використовують забортний повітря? Та скільки завгодно! Ті ж «Зенгер» і «Хотол».
І ... скромно скажімо - ранні версії, всесвітньо відомого тепер МБР «Тополь». Так, дійсно так! Вся ця система називалася «Гном»
«Гном» - триступенева міжконтинентальна балістична ракета, оснащена прямоточним твердопаливним маршовим двигуном першого ступеня, твердопаливними двигунами другої і третьої ступенів і прискорювачем. Проектування велася з початку 60-х років в КБ машинобудування (м Коломна) під керівництвом Бориса Шавиріна.
Максимальна дальність стрільби, км 11000
Стартова маса, т 29
Маса корисного навантаження, кг 470
Довжина ракети, м 16,14
Кількість ступенів 3
Надалі конструктор МІТ А.Д. Надирадзе, спираючись на наявний вже у нього досвід створення мобільного ОТР «Темп», запропонував проект МБР на звичайних твердопаливних двигунах. Його підтримало керівництво Міноборонпрома, і в результаті ми отримали 45-тонний мобільний грунтовій міжконтинентальний «Темп-2С». Далі, його модернізації та вдосконалення - «Піонери» (РСД) і «Тополя» (МБР). Багато в цьому бачать його підступність (45 тонн замість обіцяних 29). Проте, і з «Гномом» могло вийти те ж саме. Одна справа розрахунки - зовсім інше практична реалізація!
Надзвукова міжконтинентальна крилата ракета «Буря» ( "виріб 351"). найближче стоїть до необхідних параметрів ЛА з ГПВРД.
Довжина, м - 20,396
Розмах крила, м - 7,746
Висота, м - 6,642
Площа крила, м2 - 44,6
Стартова маса, кг - 98.280
Маса початкова маршової ступені, кг - 33.522
Маса головної частини, кг - 3403
Швидкість маршова, км / год - 3300
Висота польоту, км - 18 - 25,5
Дальність, км - 7830
Чисто теоретично, цю систему, використовуючи сучасні матеріали, палива, твердопаливні «разгоннікі», можна прискорити, ймовірно, і до 5 махів. Тільки ось в чому питання: а чи будуть у нього суперпревосходства щодо існуючих МБР?
Час підльоту до мети на максимальну дальність складе приблизно 1,5 години (МБР - 30 хвилин).
Деякі переваги будуть - наприклад, запізнення з виявленням.
МБР виявляється досить швидко, по-перше - початковий факел, по-друге - велика висхідна висота балістичної траєкторії (до 1600км).
Хоча наші останні «Тополя-М» і «Ярси» і іже з ними того ж сімейства, кажуть, можуть літати і по іншим, наприклад, квазінастільним круговим трасах (100-200 км), тому-то у них енергоозброєність і маса істотно відрізняються від худосочних «Мінітменов», оптимізованих під балістичні траєкторії.
Мені у зв'язку з цим згадуються уїдливі захоплення інженера-ракетника НАСА (або Пентагону) - «де, росіяни не вміють робити ракети, у них навіть сучасні важче і габаритніший наших, розробки 70-х років». Вигуки, правда, швидко вщухли. Мабуть, більш кваліфіковані товариші йому пояснили, в чому тут справа ...
Так ось, головне питання з гіперзвуковими літаками-ракетами, - чи потрібні вони, чи утримаємося поки?
Як ми бачили - ракети і орбітальні кораблі вже давно були реалізовані, правда не на ГПВРД.
А щодо літаків ...
Військові вже понад 20 років тримаються на цифрі М<3,5 (SR-71, "Сотка", Миг-31). Дальнейшее увеличение скорости не предполагает получения дополнительных преимуществ, все равно зенитные ракеты на твердотопливных двигателях достанут, если уж перехватывают головки МБР и спутники на 1-й космической.
Щодо цивільних лайнерів ...
А якщо все ж комусь закортіло - побачити новонародженого сина або запустити план його народження, - доведеться стримати спритність. І повільно "нудити", як кажуть мої друзі, самозакохані егоїсти марки BMW, вечірньої конем у вигляді магістрального або міжконтинентального «кавуна» або «Боїнга» з середньою швидкістю 900 км / год, чай, не на той світ запізнюємося ...
А ось гіперзвукових двигунів - ГПВРД, головна відмітна ознака яких - надзвукове закінчення робочого тіла через камеру згоряння, поки не створили.
Може бути, у кого-то і вийде. Причому у розробників, яких не попередили, що це неможливо, а вони, того не знаючи, взяли і реалізували фантастичний проект. Такі приклади історія науки і техніки теж знає ...
-------------------------------------------------- ----------------------
* У двигунобудування розрізняють два види нестійкої роботи реактивних двигунів - «помпаж» і «свербіння» на вході. «Сверблячка» - високочастотна пульсація повітря в області надкритичних режимів роботи вхідного дифузора двигуна, сприймається як характерний сверблячий звук. На відміну від нього, «помпаж» - більш низькочастотні коливання. Причиною «свербіння» служать зриви потоку в каналі за горлом дифузора.