为超音速而战
掌握比赛 航空业 高超音速的速度始于冷战时期。 在那些年里,苏联,美国和其他发达国家的设计师和工程师设计了新型飞机,其飞行速度比音速快2-3倍。 速度竞赛在大气飞行的空气动力学领域中产生了许多发现,并迅速达到了飞行员的身体能力和飞机制造成本的极限。 结果,火箭设计局率先掌握了后代的超音波-洲际弹道导弹(ICBM)和运载火箭。 当将卫星发射到近地轨道时,火箭的速度达到了18000-25000 km / h。 这远远超过了最快的超音速飞机的极限参数,民用(Concord = 2150 km / h,Tu-144 = 2300 km / h)和军用(SR-71 = 3540 km / h,MiG-31 = 3000 km /小时)。
另外,我想指出,在设计超音速MiG-31拦截机飞机工程师G.Ye. Lozino-Lozinsky在机身设计中使用了先进的材料(钛,钼等),使飞机达到了载人飞行的最高记录(MiG-31D),并在高层大气中达到了7000 km / h的最高速度。 在1977中,试飞员Alexander Fedotov在他的前任MiG-25上设置了飞行高度的绝对世界纪录--37650米(相比之下,SR-71的最大飞行高度为25929米)。 不幸的是,由于这些技术仅在苏联研究机构和设计局的深处开发,作为众多实验研究的一部分,因此尚未创建在高度稀薄的大气层中高空飞行的发动机。
超声技术发展的一个新阶段是创建航空航天系统的研究项目,该系统结合了航空(特技飞行和机动,着陆在跑道)和航天器(进入轨道,轨道飞行,从轨道下降)的能力。 在苏联和美国,这些计划已经部分发挥作用,向世界展示了空间轨道飞机Buran和航天飞机。
为何部分? 事实是,飞机进入轨道是在运载火箭的帮助下进行的。 撤离的成本是巨大的,约为450百万美元(根据航天飞机计划),这是最昂贵的民用和军用飞机的成本的几倍,不允许轨道飞机制造大规模产品。 需要投入巨资来建立提供超快洲际航班(航天中心,飞行控制中心,加油站)的基础设施,这最终掩盖了客运的前景。
唯一的客户,至少在某种程度上对高超音速设备感兴趣,仍然是军队。 没错,这种兴趣是偶然的。 苏联和美国用于制造航空航天飞机的军事计划沿着不同的道路前进。 尽管如此,它们在苏联最为始终如一地实施:从创建PKA(规划航天器)到MAKS(多用途航空航天系统)的项目和Buran建立了一致且不间断的科学和技术基础链,在此基础上建立了未来的基础高超音速飞机的实验飞行原型。
火箭设计局继续改进其洲际弹道导弹。 随着现代防空系统和导弹防御系统的出现,能够远距离击落洲际弹道导弹的战斗部队,他们开始对弹道导弹的惊人元素提出新的要求。 新洲际弹道导弹的弹头是为了克服敌人的空中和导弹防御。 因此出现了能够以高超音速速度克服A / C的战斗单位(M = 5-6)。
ICBM战斗部队(弹头)的高超音速技术的发展允许启动几个项目来创建防御和进攻高超音速 武器 - 动能(轨道炮),动态(巡航导弹)和空间(来自轨道的撞击)。
振兴美国与俄罗斯和中国之间的地缘政治对抗,使得超音速作为一种能够在太空和火箭飞机武器领域提供优势的有希望的工具得以复活。 对这些技术的兴趣增加也是由于传统(非核)武器对敌人造成最大伤害的概念,这种武器实际上是由美国领导的北约国家实施的。
实际上,如果军事指挥官拥有至少一百个能够轻易克服现有防空系统和导弹防御系统的非核超音速装置,这种“国王的最后一个论点”直接影响到核大国之间的战略平衡。 此外,在未来,高超音速火箭可以在从决定的那一刻起到击中目标的那一刻起不超过一小时的时间内从空中和太空中摧毁战略核力量的元素。 正是这种意识形态嵌入了美国军事计划Prompt Global Strike(快速全球打击)。
这样的程序在实践中是否可行? “for”和“against”的论点大致相等。 让我们弄明白。
美国节目提示全球打击
迅速全球打击 (PGS) 的概念是在 2000 年代在美国武装部队指挥部的倡议下采用的。 其关键要素是能够在做出决定后的 60 分钟内对世界任何地方进行非核打击。 这一概念框架内的工作正在多个方向同时进行。
第一个方向pgs从技术角度来看,最现实的是使用具有高精度非核弹头的洲际弹道导弹,包括集束弹头,这些弹头配备了一套自导弹子弹。 作为对这一方向的测试,选择了基于海洋的ICBM Trident II D5,在最大11300公里范围内提供了引人注目的元素。 目前,正在努力将QUO弹头减少到60-90仪表中的值。
第二个方向是PGS 选择战略高超音速巡航导弹(SGCR)。 在所采用概念的框架内,正在实施X-51A Waverider(SED-WR)子程序。 自2001年以来,在美国空军的倡议和DARPA的支持下,普惠公司和波音公司一直在研制高超音速导弹。
正在进行的工作的第一个结果应该是2020年度安装了高超音速冲压式喷气发动机的技术演示器的出现。 据专家介绍,具有此发动机的SGCR可以具有以下参数:飞行速度M = 7 - 8,最大飞行距离1300-1800 km,飞行高度10-30 km。
5月2007,在详细审查了X-51A WaveRider的工作进展后,军方客户批准了火箭设计。 实验性SGCB波音X-51A WaveRider是一款经典的巡航导弹,配有腹侧超燃冲压发动机和四控制台尾翼。 根据计算的热通量估算值选择无源热保护的材料和厚度。 火箭的鼻部模块由钨制成,带有硅涂层,可承受动态加热至1500°C。 在火箭的下表面,预计温度可达830°C,使用波音公司为航天飞机计划开发的瓷砖。 X-51A火箭必须满足低能见度的高要求(EPR不超过0,01 m 2)。 为了将产品加速到与M = 5相对应的速度,计划安装固体燃料串联火箭助推器。
作为SGKR的主要航空公司,它应该使用美国战略飞机的飞机。 到目前为止,没有关于这些导弹将如何放置的信息 - 在“战略家”的机翼下或机身内部。
PGS 3 是制造动能武器系统,从地球轨道击中目标的计划。 美国人详细计算了钨棒的战斗使用结果,其长度约为6米,直径为30厘米,从轨道上掉落并以约3500 m / s的速度撞击地面物体。 根据计算,相当于12吨三硝基甲苯(trotyl)的能量在会合点释放。
两个高超声速飞行器(Falcon HTV-2和AHW)的理论推理将通过运载火箭发射到轨道并在战斗模式下,能够在接近目标时以更快的速度在大气中进行规划。 虽然这些发展处于初步设计和实验初创阶段。 主要问题仍然是基于太空系统(太空组和作战平台),高精度瞄准系统和确保发射到轨道(任何发射和轨道物体都由俄罗斯导弹攻击警告和空间控制系统打开)。 美国人希望在2019年之后解决隐形问题,推出可重复使用的航空航天系统,将有效载荷通过两个阶段“飞机”(基于波音747)和无人太空飞机(基于原型设备X-37)。
第四方向pgs 是一个基于着名的洛克希德马丁SR-71黑鸟创建无人高超音速侦察机的计划。
洛克希德分公司Skunk Works目前正在开发一种名为SR-72的有前途的无人机,其速度应该是SR-71的两倍,达到M = 6左右的值。
高超音速侦察兵的发展是完全合理的。 首先,SR-72由于其巨大的速度,对于防空系统来说将是低劣的。 其次,它将填补卫星工作的“空白”,及时提取战略信息,并在战区内探测移动的洲际弹道导弹复合体,舰艇连接和敌军分组。
目前正在考虑SR-72型飞机的两种型号,包括有人驾驶和无人驾驶飞机,并且不排除其作为攻击轰炸机,精确武器载体的使用。 最有可能的是,没有主发动机的轻型导弹可以用作武器,因为在6 M中以高速发射时不需要它们。 释放的重量可能用于增加CU的功率。 洛克希德·马丁公司的飞机原型计划在2023年展出。
中国项目高超音速飞机DF-ZF
27 April 2016是华盛顿自由灯塔的美国版,引用了五角大楼的消息来源,向全世界报道了中国高超音速飞机DZ-ZF的第七次测试。 该飞机是从太原发射场(山西省)发射的。 据该报报道,这架飞机以6400至11200 km / h的速度进行机动,并在中国西部的试验场落下。
“根据美国的情报,中国计划使用高超音速飞机作为交付能够克服导弹防御系统的核武器的手段,”该出版物指出。 “DZ-ZF还可以在一小时内用作能够摧毁世界任何地方目标的武器。”
根据美国情报部门对整个测试系列进行的分析,高超音速飞机的发射是由短程弹道导弹DF-15和DF-16(射程可达1000 km)以及中程DF-21(射程1800 km)进行的。 不排除对DF-31АICBM(11200 km范围)发射的进一步测试。 根据测试程序,已知如下:当在大气层的上层中与载体分离时,具有加速度的锥形形状的装置沿着到达目标的轨迹向下计划并操纵。
尽管外国媒体发表了大量有关中国高超音速飞机(GLA)旨在摧毁美国航空母舰的出版物,但中国军事专家对此类言论持怀疑态度。 他们指出了一个众所周知的事实,即GLA的超音速在车辆周围产生等离子云,这会在航向调整期间干扰机载雷达的操作,并瞄准像航空母舰这样的移动目标。
正如解放军火箭部队指挥学院教授邵永林教授在接受“中国日报”采访时所说:“超高速和射程使它(GLA)成为摧毁地面目标的绝佳手段。 在未来,它可以取代洲际弹道导弹。“
根据美国国会相关委员会的报告,解放军可以在2020年采用DZ-ZF,并在2025年度采用改进的远程版本。
俄罗斯的科技背景 - 高超音速飞机
Hypersonic Tu-2000
在苏联,基于Tu-1970生产客机,在144-s中间的图波列夫设计局开始研究高超音速飞机。 对飞机进行研究和设计,速度可达M = 6(TU-260),飞行距离为12000 km,以及高超音速洲际飞机TU-360。 它的飞行距离达到16000 km。 它甚至准备了一架乘客高超音速飞机Tu-244,设计用于在28-32 km的高度飞行,速度为M = 4,5-5。
2月,美国的1986开始研发开发X-30太空飞机,该太空飞机配备一个能够以单级版本进入轨道的喷气式发电厂。 国家航空航天飞机(NASP)项目以丰富的新技术而着称,其关键是双模高超音速冲压式喷气发动机,允许以M = 25的速度飞行。 根据苏联情报部门获得的信息,NASP是为了民用和军事目的而制造的。
对跨大气X-30(NASP)发展的反应是1月份27苏联政府和19 7月1986对美国航空航天飞机(VCS)等效产品的解决方案。 1 9月1986,国防部发布了单级可重复使用航空航天飞机(MVKS)的技术任务。 根据这项技术任务,MVKS应该确保有效和经济地将货物运送到近地轨道,高速跨大气洲际运输,以及在大气层和近太空中解决军事任务。 在提交给比赛的作品中,图波列夫设计局,雅科夫列夫设计局和NPO Energia批准了Tu-2000项目。
根据MVKS计划的初步研究,电厂是在经过验证和成熟的解决方案的基础上选择的。 使用大气的现有喷气发动机(WFD)具有温度限制,它们用于速度不超过M = 3的飞机上,火箭发动机必须携带大量燃料并且不适合在大气中长途飞行。 因此,做出了一项重要的决定 - 飞机可以超音速和高空飞行,其发动机应具备航空和航天技术的特点。
事实证明,高超音速飞机最合理的是冲压式喷气发动机(冲压式喷气发动机),它没有旋转部件,结合涡轮喷气发动机(TRD)发动机加速。 假设对于具有高超音速的飞行,液态氢上的冲压发动机是最合适的。 增压发动机是在煤油或液氢上运行的涡轮喷气发动机。
其结果是,与工作版本已被采用的组合经济涡轮喷气发动机在M = 0-2,5的速度范围内操作,第二马达 - 冲压式喷气发动机加速飞机到M = 20和膨胀进入轨道(加速到第一空间速度7,9公里/秒并提供轨道机动。
由于解决一系列科学,技术和工艺任务以创建单阶段MVKS计划的复杂性,该计划分为两个阶段:创建飞行速度高达M = 5-6的实验高超音速飞机,以及开发提供飞行实验的原型轨道视频会议系统航班,直到太空行走。 此外,IMCC的工作的第二阶段,计划创建一个太空轰炸机涂2000B,它被设计为具有一定范围的飞行10000公里的350吨起飞重量双平面的变体。 由液态氢驱动的六个发动机应该在6-8 km的高度提供速度M = 30-35。
据OKB专家介绍。 A.N.Tupolev,一个VKS的建造成本估计约为480百万美元,按当年的1995价格计算(以OCR 5,29十亿美元为代价)。 估计的发射成本应该是13,6百万美元,每年20的开始数量。
第一次,Tu-2000飞机的布局在Mosaeroshow-92展览会上展出。 在1992年度停止工作之前,对于Tu-2000,进行了以下操作:由镍合金制成的机翼盒,机身元件,低温燃料箱和复合燃料管线。
原子M-19
战略飞机OKB的长期“竞争对手”。 图波列夫 - 实验机器制造厂(现为EMZ他们.Myasishchev)也在研发“Cold-2”的框架内从事单级视频会议的开发。 该项目被命名为“M-19”,其中包括以下主题的研究:
主题19-1。 建立一个飞行实验室,其中一个发电厂使用液态氢燃料,开发低温燃料技术;
Tema19-2。 设计工作以确定高超音速飞机的外观;
主题19-3。 设计工作以确定有前途的视频会议系统的外观;
主题19-4。 设计工作以确定替代品的外观
核推进系统.
预期VKS的工作是在总设计师V.M.的直接监督下进行的。 Myasishchev和总设计师A.D. Tohuntsa。 为了开展研发部分,与苏联地图的企业共同批准了联合工作计划,包括:TsAGI,CIAM,NIIAS,ITPM等,以及科学院和国防部研究所。
在研究了许多替代空气动力学配置选项后,确定了单级VKS M-19的外观。 在研究新型发电厂的特性方面,超声波发动机模型在风洞中以对应于数量M = 3-12的速度进行。 为了评估VKS的未来有效性,还开发了该装置和组合核动力发电厂(YARD)的数学模型。
使用具有组合核推进系统的VCS提出了对近地空间(包括远程地球静止轨道)和深空区域(包括月球和近月空间)进行密集勘探的可能性。
VCS上的核装置的存在也将使其能够用作运行新型太空武器(波束,波束武器,影响气候条件的手段等)的强大能量枢纽。
组合推进系统(KDU)包括:
核动力火箭发动机(YARD)基于具有辐射防护的核反应堆;
10双涡轮喷气发动机(DTRDF),内部和外部回路中有热交换器和加力燃烧室;
高超声速冲压式喷气发动机(超燃冲压发动机);
两个涡轮增压器确保氢气流过热交换器DTRDF;
配有涡轮泵单元,热交换器和管道阀,燃料控制系统的分配节点。
氢被用作DTDRDF和超燃冲压发动机的燃料,它也是NRE闭环中的工作介质。
在成品形式的M-19的概念搜索:起飞和初始加速度500吨视频会议使得原子面与封闭循环发动机,并作为冷却剂将来自所述反应器加热到10个涡轮喷气发动机是氢。 随着加速和爬升,氢气开始流入涡轮风扇发动机的加力燃烧室,稍后进入直通式GPRVD。 最后,在与飞行速度的高度50公里更16M附带牵引原子NRE是320其提供进入运行轨道高度185-200公里。 起飞质量约为500吨,V-X M-19必须发射到参考轨道,倾斜度为57,3°,有效载荷约为30-40吨。
应当注意的一个鲜为人知的事实是,当上turbopryamotochnom,火箭并流和高超音速飞行条件的DCD特性计算中使用的实验结果和TsIAM,TSAGI和ITAM AN SSSR进行计算。
Ajax“ - 以一种新的方式超越
在SKB“Neva”(圣彼得堡)开展了制造高超音速飞机的工作,在此基础上形成了超音速国家科学研究企业(现在是OJSC NIPGS HC“Leninets”)。
在NIPGS中创建GLA接近了一种全新的方式。 Alax概念是在80s结束时推出的。 Vladimir Lvovich Freistadt。 其实质是GLA没有热保护(与大多数VKS和GLA不同)。 在高超音速飞行期间产生的热通量被注入HVA以增加其能量资源。 因此,Alax GLA是一个开放的气动热力学系统,它将高超音速空气流的部分动能转化为化学和电气,同时解决了冷却机身的问题。 为此,设计了具有位于机身下方的催化剂的化学热回收反应器的主要部件。
在热应力最严重的地方,飞机装饰有两层外壳。 在壳层之间放置耐热材料催化剂(“镍羊毛”),它是用化学热回收反应器主动冷却的子系统。 根据计算,在所有高超音速飞行模式中,机身GLA元件的温度不超过800-850°С。
GLA包括具有超音速燃烧的直流空气喷射发动机和主(维持器)发动机 - 与机身集成的磁 - 等离子 - 化学发动机(MPCD)。 MPCD设计用于使用磁气动力加速器(MHD加速器)控制气流并使用MHD发电机发电。 该发电机的功率高达100 MW,足以为能够在近地轨道上撞击各种目标的激光器供电。
假设行进MPCD将能够在很宽的飞行马赫数范围内改变飞行速度。 由于磁场使高超声速流减速,在超音速燃烧室中产生了最佳条件。 在TsAGI进行测试时,发现在Ajax概念下产生的碳氢化合物燃料比氢燃料快几倍。 MHD加速器可以“加速”燃烧产物,将最大飞行速度提高到M = 25,从而保证进入近地轨道。
高超音速飞机的民用版本是根据6000-12000 km / h的飞行速度,飞行距离达19000 km以及100乘客的运输量计算的。 没有关于Ajax项目军事发展的信息。
俄罗斯超音速概念 - 火箭和PAK DA
在苏联和新俄罗斯存在高超声速技术的早期阶段开展的工作表明,原始的国内方法和科学技术背景已被保留并用于制造俄罗斯GLA - 包括火箭和飞机设计。
在2004年,在指挥和工作人员演习“安全2004”期间,俄罗斯总统V.V. 普京发表声明,仍在打扰“公众”的思想。 “进行了实验和一些测试......很快俄罗斯武装部队将获得能够在高超音速下以极高的速度运行的战斗综合体,具有很高的准确性,在高度和撞击方向上有很大的机动性。 这些复合体将使任何导弹防御模型都不现实 - 存在或未来。“
一些国内媒体充分理解了这一说法。 例如:“在俄罗斯,开发了世界上第一个高超音速机动火箭,该火箭是在2月160的战略性Tu-2004轰炸机上发射的,当时进行了指挥和控制演习”安全2004“
事实上,带有新战斗装备的PC-18 Stilet弹道导弹在演习中被发射。 PC-18上有一个装置可以改变飞行的高度和方向,从而克服包括美国在内的任何反导弹防御,而不是传统的弹头。 显然,在2004安全演习期间测试的单元是在90开始时在Raduga ICD中开发的一种鲜为人知的X-1990高超音速巡航导弹(HRS)。
从该导弹的性能特征来看,战略轰炸机Tu-160可搭载两架X-90。 规范的其余部分如下:火箭的质量 - 15吨,主要引擎 - 超燃冲压发动机,加速器 - SRM,空速 - 4-5男,起始高度 - 7000米的飞行高度 - 7000-20000男,推出一系列3000-3500公里,弹头数量 - 2,弹头的力量 - 200 CT。
在飞机或火箭更好的争议中,飞机最常丢失,因为火箭更快更有效率。 这架飞机成为巡航导弹的载体,能够击中距离为2500-5000 km的目标。 在目标上发射火箭,战略轰炸机没有进入反对防空区域,因此将其制成高超音速是没有意义的。
飞机和火箭之间的“高超音速竞争”现在正接近一个可预测结果的新结果 - 导弹再次领先于飞机。
我们估计情况。 拥有远程航空,是俄罗斯VKS的一部分,是60涡轮螺旋桨飞机Tu-95MS和16喷气式轰炸机Tu-160。 Tu-95MS的使用寿命在5-10年之后到期。 国防部决定将Tu-160的数量增加到40。 正在进行升级Tu-160的工作。 因此,新的Tu-160M将很快开始抵达VKS。 图波列夫设计局也是有前景的远程航空综合体(PAK DA)的主要开发商。
我们的“可能的对手”并没有坐视不管,他正在投资开发全球罢工概念(PGS)。 美国军事预算在资金方面的可能性大大超过了俄罗斯预算的能力。 财政部和国防部正在争论国家军备计划在2025期间的资金数额。 我们不仅谈论购买新武器和军事装备的当前支出,而且谈论有希望的发展,包括PAK DA和GLA技术。
在制造高超音速弹药(导弹或抛射物)方面并不是很清楚。 超声的明显优势是速度快,到达目标的时间短,克服防空和导弹防御系统的高保证。 然而,存在许多问题 - 一次性弹药的高成本,改变飞行路径时的控制的复杂性。 这些缺点是减少或关闭载人超音速计划(即高超音速飞机)的决定性论点。
弹药成本高的问题可以通过飞机上的强大计算综合体来解决,以计算轰炸(发射)的参数,将普通炸弹和导弹变成高精度武器。 安装在高超音速导弹弹头中的类似机载计算系统可以等同于一类战略精确武器,根据解放军军事专家的说法,它可以取代洲际弹道导弹复合体。 战略性远程导弹飞机的存在将使人们对维持远程航空的必要性产生怀疑,因为它限制了战斗使用的速度和效力。
任何军用高超音速防空导弹(GZR)的军火库都将迫使战略航空“躲藏”在机场上,因为 可以使用轰炸机巡航导弹的最大距离,这样的GZR将在几分钟内克服。 增加GZR的射程,准确性和机动性将使他们能够在任何高度击落敌人的洲际弹道导弹,并在战斗轰炸机到达发射巡航导弹线之前破坏对战略轰炸机的大规模突袭。 “战略家”的飞行员可能会发现GZR的发射,但他不太可能将飞机从失败中转移出去。
现在在发达国家集中进行的GLA开发表明,他们正在寻找一种可靠的工具(武器),可以在使用核武器之前保证摧毁敌人的核武库,这是捍卫国家主权的最后一个论点。 高超音速武器可用于国家政治,经济和军事力量的主要中心。
俄罗斯的Hypersound并没有被遗忘,基于这项技术(Sarmat ICBM,Rubezh ICBM,X-90)开发导弹武器的工作正在进行中,但仅依靠一种武器(奇迹武器, “)至少是错的。
由于其预期用途和作战用途的基本要求仍然未知,因此仍然没有明确制定PAK YES。 作为俄罗斯核三合一的组成部分,现有的战略轰炸机由于新型武器的出现而逐渐失去其重要性,包括高超音速武器。
俄罗斯的“遏制”过程宣告了北约的主要任务,客观上能够导致对我国的侵略,其中北大西洋条约军将以现代手段准备和武装。 就人员和军备数量而言,北约超过俄罗斯5 - 10次。 俄罗斯正在建造一条“卫生带”,包括军事基地和导弹防御阵地。 从本质上讲,北约主导的事件用军事术语描述为战区(战区)的作战训练。 在这种情况下,武器供应的主要来源仍然是美国,正如第一次和第二次世界大战中的情况一样。
一个高超音速战略轰炸机可以在一个小时内在任何一个地方的任何一个军事目标(基地)上,从中确保向军队提供资源,包括“卫生带”。 它极易受到导弹防御和防空系统的攻击,它可以用强大的高精度无核武器摧毁这些物体。 在和平时期出现这样的GLA将对全球军事冒险的支持者起到额外的威慑作用。
民用GLA可以成为洲际航班和航天技术发展突破的技术基础。 Tu-2000,M-19和Ajax项目的科学和技术背景仍然具有相关性和可能性。
未来的PAK DA - 用SGKR亚音速或用经过改进的常规武器的高超音速来决定客户 - 国防部和俄罗斯政府。
“通过初步计算,在战斗胜利之前还有谁,他有很多机会。 在战斗之前还没有其他人通过计算获胜,他几乎没有机会。 谁有很多机会 - 胜利。 谁没有机会 - 没有赢。 而且,他根本没有机会。“ /孙子,“战争的艺术”/
军事专家阿列克谢莱昂科夫
另外,我想指出,在设计超音速MiG-31拦截机飞机工程师G.Ye. Lozino-Lozinsky在机身设计中使用了先进的材料(钛,钼等),使飞机达到了载人飞行的最高记录(MiG-31D),并在高层大气中达到了7000 km / h的最高速度。 在1977中,试飞员Alexander Fedotov在他的前任MiG-25上设置了飞行高度的绝对世界纪录--37650米(相比之下,SR-71的最大飞行高度为25929米)。 不幸的是,由于这些技术仅在苏联研究机构和设计局的深处开发,作为众多实验研究的一部分,因此尚未创建在高度稀薄的大气层中高空飞行的发动机。
超声技术发展的一个新阶段是创建航空航天系统的研究项目,该系统结合了航空(特技飞行和机动,着陆在跑道)和航天器(进入轨道,轨道飞行,从轨道下降)的能力。 在苏联和美国,这些计划已经部分发挥作用,向世界展示了空间轨道飞机Buran和航天飞机。
为何部分? 事实是,飞机进入轨道是在运载火箭的帮助下进行的。 撤离的成本是巨大的,约为450百万美元(根据航天飞机计划),这是最昂贵的民用和军用飞机的成本的几倍,不允许轨道飞机制造大规模产品。 需要投入巨资来建立提供超快洲际航班(航天中心,飞行控制中心,加油站)的基础设施,这最终掩盖了客运的前景。
唯一的客户,至少在某种程度上对高超音速设备感兴趣,仍然是军队。 没错,这种兴趣是偶然的。 苏联和美国用于制造航空航天飞机的军事计划沿着不同的道路前进。 尽管如此,它们在苏联最为始终如一地实施:从创建PKA(规划航天器)到MAKS(多用途航空航天系统)的项目和Buran建立了一致且不间断的科学和技术基础链,在此基础上建立了未来的基础高超音速飞机的实验飞行原型。
火箭设计局继续改进其洲际弹道导弹。 随着现代防空系统和导弹防御系统的出现,能够远距离击落洲际弹道导弹的战斗部队,他们开始对弹道导弹的惊人元素提出新的要求。 新洲际弹道导弹的弹头是为了克服敌人的空中和导弹防御。 因此出现了能够以高超音速速度克服A / C的战斗单位(M = 5-6)。
ICBM战斗部队(弹头)的高超音速技术的发展允许启动几个项目来创建防御和进攻高超音速 武器 - 动能(轨道炮),动态(巡航导弹)和空间(来自轨道的撞击)。
振兴美国与俄罗斯和中国之间的地缘政治对抗,使得超音速作为一种能够在太空和火箭飞机武器领域提供优势的有希望的工具得以复活。 对这些技术的兴趣增加也是由于传统(非核)武器对敌人造成最大伤害的概念,这种武器实际上是由美国领导的北约国家实施的。
实际上,如果军事指挥官拥有至少一百个能够轻易克服现有防空系统和导弹防御系统的非核超音速装置,这种“国王的最后一个论点”直接影响到核大国之间的战略平衡。 此外,在未来,高超音速火箭可以在从决定的那一刻起到击中目标的那一刻起不超过一小时的时间内从空中和太空中摧毁战略核力量的元素。 正是这种意识形态嵌入了美国军事计划Prompt Global Strike(快速全球打击)。
这样的程序在实践中是否可行? “for”和“against”的论点大致相等。 让我们弄明白。
美国节目提示全球打击
迅速全球打击 (PGS) 的概念是在 2000 年代在美国武装部队指挥部的倡议下采用的。 其关键要素是能够在做出决定后的 60 分钟内对世界任何地方进行非核打击。 这一概念框架内的工作正在多个方向同时进行。
第一个方向pgs从技术角度来看,最现实的是使用具有高精度非核弹头的洲际弹道导弹,包括集束弹头,这些弹头配备了一套自导弹子弹。 作为对这一方向的测试,选择了基于海洋的ICBM Trident II D5,在最大11300公里范围内提供了引人注目的元素。 目前,正在努力将QUO弹头减少到60-90仪表中的值。
第二个方向是PGS 选择战略高超音速巡航导弹(SGCR)。 在所采用概念的框架内,正在实施X-51A Waverider(SED-WR)子程序。 自2001年以来,在美国空军的倡议和DARPA的支持下,普惠公司和波音公司一直在研制高超音速导弹。
正在进行的工作的第一个结果应该是2020年度安装了高超音速冲压式喷气发动机的技术演示器的出现。 据专家介绍,具有此发动机的SGCR可以具有以下参数:飞行速度M = 7 - 8,最大飞行距离1300-1800 km,飞行高度10-30 km。
5月2007,在详细审查了X-51A WaveRider的工作进展后,军方客户批准了火箭设计。 实验性SGCB波音X-51A WaveRider是一款经典的巡航导弹,配有腹侧超燃冲压发动机和四控制台尾翼。 根据计算的热通量估算值选择无源热保护的材料和厚度。 火箭的鼻部模块由钨制成,带有硅涂层,可承受动态加热至1500°C。 在火箭的下表面,预计温度可达830°C,使用波音公司为航天飞机计划开发的瓷砖。 X-51A火箭必须满足低能见度的高要求(EPR不超过0,01 m 2)。 为了将产品加速到与M = 5相对应的速度,计划安装固体燃料串联火箭助推器。
作为SGKR的主要航空公司,它应该使用美国战略飞机的飞机。 到目前为止,没有关于这些导弹将如何放置的信息 - 在“战略家”的机翼下或机身内部。
PGS 3 是制造动能武器系统,从地球轨道击中目标的计划。 美国人详细计算了钨棒的战斗使用结果,其长度约为6米,直径为30厘米,从轨道上掉落并以约3500 m / s的速度撞击地面物体。 根据计算,相当于12吨三硝基甲苯(trotyl)的能量在会合点释放。
两个高超声速飞行器(Falcon HTV-2和AHW)的理论推理将通过运载火箭发射到轨道并在战斗模式下,能够在接近目标时以更快的速度在大气中进行规划。 虽然这些发展处于初步设计和实验初创阶段。 主要问题仍然是基于太空系统(太空组和作战平台),高精度瞄准系统和确保发射到轨道(任何发射和轨道物体都由俄罗斯导弹攻击警告和空间控制系统打开)。 美国人希望在2019年之后解决隐形问题,推出可重复使用的航空航天系统,将有效载荷通过两个阶段“飞机”(基于波音747)和无人太空飞机(基于原型设备X-37)。
第四方向pgs 是一个基于着名的洛克希德马丁SR-71黑鸟创建无人高超音速侦察机的计划。
洛克希德分公司Skunk Works目前正在开发一种名为SR-72的有前途的无人机,其速度应该是SR-71的两倍,达到M = 6左右的值。
高超音速侦察兵的发展是完全合理的。 首先,SR-72由于其巨大的速度,对于防空系统来说将是低劣的。 其次,它将填补卫星工作的“空白”,及时提取战略信息,并在战区内探测移动的洲际弹道导弹复合体,舰艇连接和敌军分组。
目前正在考虑SR-72型飞机的两种型号,包括有人驾驶和无人驾驶飞机,并且不排除其作为攻击轰炸机,精确武器载体的使用。 最有可能的是,没有主发动机的轻型导弹可以用作武器,因为在6 M中以高速发射时不需要它们。 释放的重量可能用于增加CU的功率。 洛克希德·马丁公司的飞机原型计划在2023年展出。
中国项目高超音速飞机DF-ZF
27 April 2016是华盛顿自由灯塔的美国版,引用了五角大楼的消息来源,向全世界报道了中国高超音速飞机DZ-ZF的第七次测试。 该飞机是从太原发射场(山西省)发射的。 据该报报道,这架飞机以6400至11200 km / h的速度进行机动,并在中国西部的试验场落下。
“根据美国的情报,中国计划使用高超音速飞机作为交付能够克服导弹防御系统的核武器的手段,”该出版物指出。 “DZ-ZF还可以在一小时内用作能够摧毁世界任何地方目标的武器。”
根据美国情报部门对整个测试系列进行的分析,高超音速飞机的发射是由短程弹道导弹DF-15和DF-16(射程可达1000 km)以及中程DF-21(射程1800 km)进行的。 不排除对DF-31АICBM(11200 km范围)发射的进一步测试。 根据测试程序,已知如下:当在大气层的上层中与载体分离时,具有加速度的锥形形状的装置沿着到达目标的轨迹向下计划并操纵。
尽管外国媒体发表了大量有关中国高超音速飞机(GLA)旨在摧毁美国航空母舰的出版物,但中国军事专家对此类言论持怀疑态度。 他们指出了一个众所周知的事实,即GLA的超音速在车辆周围产生等离子云,这会在航向调整期间干扰机载雷达的操作,并瞄准像航空母舰这样的移动目标。
正如解放军火箭部队指挥学院教授邵永林教授在接受“中国日报”采访时所说:“超高速和射程使它(GLA)成为摧毁地面目标的绝佳手段。 在未来,它可以取代洲际弹道导弹。“
根据美国国会相关委员会的报告,解放军可以在2020年采用DZ-ZF,并在2025年度采用改进的远程版本。
俄罗斯的科技背景 - 高超音速飞机
Hypersonic Tu-2000
在苏联,基于Tu-1970生产客机,在144-s中间的图波列夫设计局开始研究高超音速飞机。 对飞机进行研究和设计,速度可达M = 6(TU-260),飞行距离为12000 km,以及高超音速洲际飞机TU-360。 它的飞行距离达到16000 km。 它甚至准备了一架乘客高超音速飞机Tu-244,设计用于在28-32 km的高度飞行,速度为M = 4,5-5。
2月,美国的1986开始研发开发X-30太空飞机,该太空飞机配备一个能够以单级版本进入轨道的喷气式发电厂。 国家航空航天飞机(NASP)项目以丰富的新技术而着称,其关键是双模高超音速冲压式喷气发动机,允许以M = 25的速度飞行。 根据苏联情报部门获得的信息,NASP是为了民用和军事目的而制造的。
对跨大气X-30(NASP)发展的反应是1月份27苏联政府和19 7月1986对美国航空航天飞机(VCS)等效产品的解决方案。 1 9月1986,国防部发布了单级可重复使用航空航天飞机(MVKS)的技术任务。 根据这项技术任务,MVKS应该确保有效和经济地将货物运送到近地轨道,高速跨大气洲际运输,以及在大气层和近太空中解决军事任务。 在提交给比赛的作品中,图波列夫设计局,雅科夫列夫设计局和NPO Energia批准了Tu-2000项目。
根据MVKS计划的初步研究,电厂是在经过验证和成熟的解决方案的基础上选择的。 使用大气的现有喷气发动机(WFD)具有温度限制,它们用于速度不超过M = 3的飞机上,火箭发动机必须携带大量燃料并且不适合在大气中长途飞行。 因此,做出了一项重要的决定 - 飞机可以超音速和高空飞行,其发动机应具备航空和航天技术的特点。
事实证明,高超音速飞机最合理的是冲压式喷气发动机(冲压式喷气发动机),它没有旋转部件,结合涡轮喷气发动机(TRD)发动机加速。 假设对于具有高超音速的飞行,液态氢上的冲压发动机是最合适的。 增压发动机是在煤油或液氢上运行的涡轮喷气发动机。
其结果是,与工作版本已被采用的组合经济涡轮喷气发动机在M = 0-2,5的速度范围内操作,第二马达 - 冲压式喷气发动机加速飞机到M = 20和膨胀进入轨道(加速到第一空间速度7,9公里/秒并提供轨道机动。
由于解决一系列科学,技术和工艺任务以创建单阶段MVKS计划的复杂性,该计划分为两个阶段:创建飞行速度高达M = 5-6的实验高超音速飞机,以及开发提供飞行实验的原型轨道视频会议系统航班,直到太空行走。 此外,IMCC的工作的第二阶段,计划创建一个太空轰炸机涂2000B,它被设计为具有一定范围的飞行10000公里的350吨起飞重量双平面的变体。 由液态氢驱动的六个发动机应该在6-8 km的高度提供速度M = 30-35。
据OKB专家介绍。 A.N.Tupolev,一个VKS的建造成本估计约为480百万美元,按当年的1995价格计算(以OCR 5,29十亿美元为代价)。 估计的发射成本应该是13,6百万美元,每年20的开始数量。
第一次,Tu-2000飞机的布局在Mosaeroshow-92展览会上展出。 在1992年度停止工作之前,对于Tu-2000,进行了以下操作:由镍合金制成的机翼盒,机身元件,低温燃料箱和复合燃料管线。
原子M-19
战略飞机OKB的长期“竞争对手”。 图波列夫 - 实验机器制造厂(现为EMZ他们.Myasishchev)也在研发“Cold-2”的框架内从事单级视频会议的开发。 该项目被命名为“M-19”,其中包括以下主题的研究:
主题19-1。 建立一个飞行实验室,其中一个发电厂使用液态氢燃料,开发低温燃料技术;
Tema19-2。 设计工作以确定高超音速飞机的外观;
主题19-3。 设计工作以确定有前途的视频会议系统的外观;
主题19-4。 设计工作以确定替代品的外观
核推进系统.
预期VKS的工作是在总设计师V.M.的直接监督下进行的。 Myasishchev和总设计师A.D. Tohuntsa。 为了开展研发部分,与苏联地图的企业共同批准了联合工作计划,包括:TsAGI,CIAM,NIIAS,ITPM等,以及科学院和国防部研究所。
在研究了许多替代空气动力学配置选项后,确定了单级VKS M-19的外观。 在研究新型发电厂的特性方面,超声波发动机模型在风洞中以对应于数量M = 3-12的速度进行。 为了评估VKS的未来有效性,还开发了该装置和组合核动力发电厂(YARD)的数学模型。
使用具有组合核推进系统的VCS提出了对近地空间(包括远程地球静止轨道)和深空区域(包括月球和近月空间)进行密集勘探的可能性。
VCS上的核装置的存在也将使其能够用作运行新型太空武器(波束,波束武器,影响气候条件的手段等)的强大能量枢纽。
组合推进系统(KDU)包括:
核动力火箭发动机(YARD)基于具有辐射防护的核反应堆;
10双涡轮喷气发动机(DTRDF),内部和外部回路中有热交换器和加力燃烧室;
高超声速冲压式喷气发动机(超燃冲压发动机);
两个涡轮增压器确保氢气流过热交换器DTRDF;
配有涡轮泵单元,热交换器和管道阀,燃料控制系统的分配节点。
氢被用作DTDRDF和超燃冲压发动机的燃料,它也是NRE闭环中的工作介质。
在成品形式的M-19的概念搜索:起飞和初始加速度500吨视频会议使得原子面与封闭循环发动机,并作为冷却剂将来自所述反应器加热到10个涡轮喷气发动机是氢。 随着加速和爬升,氢气开始流入涡轮风扇发动机的加力燃烧室,稍后进入直通式GPRVD。 最后,在与飞行速度的高度50公里更16M附带牵引原子NRE是320其提供进入运行轨道高度185-200公里。 起飞质量约为500吨,V-X M-19必须发射到参考轨道,倾斜度为57,3°,有效载荷约为30-40吨。
应当注意的一个鲜为人知的事实是,当上turbopryamotochnom,火箭并流和高超音速飞行条件的DCD特性计算中使用的实验结果和TsIAM,TSAGI和ITAM AN SSSR进行计算。
Ajax“ - 以一种新的方式超越
在SKB“Neva”(圣彼得堡)开展了制造高超音速飞机的工作,在此基础上形成了超音速国家科学研究企业(现在是OJSC NIPGS HC“Leninets”)。
在NIPGS中创建GLA接近了一种全新的方式。 Alax概念是在80s结束时推出的。 Vladimir Lvovich Freistadt。 其实质是GLA没有热保护(与大多数VKS和GLA不同)。 在高超音速飞行期间产生的热通量被注入HVA以增加其能量资源。 因此,Alax GLA是一个开放的气动热力学系统,它将高超音速空气流的部分动能转化为化学和电气,同时解决了冷却机身的问题。 为此,设计了具有位于机身下方的催化剂的化学热回收反应器的主要部件。
在热应力最严重的地方,飞机装饰有两层外壳。 在壳层之间放置耐热材料催化剂(“镍羊毛”),它是用化学热回收反应器主动冷却的子系统。 根据计算,在所有高超音速飞行模式中,机身GLA元件的温度不超过800-850°С。
GLA包括具有超音速燃烧的直流空气喷射发动机和主(维持器)发动机 - 与机身集成的磁 - 等离子 - 化学发动机(MPCD)。 MPCD设计用于使用磁气动力加速器(MHD加速器)控制气流并使用MHD发电机发电。 该发电机的功率高达100 MW,足以为能够在近地轨道上撞击各种目标的激光器供电。
假设行进MPCD将能够在很宽的飞行马赫数范围内改变飞行速度。 由于磁场使高超声速流减速,在超音速燃烧室中产生了最佳条件。 在TsAGI进行测试时,发现在Ajax概念下产生的碳氢化合物燃料比氢燃料快几倍。 MHD加速器可以“加速”燃烧产物,将最大飞行速度提高到M = 25,从而保证进入近地轨道。
高超音速飞机的民用版本是根据6000-12000 km / h的飞行速度,飞行距离达19000 km以及100乘客的运输量计算的。 没有关于Ajax项目军事发展的信息。
俄罗斯超音速概念 - 火箭和PAK DA
在苏联和新俄罗斯存在高超声速技术的早期阶段开展的工作表明,原始的国内方法和科学技术背景已被保留并用于制造俄罗斯GLA - 包括火箭和飞机设计。
在2004年,在指挥和工作人员演习“安全2004”期间,俄罗斯总统V.V. 普京发表声明,仍在打扰“公众”的思想。 “进行了实验和一些测试......很快俄罗斯武装部队将获得能够在高超音速下以极高的速度运行的战斗综合体,具有很高的准确性,在高度和撞击方向上有很大的机动性。 这些复合体将使任何导弹防御模型都不现实 - 存在或未来。“
一些国内媒体充分理解了这一说法。 例如:“在俄罗斯,开发了世界上第一个高超音速机动火箭,该火箭是在2月160的战略性Tu-2004轰炸机上发射的,当时进行了指挥和控制演习”安全2004“
事实上,带有新战斗装备的PC-18 Stilet弹道导弹在演习中被发射。 PC-18上有一个装置可以改变飞行的高度和方向,从而克服包括美国在内的任何反导弹防御,而不是传统的弹头。 显然,在2004安全演习期间测试的单元是在90开始时在Raduga ICD中开发的一种鲜为人知的X-1990高超音速巡航导弹(HRS)。
从该导弹的性能特征来看,战略轰炸机Tu-160可搭载两架X-90。 规范的其余部分如下:火箭的质量 - 15吨,主要引擎 - 超燃冲压发动机,加速器 - SRM,空速 - 4-5男,起始高度 - 7000米的飞行高度 - 7000-20000男,推出一系列3000-3500公里,弹头数量 - 2,弹头的力量 - 200 CT。
在飞机或火箭更好的争议中,飞机最常丢失,因为火箭更快更有效率。 这架飞机成为巡航导弹的载体,能够击中距离为2500-5000 km的目标。 在目标上发射火箭,战略轰炸机没有进入反对防空区域,因此将其制成高超音速是没有意义的。
飞机和火箭之间的“高超音速竞争”现在正接近一个可预测结果的新结果 - 导弹再次领先于飞机。
我们估计情况。 拥有远程航空,是俄罗斯VKS的一部分,是60涡轮螺旋桨飞机Tu-95MS和16喷气式轰炸机Tu-160。 Tu-95MS的使用寿命在5-10年之后到期。 国防部决定将Tu-160的数量增加到40。 正在进行升级Tu-160的工作。 因此,新的Tu-160M将很快开始抵达VKS。 图波列夫设计局也是有前景的远程航空综合体(PAK DA)的主要开发商。
我们的“可能的对手”并没有坐视不管,他正在投资开发全球罢工概念(PGS)。 美国军事预算在资金方面的可能性大大超过了俄罗斯预算的能力。 财政部和国防部正在争论国家军备计划在2025期间的资金数额。 我们不仅谈论购买新武器和军事装备的当前支出,而且谈论有希望的发展,包括PAK DA和GLA技术。
在制造高超音速弹药(导弹或抛射物)方面并不是很清楚。 超声的明显优势是速度快,到达目标的时间短,克服防空和导弹防御系统的高保证。 然而,存在许多问题 - 一次性弹药的高成本,改变飞行路径时的控制的复杂性。 这些缺点是减少或关闭载人超音速计划(即高超音速飞机)的决定性论点。
弹药成本高的问题可以通过飞机上的强大计算综合体来解决,以计算轰炸(发射)的参数,将普通炸弹和导弹变成高精度武器。 安装在高超音速导弹弹头中的类似机载计算系统可以等同于一类战略精确武器,根据解放军军事专家的说法,它可以取代洲际弹道导弹复合体。 战略性远程导弹飞机的存在将使人们对维持远程航空的必要性产生怀疑,因为它限制了战斗使用的速度和效力。
任何军用高超音速防空导弹(GZR)的军火库都将迫使战略航空“躲藏”在机场上,因为 可以使用轰炸机巡航导弹的最大距离,这样的GZR将在几分钟内克服。 增加GZR的射程,准确性和机动性将使他们能够在任何高度击落敌人的洲际弹道导弹,并在战斗轰炸机到达发射巡航导弹线之前破坏对战略轰炸机的大规模突袭。 “战略家”的飞行员可能会发现GZR的发射,但他不太可能将飞机从失败中转移出去。
现在在发达国家集中进行的GLA开发表明,他们正在寻找一种可靠的工具(武器),可以在使用核武器之前保证摧毁敌人的核武库,这是捍卫国家主权的最后一个论点。 高超音速武器可用于国家政治,经济和军事力量的主要中心。
俄罗斯的Hypersound并没有被遗忘,基于这项技术(Sarmat ICBM,Rubezh ICBM,X-90)开发导弹武器的工作正在进行中,但仅依靠一种武器(奇迹武器, “)至少是错的。
由于其预期用途和作战用途的基本要求仍然未知,因此仍然没有明确制定PAK YES。 作为俄罗斯核三合一的组成部分,现有的战略轰炸机由于新型武器的出现而逐渐失去其重要性,包括高超音速武器。
俄罗斯的“遏制”过程宣告了北约的主要任务,客观上能够导致对我国的侵略,其中北大西洋条约军将以现代手段准备和武装。 就人员和军备数量而言,北约超过俄罗斯5 - 10次。 俄罗斯正在建造一条“卫生带”,包括军事基地和导弹防御阵地。 从本质上讲,北约主导的事件用军事术语描述为战区(战区)的作战训练。 在这种情况下,武器供应的主要来源仍然是美国,正如第一次和第二次世界大战中的情况一样。
一个高超音速战略轰炸机可以在一个小时内在任何一个地方的任何一个军事目标(基地)上,从中确保向军队提供资源,包括“卫生带”。 它极易受到导弹防御和防空系统的攻击,它可以用强大的高精度无核武器摧毁这些物体。 在和平时期出现这样的GLA将对全球军事冒险的支持者起到额外的威慑作用。
民用GLA可以成为洲际航班和航天技术发展突破的技术基础。 Tu-2000,M-19和Ajax项目的科学和技术背景仍然具有相关性和可能性。
未来的PAK DA - 用SGKR亚音速或用经过改进的常规武器的高超音速来决定客户 - 国防部和俄罗斯政府。
“通过初步计算,在战斗胜利之前还有谁,他有很多机会。 在战斗之前还没有其他人通过计算获胜,他几乎没有机会。 谁有很多机会 - 胜利。 谁没有机会 - 没有赢。 而且,他根本没有机会。“ /孙子,“战争的艺术”/
军事专家阿列克谢莱昂科夫
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