高超音速军备竞赛
5月27的2010，X-51A Waverider（松散地翻译为波导，以及“非自愿”冲浪者）从太平洋上的B-52轰炸机上掉落下来。 X-51A加速阶段借鉴了着名的ATCAMS火箭，将Waverider带到了19,8千米的高度，超音速冲压式喷气发动机（超燃冲压发动机）开启了。 在此之后，火箭升至21,3千米的高度并在5扫描中获得了速度（5 M - 五种声速）。 总的来说，火箭发动机工作了大约200秒，之后X-51A发出了由于遥测中断而自毁的信号。 根据计划，火箭应该在6 M中发展速度（根据项目，速度X-51-7 M，即高于8000 km / h），发动机必须工作300秒。
测试并不完美，但这并不妨碍他们成为一项杰出的成就。 发动机的持续时间超过了之前的记录（77 s），后者属于苏联（后来的俄罗斯）飞行实验室“冷”。 5 M的速度首先在传统的碳氢化合物燃料上实现，而不是像氢这样的某种“专有”燃料。 Waverider使用了JP-7 - 低挥发性煤油，用于着名的高速侦察机SR-71。
什么是超燃冲压发动机，当前成就的本质是什么？ 从根本上说，冲压式喷气发动机（冲压式喷气发动机）比通常的涡轮喷气发动机（涡轮喷气发动机）简单得多。 冲压式喷气发动机简单地是进气进气装置（唯一的运动部件），燃烧室和喷嘴。 通过这种方式，它有利地与喷气式涡轮机相比，其中风扇，压缩机和涡轮机本身通过该基本方案的共同努力被推向燃烧室，该方案在1913年发明。 在直流发动机中，该功能由进入的气流执行，这立即消除了对在炽热气体流和其他昂贵的涡轮喷气机寿命中运行的复杂结构的需求。 结果，冲压式喷气发动机更轻，更便宜并且对热不太敏感。
但是，你必须付出简单的代价。 线路引擎在亚音速下无效（高达500 - 600 km / h根本不起作用） - 它们根本没有足够的氧气，因此它们需要额外的引擎来加速设备的有效速度。 由于进入发动机的空气的体积和压力仅受进气口直径的限制，因此很难有效地控制发动机推力。 冲压式喷气发动机通常在狭窄的操作速度范围内“磨锐”，超出其极限，它们开始表现得不够充分。 由于亚音速下的这些固有缺陷，中等超音速涡轮喷气发动机的发动机明显优于直流竞争对手。
当飞机的速度超过3机器时，情况会发生变化。 在高飞行速度下，空气在发动机入口处受到如此强烈的压缩，以至于压缩机和其他设备的需求消失 - 或者更确切地说，它们变得令人讨厌。 但在这些速度下，SPRVD超音速冲压式喷气发动机（Ramjet）感觉非常棒。 然而，随着速度的提高，免费“压缩机”（超音速气流）的优势变成了发动机开发商的噩梦。
在TRD和SPVRD中，煤油以相对较低的流速燃烧 - 0,2 M.这样可以实现空气和注入煤油的良好混合，从而实现高效率。 但是，即将到来的流速越快，减速越快，与此练习相关的损失就越大。 从6 M开始，减慢流的速度发生在25 - 30次。 它仍然只是以超音速流燃烧燃料。 这是真正的困难开始的地方。 根据一位开发商的说法，当空气以2,5-3千公里/小时的速度进入燃烧室时，维持燃烧的过程变得类似于“试图在台风中保持匹配”。 不久前，据信在煤油的情况下，这是不可能的。
高超声速设备的开发者的问题不限于创建可行的GPRVD。 他们需要克服所谓的隔热层。 由于空气摩擦，平面加热，加热强度与流速的平方成正比：如果速度加倍，则加热量是加热的四倍。 在超音速（特别是在低海拔）飞行中飞行的加热有时是如此之大，以至于导致结构和设备的破坏。
当以3 M的速度飞行时，即使在平流层中，进气口和机翼前缘的入口边缘的温度也超过300度，并且其余的皮肤超过200。 速度为2 - 2,5倍的设备将在4中加热 - 6倍强。 同时，在100度有机玻璃软化温度附近，在150处 - 铝的耐久性显着降低，在550处 - 钛合金失去必要的机械性能，并且在高于650度的铝和镁熔体的温度下，钢材软化。
高水平的加热可以通过被动热保护或通过在船上使用燃料作为冷却器的主动散热来解决。 问题在于煤油具有非常好的“冷却”能力 - 这种燃料的热容量只有水的一半 - 它不能承受高温，而且需要“消化”的热量只是巨大的。
解决这两个问题（提供超音速燃烧和冷却）的最直接的方法是放弃煤油而选择氢气。 后者相对愿意 - 当然与煤油相比 - 它甚至在超音速流中燃烧。 同时，出于显而易见的原因，液态氢也是一种优良的冷却器，这使得可以不使用大量的热保护并同时在船上提供可接受的温度。 此外，氢气的热值比煤油高三倍。 这使您可以将可达到的速度限制提高到17 M（碳氢燃料最大值 - 8 M），同时使发动机更加紧凑。
大多数先前创纪录的高超音速冠军都精确地驾驶氢气并不奇怪。 我们的飞行实验室“Chill”使用氢燃料，目前在超燃冲压发动机（77）的持续时间方面是第二大的。 NASA也有义务记录喷气式飞机的速度：在2004中，NASA无人高超音速飞机X-43A在11 km的海拔高度达到265 9,8 km / h（或33,5 M）。
然而，氢的使用导致其他问题。 一升液态氢仅重0,07 kg。 即使考虑到氢的“能量强度”的三倍，这意味着具有恒定储存能量的燃料箱的体积增加四倍。 这变成整个装置的尺寸和质量的膨胀。 此外，液态氢需要非常特定的操作条件 - “低温技术的所有恐怖”加上氢本身的特性 - 它极具爆炸性。 换句话说，氢气是战略轰炸机和侦察机等实验机器和零件机器的优秀燃料。 但作为大规模武器的加油，能够基于普通轰炸机或驱逐舰等传统平台，它是不合适的。
更重要的是X-51的创造者的成就，他们设法在没有氢气的情况下做到了，同时使用冲压式喷气发动机在飞行期间获得了令人印象深刻的速度和记录数字。 记录的一部分是由于创新的空气动力学方案 - 相同的空中行走。 该设备奇怪的角度外观，其外观极为庞大，构成了一个冲击波系统，它们，而不是设备的主体，成为空气动力学表面。 结果，在入射流与主体本身的相互作用最小的情况下发生提升力，结果，其加热强度急剧下降。
X-51高温黑色耐热炭黑材料仅位于鼻尖和底面背面。 身体的主要部分覆盖着白色的低温热保护，这表明相对节约的加热模式：这是6-7 M在相当密集的大气层中，并且不可避免地潜入对流层朝向目标。
美国军方使用实用的航空燃料获得了一种装置，而不是氢“怪物”，它立即将其从实际应用的有趣实验领域中取出。 我们不是技术的示范，而是新武器的原型。 如果X-51A成功通过所有测试，几年后将开始配备最先进的电子填充的X-51A +全功能战斗版。
根据波音的初步计划，X-51A +将配备用于在有效阻力条件下快速识别和破坏目标的装置。 在去年的初步测试中，成功测试了使用改进的JDAM接口控制设备的能力，该接口专为高精度弹药而设计。 新型波浪支架非常适合美国导弹的标准尺寸，也就是说，它安全地适用于船舶的垂直发射装置，运输和发射容器以及轰炸机舱。 请注意，ATCAMS火箭借用了Waverider的加速阶段，是美国MLRS多发射火箭系统使用的战术武器。
因此，美国12 May 2010在太平洋上经历了一个完全实用的高超音速巡航导弹的原型，从计划的填充物来判断，该目标设计用于击中高度安全的地面目标（估计范围 - 1600 km）。 也许，随着时间的推移，他们将被添加到表面。 除了这种导弹资产的巨大速度之外，还有很高的穿透能力（顺便说一下，加速到7 M的身体的能量几乎相当于相同质量的TNT）和 - 静态不稳定的蚯蚓的重要特性 - 非常尖锐的机动能力。
这不是唯一有前途的高超音速武器。
来自北约空间研究与发展咨询小组（AGARD）的报告在1990结束时编写，表明高超音速导弹应具有以下用途：
- 一般来说，敌人和复杂地面目标的强化（或凹陷）物体的失败;
- 防空;
- 征服空中霸权（这种导弹可被视为拦截长距离高空飞行目标的理想手段）;
- 导弹防御 - 在弹道的初始部分拦截发射弹道导弹。
- 可重复使用 无人驾驶飞机 既可用于打击地面目标，也可用于侦察。
最后，很明显，高超音速导弹将是最有效的 - 如果不是唯一的 - 反对高超音速攻击武器的解毒剂。
高超音速武器研发的另一个方向是安装在弹丸上的小型固体燃料超燃冲压发动机，用于破坏空气目标（口径35 - 40 mm），以及装甲车辆和防御工事（动力学ATGM）。 在2007中，洛克希德·马丁公司完成了对KKEM（紧凑型动能导弹）动能反坦克导弹原型的测试。 这种导弹在距离3400 m处成功摧毁了苏联坦克T-72，配备了先进的动态保护装置。
在未来，可能会出现更加奇特的结构，例如能够在洲际范围内进行亚轨道飞行的跨大气层飞机。 非常相关 - 并且在不久的将来 - 并为弹道导弹操纵高超音速弹头。 换句话说，在接下来的20年代，军事事务将发生巨大变化，高超音速技术将成为这场革命最重要的因素之一。
- Evgeny Pozhidaev
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