Вопросы
Гиперзвуковой самолет. Школьная энциклопедия

Гиперзвуковой самолет. Школьная энциклопедия

Холодная война, которая проходила между США и СССР в 1946-1991 годах, давно закончилась. По крайней мере так считают многие эксперты. Однако гонка вооружений не останавливалась ни на минуту, и даже сегодня она находится в стадии активного развития. Несмотря на то что сегодня основные угрозы для страны представляют террористические группировки, отношения между мировыми державами тоже являются напряженными. Все это создает условия для развития военных технологий, одной из которых является гиперзвуковой самолет.

Необходимость

Отношения между США и Россией сильно обострены. И хотя на официальном уровне США в России называют партнерской страной, многие политические и военные эксперты утверждают, что между странами идет негласная война не только на политическом фронте, и но и на военном в виде гонки вооружений. К тому же, США активно применяет НАТО для окружения России своими системами ПРО.

Это не может не беспокоить руководство России, которая уже достаточно давно приступила к разработке летательных аппаратов-беспилотников, превосходящих гиперзвуковую скорость. Эти беспилотники можно оснастить ядерной боеголовкой, и они беспрепятственно смогут доставить бомбу в любую точку мира, причем, достаточно быстро. Подобный гиперзвуковой самолет уже создан - это лайнер "Ю-71", который сегодня тестируется в строгой секретности.

Развитие гиперзвукового оружия

Впервые испытывать самолеты, которые могли летать со скоростью звука, начали в 50-х годах 20 века. Тогда это еще было связано с так называемой Холодной войной, когда две развитые державы (СССР и США) стремились обогнать друг друга в гонке вооружений. Первым проектом стала система "Спираль", которая представляла собой компактный орбитальный самолет. Он должен был составить конкуренцию и даже превзойти гиперзвуковой самолет США X-20 Dyna Soar. Также советский самолет должен был иметь способность развивать скорость до 7000 км/час и при этом не разваливаться в атмосфере при перегрузках.

И хотя советские ученые и конструкторы старались воплотить в жизнь подобную идею, не удалось даже приблизиться к заветным характеристикам. Опытный образец даже не взлетел, однако правительство СССР облегченно вздохнуло, когда американский самолет тоже провалился в ходе испытаний. Технологии того времени, в том числе в отрасли авиации, были бесконечно далеки от нынешних, поэтому создание самолета, который бы мог в несколько раз превышать скорость звука, было обречено на провал.

Впрочем, в 1991 году было проведено испытание самолета, который мог развивать скорость, превышающую скорость звук. Это была летающая лаборатория "Холод", созданная на базе ракеты 5В28. Испытание прошло успешно, и тогда самолет смог развить скорость 1900 км/час. Несмотря на наличие прогресса, разработку после 1998 года прекратили в связи с экономическим кризисом.

Технологии 21 века

Не существует точной и официальной информации о разработке гиперзвуковых самолетов. Впрочем, если собрать материалы из открытых источников, то можно сделать вывод, что подобные разработки осуществлялись сразу в нескольких направлениях:

Создание боевых блоков для межконтинентальных баллистических ракет. Их масса превышала массу стандартных ракет, однако за счет возможности маневрирования в атмосфере перехватить их средствами ПРО невозможно или, как минимум, чрезвычайно сложно.
Разработка комплекса "Циркон" - еще одно направление развития технологии, которая базируется на использовании сверхзвуковой ПРК "Яхонт".
Создание комплекса, ракеты которого могут превышать скорость звука в 13 раз.

Если все данные проекты объединятся в одном холдинге, то совместными усилиями может быть создана ракета воздушного, наземного или корабельного базирования. Если проект Prompt Global Strike, создаваемый в США, будет успешным, то американцы получат возможность поражать любую точку мира в течение одного часа. Россия сможет защититься только технологиями собственной разработки.

Американскими и британскими специалистами фиксируются испытания сверхзвуковых ракет, которые могут развивать скорость до 11200 км/час. С учетом столь высокой скорости сбить их практически невозможно (на это не способна ни одна ПРО в мире). Более того, они даже слежке поддаются крайне сложно. Информации о проекте, который иногда фигурирует под названием "Ю-71", очень мало.

Что известно об российском гиперзвуковом самолете "Ю-71"?

С четом того, что проект засекречен, информации о нем очень мало. Известно, что данный глайдер является частью ракетной сверхзвуковой программы, и в теории он способен долететь до Нью-Йорка за 40 минут. Конечно, эта информация не имеет официального подтверждения и существует на уровне догадок и слухов. Но с учетом того, что российские сверхзвуковые ракеты могут достигать скорости 11200 км/час, подобные выводы кажутся вполне логичными.

По разным источникам гиперзвуковой самолет "Ю-71":

Обладает высокой маневренностью.
Может планировать.
Способен развивать скорость свыше 11000 км/час.
Может выходить в космос при осуществлении полета.

Заявления

На данный момент испытания гиперзвукового самолета России "Ю-71" еще не закончены. Однако некоторые эксперты утверждают, что к 2025 году Россия, возможно, получит данный сверхзвуковой глайдер, и его можно будет оснастить ядерным вооружением. Подобный самолет будет поставлен на вооружение, и в теории он будет способным в течение всего одного часа нанести точечный ядерный удар в любой точке планеты.

Представитель России при НАТО Дмитрий Рогозин заявил, что некогда самая развитая и передовая промышленность СССР отстала от гонки вооружений в течение последних десятилетий. Однако совсем недавно армия начала возрождаться. Устаревшая советская техника заменяется новыми образцами уже российских разработок. К тому же, застрявшее в 90-х годах в виде проектов на бумагах оружие пятого поколение обретает видимые очертания. По словам политика, новые образцы российского вооружения могут удивить мир непредсказуемостью. Вполне вероятно, что Рогозин имеет в виду новый гиперзвуковой летательный аппарат "Ю-71", который может нести ядерный боезаряд.

Считается, что разработка данного самолета началась в 2010 году, однако в США о нем узнали лишь в 2015. Если информация о его технических характеристик является правдивой, то Пентагону предстоит решать сложную задачу, так как используемые в Европе и на своей территории ПРО не смогут оказать противодействие подобному самолету. К тому же, США и многие другие страны окажутся просто беззащитными перед подобным оружием.

Прочие функции

Кроме возможности нанесения по противнику ядерных ударов, глайдер благодаря мощному современному оборудованию радиоэлектронной борьбы сможет производить разведку, а также выводить из строя устройства, оснащенные радиоэлектронной аппаратурой.

Если верить донесениям НАТО, то приблизительно с 2020 по 2025 годы в армии РФ может появиться до 24 подобных самолета, которые смогут незаметно пересечь границу и всего несколькими выстрелами уничтожить целый город.

Планы по развитию

Конечно, нет никаких данных по поводу принятия на вооружение перспективного самолета "Ю-71", однако известно, что его разрабатывают с 2009 года. При этом аппарат сможет не только летать по прямой траектории, но и маневрировать.

Именно маневренность на гиперзвуковых скоростях станет особенностью летательного аппарата. Доктор военных наук Константин Сивков утверждает, что межконтинентальные ракеты могут развивать сверхзвуковую скорость, но при этом они действуют как обычные баллистические боеголовки. Следовательно, их траектория полета легко рассчитывается, что дает возможность системе ПРО их сбивать. А вот управляемые летательные аппараты представляют серьезную угрозу противнику, поскольку их траектория является непредсказуемой. Следовательно, невозможно определить, в какой точке будет выброшена бомба, а так как точку сброса определить нельзя, то и траектория падения боеголовки не просчитывается.

В Туле 19 сентября 2012 года на заседании военно-промышленной комиссии Дмитрий Рогозин заявил, что вскоре следует создать новый холдинг, задача которого будет заключаться в развитии гиперзвуковых технологий. Сразу же были названы предприятия, которые войдут в состав холдинга:

"Тактическое ракетное вооружение".
"НПО машиностроения". На данный момент предприятие разрабатывает сверхзвуковые технологии, однако на данный момент компания находится в составе структуры Роскосмоса.
Следующим членом холдинга должен стать концерн "Алмаз-Антей", который нынче занимается разработкой технологий воздушно-космической и противоракетной отрасли.

Рогозин считает, что подобное слияние необходимо, однако юридические аспекты не позволяют ему состояться. Также отмечается, что создание холдинга не предполагает поглощение одной компанией другой. Это именно слияние и совместная работа всех предприятий, что позволит ускорить процесс развития гиперзвуковых технологий.

Председатель совета при Минобороны РФ Игорь Коротченко также поддерживает идею создания холдинга, который бы занимался разработкой гиперзвуковых технологий. По его словам, новый холдинг действительно необходим, ведь он позволит направить все усилия на создание перспективного вида вооружения. Обе компании обладают большими возможностями, однако по отдельности они не смогут достичь тех результатов, которые возможны при совмещении усилий. Именно вместе они смогут внести вклад в развитие оборонного комплекса РФ и создать самый быстрый самолет в мире, скорость которого превзойдет ожидания.

Оружие как инструмент политической борьбы

Если к 2025 году на вооружении будут стоять не только гиперзвуковые ракеты с ядерными боеголовками, но и глайдеры "Ю-71", то это серьезно укрепит политические позиции России в ходе переговоров с США. И это совершенно логично, ведь все страны в ходе переговоров действуют с позиции силы, диктуя противоположной стороне выгодные ей условия. Равные переговоры между двумя странами возможны только при наличии мощного вооружения у обоих сторон.

Владимир Путин в ходе выступления на конференции "Армия-2015" заявил, что ядерные силы получают новые межконтинентальные ракеты в количестве 40 штук. Это оказались именно гиперзвуковые ракеты, и они могут на данный момент преодолевать существующие системы ПРО. Член экспертного совета военно-промышленной комиссии Виктор Мураховский подтверждает, что с каждым годом МБР совершенствуются.

Также Россия проводит испытания и разработку новых крылатых ракет, которые способны летать на гиперзвуковых скоростях. Они могут подходить к цели на сверхмалых высотах, что делает их практически незаметными для радаров. Более того, современные комплексы ПРО, находящиеся на вооружении НАТО, не могут поразить подобные ракеты из-за низкой высоты полета. К тому же, в теории они способны перехватывать цели, движущиеся при скорости до 800 метров в секунду, а скорость самолета "Ю-71" и крылатых ракет намного выше. Это делает системы ПРО НАТО почти бесполезными.

Проекты других стран

Известно, что Китай и США также разрабатывают аналог российскому гиперзвуковому самолету. Характеристики моделей противников пока что неясны, но уже можно считать, что китайская разработка способна составить конкуренцию российскому летательному аппарату.

Известный под названием Wu-14 китайский самолет испытывался в 2012 году, и еще тогда он смог развить скорость свыше 11000 км/час. Впрочем, о вооружении, которое способен нести этот аппарат, нигде не говорится.

Что касается американского беспилотника Falcon HTV-2, то он был испытан несколько лет тому назад, но на 10 минуте полета он разбился. Однако до него тестировался гиперзвуковой самолет Х-43А, которым занимались инженеры NASA. В ходе испытаний он показал фантастическую скорость - 11200 км/час, что превышает скорость звука в 9.6 раза. Опытный образец был испытан в 2001 году, однако тогда в ходе испытаний его уничтожили из-за того, что тот вышел из под контроля. Но в 2004 году аппарат был успешно испытан.

Подобные испытания Россией, Китаем и США ставит под сомнение эффективность современных систем ПРО. Внедрение гиперзвуковых технологий в военно-промышленной отрасли уже сегодня производит настоящую революцию в военном мире.

Заключение

Конечно, военно-техническое развитие России не может не радовать, и наличие подобного самолета на вооружение армии - это большой шаг при улучшении обороноспособности страны, однако глупо полагать, что другие мировые державы не предпринимают попытки в разработке подобных технологий.

Даже сегодня при свободном доступе к информации через интернет, мы очень мало знаем про перспективные разработки отечественного вооружения, а описание "Ю-71" известно только по слухам. Следовательно, мы и близко не можем знать, какие технологии прямо сейчас разрабатываются в других странах, включая Китай и США. Активное развитие технологий в 21 веке позволяет быстро изобретать новые виды топлива и применять незнакомые ранее технические и технологические приемы, поэтому развитие летательных аппаратов, в том числе военных, идет очень быстро.

Стоит отметить, что развитие технологий, позволяющих достичь скорости самолета, превышающей в 10 раз скорость звука, отразится не только в военной, но и гражданской сфере. В частности, такие известные производители лайнеров как Airbus или Boeing, уже заявляли о возможности создания гиперзвуковых самолетов для осуществления пассажирских авиаперевозок. Конечно, подобные проекты пока что только в планах, но вероятность разработки таких самолетов уже сегодня достаточно велика.

Необходимость

Развитие гиперзвукового оружия

Технологии 21 века

Создание боевых блоков для межконтинентальных баллистических ракет. Их масса превышала массу стандартных ракет, однако за счет возможности маневрирования в атмосфере перехватить их средствами ПРО невозможно или, как минимум, чрезвычайно сложно.
Разработка комплекса "Циркон" - еще одно направление развития технологии, которая базируется на использовании сверхзвуковой ПРК "Яхонт".
Создание комплекса, ракеты которого могут превышать скорость звука в 13 раз.

Что известно об российском гиперзвуковом самолете "Ю-71"?

По разным источникам гиперзвуковой самолет "Ю-71":

Обладает высокой маневренностью.
Может планировать.
Способен развивать скорость свыше 11000 км/час.
Может выходить в космос при осуществлении полета.

Заявления

Прочие функции

Планы по развитию

"Тактическое ракетное вооружение".
"НПО машиностроения". На данный момент предприятие разрабатывает сверхзвуковые технологии, однако на данный момент компания находится в составе структуры Роскосмоса.
Следующим членом холдинга должен стать концерн "Алмаз-Антей", который нынче занимается разработкой технологий воздушно-космической и противоракетной отрасли.

Оружие как инструмент политической борьбы

Проекты других стран

Заключение

Желание создать как можно более быструю военную технику – это ключевая цель для любого государства, ведь только высокие скорости являются гарантией преодоления средств воздушной защиты. По этой причине технологии гиперзвукового оружия активно осваивались еще в гитлеровской Германии. Позже они перекочевали к союзникам, которые продолжили выдающие разработки.

Однако только в последние десятилетия технологии позволили сделать качественный шаг вперед. Для России это выражено в секретном проекте Ю-71 – гиперзвуковом летательном аппарате.

История создания гиперзвукового оружия

Гиперзвуковое оружие получило максимальное свое развитие в период «Холодной войны». Как и многие выдающиеся военные проекты человечества, принципиально новые технологии создавались в условиях конкуренции между США и СССР. Первые попытки превзойти скорость звука (а именно преодолеть барьер в 1234,8 км/ч) не привели к серьезным достижениям. Но и нельзя не отметить, что задачи ставились почти невыполнимые даже для таких мощных держав.

Об этих проектах известно не так много, но дошли некоторые сведения, что, например, в СССР перед конструкторами стояла задача сделать:

самолет, который смог бы развить скорость как минимум в 7000 км/ч;
надежную конструкцию, чтобы использовать технику много раз;
управляемый самолет, чтобы максимально затруднить возможность его обнаружения и ликвидации;
наконец, превзойти аналогичную разработку штатов – X-20 Dyna Soar.

Но во время испытаний стало понятно, что даже подняться в воздух с близкими скоростями и необходимой конструкцией не получается, и Советский Союз закрыл проект.

К счастью для руководства СССР, американцы также не достигли продвижения: лишь немногочисленное количество раз гиперзвуковой летательный аппарат поднимался на суборбитальную высоту, но в большинстве ситуаций терял управление и разбивался.

Развитие сверхзвуковых технологий в 21 веке

Гиперзвуковые технологии тесно переплетаются в двух разных направлениях: создании баллистических и управляемых ракет или конструировании полноценного летательного аппарата.

И если ракеты, превышающие скорость звука в несколько раз уже успешно создаются и даже участвуют в военных действиях, то летательные аппараты требуют поистине гениальных конструкторских решений. Основная загвоздка заключается в том, что перегрузки на высоких скоростях при маневрах измеряются даже не десятками, а сотнями g. Спланировать такие нагрузки и обеспечить технике надежность - довольно сложная задача.

Технологии не стоят на месте, поэтому в 21 веке в России был реализован проект «4202», который часто упоминается как Ю-71 - гиперзвуковой летательный аппарат.

Он вырос на основе развития гиперзвуковых технологий в ракетах.

О разработке известно очень мало, ведь подобные работы велись и ведутся не только в СССР, а затем России, но и США, а также Китае, Британии, Франции. Желание ведущих мировых держав сохранить сложные и дорогостоящие открытия в секрете, вполне понятны, так как с гиперзвуковой техникой будет достигнуто серьезное военное превосходство.

Известно, что первые успехи были достигнуты еще в СССР, в 1991 году. Тогда в воздух успешно поднялся летательный аппарат «Холод». Запускался аппарат на базе зенитно-ракетного комплекса С-200, с помощью ракеты 5B28. У инженеров получилось осуществить управляемый полет и развить скорость в 1900 км/ч. После этого возможности только расширялись, но в 1998 году испытания прекратили. Причина оказалась прозаичной - разразившийся в стране кризис.

С учетом высокой секретности информации, достоверных источников не так много.

Однако в зарубежной прессе приводятся такие сведения, что в 20-2010 гг. Россия вновь приступила к разработке гиперзвуковых проектов. Задачи ставились такие:

Опережающими темпами создавать баллистические и управляемые ракеты для гарантированного преодоления любых известных средств перехвата до достижения цели.
Разработать ракетные комплексы со скоростью ракет, превышающей скорость звука до 13 раз.
Провести испытания летательного аппарата со средствами доставки ядерного и не ядерного вооружения.

Основная причина разработки такого вооружения базировалась на том, что аналогичный проект американцев Prompt Global Strike разрабатывался для базирования на кораблях и самолетах, чтобы гарантировано поражать любую точку планеты за 1 час. Естественно, Россия должна была ответить таким же оружием, потому что ни одна страна не располагает средствами перехвата, способными работать по целям с такой высокой скоростью.

Самые известные факты о секретном оружии России - Ю-71

Уже на старте работ идеи проекта «4202» серьезно опережали свое время, так как главным конструктором был гениальный Глеб Лозино-Лозинский. Но создать полноценный летательный аппарат смогли гораздо позже, уже в России.

По данным зарубежных источников, испытания глайдера, а именно летательного аппарата Ю-71 прошли не в начале 2015 года, как говорит военное руководство России. Есть сведения, что уже в 2004 году на Байконуре проводились запуски предположительно нового гиперзвукового глайдера. Подтверждает эту версию то, что в 2012 году на одном из оборонных предприятий страны в городе Реутов было озвучено новогоднее поздравление, где сотрудникам объявили, что проект «4202» является ключевым на ближайшее время.

В целом, российский сверхзвуковой самолет Ю-71 крайне сложно сбить и даже отследить. Поэтому много информации сокрыто для обывателей. По имеющимся сведениям, Ю-71 отличается следующими характеристиками:

Гиперзвуковой летательный аппарат стартует с околоземной орбиты. Туда он доставляется ракетами типа УР-100Н УТТХ. На уровне мнений говорится о том, что в дальнейшем за доставку будет отвечать новейшая ракета «Сармат» МБР РС-28.
Максимальная зафиксированная скорость Ю-71 оценивается в 11200 км/ч. Эксперты утверждают, что аппарат способен маневрировать на завершающей части траектории. Но даже без этой способности он остается не досягаемым для средств ПВО и ПРО из-за высокой скорости. По заверениям российских военных, Ю-71 может маневрировать по высоте и курсу с момента старта на околоземной орбите.
Ю-71 может выходить в космос, чем становится еще более незаметным для большинства средств обнаружения.
Считается, что с момента запуска глайдер может за 40 минут долететь до Нью-Йорка, неся на борту ядерные боеголовки.
Гиперзвуковые модули отличаются очень большой массой, поэтому военное руководство рассматривает возможность доставки на околоземную орбиту сразу несколько Ю-71 более мощными ракетами, чем используются сейчас.
Глайдер имеет 3 отсека с различным оборудованием и вооружением.
Существует мнение, что Россия приступает к активному производству проекта Ю-71. Так, предположительно ПО «Стрела» под Оренбургом полностью технически перестраивается для сборки гиперзвукового вооружения.

Единственными сведениями, которые называются точными, это развиваемая летательным аппаратом скорость и способность маневрировать в полете.

Остальная информация держатся в секрете. Но уже понятно, что Россия готова адекватно ответить в гиперзвуковой гонке.

Конкуренты Ю-71

Гиперзвуковые технологии – предмет работы ведущих мировых держав. Некоторые добились серьезных достижений, для кого-то расходы оказались большими или не получилось вытянуть крайне технологичные проекты. Главными конкурентами России сегодня называются США и Китай.

Конкуренты	Описание
1.Глайдер Advanced Hypersonic Weapon (США).	Летательный аппарат AHW стал частью программы Prompt Global Strike. Технические стороны сокрыты под семью печатями. Известно только, что глайдер развивает до 8 махов скорости (10 000 км/ч). Первые испытания у него признаны успешными, а во время вторых взорвалась ракета-носитель. Так что можно уверенно говорить, что работы за океаном еще не закончены.
2.Глайдер WU-14 (КНР).	Большие устремления КНР направлены на создание гиперзвуковых баллистических и крылатых ракет. Но разрабатывается также и глайдер WU-14. Известно, что он развивает до 10 махов (чуть больше 12000 км/ч). В некоторых источниках также приводится информация, что китайцы работают над собственным прямоточным гиперзвуковым двигателем специально для прямого запуска глайдера с самолетов.

Конкуренты

Описание

1.Глайдер Advanced Hypersonic Weapon (США).

Летательный аппарат AHW стал частью программы Prompt Global Strike. Технические стороны сокрыты под семью печатями.
Известно только, что глайдер развивает до 8 махов скорости (10 000 км/ч).
Первые испытания у него признаны успешными, а во время вторых взорвалась ракета-носитель. Так что можно уверенно говорить, что работы за океаном еще не закончены.

2.Глайдер WU-14 (КНР).

Большие устремления КНР направлены на создание гиперзвуковых баллистических и крылатых ракет. Но разрабатывается также и глайдер WU-14.
Известно, что он развивает до 10 махов (чуть больше 12000 км/ч).
В некоторых источниках также приводится информация, что китайцы работают над собственным прямоточным гиперзвуковым двигателем специально для прямого запуска глайдера с самолетов.

Человечество в 21 веке вплотную подобралось к гиперзвуковому оружию.

Если верить утечкам информации, то Россия может быстрее остальных заявить о финальной стадии, а именно принятии на вооружение таких технологий. Это принесет ощутимое преимущество в военном плане.

Перспективы российского Ю-71

По некоторым сведениям, Ю-71 прошел испытания и готовится к серийному выпуску. Хоть проект и секретный, в ряде источников указывается, что к 2025 году Россия будет располагать 40 такими глайдерами с ядерными боеголовками.

Пусть запуски Ю-71 дорогостоящие, использовать аппарат можно для разных целей. Называется и способность в кратчайшие сроки доставить боезаряд в любую точку планеты, и, например, транспортировка продовольствия, снабжения.

Ю-71 за счет маневренности можно применять как штурмовик или бомбардировщик в глубоком тылу противника.

Размещаться Ю-71 будет, скорее всего, под Оренбургом, в тылу, так как самая уязвимая часть полета - старт и достижение орбиты. После отделения глайдера от ракеты, отследить его движение и, тем более, сбить, становится невозможным для современных систем ПРО или ПВО.

Видео

в Избранное в Избранном из Избранного 0

Как отмечалось ранее, начиная с 70-х годов в ОКБ велись работы по созданию самолетов, способных выполнять длительный полет на крейсерских гиперзвуковых скоростях,
К означенному периоду в авиационно-космической технике и технологиях были достигнуты значительные результаты, полеты на сверхзвуковых скоростях стали обыденным явлением для самолетов военного назначения, внедрялись в эксплуатацию первые сверхзвуковые пассажирские самолеты, осуществлялись пилотируемые и беспилотные полеты в космос. Появились уже и серийные самолеты, летавшие в атмосфере со скоростями, соответствующими М=3 (МиГ-25, SR-71). Космические спускаемые аппараты и воздушно-космические самолеты с большими числами М совершали полеты на очень больших высотах, кратковременно проходя плотные слои атмосферы с гиперзвуковыми скоростями.

Общая диалектика развития авиационной техники, а также желание военно-политического руководства стран по обе стороны «железного занавеса» получить в свои руки очередное абсолютное оружие, поставило перед авиационной промышленностью передовых авиационных держав задачу создания летательных аппаратов самолетного типа с большими гиперзвуковыми скоростями, соответствующим М=3-10, способными выполнять полет на высотах 30-35 км. Подобный летательный аппарат по своим техническим решениям (как по части силовой установки, так и по своей конструкции) должен был в значительной степени отличаться от современных самолетов и космических аппаратов. Существовавшие типы ВРД, эффективно использовавшие атмосферу при полетах на малых высотах, из-за ограничений по температуре были приемлемы только для летательных аппаратов со скоростями полета, соответствующим М=3. С другой стороны, ракетные двигатели, для которых таких ограничений не было, из-за необходимости нести на борту полный запас топлива (горючее + окислитель), являлись нерациональными для продолжительных полетов в атмосфере.

Наиболее рациональным для принятых режимов будущего гиперзвукового самолета являлся прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) в комбинации с разгонным двигателем (ТРД или ЖРД). С целью достижения высокой эффективности силовой установки в качестве горючего предлагалось использовать жидкий водород. Для полетов в диапазоне чисел М=3-5, наиболее приемлемой определялась комбинированная силовая установка, содержащая турбореактивный и прямоточный двигатель, работающие на углеводородном горючем или сжиженным природным газе (СПГ). Для полетов со скоростями, превышающих М=5-6, наиболее подходящим являлся ПВРД на жидком водороде с разгонными ТРД на керосине или на жидком водороде.

Коренных изменений, с учетом способности летательного аппарата длительно воспринимать в полете высокие и сверхвысокие температуры, требовала конструкция подобного летательного аппарата. Выбор конструкции должен был определяться следующими факторами: с одной стороны, интенсивностью аэродинамического нагрева и его продолжительностью, а с другой стороны, кратностью ее использования или ресурсом.

Накопленный опыт показывал, что для летательных аппаратов, подверженных интенсивному аэродинамическому нагреву продолжительное время перспективными представлялись следующие типы конструкций: «горячая», теплоизолированная и активно-охлаждаемая. «Горячая» конструкция непосредственно контактируете окружающей средой. Теплоизолированная конструкция защищена теплоизлучающим слоем или экраном. Конструкция с активным охлаждением предполагала использование системы циркуляции теплоносителя, отводящего тепло от обшивки. Основными проблемами, требовавшими решения, являлись ослабление температурных напряжений, уменьшение коробления и увеличение ресурса конструкции. Одним из направлений, позволявшим ослабить температурные напряжения, являлось использование теплозащитных панелей (гофрированных, трубчатых и т.п.). Теплоизолированные конструкции предлагалось выполнять как сочетание силовой конструкции и теплозащиты. Самолет с умеренными требованиями к ресурсу и с крейсерским числом полета М=6 мог иметь «горячую» конструкцию или экранированную конструкцию, или упрощенную пассивную систему охлаждения. Для самолетов с большим ресурсом активная система охлаждения представлялась необходимой. В системе должны были использоваться промежуточные теплоноситель (например этилен гликоль), циркулирующий в каналах обшивки, передающий тепло через теплообменник жидкому водороду, который после этого должен был служить охладителем компонентов двигателя и поступать в камеру сгорания. Требования к активной системе могли быть снижены применением теплозащитных экранов или теплоизоляции.

Необходимость использования жидкого водорода в качестве топлива гиперзвукового самолета требует разработки высокоэффективной конструкции баков и низкотемпературной теплоизоляции (НТИ). Несмотря на то, что начиная с 60-х гг. было исследовано как в США, так и в СССР много различных конструкций криогенных баков и НТИ ни одна из этих конструкций не удовлетворяет как техническим, так и экономическим требованиям для гиперзвукового самолета. Так, конструкции криогенных баков и НТИ, разработанные лля применения в ракетной технике, имеют ограниченный ресурс. Отсутствие необходимости их многократного использования не требовало подробных исследований срока службы НТИ при длительном влиянии термоциклирова-ния, вибрации, климатических условий, старения материалов с точки зрения деградации их теплофизичес-ких и физикомеханических характеристик во времени.

Исследования по вопросам создания самолета на криогенном топливе показали, что среди множества технических проблем, одной из наиболее существенных является тепловая защита криогенных топливных баков.

Имевшийся, на тот период, задел в области гиперзвуковой аэродинамики был более весомый, чем в области конструкций и силовых установок будущих гиперзвуковых самолетов. Многие результаты аналитических и экспериментальных исследований, проведенных по другим авиационным, ракетным и авиационно-космическим программам (в частности по МВКА) были во многом применимы к гиперзвуковым самолетам. Предстояло еще много сделать для определения оптимальной аэродинамической схемы, обеспечивающей полезное взаимодействие силовой установки и планера гиперзвукового самолета. Как и для обычных самолетов, необходимо было вести исследования по применению систем активного управления при уменьшении запасов статической устойчивости, что должно было снизить размеры и массу летательного аппарата.

В СССР работы по гиперзвуковым самолетам в ударных вариантах начались в середине 70-х годов. К работам над этой перспективной тематикой было подключено несколько авиационных ОКБ страны и научно-исследовательских организаций авиационной промышленности.

В Туполевском ОКБ работы шли в следующих направлениях:

- исследования и проектирование гиперзвукового дальнего ударного самолета, рассчитанного на крейсерскую скорость полета, соответствующую М=4 - проект «230» (Ту-230). Проектирование было начато в 1983 г. Эскизный проект был готов в 1985 г. Взлетная масса самолета определялась в пределах 180 т. Силовая установка должна была состоять из четырех комбинированных ТРД типа Д-80. Максимальный запас топлива (керосин) - 106 т. Высота крейсерского полета 25000 - 27000 м, максимальная дальность полета определялась в 8000 - 10000 км при продолжительности полета 2,3 часа, (длина самолета - 54,15 м, размах крыла - 26,83 м);
- исследования и проектирование гиперзвукового дальнего самолета, рассчитанного на крейсерскую скорость полета, соответствующую М=6 - проект «260» (Ту-260). Это был ЛА с двигателями, работающими на крейсерском режиме на жидком водороде с дальностью полета до 12000 км при 10 т полезной нагрузки;
- исследования и проектирование гиперзвукового межконтинентального самолета, рассчитанного на крейсерскую скорость полета, соответствующую М=6, при заданной максимальной дальности полета до 16000 км и с полезной нагрузкой до 20 т - проект «360» (Ту-360). Высота крейсерского полета 30000 - 33000 м.

По теме «260» и «360» в ОКБ было подготовлено несколько вариантов гиперзвукового самолета с силовой установкой с 4-6 маршевыми ПВРД и с шестью разгонными ТРДЦ тягой по 22000 кгс. Расчетный удельный расход топлива ПВРД на крейсерском режиме составлял 1,04 кг/кгсч. Выбранная компоновочно-аэродинамическая схема позволила получить расчетные значения качества 5,2 - 5,5. Для разгонных ТРДЦ предполагалось использовать керосин.

В рамках работ по гиперзвуковым самолетам в ОКБ было подготовлено предложение по проекту гиперзвукового пассажирского самолета, рассчитанного на крейсерский полет со скоростью, соответствующей М = 4,5-5 на высотах 28 - 32 км. Дальность полета определялась в 8500 - 10000 км. Число пассажиров - 250 - 280 человек. Силовая установка - комбинированная (ТРД + ПВРД), в качестве топлива должен был использоваться сжиженный природный газ.

В ходе исследований по гиперзвуковым самолетам в ОКБ были проведены обширные исследования материалов и конструкций, работающих в условиях интенсивного аэродинамического нагрева. Был сделан вывод, что одними из наиболее перспективных являются конструкции с металлическими внешними поверхностями. Разработка таких конструкций требовала решения ряда задач, основными среди которых являлись поиски новых конструкционных материалов с повышенным сопротивлением окислению и увеличенным пределом ползучести, а также разработка качественно новых типов многослойных металлических конструкций, эксплуатирующихся в условиях больших температурных градиентов. Основными типами таких конструкций, которые рассматривались в ОКБ для гиперзвуковых самолетов, были:

- металлические теплозащитные экраны для снижения тепловых потоков к основной силовой конструкции, не включенные в работу силовой конструкции и проектируемые на местную поперечную нагрузку;
- панели, обладающие как свойствами силовой конструкции, так и теплоизолирующими свойствами.

Одними из наиболее эффективных по несущей способности при работе в условиях нагрева до 250 - 500 °С являются многослойные конструкции из титановых сплавов.

В ходе этих исследований были разработаны технологии получения многослойных титановых панелей с ферменным заполнителем методом СПФ/ДС (сверхпластичная формовка и диффузионная сварка), в котором за одну операцию производилось и формирование из листового материала обшивок, заполнителя, элементов заготовок и соединения их между собой в готовую монолитную конструкцию.

Проводились исследования по низкотемпературной теплозащите (НТИ) топливных баков с криогенным топливом. Как наиболее перспективная рассматривалась теплозащита на основе экранно-вакуумной теплоизоляции (ЭВТИ) с мягкой герметичной оболочкой, обжатой атмосферным давлением для внешней НТИ, или давлением водорода для внутренней НТИ. Конструкция бака при этом может выполняться как из алюминиевых или титановых сплавов, так и из композиционных материалов. В ОКБ были изготовлены модельные баки, как с НТИ на основе пенопластов, так и с обжатой атмосферным давлением ЭВТИ. Были проведены ресурсные испытания этих баков с использованием жидкого азота.

Большое внимание уделялось проектированию криогенных топливных баков с большим ресурсом работы. При их разработке были созданы специальные нормы прочности, обеспечивающие необходимую герметичность в процессе эксплуатации.

Все эти и другие работы ОКБ имели большое значение для решения проблем создания гиперзвуковых летательных аппаратов, над которыми в те годы работало ОКБ, а также в работах по созданию криогенных самолетов, в частности, экспериментального Ту-155, проектов криогенных пассажирских самолетов Ту-204К, Ту-334К и др., над которыми ОКБ продолжает работать в настоящее время.

Сегодня ОКБ ОАО «Туполев» является обладателем уникальных технологий по криогенной авиационной технике, многие из которых были освоены в период работ по ВКС и гиперзвуковым самолетам.

Обычный пассажирский самолет летает со скоростью порядка 900 км/час. Реактивный военный истребитель может развивать примерно втрое большую скорость. Однако современные инженеры из РФ и других стран мира активно разрабатывают еще более скоростные машины — гиперзвуковые самолеты. В чем специфика соответствующих концепций?

Критерии гиперзвукового самолета

Что такое гиперзвуковой самолет? Под таковым принято понимать аппарат, способный летать со скоростью, многократно превышающий таковую для звука. Подходы исследователей к определению конкретного ее показателя разнятся. Распространена методология, по которой самолет следует считать гиперзвуковым, если он кратно превышает скоростные показатели самых быстрых современных сверхзвуковых аппаратов. Которые составляют порядка 3-4 тыс. км/ч. То есть гиперзвуковой самолет, если придерживаться данной методологии, должен развивать скорость от 6 тыс. км/ч.

Беспилотные и управляемые аппараты

Подходы исследователей могут разниться также в аспекте определения критериев отнесения того или иного аппарата к самолетам. Есть версия, что к таковым правомерно относить только те машины, которые управляются человеком. Есть точка зрения, по которой самолетом также можно считать и беспилотный аппарат. Поэтому некоторые аналитики классифицируют машины рассматриваемого типа на те, что подлежат управлению человеком, и те, которые функционируют автономно. Подобное деление может быть оправдано, поскольку беспилотные аппараты могут обладать намного более внушительными техническими характеристиками, например, в части перегрузок и скорости.

Вместе с тем многие исследователи рассматривают гиперзвуковые самолеты как единую концепцию, для которой ключевой показатель — скорость. Неважно, сидит ли за штурвалом аппарата человек либо машина управляется роботом — главное, чтобы самолет был в достаточной мере быстрым.

Взлет — самостоятельный или с посторонней помощью?

Распространена классификация гиперзвуковых летательных аппаратов, в основе которой — отнесение их к категории тех, что способны взлетать самостоятельно, либо тех, которые предполагают размещение на более мощном носителе — ракете либо грузовом самолете. Есть точка зрения, по которой к аппаратам рассматриваемого типа правомерно относить главным образом те, что способны взлетать самостоятельно либо при минимальном задействовании иных типов техники. Однако те исследователи, которые считают, что основной критерий, характеризующий гиперзвуковой самолет, — скорость, должен быть первостепенным при любой классификации. Будь то отнесение аппарата к беспилотным, управляемым, способным взлетать самостоятельно либо с помощью других машин — если соответствующий показатель достигает указанных выше значений, то значит, речь идет о гиперзвуковом самолете.

Основные проблемы гиперзвуковых решений

Концепциям гиперзвуковых решений — много десятилетий. На протяжении всех лет разработки соответствующего типа аппаратов мировые инженеры решают ряд существенных проблем, объективно мешающих поставить выпуск «гиперзвука» на поток — подобно организации производства турбовинтовых самолетов.

Основная сложность в конструировании гиперзвуковых самолетов — создание двигателя, способного быть в достаточной мере энергоэффективным. Другая проблема — выстраивание необходимой аппарата. Дело в том, что скорость гиперзвукового самолета в тех значениях, что мы рассмотрели выше, предполагает сильный нагрев корпуса за счет трения об атмосферу.

Сегодня мы рассмотрим несколько образцов удачных прототипов летательных аппаратов соответствующего типа, разработчики которых смогли значительно продвинуться вперед в части успешного решения отмеченных проблем. Изучим теперь наиболее известные мировые разработки в части создания гиперзвуковых летательных аппаратов рассматриваемого типа.

от Boeing

Самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, как считают некоторые эксперты, это американский Boeing X-43A. Так, в ходе тестирования данного аппарата было зафиксировано, что он достигал скорости, превышающей 11 тыс. км/час. То есть примерно в 9,6 раза быстрее

Чем особенно примечателен гиперзвуковой самолет X-43A? Характеристики данного летательного аппарата таковы:

Предельная скорость, зафиксированная на тестах, - 11 230 км/час;

Размах крыльев - 1,5 м;

Длина корпуса - 3,6 м;

Двигатель - прямоточный, Supersonic Combustion Ramjet;

Топливо - атмосферный кислород, водород.

Можно отметить, что рассматриваемый аппарат относится к самым экологичным. Дело в том, что используемое топливо практически не предполагает выделения вредных продуктов горения.

Гиперзвуковой самолет X-43A был разработан совместными усилиями инженеров NASA, а также компаний Orbical Science Corporation и Minocraft. создавался порядка 10 лет. В его разработку было вложено около 250 млн. долларов. Концептуальная новизна рассматриваемого самолета в том, что он был задуман с целью испытания новейшей технологии обеспечения работы двигательной тяги.

Разработка от Orbital Science

Компания Orbital Science, которая, как мы отметили выше, приняла участие в создании аппарата X-43A, успела также создать свой гиперзвуковой самолет — X-34.

Его предельная скорость — более 12 тыс. км/ч. Правда, в ходе практических тестов она не была достигнута — более того, не удалось достичь показателя, который показан самолетом X43-A. Рассматриваемый летательный аппарат ускоряется при задействовании ракеты «Пегас», функционирующей на твердом топливе. Машина X-34 была впервые испытана в 2001 году. Рассматриваемый самолет ощутимо больше аппарата от Boeing — его длина составляет 17,78 м, размах крыльев — 8,85 м. Максимальная высота полета гиперзвуковой машины от Orbical Science — 75 километров.

Летательный аппарат от North American

Еще один известный гиперзвуковой самолет — X-15, выпущенный компанией North American. Данный аппарат аналитики относят к экспериментальным.

Он оснащен что дает повод некоторым экспертам не относить его, собственно, к классу самолетов. Однако наличие ракетных двигателей позволяет аппарату, в частности, совершать Так, во время одного из испытаний в таком режиме он был протестирован пилотами. Предназначение аппарата X-15 — исследование специфики гиперзвуковых полетов, оценка тех или иных конструкторских решений, новых материалов, особенностей управления подобными машинами в различных слоях атмосферы. Примечательно, что была утверждена еще в 1954 году. Летает X-15 со скоростью более 7 тыс. км/час. Дальность его полета — более 500 км, высота превышает 100 км.

Самые быстрые серийные самолеты

Изученные нами выше гиперзвуковые аппараты фактически относятся к категории исследовательских. Полезно будет рассмотреть некоторые серийные образцы самолетов, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым или являющихся (по той или иной методологии) ими.

В числе подобных машин — американская разработка SR-71. Данный самолет некоторые исследователи не склонны относить к гиперзвуковым, поскольку его предельна скорость составляет порядка 3,7 тыс. км/час. В числе наиболее примечательных его характеристик — взлетная масса, которая превышает 77 тонн. Длина аппарата — более 23 м, размах крыльев — более 13 м.

Одним из самых быстрых военных самолетов считается российский МиГ-25. Аппарат может развивать скорость более 3,3 тыс. км/ч. Максимальный взлетный вес российского самолета — 41 тонна.

Таким образом, на рынке серийных решений, приближенных по характеристикам к гиперзвуковым, РФ — в числе лидеров. Но что можно сказать о российских разработках в части «классических» гиперзвуковых самолетов? Способны ли инженеры из РФ создать решение, конкурентное машинам от Boeing и Orbital Scence?

Российские гиперзвуковые аппараты

В данный момент российский гиперзвуковой самолет находится в стадии разработки. Но идет она достаточно активно. Речь идет о самолете Ю-71. Его первые испытания, судя по сообщениям в СМИ, были проведены в феврале 2015 года под Оренбургом.

Предполагается, что самолет будет использоваться в военных целях. Так, гиперзвуковой аппарат сможет при необходимости осуществлять доставку поражающих средств на значительные расстояния, вести мониторинг территории, а также задействоваться как элемент штурмовой авиации. Некоторые исследователи полагают, что в 2020-2025 гг. в РВСН поступит порядка 20 самолетов соответствующего типа.

В СМИ есть сведения о том, что рассматриваемый гиперзвуковой самолет России будет размещаться на баллистической ракете «Сармат», которая также находится на стадии проектирования. Некоторые аналитики считают, что разрабатываемый гиперзвуковой аппарат Ю-71 — это не что иное, как боеголовка, которая должна будет отделяться от баллистической ракеты на конечном участке полета, чтобы затем, благодаря высокой, характерной для самолета маневренности, преодолевать системы ПРО.

Проект «Аякс»

В числе наиболее примечательных проектов, связанных с разработкой гиперзвуковых самолетов, — «Аякс». Изучим его подробнее. Гиперзвуковой самолет «Аякс» — концептуальная разработка советских инженеров. В научной среде разговоры о ней начались еще в 80-е годы. В числе наиболее примечательных характеристик — наличие системы тепловой защиты, которая призвана защищать корпус от перегрева. Таким образом, разработчики аппарата «Аякс» предложили решение одной из «гиперзвуковых» проблем, обозначенных нами выше.

Традиционная схема тепловой защиты летательных машин предполагает размещение на корпусе особых материалов. Разработчики «Аякса» предложили иную концепцию, по которой предполагалось не защищать аппарат от внешнего нагрева, а впускать тепло внутрь машины, одновременно увеличивая ее энергоресурс. Основным конкурентом советского аппарат считался гиперзвуковой самолет «Аврора», создаваемый в США. Однако в связи с тем, что конструкторы из СССР существенно расширили возможности концепции, на новую разработку был возложен самый широкий круг задач, в частности, исследовательских. Можно сказать, что «Аякс» — гиперзвуковой многоцелевой самолет.

Рассмотрим более подробно технологические новшества, предложенные инженерами из СССР.

Итак, советские разработчики «Аякса» предложили использовать тепло, возникающее как результат трения корпуса самолета об атмосферу, преобразовывать в полезную энергию. Технически это могло быть реализовано посредством размещения на аппарате дополнительных оболочек. В результате формировалось что-то вроде второго корпуса. Его полость предполагалось заполнить неким катализатором, например, смесью горючего материала и воды. Теплоизолирующий слой, изготовленный из твердого материала, в «Аяксе» предполагалось заменить на жидкостный, который, с одной стороны, должен был защищать двигатель, с другой — способствовал бы каталитической реакции, которая, между тем, могла сопровождаться эндотермическим эффектом — перемещением тепла с наружной части корпуса внутрь. Теоретически охлаждение внешних частей аппараты могло быть каким угодно. Избыточное тепло, в свою очередь, предполагалось задействовать с целью повышения эффективности работы двигателя самолета. При этом данная технология позволяла бы генерировать вследствие реакции топлива и виды свободный водород.

В данный момент доступные широкой публике сведения о продолжении разработки «Аякса» отсутствуют, однако исследователи считают весьма перспективным внедрение советских концепций в практику.

Китайские гиперзвуковые аппараты

Конкурентом России и США на рынке гиперзвуковых решений становится Китай. В числе самых известных разработок инженеров из КНР — летательный аппарат WU-14. Он представляет собой гиперзвуковой управляемый планер, размещаемый на баллистической ракете.

МБР запускает летательный аппарат в космос, откуда машина резко пикирует вниз, развивая гиперзвуковую скорость. Китайский аппарат может монтироваться на разных МБР, обладающих дальностью от 2 до 12 тыс. км. Установлено, что в ходе тестов аппарат WU-14 смог развить скорость, превышающую 12 тыс. км/ч, превратившись, таким образом, в самый быстрый гиперзвуковой самолет по версии некоторых аналитиков.

Вместе с тем многие исследователи считают, что китайскую разработку не вполне правомерно относить к классу самолетов. Так, распространена версия, по которой аппарат следует классифицировать именно как боеголовку. Причем весьма эффективную. При полете вниз с отмеченной скоростью даже самые современные системы ПРО не смогут гарантировать перехвата соответствующей цели.

Можно отметить, что разработками гиперзвуковых аппаратов, задействуемых в военных целях, занимаются также Россия и США. При этом российская концепция, по которой предполагается создавать машины соответствующего типа, значительно отличается, как свидетельствуют данные в некоторых СМИ, от технологических принципов, реализуемых американцами и китайцами. Так, разработчики из РФ концентрируют усилия в области создания летательных аппаратов, оснащенных прямоточным двигателем, способных запускаться с земли. Россия планирует сотрудничество в этом направлении с Индией. Гиперзвуковые аппараты, создаваемые по российской концепции, как считают некоторые аналитики, характеризуются меньшей стоимостью и более широкой областью применения.

Вместе с тем гиперзвуковой самолет России, о котором мы сказали выше (Ю-71), предполагает, как считают некоторые аналитики, как раз-таки размещения на МБР. Если этот тезис окажется верным, то можно будет говорить о том, что инженеры из РФ работают сразу по двум популярным концептуальным направлениям в строительстве гиперзвуковых летательных аппаратов.

Резюме

Итак, вероятно, самый быстрый гиперзвуковой самолет в мире, если говорить о летательных аппаратах безотносительно их классификации, это все же китайский аппарат WU-14. Хотя нужно понимать, что реальные сведения о нем, в том числе касающиеся испытаний, могут быть засекречены. Это вполне соответствует принципам китайских разработчиков, которые часто во что бы то ни стало стремятся сохранить свои военные технологии в тайне. Скорость самого быстрого гиперзвукового самолета — более 12 тыс. км/ч. Его «догоняет» американская разработка X-43A — многие эксперты считают самым скоростным именно его. Теоретически гиперзвуковой самолет X-43A, а также китайский WU-14 может догнать разработка от Orbical Science, рассчитанная на скорость более 12 тыс. км/ч.

Характеристики российского самолета Ю-71 пока что не известны широкой публике. Вполне возможно, что они будут приближены к параметрам китайского летательного аппарата. Российские инженеры также ведут разработки по гиперзвуковому самолету, способному взлетать не на базе МБР, а самостоятельно.

Текущие проекты исследователей из России, Китая и США так или иначе связаны с военной сферой. Гиперзвуковые самолеты, безотносительно их возможной классификации, рассматриваются в первую очередь как носители вооружений, скорее всего, ядерных. Однако в работах исследователей из различных стран мира встречаются тезисы о том, что «гиперзвук», подобно атомным технологиям, вполне может быть мирным.

Дело за появлением доступных и надежных решений, позволяющих организовать серийное производство машин соответствующего типа. Использование подобных аппаратов возможно в самом широком спектре отраслей хозяйственного развития. Наибольшую востребованность гиперзвуковые летательные аппараты, вероятно, найдут в космической и исследовательской индустрии.

По мере удешевления технологий производства соответствующих машин заинтересованность в инвестировании в подобные проекты могут начать проявлять транспортные бизнесы. Промышленные корпорации, поставщики различных сервисов могут начать рассматривать «гиперзвук» как инструмент повышения конкурентоспособности бизнеса в части организации международных коммуникаций.