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• Diagnose

Warum eigentlich genau 5 M? Der Wert 5 wurde gewählt, da bei dieser Geschwindigkeit die Ionisierung des Gasstroms und andere physikalische Veränderungen zu beobachten sind, die sich natürlich auf seine Eigenschaften auswirken. Diese Änderungen machen sich besonders für den Motor bemerkbar, herkömmliche Turbofan-Motoren (Turbojet-Triebwerke) können einfach nicht mit einer solchen Geschwindigkeit arbeiten, ein grundlegend anderer Motor, eine Rakete oder ein Straight-Through-Motor sind erforderlich (obwohl dies in der Tat nicht so anders ist, hat es einfach keinen Kompressor und keine Turbine) Es erfüllt seine Funktion auf dieselbe Weise: Es verdichtet die Einlassluft, mischt sie mit dem Kraftstoff, verbrennt sie in der Brennkammer und erhält einen Auslassstrahl am Auslass.

In der Tat ist ein Staustrahltriebwerk, das ist eine Röhre mit einer Verbrennungskammer, sehr einfach und bei hoher Geschwindigkeit effizient. Es ist nur so, dass ein solcher Motor einen großen Nachteil hat, er benötigt eine bestimmte Anfangsgeschwindigkeit für die Arbeit (es gibt keinen Kompressor dafür, es gibt nichts, was die Luft bei niedriger Geschwindigkeit komprimiert).

Geschwindigkeitsgeschichte

Im Jahr 1965 erreichte der YF-12 (Prototyp der berühmten SR-71) eine Geschwindigkeit von 3.331,5 km / h, und 1976 war die Serien-SR-71 selbst 3.529,6 km / h. Dies ist „nur“ 3,2–3,3 m. Weit davon entfernt, überhöht zu sein, aber schon für den Flug mit dieser Geschwindigkeit in der Atmosphäre mussten spezielle Motoren entwickelt werden, die im Normalmodus bei niedrigen Geschwindigkeiten und im Ramjet-Modus mit hohen Geschwindigkeiten arbeiteten für Piloten - spezielle Lebenserhaltungssysteme (Raumanzüge und Kühlsysteme), da das Flugzeug zu stark erhitzt wurde. Später wurden diese Raumanzüge für das Shuttle-Projekt verwendet. Die SR-71 war lange Zeit das schnellste Flugzeug der Welt (sie hörte 1999 auf zu fliegen).

Die sowjetische MiG-25R konnte theoretisch eine Geschwindigkeit von 3,2 M erreichen, die Betriebsgeschwindigkeit war jedoch auf 2,83 M begrenzt.

Die Gegenwart

Hinter all der vielversprechenden Forschung steht das Militär normalerweise. Dies ist auch bei Hyperschallgeschwindigkeit der Fall. Derzeit wird hauptsächlich in Richtung Raumfahrzeuge, Kreuzfahrtflugkörper und die sogenannten Überschallsprengköpfe geforscht. Jetzt reden wir über den "echten" Hypersound, der in die Atmosphäre fliegt.

Bitte beachten Sie, dass sich die Arbeit an Hyperschallgeschwindigkeit in den 60er bis 70er Jahren in der aktiven Phase befand, danach wurden alle Projekte geschlossen. Rückkehr zu Geschwindigkeiten über 5 m nur an der Wende der 2000er Jahre. Wenn die Technologie die Entwicklung effizienter Direktflussmotoren für den Überschallflug zuließ.

Hyperschallgeschwindigkeit

Hyperschallgeschwindigkeit (HS) in der Aerodynamik - Geschwindigkeiten, die die Schallgeschwindigkeit in der Atmosphäre deutlich übersteigen.

Seit den 70er Jahren wird das Konzept normalerweise auf Überschallgeschwindigkeiten über 5 Mach-Zahlen (M) bezogen.

Der Inhalt

Allgemeine Informationen

Das Fliegen mit Überschallgeschwindigkeit ist Teil des Überschallflugmodus und wird in einem Überschallgasstrom ausgeführt. Der Überschallluftstrom unterscheidet sich radikal von der Unterschallstrahlung, und die Dynamik des Fluges eines Flugzeugs bei Geschwindigkeiten oberhalb der Schallgeschwindigkeit (über 1,2 M) unterscheidet sich radikal vom Unterschallflug (bis zu 0,75 M; der Geschwindigkeitsbereich von 0,75 bis 1,2 M wird als Transsonikgeschwindigkeit bezeichnet ).

Die Definition der unteren Grenze der Hyperschallgeschwindigkeit ist normalerweise mit dem Einsetzen der Prozesse der Ionisierung und der Dissoziation von Molekülen in der Grenzschicht (PS) um den Apparat verbunden, die sich in der Atmosphäre bewegt, was bei etwa 5 M beginnt. Diese Geschwindigkeit ist auch dadurch gekennzeichnet, dass der Staustrahltriebwerk (" Ramjet ") mit subsonischer Verbrennung von Kraftstoff (" SPVRD ") wird aufgrund der extrem hohen Reibung, die beim Abbremsen der vorbeiströmenden Luft in diesem Motortyp auftritt, unbrauchbar. Somit ist es im Hyperschallbereich der Geschwindigkeiten möglich, nur einen Raketentriebwerk oder einen Hyperschall-Ramjet (Scramjet) mit Überschallkraftstoffverbrennung zu verwenden, um den Flug fortzusetzen.

Flusseigenschaften

Während die Definition eines Hyperschallflusses (GP) wegen des Fehlens einer klaren Grenze zwischen Überschall- und Hyperschallfluss eher kontrovers ist, kann ein GP durch bestimmte physikalische Phänomene charakterisiert werden, die bei der Betrachtung nicht länger ignoriert werden können, nämlich:

• eine dünne Schicht Stoßwelle;
• die Bildung von viskosen Schockschichten;
• das Auftreten von Instabilitätswellen in PSs, die nicht in subsonischen und überschalligen Strömungen liegen [1];
• Hochtemperaturfluss [2].

Dünne Schicht der Stoßwelle

Mit zunehmender Geschwindigkeit und entsprechenden Machzahlen steigt auch die Dichte hinter der Stoßwelle (SW) an, was einer Abnahme des Volumens hinter dem SW aufgrund der Massenerhaltung entspricht. Daher wird die Stoßwellenschicht, das heißt das Volumen zwischen der Vorrichtung und der Stoßwelle, bei hohen Machzahlen dünn, wodurch eine dünne Grenzschicht (PS) um die Vorrichtung herum erzeugt wird.

Die Bildung von viskosen Schockschichten

Ein Teil der großen kinetischen Energie, die im Luftstrom eingeschlossen ist, wenn M> 3 (viskose Strömung) aufgrund der viskosen Wechselwirkung in innere Energie umgewandelt wird. Die Erhöhung der inneren Energie wird in einer Temperaturerhöhung realisiert. Da der entlang der Normalen zur Strömung innerhalb der Grenzschicht gerichtete Druckgradient ungefähr Null ist, führt ein signifikanter Temperaturanstieg bei großen Machzahlen zu einer Abnahme der Dichte. Somit wächst das PS auf der Oberfläche der Vorrichtung und bei großen Mach-Zahlen verschmilzt es mit einer dünnen Schicht einer Stoßwelle in der Nähe der Nase, wodurch eine viskose Stoßschicht gebildet wird.

Das Auftreten von Instabilitätswellen in PSs, die für Unterschall- und Überschallströmungen nicht charakteristisch sind

Bei dem wichtigen Problem der Übertragung einer laminaren Strömung auf eine turbulente Strömung für den Fall einer Strömung um ein Flugzeug spielen die in PS gebildeten Instabilitätswellen die Schlüsselrolle. Wachstum und die anschließende nichtlineare Wechselwirkung solcher Wellen wandeln die anfänglich laminare Strömung in eine turbulente Strömung um. Bei den Unterschall- und Überschallgeschwindigkeiten spielen Tolmin-Schlichting-Wellen mit Wirbelcharakter die Schlüsselrolle im laminar-turbulenten Übergang. Beginnend mit M = 4,5 treten akustische Wellen vom Typ II auf und beginnen zu dominieren (Modus II oder Makav-Modus), wodurch der Übergang zu Turbulenzen im klassischen Übergangsszenario auftritt (es gibt auch einen Bypass-Übergangsmechanismus) [1].

Hochtemperaturfluss

Durch den Hochgeschwindigkeitsfluss am Frontpunkt des Fahrzeugs (Punkt oder Bereich der Hemmung) erwärmt sich das Gas auf sehr hohe Temperaturen (bis zu mehreren tausend Grad). Hohe Temperaturen wiederum erzeugen nichtgleichgewichtliche chemische Eigenschaften der Strömung, die in der Dissoziation und Rekombination von Gasmolekülen, der Ionisierung von Atomen, chemischen Reaktionen in der Strömung und mit der Oberfläche der Apparatur bestehen. Unter diesen Bedingungen können die Konvektions- und Strahlungswärmeaustauschprozesse von Bedeutung sein [2].

Ähnlichkeitsparameter

Die Parameter der Gasströmungen werden üblicherweise durch eine Reihe von Ähnlichkeitskriterien beschrieben, die es ermöglichen, eine praktisch unendliche Anzahl physikalischer Zustände in Ähnlichkeitsgruppen zu reduzieren und die Gasströmungen mit verschiedenen physikalischen Parametern (Druck, Temperatur, Geschwindigkeit usw.) miteinander zu vergleichen. Auf diesem Prinzip basieren Experimente in Windkanälen und die Übertragung der Ergebnisse dieser Experimente auf reale Flugzeuge, obwohl in Pipe-Experimenten die Größe von Modellen, Strömungsgeschwindigkeiten, Wärmelasten usw. von den realen Flugmodi stark abweichen kann Zeit, Ähnlichkeitsparameter (Mach, Reynolds, Stanton usw.) entsprechen dem Flug.

Für trans- und überschall- oder kompressible Strömung reichen in den meisten Fällen Parameter wie die Mach-Zahl (Verhältnis der Strömungsgeschwindigkeit zur lokalen Schallgeschwindigkeit) und Reynolds für eine vollständige Beschreibung der Strömungen aus. Für hypersonische Datenflussparameter reicht oft nicht aus. Erstens werden die Gleichungen, die die Form der Stoßwelle beschreiben, bei Geschwindigkeiten von 10 M nahezu unabhängig. Zweitens bedeutet die erhöhte Temperatur des Hyperschallflusses, dass die mit nicht idealen Gasen verbundenen Auswirkungen spürbar werden.

Die Berücksichtigung von Effekten im realen Gas bedeutet mehr Variablen, die erforderlich sind, um den Zustand des Gases vollständig zu beschreiben. Wenn ein stationäres Gas durch drei Größen vollständig beschrieben wird: Druck, Temperatur, Wärmekapazität (adiabatischer Index) und das bewegte Gas durch vier Variablen beschrieben wird, die auch die Geschwindigkeit einschließen, dann erfordert das heiße Gas im chemischen Gleichgewicht auch die Zustandsgleichungen für seine chemischen Komponenten und das Gas mit Prozessen Dissoziation und Ionisierung müssen auch Zeit als eine der Variablen ihres Zustands einschließen. Im Allgemeinen bedeutet dies, dass zu einem beliebigen Zeitpunkt für einen Nichtgleichgewichtsfluss 10 bis 100 Variablen erforderlich sind, um den Zustand des Gases zu beschreiben. Darüber hinaus gehorcht der verdünnte hypersonische Fluss (GP), der normalerweise in Form von Knudsen-Zahlen beschrieben wird, nicht den Navier-Stokes-Gleichungen und erfordert deren Modifikation. GP wird normalerweise kategorisiert (oder klassifiziert) unter Verwendung der Gesamtenergie, ausgedrückt in Gesamtenthalpie (mJ / kg), Gesamtdruck (kPa) und Strömungsverlangsamungstemperatur (K) oder Geschwindigkeit (km / s).

Für technische Anwendungen entwickelte W. D. Hayes einen Ähnlichkeitsparameter nahe der Vitcomb-Weltraumregel, mit dem Ingenieure die Ergebnisse einer Serie von Tests oder Berechnungen, die für ein Modell ausgeführt wurden, auf die Entwicklung einer ganzen Familie ähnlicher Modellkonfigurationen ohne zusätzliche Tests oder detaillierte Tests anwenden können Berechnungen.

Modusliste

Der hypersonische Fluss ist in viele spezielle Fälle unterteilt. Die Zuordnung eines Halbleiters zu dem einen oder anderen Flussbereich ist schwierig, da die Grenzen der Zustände "verwischt" werden, bei denen dieses Phänomen im Gas erkannt wird oder sich aus Sicht der verwendeten mathematischen Modellierung bemerkbar macht.

Perfektes Gas

In diesem Fall kann der vorbeiströmende Luftstrom als idealer Gasstrom betrachtet werden. Der GP in diesem Modus hängt immer noch von den Mach-Zahlen ab, und die Simulation wird von Temperaturinvarianten und nicht von einer adiabatischen Wand gesteuert, die bei niedrigeren Geschwindigkeiten stattfindet. Die Untergrenze dieses Bereichs entspricht Geschwindigkeiten von etwa 5 M, wobei ein SPVRD mit Unterschallverbrennung unwirksam wird, und die Obergrenze entspricht Geschwindigkeiten im Bereich von 10-12 M.

Perfektes Gas mit zwei Temperaturen

Dies ist Teil eines idealen Gasströmungsregimes mit großen Geschwindigkeiten, bei dem der vorbeiströmende Luftstrom als chemisch ideal angesehen werden kann, aber die Schwingungstemperatur und die Rotationstemperatur des Gases [3] müssen getrennt betrachtet werden, was zu zwei separaten Temperaturmodellen führt. Dies ist besonders wichtig bei der Konstruktion von Überschalldüsen, bei denen die Schwingungskühlung aufgrund der Anregung von Molekülen wichtig wird.

Dissoziiertes Gas

In diesem Fall beginnen die Gasmoleküle zu dissoziieren, wenn sie mit der durch den sich bewegenden Körper erzeugten Stoßwelle in Kontakt kommen. Der Fluss beginnt sich für jedes bestimmte Gas mit seinen eigenen chemischen Eigenschaften zu unterscheiden. Die Fähigkeit des Körpermaterials der Vorrichtung, als Katalysator bei diesen Reaktionen zu dienen, spielt eine Rolle bei der Berechnung der Oberflächenerwärmung, d. H. Das Auftreten der Abhängigkeit des Hyperschallflusses von den chemischen Eigenschaften des sich bewegenden Körpers. Die Untergrenze des Regimes wird durch die erste Komponente des Gases bestimmt, die bei einer gegebenen Strömungsverzögerungstemperatur, die bei 2000 K dem Stickstoff entspricht, zu dissoziieren beginnt. Die Obergrenze dieses Regimes wird durch den Beginn der Ionisationsprozesse der Gasatome im HJ bestimmt.

Ionisiertes Gas

In diesem Fall wird die Anzahl der von Atomen verloren gegangenen Elektronen signifikant, und die Elektronen müssen separat modelliert werden. Häufig wird die Temperatur des Elektronengases von anderen Gaskomponenten isoliert betrachtet. Dieser Modus entspricht dem Geschwindigkeitsbereich des GP 10–12 km / s (> 25 M), und der Zustand des Gases wird in diesem Fall anhand von Modellen für nichtstrahlendes oder nicht emittierendes Plasma beschrieben.

Strahlungsübertragungs-Dominanzmodus

Bei Geschwindigkeiten von mehr als 12 km / s beginnt die Wärmeübertragung zu der Vorrichtung hauptsächlich durch Strahlungsübertragung zu erfolgen, die die thermodynamische Übertragung zusammen mit einer Geschwindigkeitszunahme zu dominieren beginnt. Die Gassimulation ist in diesem Fall in zwei Fälle unterteilt:

• optisch dünn - in diesem Fall wird davon ausgegangen, dass das Gas die Strahlung, die von seinen anderen Teilen oder ausgewählten Volumeneinheiten kommt, nicht reabsorbiert;
• optisch dick - wobei die Absorption der Strahlung durch das Plasma berücksichtigt wird, die dann einschließlich des Körpers des Geräts erneut emittiert wird.

Die Modellierung von optisch dicken Gasen ist eine schwierige Aufgabe, da der Berechnungsaufwand an jedem Punkt der Strömung aufgrund der Berechnung des Strahlungstransfers mit der Zunahme der Anzahl der betrachteten Punkte exponentiell ansteigt.

Rote Luft

Luftfahrt, Fallschirme, Gleitschirme

Hyperschallgeschwindigkeit

Sowjetische Hyperschallrakete X-90

Sowjetische Hyperschallrakete X-90 mit gefalteten Flügeln

Hyperschallgeschwindigkeit fliegt mit einer Geschwindigkeit von VIER Schallgeschwindigkeiten und mehr. Bei Luftfahrt-Spezialisten wird meistens der Name "Schallgeschwindigkeit" anstelle von "Geschwindigkeit" verwendet. Dieser Name stammt vom Nachnamen des österreichischen Physikers Ernst Mach (Ernst Mach), der die aerodynamischen Prozesse untersucht hat, die die Überschallbewegung von Körpern begleiten. Somit ist 1Max EINE Schallgeschwindigkeit. Dementsprechend beträgt die Hyperschallgeschwindigkeit VIER Mach und mehr. Am 7. Dezember 1987 unterzeichneten die Staats- und Regierungschefs der UdSSR und der USA, Michail Gorbatschow und Ronald Reagan, am 7. Dezember in Washington das Pioneer- und das Pershing-2-Abkommen über die Beseitigung von Atomraketen mittlerer Reichweite. Infolge dieses Ereignisses wurde die Entwicklung der sowjetischen strategischen Cruise-Rakete "X-90" gestoppt, die einen Überschallflug hatte. Die Macher der X-90-Rakete erhielten die Erlaubnis, nur EINEN Testflug durchzuführen. Dieser erfolgreiche Test könnte zu einer großen Umrüstung der Flugzeuge der sowjetischen Luftwaffe mit Überschallfluggeschwindigkeit führen, was eine Überlegenheit in der Luft der UdSSR gewährleisten könnte.

Amerikanisches Überschall-Experimentalflugzeug Bell X-1

1943 begann die amerikanische Fluggesellschaft "Bell", das Flugzeug zu entwickeln, das die Schallgeschwindigkeit überwinden sollte. Eine Kugel, die aus einem Gewehr abgefeuert wird, fliegt schneller als die Schallgeschwindigkeit. Daher dachte niemand an die Form des Rumpfes des neuen Flugzeugs. Sein Design setzte einen großen Sicherheitsspielraum voraus. An einigen Stellen übertraf die Folie die Dicke von EINEM Zentimeter. Das Hühnchen war schwer. Über den unabhängigen Start konnte keine Frage gestellt werden. Am Himmel wurde das neue Flugzeug mit Hilfe eines B-29-Bombers angehoben. Amerikanische Flugzeuge, die entwickelt wurden, um die Schallgeschwindigkeit zu überwinden, genannt "X-1" (siehe Artikel "Unbekanntes Flugzeug"). Die Form des Rumpfes des X-1 könnte für die Überschallfluggeschwindigkeit geeignet sein.

Das erste sowjetische Überschallflugzeug La-176

Der zivile Testpilot Chalmers Goodlin stellte eine Bedingung auf - die Überwindung der Schallgeschwindigkeit beträgt 150.000 Dollar! Dann betrug das Gehalt des Kapitäns der USAF 283 US-Dollar pro Monat. Ein junger Kapitän im Alter von 24 Jahren, Chuck Yeager, ein Militäroffizier, ein Eselspilot, der 19 faschistische Flugzeuge abgeschossen hat, davon fünf in einer Schlacht, entschied, dass er die Schallgeschwindigkeit überwinden würde. Niemand wusste, dass er während des Fluges, um die Schallgeschwindigkeit zu überwinden, zwei gebrochene Rippen hatte, und sein rechter Arm bewegte sich nicht sehr gut. Dies geschah infolge eines Sturzes von einem Pferd während eines Spaziergangs mit seiner Frau am Vortag. Chuck Yeager verstand, dass dies sein letzter Flug vor dem Krankenhaus war, und schwieg, so dass der Flug NICHT annulliert wurde. Die Überwindung der Schallgeschwindigkeit ist der erste Schritt auf dem Weg zur Überschallgeschwindigkeit.

Die erste sowjetische ballistische Rakete R-1 an der Startposition

Am 14. Oktober 1947 flog ein amerikanischer strategischer Bomber B-29 von einem geheimen Luftstützpunkt aus in den Himmel, wobei ein Flugzeug am Bombenabteil befestigt war. In einer Höhe von etwa 7 km hatte das bemannte Raumschiff zu dieser Zeit eine ungewöhnliche Form. Ein paar Minuten später gab es einen ohrenbetäubenden Knall, als wenn mehrere Waffen gleichzeitig abgefeuert wurden, aber es war KEINE Katastrophe. An diesem Tag überwand der amerikanische Testpilot Charles Elwood Yeager, besser bekannt als Chuck Yeager oder Chuck Eager, zum ersten Mal in der Geschichte der Menschheit die SOUND SPEED bei einem X-1 EXPERIMENTAL-Flugzeug. Das Überschallflugzeug X-1 hatte eine maximale Fluggeschwindigkeit von 1.556 km / h, und zwar mit einem geraden Flügel, die praktische X-1-Decke beträgt 13.115 Meter, der maximale Triebwerksschub beträgt 2.500 kgf. X-1 selbst in einem Planungsmodus gelandet. Später auf dem gleichen Luftstützpunkt, besser bekannt als "Zone-51", am Fuße des getrockneten Salzsees Groom (Groom) im Süden des Bundesstaates Nevada, wurden die Fahrzeuge mit Hyperschallgeschwindigkeit getestet.

Die erste sowjetische ballistische Rakete R-1 im Flug

Seit die USA die Doktrin des Atomkriegs angenommen haben, hat sich die Anzahl der strategischen Bomber in den Vereinigten Staaten vervierfacht. Tausende von F-80 und F-82 sollten die Bomber verteidigen. Ein Jahr nach Chuck Yeager überwand der sowjetische Testpilot Ivan Yevgrafovich Fedorov die Schallgeschwindigkeit des Kämpfers La 176.

Die erste sowjetische Flügelrakete "Storm" auf der Startrampe während des Abschusses

Der Hub des La-176-Flügels betrug 45 Grad, der maximale Triebwerksschub betrug 2.700 kgf, die praktische Decke betrug 15.000 m und die Höchstgeschwindigkeit betrug 1.105 km / h. In diesem Moment schienen 2-3 Schallgeschwindigkeiten die Grenze für bemannte Flugzeuge zu sein. Aber auf dem geheimen Testgelände der UdSSR wurde auch damals ein Fahrzeug mit Überschallgeschwindigkeit getestet. Es war die R-1-Rakete mit einer maximalen Fluggeschwindigkeit von 1.465 m / s und einer Flugreichweite von 270 km. Tests von P-1 wurden am Kapustin Yar-Teststandort in der Region Astrachan durchgeführt. Zukünftige Flugzeuge, die sich mit Überschallgeschwindigkeit bewegen, erforderten nicht nur neue Motoren und neue Materialien, sondern auch neuen Treibstoff. Der geheime Treibstoff für die ballistische Rakete R-1 war Ethylalkohol der höchsten Reinheitsklasse.

Die erste sowjetische Flügelrakete "Storm" im Flug

Die BALLISTISCHE Rakete R-1 wurde unter der Führung von Sergej Pavlovich Korolev entwickelt. Fairerweise sagen wir, dass ein Teil der deutschen Raketenspezialisten, die nach dem Zweiten Weltkrieg in die UdSSR gezogen sind, auch aktiv an der Entwicklung des R-1 teilgenommen hat. Die R-1-Rakete war der Ausgangspunkt für die Entwicklung von ballistischen INTERCONTINENTAL-Raketen, die Überschallgeschwindigkeiten hatten und absolut unlösbare Mittel zur Abgabe von Atomwaffen sein sollten. Der erste künstliche Satellit der Erde und der erste bemannte Flug in den Weltraum waren bereits auf Interkontinentalraketen zurückzuführen.

Space Shuttle wiederverwendbare amerikanische Raumsonden auf dem Weg zum Startkomplex

Der erste erfolgreiche Start der sowjetischen ballistischen Rakete R-1 erfolgte am 10. Oktober 1948. Um ein militärisches Gleichgewicht mit den Vereinigten Staaten zu erreichen, waren Raketen mit einer Reichweite von Hunderten und Tausenden von Kilometern erforderlich. Die Erprobung der Korolev-Raketen war erfolgreich, und jedes nachfolgende Modell erhielt eine immer höhere Hyperschallgeschwindigkeit und eine immer größere Reichweite. Der Austausch von Raketentreibstoff steht auf der Tagesordnung. Ethylalkohol als Brennstoff ist wegen seiner unzureichenden Verbrennungsgeschwindigkeit und wegen seiner unzureichenden Wärmekapazität, dh der Energiemenge, nicht mehr geeignet. Tatsache ist, dass zum Fahren mit Überschallgeschwindigkeit nur HYDROGEN als Kraftstoff geeignet ist. Kein anderes chemisches Element kann so schnell fliegen! Wasserstoff hat eine hohe Verbrennungsrate und eine hohe Wärmekapazität, d. H. Eine hohe Verbrennungstemperatur, während er die geringstmögliche Menge an Wasserstoffbrennstoff hat. Dementsprechend wird beim Auftragen von HYDROGEN der maximale Kraftmaschinenschub erhalten. Abgesehen davon ist WASSERSTOFF-Kraftstoff ABSOLUT ÖKOLOGISCH SAUBER. S.P. Korolyov glaubte, dass dieser Kraftstoff das Problem der Bewegung im erdnahen Weltraum bei Überschallfluggeschwindigkeiten lösen würde.

Space Shuttle US-Space Shuttle während des Orbitbetriebs

Es gab jedoch eine andere Lösung für die kosmischen Geschwindigkeiten. Es wurde von den berühmten Akademikern Michail Kuzmich Yangel und Vladimir Nikolaevich Chelomei vorgeschlagen. Es war eine ammoniakähnliche Flüssigkeit und war im Gegensatz zu Wasserstoff einfach und sehr kostengünstig herzustellen. Aber als Korolev erfuhr, was es war, kam er zu HORROR! Dieser ausgezeichnete Raketentreibstoff wurde HEPTIL genannt. Es stellte sich heraus, dass es sich um ein SECHSTE ZEITALTER EINER GIFTIGKEIT DER SINYLSÄURE handelte, und in Bezug auf den Gefährdungsgrad entsprach er den Giftstoffen ZARIN und FOSGEN! Die Regierung der UdSSR entschied jedoch, dass Raketenwaffen wichtiger als mögliche Konsequenzen waren und um jeden Preis hergestellt werden sollten. Anschließend trieben Yangel und Chelomey eine Rakete aus Heptyl.

Interkontinentalrakete R-7 während des Starts

Im Jahr 1954 erhielt der sowjetische Geheimdienst eine geheime Nachricht von einem Einwohner der Vereinigten Staaten, dank dessen in der UdSSR mit der Entwicklung der Luftfahrt mit Hyperschallgeschwindigkeit begonnen wurde. In den USA wurde dieses Projekt Navajo genannt. Zwei Monate nach der geheimen Nachricht wurde von der Sowjetregierung beschlossen, mit der Schaffung einer strategischen WING-Rakete zu beginnen. In der UdSSR wurde die Entwicklung einer solchen Rakete dem SAA Lavochkin Design Bureau anvertraut (siehe den Artikel „Samen Alekseevich Lavochkin“). Das Projekt wurde "Storm" genannt. In nur drei Jahren wurden "The Tempest" auf dem Testgelände in Kapustin Yar getestet. Die Konfiguration des "Storm" entsprach dem modernen amerikanischen Space Shuttle "Space Shuttle". Zum Zeitpunkt des Tests "Storm" wurde bekannt, dass das amerikanische Projekt "Navajo" geschlossen wurde. Dies geschah höchstwahrscheinlich aufgrund der Tatsache, dass die amerikanischen Designer zu dieser Zeit die erforderlichen Motoren nicht erstellen konnten.

Interkontinentalrakete R-7 im Flug

Der „Storm“ wurde nicht für Überschallfluggeschwindigkeit entwickelt, sondern für etwas niedrigere Geschwindigkeit, für DREI mit HALF-Schallgeschwindigkeit. Dies lag an der Tatsache, dass zu diesem Zeitpunkt noch keine Materialien erstellt worden waren, die der HEIZUNG der ABDECKUNG entsprechenden Hyperschallgeschwindigkeit standhalten würden. Die Instrumente an Bord sollten auch bei einer hohen Erwärmungstemperatur funktionsfähig bleiben. Bei der Erstellung des „Sturms“ begannen sie gerade mit der Entwicklung von Materialien, die diesen Temperaturbedingungen der Erwärmung standhalten.

Bei den drei erfolgreichen Starts der Buri-Marschflugkörper "Buri", die bis zu Überschallgeschwindigkeit verfügt, hat die R-7-Rakete Korolev bereits den ersten künstlichen Erdsatelliten und das erste Lebewesen, einen Köter namens Laika, in den erdnahen Orbit gebracht. Zu dieser Zeit erklärte der Chef der UdSSR, N. Chruschtschow, in einem Interview für die westliche Presse öffentlich, dass die R-7-Rakete dazu verwendet werden könnte, eine NUCLEAR-Ladung zu installieren und JEDES ZIEL in den USA zu schlagen. Von diesem Moment an wurden die Interkontinentalraketen zur Basis der Raketenabwehr der UdSSR. Die Cruise Missile "Storm" sollte dieselbe Aufgabe erfüllen, aber die damalige sowjetische Regierung entschied, dass das gleichzeitige Ziehen beider Programme zu teuer wäre und der "Storm" geschlossen war.

Amerikanisches Versuchsflugzeug X-31Rockwell

In den späten 1950er und 1960er Jahren wurden in den USA und der UdSSR Experimente zur Entwicklung fortschrittlicher Luftfahrttechnologie mit Überschallfluggeschwindigkeit durchgeführt. Aber in dichten Schichten der Atmosphäre war das Flugzeug überhitzt und an einigen Stellen sogar geschmolzen, so dass das Erreichen von Überschallgeschwindigkeit in der Atmosphäre immer wieder um eine unbekannte Zeit verschoben wurde. In den USA gibt es ein Programm zur Erstellung von Versuchsflugzeugen namens "X", mit dessen Hilfe der Flug mit Überschallgeschwindigkeit untersucht wird. Das US-Militär hatte große Hoffnungen für die experimentellen X-31-Flugzeuge, aber am 15. November 1967 explodierte die X-31 nach 10 Sekunden Flug mit Überschallgeschwindigkeit. Danach wurde das Programm des Versuchsflugzeugs "X" eingestellt, jedoch nur für eine Weile. So wurde Mitte der 70er Jahre auf dem amerikanischen Experimentalflugzeug "X-15" in einer Höhe von etwa 100 km eine Überschallgeschwindigkeit von 11 Schallgeschwindigkeiten (3,7 km / s) erreicht.

Amerikanisches Versuchsflugzeug X-31Rockwell

In der Mitte der 1960er Jahre begannen sowohl die Vereinigten Staaten als auch die UdSSR, unabhängig voneinander und gleichzeitig bereits in Serienproduktion befindliche Flugzeuge zu entwickeln, die mit der Reisegeschwindigkeit von THREE Mach! Das Fliegen mit DREI Schallgeschwindigkeit in der ATMOSPHERE ist eine sehr schwierige Aufgabe! In der Folge schufen KB Kelly Johnson von der Lockheed Company und das A. I. Mikoyan Design Bureau von MiG (siehe Artikel „Artem Ivanovich Mikoyan“) zwei Meisterwerke der Luftfahrttechnologie. Die Amerikaner - der strategische Geheimdienstoffizier "SR-71" Blackbird (siehe Artikel "SR-71"). Die Russen sind die besten Abfangjäger der Welt, die MiG-25 (siehe Artikel in der MiG-25). Außen hat der SR-71 eine schwarze Farbe, NICHT wegen der schwarzen Farbe, sondern wegen der Ferritbeschichtung, die die Wärme sehr effizient abführt. Später wurde die SR-71 auf eine Überschallgeschwindigkeit von 4.800 km / h gebracht. Die MiG-25 wurde im Israel-Ägypten-Krieg erfolgreich als Höhenaufklärer eingesetzt. Der gesamte Flug der MiG-25 über Israel benötigte ZWEI MINUTEN. Die israelische Luftabwehr behauptet, dass die MiG-25 Schallgeschwindigkeiten von DREI MIT HALB (4.410 km / h oder 1.225 m / s) hat!

Amerikanisches experimentelles Überschallflugzeug X-15 mit zusätzlichen Kraftstofftanks, die nach dem Verbrauch von Kraftstoff entladen werden

Die Luft- und Raumfahrt kann Luftüberlegenheit bieten. Als Ergebnis der Arbeit an diesem Thema erschienen Raumsonden des USAGE Space Shuttle und des sowjetischen Buran (siehe Artikel Buran Spacecraft). Bei der Landung auf der Erde dringen wiederverwendbare Raumfahrzeuge mit der ersten kosmischen Geschwindigkeit von 7,9 km / s in die Atmosphäre ein, was dem 23,9-fachen der Schallgeschwindigkeit entspricht. Zum Schutz vor Überhitzung beim Eintritt in die Atmosphäre sind wiederverwendbare Raumschiffe im Freien mit speziellen CERAMIC-Kacheln bedeckt. Es ist klar, dass selbst bei einer NICHT sehr großen Verletzung dieser keramischen Beschichtung bei Überschallgeschwindigkeit eine Katastrophe auftreten wird.

Amerikanisches experimentelles Überschallflugzeug X-15 im Flug

Nach erfolglosen Suchen nach universellen Mitteln zum Schutz vor Überhitzung hat sich der Kampf um die Luftüberlegenheit auf eine andere verschoben - eine extrem niedrige Höhe. Geflügelte Raketen bewegten sich zu einer Flughöhe von etwa 50 Metern mit einer Überschreitungsgeschwindigkeit von etwa 850 km / h mit Terrain Relief-Play-Technologie. Der amerikanische Marschflugkörper erhielt den Namen "Tomahawk" (Tomahawk) und das sowjetische Analogon "X-55". Die Erkennung eines Marschflugkörpers durch ein Radar ist schwierig, da die Rakete selbst aufgrund des neuesten Zielsystems eine geringe Größe und dementsprechend eine kleine reflektierende Fläche aufweist. Die Niederlage eines Marschflugkörpers ist aufgrund aktiver, unvorhersehbarer Manöver während des Fluges schwierig. Die Schaffung der sowjetischen X-55-Marschflugkörper wurde dem Raduga Design Bureau unter der Leitung von Igor Sergeevich Seleznev anvertraut.

Amerikanisches experimentelles Überschallflugzeug X-15 nach der Landung

Die Berechnungen haben jedoch gezeigt, dass die nahezu vollständige Unverwundbarkeit eines Marschflugkörpers nur eine fünf- bis sechsfache Überschallgeschwindigkeit des Schalls (5-6 Machs) bieten kann, was einer Geschwindigkeit von etwa zwei km / s entspricht. Bei den ersten Tests neuer Technologien standen die Konstrukteure erneut vor dem gleichen Problem der Temperaturüberhitzung. Bei Erreichen einer bestimmten Überschallfluggeschwindigkeit erwärmte sich die Oberfläche der Rakete auf fast 1.000 Grad Celsius und war der erste, der die Steuerantenne versagte. Dann ging Igor Seleznyov nach Leningrad zum Unternehmen „Leninets“, wo die Bordelektronik hergestellt wurde. Die Spezialisten gaben keinen tröstlichen Schluss. Es ist unmöglich, eine geführte Rakete mit hoher Geschwindigkeit in dichten Schichten der Atmosphäre fliegen zu lassen.

Amerikanisches strategisches Hyperschallflugzeug SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Eines der Forschungsinstitute, nämlich Vladimir Georgievich Freinstadt, schlug jedoch eine originelle Idee vor. Warum sollte Kerosin an Bord einer Cruise Missile nicht als Treibstoff für den Lenkkopf als Treibstoff verwendet werden? Es wurden Experimente durchgeführt, um ein Kühlsystem unter Verwendung von Kerosin an Bord herzustellen. Während der Arbeiten kam Freinstadt zu dem Schluss, dass Kerosin NICHT genug Energie für den Flug mit Hyperschallgeschwindigkeit hat und dass der notwendige Treibstoff für Hyperschallgeschwindigkeit HYDROGEN ist. Freinstadt schlug jedoch vor, Wasserstoff aus Kerosin direkt an Bord der Rakete zu holen. Das Konzept einer solchen Engine wurde Ajax genannt.

Wiederverwendbare sowjetische Raumsonde „Buran“ Die Wärmedämmschicht des Schiffes, die aus speziellen CERAMIC-Fliesen besteht, ist deutlich sichtbar

Zu diesem Zeitpunkt erschien diese Idee zu fantastisch. Als Ergebnis wurde eine Cruise Missile mit einer Subsonic-Fluggeschwindigkeit der X-55 eingesetzt. Aber auch eine solche Rakete ist zu einer herausragenden wissenschaftlichen und technischen Leistung geworden. Kurze Spezifikationen der Marschflugkörper X-55: Länge - 5,88 m; Gehäusedurchmesser - 0,514 m; Spannweite - 3,1 m; Anfangsgewicht - 1195 kg; Flugentfernung - 2 500 km; Fluggeschwindigkeit - 770 km / h (214 m / s); Flughöhe von 40 bis 110 m; Gefechtskopfgewicht - 410 kg; Gefechtskopfleistung - 200 kt; Treffsicherheit bis zu 100 m Im Jahre 1983, nach der Einführung des im Verteidigungsministerium eingesetzten Kh-55-Marschflugkörpers, stellte sich die Frage, ob die Schaffung eines Motors, der die Überschallgeschwindigkeit des Fluges ermöglicht, eingeschränkt wird. Aber genau in diesem Jahr tauchte das Thema Überschallflugzeuge immer häufiger in den Berichten der sowjetischen Geheimdienste auf.

Sowjetisches Space Shuttle "Buran" im Orbit

Im Rahmen des Star Wars-Programms begann die US-Regierung mit der Finanzierung von Fahrzeugen, die gleichermaßen in der Atmosphäre und im Weltraum fliegen. Grundsätzlich sollten neue Raumfahrtwaffen Fahrzeuge mit Überschallfluggeschwindigkeit sein. Nach der erfolgreichen Einführung der X-55 begann Igor Seleznev, ohne auf die Erstellung des aktuellen Modells der Ajax-Maschine zu warten, eine Kreuzfahrtrakete zu entwickeln, die mit Überschallgeschwindigkeit flog. Eine solche Rakete war die Cruise Missile "X-90", die mit traditionellem Kerosin mit einer Geschwindigkeit von mehr als 5 Machs fliegen sollte. KB Selezneva konnte das Problem der Temperaturüberhitzung lösen. Es wurde angenommen, dass der X-90 von der STRATOSPHERE aus startet. Dadurch wurde die Temperatur des Raketenkörpers auf ein Minimum reduziert. Es gab jedoch einen weiteren Grund für die Annahme eines solchen Raketenstartes. Tatsache ist, dass zu diesem Zeitpunkt mehr oder weniger gelernt wurde, ballistische Raketen abzuschießen, Flugzeuge abzuschießen und Cruise-Raketen abzuschießen, die in extrem niedrigen Flughöhen mit subsonischen Fluggeschwindigkeiten fliegen. Nur eine Schicht der Stratosphäre ist intakt geblieben - es ist die Schicht zwischen Atmosphäre und Kosmos. Es entstand die Idee, im Bereich der Stratosphäre mit Hyperschallgeschwindigkeit unbemerkt zu "spülen".

Amerikanische Cruise Missile "Tomahawk" Start einer Schiffsinstallation

Nach dem ersten erfolgreichen Start der X-90 wurden jedoch alle Arbeiten an dieser Rakete eingestellt. Dies geschah dank der Bestellung der neuen Anführerin der UdSSR, MS Gorbatschow. Zu dieser Zeit organisierte Vladimir Frainstadt in Leningrad eine Gruppe begeisterter Wissenschaftler, die den Hyperschallmotor von Ajax entwickelten. Diese Gruppe von Freinstadt hat nicht einfach eine Einheit für die Verarbeitung von Kerosin zu Wasserstoff geschaffen, sondern lernte auch, das zerstörerische PLASMA um das Gerät herum zu kontrollieren, das während des Fluges mit Überschallgeschwindigkeit entsteht. Dies war ein technologischer Durchbruch aller bemannten Flugzeuge! Die Freinstädter Gruppe begann mit der Vorbereitung des ersten Fluges des Hyperschallmodells. Das Ajax-Projekt wurde jedoch 1992 eingestellt, weil die Finanzierung eingestellt wurde. In den achtziger Jahren, in der UdSSR, stand die Entwicklung von Flugzeugen, die mit Überschallgeschwindigkeit fliegen, weltweit an vorderster Front. Diese Vorarbeit ging erst in den 1990er Jahren verloren.

Amerikanischer Marschflugkörper "Tomahawk" kurz vor dem Ziel

Die EFFIZIENZ und GEFAHR eines Kampfflugzeugs, das mit Überschallgeschwindigkeit flog, war selbst in den 1980er Jahren offensichtlich. Anfang August donnerten heftige Explosionen in unmittelbarer Nähe der amerikanischen Botschaften in Kenia und Tansania. Diese Explosionen wurden von der Alkaida-Terrororganisation organisiert, die von Usama Bin Laden angeführt wurde. Im selben Jahr, am 20. August, feuerten amerikanische Schiffe im Arabischen Meer acht Tomahawk-Marschflugkörper ab. Zwei Stunden später stießen die Raketen auf das Territorium des Terrorlagers in Afghanistan. In einem geheimen Bericht an den US-Präsidenten B. Clinton berichteten die Agenten, dass das Hauptziel des Raketenangriffs auf die Alkaida-Basis in Afghanistan NICHT erreicht wurde. Eine halbe Stunde nach dem Abschuß der Raketen wurde Bin Laden über die auf ihn fliegenden Raketen durch Satellitenkommunikation gewarnt und verließ die Basis etwa eine Stunde vor den Explosionen. Aus diesem Ergebnis schlussfolgerten die Amerikaner, dass eine solche Kampfmission von Raketen nur mit Überschallgeschwindigkeit durchgeführt werden kann.

Russischer Marschflugkörper X-55 vor dem Einbau in ein Flugzeug

Einige Tage später unterzeichnete die Entwicklungsabteilung des US-Verteidigungsministeriums einen langfristigen Vertrag mit dem Boeing-Unternehmen. Die Fluggesellschaft erhielt einen Auftrag in Höhe von mehreren Milliarden US-Dollar, um eine Universal-Cruise-Rakete mit Überschallgeschwindigkeit, SIX Mach, zu schaffen. Der Auftrag ist zu einem groß angelegten Projekt geworden, mit dem die USA vielversprechende Waffen- und Luftfahrtsysteme herstellen können. In der Zukunft können Hyperschallgeräte im Laufe ihrer Entwicklung zu INTERMEDIATEN Geräten werden, die während des aktiven Manövrierens immer wieder von der Atmosphäre in den Weltraum und zurück gelangen. Solche Fahrzeuge können aufgrund ihrer nicht standardmäßigen und unvorhersehbaren Flugbahn sehr gefährlich sein.

Russischer Marschflugkörper X-55 vor der Installation auf der Tu-160

Im Juli 2001 wurde der Start des experimentellen X-43A-Flugzeugs in den Vereinigten Staaten durchgeführt. Er musste Überschallgeschwindigkeit erreichen, den Seven Mach. Aber die Einheit ist abgestürzt. Im Allgemeinen ist die Herstellung von Geräten mit einer Überschallgeschwindigkeit von SCHWIERIGKEITEN vergleichbar mit der Herstellung von Atomwaffen. Es wird erwartet, dass die neuesten amerikanischen Überschallflugkörper in den Höhen der Stratosphäre fliegen. Vor kurzem begann das Rennen um die Entwicklung eines Hyperschallgerätes erneut. Der Motor der neuen Hyperschallrakete kann zu Plasma werden, dh die Temperatur des im Motor verwendeten brennbaren Gemisches wird dem heißen PLASMA gleich. Es ist noch nicht möglich, den Zeitpunkt des Auftretens von Geräten mit Überschallfluggeschwindigkeit in Russland aufgrund unzureichender Finanzierung vorherzusagen.

Amerikanisches experimentelles Hyperschallflugzeug X-43A

Voraussichtlich in den 2060er Jahren wird die Welt mit einem massiven Übergang von Passagierflugzeugen beginnen, die über Entfernungen von mehr als 7.000 km fliegen, bei Überschallfluggeschwindigkeiten mit Flughöhen von 40 bis 60 km. Im Jahr 2003 finanzierten die Amerikaner ihre Forschung für ihre zukünftige Entwicklung von Passagierflugzeugen mit Überschallfluggeschwindigkeiten mit dem sowjetischen Überschallpassagierflugzeug Tu-144 (siehe Artikel Tu-144 und Alexey Andreevich Tupolev). Zu einer Zeit wurde die Tu-144 in Höhe von 19 Stück hergestellt. Im Jahr 2003 wurde eine der drei verbleibenden Tu-144 repariert und im Rahmen des Programms RUSSIAN-AMERICAN zum Fluglabor für die Erprobung von Flugzeugsystemen der neuen Generation gemacht. Die Amerikaner waren begeistert von der sowjetischen Tu-144.

Sowjetisches Überschallpassagierflugzeug Tu-144

Die ersten Ideen von raketengeflügelten Flugzeugen, Hyperschallflugzeugen, die mit einer Geschwindigkeit von 10-15 Machs fliegen, kamen bereits in den 1930er Jahren auf. Dann hatten selbst die weitsichtigsten Designer wenig Ahnung, welchen Schwierigkeiten sich die Idee stellen musste, um sich an jedem Punkt unseres Planeten innerhalb einer halben Stunde zu teilen. Bei Überschallfluggeschwindigkeiten in der Atmosphäre werden die Kanten der Flügel, die Lufteinlässe und andere Teile des Flugzeugs auf den Schmelzpunkt von Aluminiumlegierungen erhitzt. Daher ist die Entwicklung zukünftiger Überschallflugzeuge vollständig mit der Chemie, Metallurgie und der Entwicklung neuer Materialien verbunden.

Sowjetisches Überschallpassagierflugzeug Tu-144 Nach der Landung wurden Bremsschirme freigegeben

Konventionelle Düsentriebwerke mit DREI Mach sind nicht mehr wirksam (siehe Artikel "Aviation Innovations"). Mit einer weiteren Erhöhung der Geschwindigkeit muss die Möglichkeit geschaffen werden, dass der FORSING-Luftstrom die Rolle eines Kompressors übernimmt, der die Luft komprimiert. Es reicht dafür, dass der INPUT-Teil des Motors SUBJECTING ist. Bei Überschallfluggeschwindigkeit ist das Kompressionsverhältnis des einströmenden Luftstroms derart, dass seine Temperatur 1500 Grad erreicht. Der Motor wird zum sogenannten DIRECT-FLOWING-Motor ohne drehende Teile. Aber gleichzeitig funktioniert es wirklich!

Amerikanisches Experimental-Überschallflugzeug X-43A mit Pegasus-Raketenpropeller an einem auf dem Boden befindlichen Bomber B-52

Der sowjetische Wissenschaftler Wladimir Georgiewitsch Freinstadt war einmal mit den Problemen der Abkühlung mit Kerosin und atomaren Sprengköpfen beschäftigt, die aus dem Weltraum flogen. Nun nutzen die Konstrukteure der ganzen Welt dank seiner Forschung den Effekt einer abrupten Erhöhung der Verbrennungsenergie von überhitztem Kerosin aufgrund der Verwendung, die bei solch hohen Temperaturen von HYDROGEN freigesetzt wird. Dieser Effekt verleiht dem Motor eine sehr hohe Leistung, was eine Überschallfluggeschwindigkeit ermöglicht. Im Jahr 2004 stellten die Amerikaner zweimal Geschwindigkeitsrekorde für unbemannte Raketenflieger auf. Der X-43A wurde auf einer Höhe von 12.000 Metern vom V-52-Bomber getrennt. Die Pegasus-Rakete beschleunigte sie auf die Geschwindigkeit von THREE Mach, und dann startete die X-43A ihren Motor. Die maximale Fluggeschwindigkeit des X-43A betrug 11.265 km / h (3.130 m / s), was 9,5 Schallgeschwindigkeiten entspricht. In 35.000 Metern Höhe dauerte es 10 Sekunden, um mit Höchstgeschwindigkeit zu fliegen. Bei einer Geschwindigkeit von 9,5 Makhov würde der Flug von Moskau nach New York etwas weniger als 43 Minuten dauern. Amerikanische Wissenschaftler bewegen die Luftfahrtwissenschaft weiter.

Amerikanisches Experimentalflugzeug X-43A mit einem Pegasus-Raketenpropeller, der im Flug an einem B-52-Bomber befestigt ist

Amerikanisches Experimentalflugzeug X-43A im Flug nach der Trennung von der B-52