Гиперсоар
Гиперсоар
20 января 2003 года — замечание, добавлено 25 мая 2004 года
Источник:
http://www.fas.org/man/dod-101/sys/ac/hypersoar.htm
FAS означает: Федерация американских ученых
Сеть анализа военно-технических данных
Заголовок:
Гиперсоар: гиперзвуковой самолет с бесконечным радиусом действия
Вот художественное представление:
Вы убираете шасси, и получаете... Аурору с её "утиной задницей".
Размером с B-52 (...) Гиперсоар — это самолет разведки и атаки с бесконечным радиусом действия, а также бомбардировщик, способный доставить свою полезную нагрузку в любую точку мира и летать на высоте и скорости, которые немедленно делают его недоступным для любой оборонительной меры. Он может выполнить миссию и вернуться на территорию США, не требуя дозаправки в полете. Самолет может работать как беспилотный аппарат или нести пилотов и специальное оборудование. Он может летать примерно со скоростью 6700 миль в час, то есть 12 000 км/ч (Мах 10), при этом неся полезную нагрузку примерно в два раза больше, чем самолет с таким же взлетным весом. Концепция "Гиперсоар" предполагает меньшее термическое напряжение по сравнению с предыдущими моделями гиперзвуковых аппаратов, что ранее являлось серьезным препятствием для развития гиперзвуковых технологий (так называемый "тепловой барьер"). Гиперсоар будет подниматься и летать на высоте около 130 000 футов (55 км). Затем он закроет доступ воздуха в двигатели, находясь на поверхности, на грани атмосферы. Повторно включив двигатели, работающие на воздухе (как именно?), он сможет совершить новый прыжок в космос, повторяя эту операцию до достижения цели. В этот момент он будет двигаться подобно камешку, который отскакивает по поверхности воды. Миссия, начавшаяся из центра США в направлении Восточной Азии (Япония), потребует около 25 таких отскоков и займет полтора часа.
Угол атаки аппарата во время подъема и спуска будет составлять всего пять градусов. Экипаж будет испытывать ускорение в полтора g во время разгона, а в высоких частях траектории — состояние невесомости. Такое ускорение очень умеренное. Оно не вызовет дискомфорта у пассажиров при гражданских перелетах, а также не повлияет на характеристики аппарата как платформы для стрельбы или вывода на орбиту. На самом деле ускорения, испытываемые пассажирами во время этих отскоков, будут сопоставимы с теми, что испытывает младенец, когда его укачивают мать, за исключением того, что движение будет в сто раз медленнее. Хотя основная цель проекта — разработка гражданского транспорта (...) с высокой степенью безопасности, существует также военный аспект и возможность вывода грузов на орбиту. В большинстве гиперзвуковых проектов, рассматривавшихся ранее, предполагалось использовать ракеты для вывода аппаратов на границу космоса, с которой аппарат просто планировал бы к цели (предшественником таких аппаратов был древний X-15). В других проектах рассматривалось использование реактивных двигателей для попытки вывести машину за пределы атмосферы. Во всех этих проектах основным препятствием для конструкторов было резкое повышение температуры воздуха в точке заторможения и на передних кромках. Гиперсоар будет испытывать меньшее термическое напряжение, поскольку большую часть времени он будет находиться вне земной атмосферы. Согласно концепции Гиперсоара, тепло, накопленное во время пребывания в земной атмосфере, может быть частично рассеяно, когда аппарат находится в "холоде космоса".
Примечание JPP: этот "холод космоса" — относительно. За пределами атмосферы нет потерь энергии за счет теплопроводности. Возможна только потеря за счет излучения. На очень большой высоте космос на самом деле "горячий" (2500°), но чрезвычайно разреженный. Теплопроводность не играет никакой роли.
Система Гиперсоар использует двигатели, в которых топливо сжигается с подачей воздуха. Большинство проектов гиперзвуковых аппаратов основывались на ракетных двигателях, и не предполагалось достижение таких скоростей, не говоря уже о таком типе движения "отскоками". Двигатели, использующие воздух как окислитель, имеют значительно более высокий КПД по сравнению с ракетными двигателями. Кроме того, Гиперсоар будет использовать свою двигательную систему исключительно для создания ускорения, а не как двигатели крейсерского полета. Это позволит упростить конструкцию и снизить технические риски. Аппараты типа Waverider (плавающие на своей ударной волне) спроектированы таким образом, что ударная волна, создаваемая ими, полностью прикреплена к передней кромке крыла при соответствующем числе Маха. Эта конфигурация создает зону повышенного давления в ограниченном объеме между ударной волной и поверхностью крыла. В результате получается высокая подъемная сила при относительно небольшом сопротивлении волнового типа, то есть высокое аэродинамическое качество. Аппараты типа Waverider также позволяют создать равномерный поток воздуха перед системой двигателя типа scramjet (гиперзвуковой стационарный реактивный двигатель).
Примечание JPP: заявленные характеристики Гиперсоара близки к характеристикам аппарата Аурора. Дополнительная концепция, уже упомянутая мной в книге, — это "полет по цепочке отскоков". Однако в статье происходит дезинформация, когда авторы намекают, что двигатель работает по принципу scramjet, а магнитогидродинамика (МГД) упоминается мимоходом:
Сочетание конфигурации Waverider и scramjet позволяет сократить длину двигателя и его массу, что является важной целью при проектировании scramjet. Для этого американского космического аппарата в качестве топлива выбран жидкий водород, который обеспечивает высокую удельную энергию, высокую скорость горения и является эффективным "холодильником" для тепла. Перед подачей в камеры сгорания жидкий водород направляется во все части аппарата, подвергающиеся сильному термическому напряжению. Система Гиперсоар изучается уже несколько лет (...) в лаборатории Лоренса Ливермор (Калифорния) в сотрудничестве с ВВС США и различными правительственными агентствами. ЛЛЛ также привлекла к сотрудничеству университет Мэриленда, который занимается оптимизацией формы аппарата и его траектории. Другие потенциальные применения системы Гиперсоар связаны с выводом грузов на орбиту. Исследования показывают, что стоимость вывода на орбиту может быть снижена вдвое (я полностью согласен с этим утверждением). Как гражданский транспорт такой аппарат может соединить любые две точки мира менее чем за два часа (то есть на расстоянии до 20 000 км).
Пройденное расстояние и полезная нагрузка различных аппаратов
*Видно, что...