Forcat Ajrore të SHBA testuan X-51A Waverider, i cili arriti të fitojë shpejtësi 5 herë shpejtësinë e zërit, dhe ishte në gjendje të fluturonte për më shumë se 3 minuta, duke vendosur një rekord botëror të mbajtur më parë nga zhvilluesit rusë. Testi shkoi mirë në tërësi, armët hipersonike janë gati për të garuar.
Më 27 maj 2010, X-51A Waverider (përkthyer lirshëm si një fluturim valor, dhe në "i pavullnetshëm" si një sërf) u hodh nga një bombardues B-52 mbi Oqeanin Paqësor. Faza përforcuese X-51A, e huazuar nga raketa e mirënjohur ATCAMS, e çoi Waverider në një lartësi prej 19.8 mijë metra, ku u ndez një motor hipersonik ramjet (GPRVD, ose scrumjet). Pas kësaj, raketa u ngrit në një lartësi prej 21, 3 mijë metra dhe mori një shpejtësi prej 5 Mach (5 M - pesë shpejtësi të shëndoshë). Në total, motori i raketës funksionoi për rreth 200 sekonda, pas së cilës X-51A dërgoi një sinjal për vetë-shkatërrim në lidhje me shpërthimin e ndërprerjeve të telemetrisë. Sipas planit, raketa supozohej të zhvillonte një shpejtësi prej 6 M (sipas projektit, shpejtësia e X-51 ishte 7 M, domethënë mbi 8000 km / orë), dhe motori duhej të punonte për 300 sekonda.
Testet nuk ishin perfekte, por kjo nuk i pengoi ata të bëheshin një arritje e jashtëzakonshme. Koha e funksionimit të motorit tejkaloi rekordin e mëparshëm (77 s) me tre herë, të mbajtur nga laboratori fluturues sovjetik (më vonë rus) "Kholod". Shpejtësia 5M u arrit së pari me karburant konvencional hidrokarbure, dhe jo me ndonjë "ekskluziv" si hidrogjeni. Waverider përdori JP-7, një vajguri me avull të ulët të përdorur në avionin e famshëm SR-71 zbulues me shpejtësi ultra të lartë.
Çfarë është një Scrumjet dhe cili është thelbi i arritjeve aktuale? Në parim, motorët ramjet (motorët ramjet) janë shumë më të thjeshtë se motorët turbojet (motorët turbojet) që janë të njohur për të gjithë. Një motor rajm është thjesht një marrje ajri (e vetmja pjesë lëvizëse), një dhomë djegieje dhe një hundë. Në këtë ai krahasohet në mënyrë të favorshme me turbinat jet, ku një tifoz, një kompresor dhe vetë turbina i shtohen kësaj skeme elementare, të shpikur në vitin 1913, nga përpjekjet e kombinuara për të futur ajrin në dhomën e djegies. Në motorët ramit, ky funksion kryhet nga vetë rrjedha e ajrit që vjen, e cila eliminon menjëherë nevojën për modele të sofistikuara që veprojnë në një rrymë të gazrave të nxehtë dhe gëzime të tjera të shtrenjta të një jete turbojet. Si rezultat, motorët ramjet janë më të lehtë, më të lirë dhe më pak të ndjeshëm ndaj temperaturave të larta.
Sidoqoftë, thjeshtësia vjen me një çmim. Motorët me rrjedhje të drejtpërdrejtë janë joefektive me shpejtësi nën-zanore (deri në 500-600 km / orë nuk funksionojnë fare)-ata thjesht nuk kanë oksigjen të mjaftueshëm, dhe për këtë arsye ata kanë nevojë për motorë shtesë që përshpejtojnë aparatin në shpejtësi efektive. Për shkak të faktit se vëllimi dhe presioni i ajrit që hyn në motor është i kufizuar vetëm nga diametri i marrjes së ajrit, është jashtëzakonisht e vështirë të kontrollosh në mënyrë efektive shtytjen e motorit. Motorët Ramjet zakonisht "mprehen" për një gamë të ngushtë të shpejtësive të funksionimit, dhe jashtë tij ata fillojnë të sillen në mënyrë joadekuate. Për shkak të këtyre mangësive të qenësishme me shpejtësi nënonike dhe supersonike të moderuar, motorët turbojet tejkalojnë rrënjësisht konkurrentët e tyre me rrjedhje të drejtpërdrejtë.
Situata ndryshon kur gatishmëria e avionit del jashtë shkallës për 3 lëkundje. Me shpejtësi të larta fluturimi, ajri është i ngjeshur aq shumë në hyrjen e motorit saqë nevoja për një kompresor dhe pajisje të tjera zhduket - më saktësisht, ato bëhen një pengesë. Por me këto shpejtësi motorët supersonikë rajm SPRVD ("ramjet") ndihen mirë. Sidoqoftë, me rritjen e shpejtësisë, përfitimet e "kompresorit" falas (rrjedhja supersonike e ajrit) kthehen në një makth për projektuesit e motorëve.
Në turbojet dhe SPVRD vajguri digjet me një normë relativisht të ulët të rrjedhës - 0.2 M. Kjo ju lejon të arrini përzierje të mirë të ajrit dhe vajgurit të injektuar dhe, në përputhje me rrethanat, efikasitet të lartë. Por sa më e madhe të jetë shpejtësia e rrjedhës hyrëse, aq më e vështirë është të frenosh atë dhe aq më të larta janë humbjet që lidhen me këtë ushtrim. Duke filluar nga 6 M, rrjedha duhet të ngadalësohet 25-30 herë. Mbetet vetëm të digjni karburant në një rrjedhë supersonike. Këtu fillojnë vështirësitë e vërteta. Kur ajri hyn në dhomën e djegies me një shpejtësi prej 2.5-3 mijë km / orë, procesi i ruajtjes së djegies bëhet i ngjashëm, sipas fjalëve të njërit prej zhvilluesve, me "përpjekjen për të mbajtur një ndeshje të ndezur në mes të një tajfuni. " Jo shumë kohë më parë besohej se në rastin e vajgurit kjo është e pamundur.
Problemet e zhvilluesve të automjeteve hipersonike nuk janë aspak të kufizuara në krijimin e një SCRVD të zbatueshme. Ata gjithashtu duhet të kapërcejnë të ashtuquajturën pengesë termike. Avioni nxehet nga fërkimi kundër ajrit dhe intensiteti i ngrohjes është drejtpërdrejt proporcional me katrorin e shpejtësisë së rrjedhës: nëse shpejtësia dyfishohet, atëherë ngrohja rritet katërfish. Ngrohja e një avioni në fluturim me shpejtësi supersonike (veçanërisht në lartësi të ulëta) ndonjëherë është aq e madhe sa çon në shkatërrimin e strukturës dhe pajisjeve.
Kur fluturoni me një shpejtësi prej 3 M, edhe në stratosferë, temperatura e skajeve hyrëse të marrjes së ajrit dhe skajeve kryesore të krahut është më shumë se 300 gradë, dhe pjesa tjetër e lëkurës - më shumë se 200. Pajisja me një shpejtësi prej 2-2.5 herë më shumë do të ngrohet 4-6 herë më shumë. Në të njëjtën kohë, edhe në temperaturat prej rreth 100 gradë, qelqi organik zbutet, në 150 - forca e duraluminit zvogëlohet ndjeshëm, në 550 - lidhjet e titanit humbin vetitë e nevojshme mekanike, dhe në temperatura mbi 650 gradë, alumini dhe magnezi shkrihen, çeliku zbutet.
Niveli i lartë i ngrohjes mund të zgjidhet ose me mbrojtje termike pasive, ose me heqje aktive të nxehtësisë duke përdorur rezervat e karburantit në bord si ftohës. Problemi është se me një aftësi shumë të mirë "ftohëse" të vajgurit - kapaciteti i nxehtësisë i këtij karburanti është vetëm gjysma e ujit - nuk toleron mirë temperaturat e larta, dhe vëllimet e nxehtësisë që duhet të "treten" janë thjesht monstruoze
Mënyra më e drejtpërdrejtë për të zgjidhur të dy problemet (djegia dhe ftohja supersonike) është braktisja e vajgurit në favor të hidrogjenit. Kjo e fundit relativisht lehtë - në krahasim me vajguri, natyrisht - digjet edhe në një rrjedhë supersonike. Në të njëjtën kohë, hidrogjeni i lëngshëm është, për arsye të dukshme, gjithashtu një ftohës i shkëlqyeshëm, gjë që bën të mundur që të mos përdoret mbrojtje termike masive dhe në të njëjtën kohë të sigurohet një temperaturë e pranueshme në bord. Përveç kësaj, hidrogjeni ka tre herë vlerën kalorifike të vajgurit. Kjo bën të mundur ngritjen e kufirit të shpejtësive të arritshme deri në 17 M (maksimumi në karburantin hidrokarbure - 8 M) dhe në të njëjtën kohë ta bëjë motorin më kompakt.
Nuk është për t'u habitur që shumica e avionëve hipersonikë të mëparshëm që thyen rekord fluturuan pikërisht me hidrogjen. Karburant hidrogjeni u përdor nga laboratori ynë fluturues "Kholod", i cili deri më tani zë vendin e dytë për sa i përket kohëzgjatjes së motorit scramjet (77 s). Atij, NASA i detyrohet një shpejtësi rekord për automjetet jet: në 2004, avioni hipersonik pa pilot i NASA X-43A arriti një shpejtësi prej 11,265 km / orë (ose 9.8 M) në një lartësi fluturimi prej 33.5 km.
Përdorimi i hidrogjenit, megjithatë, çon në probleme të tjera. Një litër hidrogjen i lëngshëm peshon vetëm 0.07 kg. Edhe duke marrë parasysh "kapacitetin energjetik" tre herë më të madh të hidrogjenit, kjo do të thotë një rritje katërfish të vëllimit të rezervuarëve të karburantit me një sasi konstante të energjisë së ruajtur. Kjo rezulton në fryrjen e madhësisë dhe peshës së aparatit në tërësi. Për më tepër, hidrogjeni i lëngshëm kërkon kushte shumë specifike të funksionimit - "të gjitha tmerret e teknologjive kriogjenike" plus specifikën e vetë hidrogjenit - është jashtëzakonisht shpërthyes. Me fjalë të tjera, hidrogjeni është një lëndë djegëse e shkëlqyeshme për automjetet eksperimentale dhe makinat e copëzuara si bombarduesit strategjikë dhe avionët zbulues. Por si lëndë djegëse për armët masive të afta të bazohen në platforma konvencionale si një bombardues ose shkatërrues normal, është i papërshtatshëm.
Më e rëndësishmja është arritja e krijuesve të X-51, të cilët arritën të bëjnë pa hidrogjen dhe në të njëjtën kohë të arrijnë shpejtësi mbresëlënëse dhe të regjistrojnë tregues për kohëzgjatjen e fluturimit me një motor rajm. Një pjesë e rekordit është për shkak të një dizajni inovativ aerodinamik - atij fluturimi me valë. Pamja e çuditshme këndore e aparatit, dizajni i tij i egër krijon një sistem valësh goditëse, janë ata, dhe jo trupi i aparatit, që bëhen sipërfaqja aerodinamike. Si rezultat, forca ngritëse lind me ndërveprimin minimal të rrjedhës së incidentit me vetë trupin dhe, si rezultat, intensiteti i ngrohjes së tij zvogëlohet ndjeshëm.
X-51 ka një mburojë të zezë të temperaturës së lartë të karbonit-karbonit, e vendosur vetëm në majë të hundës dhe në pjesën e pasme të pjesës së poshtme. Pjesa kryesore e trupit është e mbuluar me një mburojë të bardhë të nxehtësisë me temperaturë të ulët, e cila tregon një regjim relativisht të butë të ngrohjes: dhe kjo është në 6-7 M në shtresa mjaft të dendura të atmosferës dhe zhytje të pashmangshme në troposferë drejt objektivit.
Në vend të një "përbindëshi" hidrogjeni, ushtria amerikane ka blerë një pajisje të mundësuar nga karburanti praktik i aviacionit, i cili menjëherë e nxjerr atë nga fusha e eksperimentit argëtues në fushën e aplikimit të vërtetë. Para nesh nuk është më një demonstrim i teknologjisë, por një prototip i një arme të re. Nëse X-51A i kalon me sukses të gjitha testet, në pak vite do të fillojë zhvillimi i një versioni të plotë luftarak të X-51A +, të pajisur me mbushjen elektronike më moderne.
Sipas planeve paraprake të Boeing, X-51A + do të pajiset me pajisje për identifikimin e shpejtë dhe shkatërrimin e objektivave në kushtet e kundërshtimit aktiv. Aftësia për të kontrolluar automjetin duke përdorur një ndërfaqe të modifikuar JDAM të krijuar për shënjestrimin e municioneve me precizion të lartë u testua me sukses gjatë testeve paraprake vitin e kaluar. Avioni i valës së re përshtatet mirë në dimensionet standarde për raketat amerikane, domethënë, ai përshtatet në mënyrë të sigurt në pajisjet vertikale të lëshimit në bordin e anijeve, kontejnerët e lëshimit të transportit dhe gjiret e bombave. Vini re se raketa ATCAMS, nga e cila u huazua faza përforcuese për Waverider, është një armë operacionale-taktike e përdorur nga sistemet raketore të lëshimit të shumëfishtë amerikan MLRS.
Kështu, më 12 maj 2010, mbi Oqeanin Paqësor, Shtetet e Bashkuara testuan një prototip të një rakete tërësisht praktike lundrimi hipersonik, duke gjykuar nga mbushja e planifikuar, e krijuar për të shkatërruar objektiva tokësorë shumë të mbrojtur (rrezja e vlerësuar është 1600 km). Ndoshta, me kalimin e kohës, atyre sipërfaqësore do t'u shtohen atyre. Përveç shpejtësisë së jashtëzakonshme, raketa të tilla do të kenë një aftësi të lartë depërtuese (nga rruga, energjia e një trupi të përshpejtuar në 7 M është praktikisht ekuivalente me një ngarkesë TNT të së njëjtës masë) dhe - një pronë e rëndësishme e valëve statikisht të paqëndrueshme - aftësia për manovra shumë të mprehta.
Ky është larg profesionit të vetëm premtues të armëve hipersonike.
Në fund të viteve 1990, raportet nga Grupi Këshillimor i Kërkimit dhe Zhvillimit të Hapësirës i NATO -s (AGARD) vunë në dukje se raketat hipersonike duhet të kenë aplikimet e mëposhtme:
- mposhtni objektivat e armikut të fortifikuar (ose varrosur) dhe objektivat komplekse tokësore në përgjithësi;
- mbrojtja ajrore;
- pushtimi i epërsisë ajrore (raketa të tilla mund të konsiderohen si një mjet ideal për përgjimin e objektivave të fluturimit të lartë ajror në distanca të gjata);
- mbrojtje kundër raketave - përgjimi i lëshimit të raketave balistike në fazën fillestare të trajektores.
- përdorni si dronë të ripërdorshëm si për goditjen e caqeve tokësore ashtu edhe për zbulimin.
Së fundi, është e qartë se raketat hipersonike do të jenë antidoti më efektiv - nëse jo i vetmi - kundër armëve sulmuese hipersonike.
Një drejtim tjetër në zhvillimin e armëve hipersonike është krijimi i motorëve të vegjël scramjet me motor të ngurtë të montuar në predha të dizajnuara për të shkatërruar objektivat e ajrit (kalibrat 35-40 mm), si dhe automjete të blinduara dhe fortifikime (ATGM kinetike). Në vitin 2007, Lockheed Martin përfundoi testet e një prototipi të raketës kinetike anti-tank CKEM (Raketa Kompakt Kinetike e Energjisë). Një raketë e tillë në një distancë prej 3400 m shkatërroi me sukses tankin Sovjetik T-72, të pajisur me forca të blinduara reaktive të përmirësuara.
Në të ardhmen, mund të shfaqen edhe modele më ekzotike, për shembull, avionë transatmosferikë të aftë për fluturime suborbitale në një distancë ndërkontinentale. Manovrimi i kokave hipersonike për raketat balistike janë gjithashtu mjaft të rëndësishme - dhe në të ardhmen e afërt. Me fjalë të tjera, në 20 vitet e ardhshme, punët ushtarake do të ndryshojnë në mënyrë dramatike dhe teknologjitë hipersonike do të bëhen një nga faktorët më të rëndësishëm në këtë revolucion.
