„Obiekt 4202” jest symbolem najnowszego rosyjskiego projektu w dziedzinie współczesnych wojskowych samolotów hipersonicznych. Według autorytatywnych zagranicznych centrów analitycznych, jego udane wdrożenie może zrównoważyć przewagę w dziedzinie broni strategicznej, którą Stany Zjednoczone zamierzają uzyskać w stosunku do Rosji w wyniku rozmieszczenia globalnego systemu obrony przeciwrakietowej.
Jak klasyfikuje się samoloty według prędkości lotu
Zgodnie z ich charakterystykami prędkości samoloty dzielą się na poddźwiękowe, naddźwiękowe i hipersoniczne. Co więcej, ich prędkości lotu są zwykle wyrażane w postaci wielkości bezwymiarowych, które są wielokrotnościami tzw. Liczba Macha, nazwana na cześć austriackiego fizyka Ernsta Macha i oznaczona łacińską literą M. Liczba Macha jest wielkością bezwymiarową i można ją uprościć można zdefiniować jako stosunek prędkości samolotu do prędkości dźwięku w powietrzu na danej wysokości. Dlatego prędkość samolotu w odległości 1 M (lub M = 1) oznacza, że leci z prędkością dźwięku. Należy pamiętać, że wraz z wysokością prędkość dźwięku maleje, dlatego wartość 1 M na różnych wysokościach będzie odpowiadać różnym wartościom wyrażonym w km / h. Tak więc przy prędkości 1 M ziemia odpowiada 1224 km / h, a na wysokości 11 km - 1062 km / h.
Prędkości samolotów naddźwiękowych nie mogą przekraczać 5 M (lub M = 5), podczas gdy samoloty hipersoniczne latają tylko z prędkością powyżej 5 M. Ponadto mogą również manewrować przy użyciu sił aerodynamicznych powstających podczas lotu w powietrzu, a także planować odległości znacznie większy niż przy prędkościach hipersonicznych.
Fizyczne podstawy przydziału samolotów naddźwiękowych
Granica 5 M między samolotami naddźwiękowymi i hipersonicznymi nie została wybrana przypadkowo. Faktem jest, że po osiągnięciu tej prędkości charakter przebiegu procesów aerodynamicznych i gazdynamicznych odpowiednio w pobliżu kadłuba statku powietrznego i wewnątrz jego silnika odrzutowego zmienia się znacząco. Najpierw warstwa graniczna powietrza przepływającego wokół samolotu z prędkością 5 M jest podgrzewana do temperatury kilku tysięcy stopni (szczególnie przed przednią częścią samolotu), a cząsteczki gazu tworzące powietrze zaczynają rozpadać się na jony (dysocjują). Właściwości fizykochemiczne takiego zjonizowanego gazu znacznie różnią się od właściwości zwykłego powietrza, ma on tendencję do wchodzenia w reakcje chemiczne z powierzchnią statku powietrznego, między nim a przepływającym strumieniem zachodzi intensywna konwekcja i radiacyjna wymiana ciepła. Dlatego ochrona termiczna samolotu nie powinna być gorsza niż ochrona amerykańskich „promów kosmicznych” lub radzieckiego „Burana”.
Ponadto, naddźwiękowe samoloty potrzebują bardzo specjalnego silnika odrzutowego, który nie jest podobny do żadnego ze znanych typów. Faktem jest, że w dobrze znanych silnikach samolotów naddźwiękowych prędkość przepływu powietrza pobieranego z atmosfery podczas tworzenia mieszanki paliwowo-powietrznej nieuchronnie spada do poddźwiękowego (w przeciwnym razie niemożliwe jest wprowadzenie odpowiedniej ilości paliwa do powietrza). W hipersonicznym samolocie taki spadek prędkości przepływu powietrza jest niedopuszczalny - ze względu na zasadę konwersji energii spowoduje to przegrzanie elementów konstrukcyjnych silnika, z którymi nie może sobie poradzić żaden znany materiał.
Cechy konstrukcyjne
Hipersoniczny silnik lotniczy (w najprostszej wersji) jest podobny do dwóch przegubowych lejków, z których jeden służy jako wlot powietrza (wąska część jest rodzajem sprężarki połączonej z wtryskiwaczem paliwa i działa również jako komora spalania), a drugi lejek jest dyszą do wylotu spalonych gazów, tworząc pragnienia. Taki silnik można umieścić tylko pod kadłubem samolotu, co tworzy określony wygląd urządzeń naddźwiękowych.
Taki silnik nie może jednak pracować przy prędkościach mniejszych niż 5-6 M, ponieważ sprężony strumień po prostu nie rozgrzewa się do temperatur niezbędnych do całkowitego spalania paliwa. Dlatego najbardziej realistycznym sposobem na przyspieszenie samolotu naddźwiękowego do wymaganej prędkości rozruchowej silnika (przynajmniej na obecnym etapie) jest użycie odłączalnego akceleratora jako pierwszego etapu, czasem w połączeniu z samolotem akceleracyjnym. Poniższe zdjęcie pokazuje amerykański hipersoniczny samolot X-52 zamontowany pod skrzydłem bombowca strategicznego B-52.
Stan prac nad samolotami hipersonicznymi w USA
Stany Zjednoczone od dawna opracowują nowe rodzaje broni ofensywnej. Przede wszystkim są to naddźwiękowe samoloty. Tak więc w ramach projektu DARPA Falcon opracowywany jest szybowiec rakietowy oznaczony HTV-2, a także projekty urządzeń hipersonicznych korporacji Boeing (X-43, X-51) wyposażonych w silniki strumieniowe, takie jak pokazane na powyższym zdjęciu. Są w stanie przenosić głowice o wadze do 450 kg, którymi mogą być głowice nuklearne lub wolumetryczne bomby wybuchowe przylegające do nich w mocy, zdolne do zniszczenia chronionego CP wroga.
Projekt Boeing X-51 będzie w stanie osiągnąć prędkość do 6400 km / h. Po raz pierwszy urządzenie to zostało podniesione w maju 2010 roku. Były dwa nieudane starty, które zakończyły się zniszczeniem szybowca. Po oddzieleniu od samolotu transportowego urządzenie jest przyspieszane przez dodatkowy wzmacniacz wykonany na podstawie wojskowego pocisku taktycznego. Dopiero po osiągnięciu prędkości 5400 km / h silnik odrzutowy samolotu włącza się, co przyspiesza go do prędkości marszu.
Co straciliśmy z radzieckiego hipersonicznego rozwoju
Oczywiście Rosja musiała odeprzeć takie zagrożenie. Dzisiaj przywodzi się na myśl odpowiednie radzieckie wydarzenia. W latach 80. ubiegłego wieku mieliśmy zaawansowane osiągnięcia w tej dziedzinie, a nawet gotowy produkt - plan rakietowy X-90 projektu Gala. Według ekspertów X-90 z powodzeniem wystartował ze specjalnie przystosowanego do tego celu samolotu i przyspieszył do 5400 km / h, co stanowi granicę hiperdźwięku. Ale potem nadeszły „błogosławione liberałowie lat 90.” i projekt został zamknięty.
Odpowiedź Rosji na Waszyngton
Niedawno słynne brytyjskie centrum badań wojskowych Janes Information Group opublikowało informację, że w lutym ubiegłego roku w Rosji na poligonie Dombarovsky (region Orenburg) przeprowadzono testy lotów samolotów hipersonicznych pod symbolem U-71 (Yu-71). Obiekt 4202, który według tego samego centrum jest uogólnionym symbolem wszystkich rosyjskich zjawisk hipersonicznych, jest częścią naszego programu rakietowego.
Ale formalnie nie jest ono zamawiane przez departament wojskowy z przemysłu, ale przez Federalną Agencję Kosmiczną Federacji Rosyjskiej, która w nowoczesnych warunkach nie jest dziwną „przykrywką” dla tej pracy. Głównym wykonawcą ROC w temacie „Obiekt 4202” jest „NPO Mashinostroyenie” z Reutova w regionie moskiewskim (dawne biuro projektowe generalnego projektanta Vladimira Chelomeya, który był głównym twórcą rakiet wycieczkowych i średnich rakiet balistycznych w ZSRR).
Nawiasem mówiąc, na stronie tego przedsiębiorstwa znajdują się informacje, że pod koniec lat 50. ubiegłego wieku w biurze projektowym powstał samolot MP-1, zdolny do manewrowania w atmosferze za pomocą aerodynamicznych sterów o prędkościach hipersonicznych. Jego udana premiera została przeprowadzona w 1961 roku! Temat „Obiekt 4202” ma więc długą historię.
Perspektywy rosyjskiego „hypersound”
Z wielu źródeł wiadomo, że od początku 2000 r. Rosja rozpoczęła prace nad „wojskowym przeciwdźwiękiem” i planuje zainstalować produkt Yu-71 na obiecującym pocisku balistycznym Sarmat. Nowy rosyjski obiekt naddźwiękowy 4202 jest w stanie przyspieszyć do prędkości 11 000 km / hi może przenosić głowicę konwencjonalną lub nuklearną. Przy tak gigantycznych prędkościach urządzenie może manewrować w atmosferze na wysokości od 40 do 50 km. Dlatego nie można przechwycić żadnego z najnowszych systemów obrony przeciwrakietowej.
I chociaż głowice współczesnych międzykontynentalnych pocisków balistycznych również osiągają prędkości naddźwiękowe w locie, ich trajektorie można obliczyć, a zatem można je przechwycić przez systemy obrony przeciwrakietowej. Produkt Yu-71 (obiekt 4202) jest zdolny, w przeciwieństwie do nich, do manewrowania złożoną, nieprzewidywalną trajektorią, zmieniając kurs i wysokość, więc jego przechwycenie jest prawie niemożliwe.
Jednocześnie istnieją powody, by sądzić, że pierwsze testy instalacji 4202 odbyły się w 2004 roku. Właśnie wtedy zastępca szefa sztabu generalnego sił zbrojnych RF Baluevsky ogłosił na konferencji prasowej o testach manewru naddźwiękowego samolotu na kursie i wysokości.
