Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Русский гиперзвук: что, когда и почему

Русский гиперзвук: что, когда и почему?

В последние годы гиперзвуковое оружие заняло одно из центральных мест в дискуссиях вокруг новых технологий, влияющих на международную безопасность. Вместе с тем, нельзя не отметить, что качество дискуссии зачастую оставляет желать лучшего. Попробуем несколько поправить ситуацию хотя бы в части российских вооружений.

Почему гиперзвуковое оружие имеет высокую значимость

Управляемый гиперзвуковой полет средства доставки в атмосфере представляет серьезный вызов как для разработчика и оператора, так и для обороняющейся стороны. Для обладателя такого вооружения его создание и эксплуатация – крайне сложная технологическая задача. Для «принимающей стороны» практически невозможно понять, где летит гиперзвуковая ракета или ее боевая часть и что служит их целью.

В экспертном сообществе, в принципе, существует общее понимание того, что для обозначения оружия как «гиперзвукового» обязательны две основные определяющие характеристики: скорость, превышающая 5 Мах (т.е. в пять раз превышающая скорость звука в соответствующей среде), и способность совершать маневры (как вертикальные, так и горизонтальные), двигаясь на этой скорости внутри атмосферы.

Комбинация этих двух качеств, как считается, в сочетании с достаточной точностью и невозможностью определить тип полезной нагрузки (т.е. несет ли гиперзвуковое оружие ядерную или обычную боеголовку), а также неопределенной целью (в случае оружия большой дальности) и приводит к вышеуказанным проблемам.

И это, в свою очередь, обуславливает ключевую угрозу гиперзвукового оружия как для международной, так и для национальной безопасности: неправильное восприятие целей противника, провоцирующее ответные меры политического и военного характера, зачастую ведущие к новым виткам эскалации.

Следует отметить, что в настоящее время практически невозможно перехватить и «традиционные» межконтинентальные баллистические ракеты и ракеты средней дальности, учитывая уже разработанные и весьма совершенные средства преодоления ПРО. Сверхзвуковые крылатые ракеты, обычно используемые в качестве противокорабельных, также представляют серьезный вызов для противовоздушной и противоракетной обороны. Вместе с тем, гиперзвуковые планирующие крылатые блоки (ПКБ), крылатые и аэробаллистические ракеты сделают противоракетную оборону еще более сложной задачей.

В то же время относительно гиперзвуковых ПКБ необходимо помнить, что их скорость на конечном участке траектории значительно ниже, чем у «традиционных» боевых блоков МБР, поэтому, вероятно, объектовые средства противоракетной и противовоздушной обороны вполне способны перехватить приближающиеся глайдеры, особенно с учетом их большого размера. Кроме того, размер ПКБ и его нагревание в ходе движения внутри атмосферы могут упростить задачу его обнаружения и сопровождения для инфракрасных датчиков спутников СПРН. Тем не менее, плазменное «облако», формирующееся вокруг ПКБ, усложнит выдачу целеуказания.

Одновременно с этим, скорость и маневренность гиперзвукового оружия приводит к очень серьезным технологическим проблемам для его наведения и структурной целостности. Можно предположить, что в целом маневры будут совершаться с весьма большими радиусами (до нескольких сотен километров для оружия межконтинентальной дальности). «Высокоточность» гиперзвукового оружия также не является чем-то безусловным. Маневры приводят к накоплению ошибок, а скорость даже самые незначительные ошибки легко делает чрезвычайно критичными.

Еще один большой вопрос, касающийся технологических аспектов разработки, производства и применения гиперзвукового оружия: возможна ли связь с ним в полете и каким образом ее можно осуществить? На этот процесс также сильно влияют плазменные поля, образующиеся вокруг оружия во время гиперзвукового полета внутри атмосферы. Для решения такой задачи могут использоваться несколько вариантов, например, торможение, «прыжок» из атмосферы в космическое пространство или использование передатчиков на спутниках. Тем не менее, нет никаких открытых данных о том, как фактически устанавливается связь для разрабатываемых и развертываемых в настоящее время образцов гиперзвукового оружия.

Традиционно выделяют два основных типа гиперзвукового оружия: планирующие крылатые блоки, они же «глайдеры» или «ракетное планирующее оружие», и гиперзвуковые крылатые ракеты. Кроме того, представляется целесообразным выделить еще одну условную субкатегорию – гиперзвуковые аэробаллистические ракеты.

  • Гиперзвуковые планирующие крылатые блоки (ПКБ)
    • Маневрирующие боевые блоки «на стероидах», способные к планированию в атмосфере
    • Проблемы: плазмообразование вокруг блока, элементы управления, материалы

  • Гиперзвуковые крылатые ракеты (ГЗКР)
    • Наиболее сложная конструкция
    • Проблемы: двигатель (ГПВРД), топливо, материалы

  • Гиперзвуковые аэробаллистические ракеты (ГАБР)
    • Ракеты (в том числе с неотделяемой ГЧ), способные к маневренному полету/планированию с аэродинамическим управлением
    • Преимущество: относительно простая конструкция
  • На сегодняшний день на боевом дежурстве в России (в других странах такого оружия нет в принципе) находится два вида гиперзвукового оружия – ПКБ в составе стратегического ракетного комплекса «Авангард» и ГАБР в составе авиационного ракетного комплекса «Кинжал».

    Какие проекты реализует Россия?

    Для начала стоит попробовать сформулировать, зачем вообще России гиперзвуковое оружие.

    Главная заявленная задача – гарантированная доставка ядерных боезарядов в условия развития ПРО США (с точки зрения потенциала и географии) и сохраняющегося превосходства США в области обычных вооружений, в первую очередь в части высокоточного оружия и военно-морских сил. Соответственно, требуется средства как для преодоления ПРО, так и для физического уничтожения элементов ПРО различного базирования. При этом не стоит отметать и возможности лоббирования со стороны оборонно-промышленного комплекса, конструкторских бюро и так далее.

    Возможности России в части разработки гиперзвукового оружия – одни из наиболее передовых, в том числе благодаря огромному научно научно-техническому опыту и наличию всей необходимой испытательной инфраструктуры.

    Россией развернуто два образца гиперзвукового оружия:

    1. Стратегический ракетный комплекс «Авангард» с ПКБ на боевом дежурстве с декабря 2019 года, две единицы в ракетном полку в составе 13-й ракетной дивизии (Оренбургская область). В качестве разгонной ступени используется «заслуженная» МБР УР-100НУТТХ. Отметим, что этот проект находился в разработке различной степени интенсивности несколько десятилетий. Кроме того, стоит подчеркнуть, что в декабре 2019 года выяснилось: его минимальная дальность составляет 6000 километров. Фактически, это должно прекратить все дискуссии о возможном применении «Авангарда» в ограниченных или региональных конфликтах. Также важно помнить, что «Авангард» поступил на вооружение в составе РВСН, наземного звена российской стратегической ядерной триады. Главная (если не единственная) задача РВСН – стратегическое ядерное сдерживание, в связи с чем можно с уверенностью сказать, что «Авангард» будет исключительно ядерным.
    2. Достратегический ракетный комплекс «Кинжал», гиперзвуковая аэробаллистическая ракета воздушного базирования, использующая доработанный перехватчик МиГ-31К в качестве носителя и/или ускорителя. Сама ракета, предположительно, родственна квазибаллистической ракете семейства 9М723 из состава оперативно-тактического ракетного комплекса «Искандер-М». Вероятно, около 10 единиц находятся на опытно-боевом дежурстве с декабря 2017 года в Южном военном округе, совершаются вылеты на боевое патрулирование над акваториями Каспийского и Черного моря. Проводятся испытания по применению комплекса в условиях Арктики.

  • Кроме того, было достаточно много сообщений за последние годы о гиперзвуковой ракете морского (и, как недавно сказано официально, наземного) базирования «Циркон». Возможно, она будет принята на вооружение через несколько лет, в первую очередь для новых фрегатов и атомных подводных лодок ВМФ России. По имеющейся информации, «Циркон» разрабатывается с учетом возможности применения из стандартных «ячеек» универсального корабельного стрельбового комплекса, также применяемого для крылатых ракет семейства «Калибр». Предположительно, пусковая установка для сухопутной версии этого комплекса также будет единой с «Калибром» наземного базирования, разработка которого была анонсирована в связи с развалом Договора о ракетах средней и меньшей дальности. При этом, в то время как технологии, стоящие за «Авангардом» и «Кинжалом», более или менее понятны (фактически, первый представляет собой усовершенствованный маневрирующий боевой блок, а второй – «прокачанную» баллистическую ракету воздушного базирования), ситуация с «Цирконом» остается неопределенной.
  • Читать еще:  Двигатель v12 что это такое

    Скорости, траектории и точность всех этих систем остаются неизвестными, равно как и их надежность. При этом крайне важно подчеркнуть, что для России основную заявленную миссию по гиперзвуковому оружию составляет доставка ядерного оружия, в то время как США сосредоточены на возможностях обычного удара. Таким образом, требования к точности для американских программ могут быть значительно выше.

    Подчеркнем: развертывание «Авангарда», «Кинжала», «Циркона» и возможных будущих вариантов гиперзвукового оружия не ведет к революционным изменениям в общем ракетном потенциале России. Российские МБР были и остаются надежным щитом против любой существующей угрозы. Сверхзвуковые и дозвуковые крылатые ракеты, а также тактические баллистические ракеты также представляют серьезный аргумент в части, в том числе, неядерного сдерживания.

    Однако, поскольку мы вступаем в «гиперзвуковую эру», опережающее развертывание таких систем поможет российским вооруженным силам и промышленности лучше понять операционные проблемы, устранить «шероховатости» и «детские болезни», которые могут быть найдены только в ходе непрерывного боевого дежурства.

    При этом достратегическое оружие, такое как «Кинжал» и «Циркон», может сыграть даже большую роль: оно увеличивает потенциал сдерживания в отношении военно-морского превосходства США и НАТО.

    Что будет дальше

    Сценарий гиперзвуковой гонки вооружений вполне возможен и по военным, и по политическим причинам. В военном отношении такие вооружения не делают революцию, но они могут обеспечить относительное преимущество, особенно против защищенных целей противника. С политической точки зрения, благодаря шумихе вокруг технологии, она быстро становится символом статуса. При таких обстоятельствах основной проблемой для тех, кто хочет получить гиперзвуковое оружие, становится инфраструктура для его разработки, испытания, производства и развертывания. Возможно, не за горами и появление гиперзвуковых вооружений на рынках продукции военного назначения.

    Если распространение технологии гиперзвукового оружия станет реальностью, это усугубит существующие проблемы, связанные с распространением «традиционных» баллистических и крылатых ракет, предоставляя государственным и, в конечном итоге, негосударственным акторам еще большие возможности для нанесения высокоточных ударов на больших дальностях. Кроме того, это будет стимулировать инвестиции в противоракетную оборону со стороны всех стран, которые могут чувствовать себя под угрозой, и изредка мы будем видеть перекрывающиеся «пузыри» оборонительного и наступательного потенциала в различных регионах мира. Конечно, эти «пузыри» будут иметь значительные «дыры», но самый важный вывод заключается в том, что неразрывная связь между наступательными и оборонительными системами, давно осознанная Россией и США на стратегическом уровне, становится и региональной реальностью.

    Вместе с тем, масштабы возможной гонки гиперзвуковых вооружений будут ограничены. В конце концов, это оружие очень дорогое, и массовое производство не обязательно приведет к значительной оптимизации расходов. Более того, количество достаточно ценных целей для подобных вооружений также представляется весьма ограниченным.

    Что делать?

    Чтобы минимизировать возможную негативную роль гиперзвукового оружия в контексте международной безопасности, можно сформулировать несколько предложений.

    В первую очередь, представляется крайне полезной прозрачность в отношении предполагаемых миссий и типов полезной нагрузки для гиперзвукового оружия. Некоторые страны могут считать, что такая открытость может каким-то образом подорвать предполагаемый сдерживающий эффект гиперзвукового оружия, но, похоже, именно в этой области «двусмысленность» способна привести к катастрофическим просчетам.

    Далее, целесообразно проводить мероприятия различных форматов и готовить доклады по тематике гиперзвукового оружия (чем занимаются, в частности, Управление ООН по вопросам разоружения, Институт ООН по исследованию проблем разоружения, Пагуошское движения ученых, проект «Ватфор» и иные), которые помогают повысить осведомленность, рассеивают некоторые ложные и опасные нарративы и предоставляют форум для обсуждения проблем и намерений.

    Кроме того, в целях повышения эффективности диалога, по крайней мере, на уровне экспертов, было бы полезно разработать согласованный набор определений, глоссарий для анализа, связанного с гиперзвуковым оружием.

    Подводя итог, подчеркнем: гиперзвуковое оружие – это лишь еще одна страница в развитии вооружения и военной техники, и на самом деле не самая современная. Концепции и даже некоторые проекты родились многие десятилетия назад. Несмотря на заявления об обратном, они не изменят природу военно-политических отношений в глобальном масштабе и никак не иллюстрируют намерения стран, которые его разрабатывают. Мы живем в опасном мире, с гиперзвуковым оружием или без него, и единственный способ сделать его менее опасным – искать совместные решения, учитывающие озабоченность всех государств.

    Дмитрий Стефанович,
    научный сотрудник Центра международной безопасности ИМЭМО РАН, сооснователь проекта Ватфор

    ©«Новый оборонный заказ. Стратегии»
    № 2 (61), 2020 г., Санкт-Петербург

    Гиперзвук – будущее уже сегодня.

    В 70-е годы XX века были популярны передачи о 2000 годе. Будущее оказалось более прозаичным. Появившийся первый самолет 5-го поколения при всех своих выдающихся характеристиках никаких революционных технологических новинок не продемонстрировал. А ведь и второе, и третье, и четвертое поколение истребителей имели четкие отличительные признаки нового поколения. Что таковым может считаться у F-22? Малозаметность? Фазированная решетка антенны РЛС? Все это уже было. Пожалуй, одновременное применение сразу всех новшеств, нашедших свое применение на самолетах четвертого поколения, доведение их до совершенства принесло успех «Рэптору».

    Даже если объяснять с предельной

    ясностью , кто — то все равно не поймет .

    Следствие из третьего закона Чизхолма

    В настоящей статье цикла рассмотрены новейшие технологические разработки, которые могут придать летательным аппаратам качественно новые свойства. Пятая статья цикла была посвящена совершенствованию традиционных силовых установок. Здесь же мы рассмотрим совершенно новые проекты двигателей. Сегодня происходит не только эволюционное развитие технологий, которым уже более 40-50 лет, но и революция в области создания летательных аппаратов и их силовых установок. Какими будут летательные аппараты 6-го поколения? Что из этого может быть применено уже сегодня?

    Наибольшее распространение в военной и гражданской авиации получили газотурбинные двигатели (ГТД) различных типов. Однако их скоростные характеристики ограничены значениями чисел Маха М=2–3. В то же время, опыт применения таких самолетов, как SR-71 и МиГ-25, показал, что именно диапазон скоростей М>2,5–3 делает летательный аппарат трудноуязвимым. Тем не менее, модернизации силовых установок данного типа в США придается особое значение. Так, например, уже около пятнадцати лет правительственные организации совместно с промышленными компаниями ведут, и весьма успешно, работы по программе Integrated High Performance Turbine Engine Technologies (IHPTET), направленной на повышение энергетических и экономических показателей газотурбинных двигателей. В 2000 г. стартовала новая долгосрочная программа Versatile Affordable Advanced Turbine Engine (VAATE) с примерно схожими задачами.

    Читать еще:  Что такое двухобъемный двигатель

    Турбореактивные двигатели развивались высокими темпами где-то до середины 1980-х годов. Затем, наблюдается явное замедление прогресса, затягивается создание реактивных двигателей пятого поколения F119 и F135/136. В ходе программ модернизации IHPTET характеристики двигателей четвертого поколения F100-PW-229 и F110-GE-129 практически доведены до уровня пятого поколения. Проведенное исследование развития характеристик реактивных двигателей по поколениям показало ( см . рис . 1 ), что, начиная с ГТД третьего поколения, основные удельные параметры, такие как удельная масса и удельный расход топлива С уд, снижаются незначительно, при этом относительная цена двигателя резко возрастает.

    Некоторое улучшение удельных характеристик может дать внедрение керамических камер сгорания, переменной степени двухконтурности двигателей ( рис . 2 ). В то же время, изучаются возможности качественного улучшения скоростных показателей силовых установок, созданных на базе газотурбинных двигателей. Весьма привлекательным вариантом считается двигатель SteamJet. Данная установка представляет собой обычный турбореактивный двигатель с инжектором, обеспечивающим впрыск воды, жидкого воздуха или кислорода в воздушный канал воздухозаборника. Подача газифицированного в теплообменнике компонента позволяет повысить эффективность работы компрессора, а также снизить температуру торможения. Рассмотрим двигатели различных типов и возможность их комбинации в зависимости от назначения летательного аппарата.

    Перспективные направления исследований.

    В течение последних 10 лет в мире широким фронтом развернулись исследования ракетной техники, оснащенной гиперзвуковыми прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ГПВРД). Причина состоит в желании не только решить военные проблемы, но и предложить принципиально новые транспортные средства, предназначенные для вывода полезных грузов на околоземную орбиту, а также экономичной и сверхоперативной доставки пассажиров и грузов при трансконтитентальных перелетах.

    В печати появляются статьи, предлагающие различные концепции беспилотных летательных аппаратов, рассчитанных на большие скорости полета. Рассматриваются ракеты, оснащенные комбинацией твердотопливного и прямоточного воздушно – реактивного двигателя (ПВРД), прямоточные двигатели со сверхзвуковым горением (СПВРД), импульсно-детонационные двигатели. Одним из наиболее перспективных направлений исследований является турборакетный двигатель с автономной турбиной, работающей за счет утилизации избыточного тепла от сжатия потока в воздухозаборнике. Примером концептуальной разработки в этом направлении может служить проект SABRE фирмы Reaction Engines ltd, на развитие которой ЕЭС выделило 1 млн. евро в год.

    Создание гиперзвукового варианта российско-индийской ракеты BRAMOS планируется в течение ближайших 5 лет. Оснащение различными вариантами воздушно-реактивных двигателей (ВРД) предусмотрено и для ракет класса «воздух-воздух», например, у европейской Meteor, американской AMRAAM, с целью увеличения их дальности в прежних габаритах.

    Ракеты, оснащенные комбинированными ВРД, могут быть эффективно использованы для вывода малых искусственных спутников земли при воздушном старте. В настоящее время, в США осуществляется программа воздушного старта Pegasus.

    Разработка летательных аппаратов, самолетов и ракет, оснащенных воздушно-реактивными и комбинированными двигателями сталкивается с рядом практических трудностей.

    Во-первых проектирование подобных устройств уже не укладывается в типичный технологический процесс (корпус ракеты или планер самолета отдельно, двигатель отдельно). Гиперзвуковые скорости полета требуют совместной разработки внешних форм летательного аппарата и конструкции его двигателя. Сверхзвуковые прямоточные ВРД имеют такую большую протяженность, что их геометрия оказывает уже непосредственное влияние на внешний вид летательного аппарата (ЛА). Плохое сгорание топлива в сверхзвуковом потоке требуют применения специальной конфигурации смесительной камеры двигателя. Поскольку в гиперзвуковых ЛА внутренние тракты двигателя занимают объем, сопоставимый с полным объемом фюзеляжа, а скорость течения внутри двигателя существенно выше, чем у традиционных ВРД, то использование фронтовых устройств и стабилизаторов горения традиционной конструкции приводит к недопустимому уровню внутреннего сопротивления.

    Во-вторых, большие скорости воздушного потока на входе в ГПВРД при традиционных системах сжатия приводят к недопустимому уровню потерь полного давления, что влияет на экономичность и, соответственно, дальность полета.

    В-третьих, известна фундаментальная проблема потери устойчивости гиперзвукового течения при сжатии.

    Необходимо также отметить, что конструктивная оптимизация ЛА, оснащенных ГПВРД сталкивается не только с фундаментальными проблемами, но и с огромными техническими сложностями. Численный расчет вязкого турбулентного реагирующего потока освоен совсем недавно и требует колоссальных вычислительных ресурсов. Это не позволяет использовать традиционные газодинамические пакеты для прямого расчета всего летательного аппарата: когда осуществляется процедура поиска оптимального решения.

    В нынешних условиях возможно проводить оптимизацию, комбинируя методы физического и вычислительного эксперимента с аналитическими решениями, а также диагностическими методиками расчета.

    Традиционные методы совершенствования ТРД и ТРДД, предназначенных для полетов со скоростями М Прямоточные воздушно — реактивные двигатели.

    Прямоточные воздушно-реактивные двигатели, относящиеся к классу бескомпрессорных ВРД, достаточно широко используются с 1950-х годов в составе боевых ракет различных типов. В англоязычной литературе их обозначают термином Ramjet. Принцип действия ПВРД можно понять из рис .3 , на котором изображены классические турбовентиляторный и турбореактивный, а также прямоточный двигатели. В ТРДД турбина низкого давления приводит в действие вентилятор, который увеличивает импульс воздуха наружного контура, а турбина высокого давления – компрессор, сжимающий воздух, поступающий в камеру сгорания. В ТРД вентилятор отсутствует, и весь воздух сжимается компрессором. В ПВРД сжатие осуществляется воздухозаборником.

    Данные силовые установки отличаются простотой конструкции и незначительной стоимостью изготовления, но эффективно работать они могут только в скоростном диапазоне от М=2,5–3 до М=5–6. Таким образом, для разгона ЛА, оснащенного ПВРД, необходима дополнительная силовая установка. В большинстве ракет для этого используется ракетный двигатель.

    ГИПЕРЗВУКОВОЙ ПРЯМОТОЧНЫЙ ВОЗДУШНОРЕАКТИВНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

    Рис. 1. Схема ГПВРД внутреннего сгорания несимметричной формы.

    гиперзвуково́й прямото́чный возду́шно-реакти́вный дви́гатель (ГПВРД) — прямоточный воздушно-реактивный двигатель со сверхзвуковой скоростью потока в камере сгорания. В отличие от прямоточного воздушно-реактивного двигателя со сгоранием топлива в дозвуковом потоке в ГПВРД воздух тормозится в меньшей степени — до скорости, превышающей скорость звука. Степень торможения определяется главным образом условиями достижения максимальной эффективности и существенно зависит от режима работы двигателя и условий полёта — Маха числа M и высоты полёта. Различают ГПВРД внутреннего и внешнего сгорания. Схематично ГПВРД внутреннего сгорания представляет собой тело с каналом переменного сечения, основные элементы которого (воздухозаборник, камера сгорания и реактивное сопло), выполняя те же функции, что и соответствующие элементы прямоточного воздушно-реактивного двигателя, имеют отличия, связанные со спецификой теплоподвода к сверхзвуковому воздушному потоку (рис. 1). Контуры ГПВРД внешнего сгорания образованы внешней поверхностью летательного аппарата и зоной теплоподвода, возникающей при подаче топлива в обтекающий летательный аппарат сверхзвуковой поток и сгорании топливовоздушной смеси (рис. 2). Сгорание смеси в ГПВРД обоих типов может происходить без сильных скачков уплотнения, переводящих сверхзвуковой поток на входе в сверхзвуковой поток меньшей скорости на выходе из зоны горения (ГПВРД с камерами постоянного сечения при малой степени теплоподвода и ГПВРД с расширяющейся камерой), или с сильными скачками уплотнения перед зоной теплоподвода (ГПВРД со стабилизацией горения на выступающих в поток плохообтекаемых телах или при любых способах стабилизации, но при большой степени теплоподвода). Предельная степень теплоподвода в камере, при которой перед ГПВРД появляется отошедшая ударная волна (или скачок уплотнения) и изменяется режим течения воздуха на входе, зависит от формы камеры сгорания (камера постоянного сечения, расширяющаяся или сужающаяся) и режима полёта. Для расширения диапазона работы ГПВРД без отошедшей волны в сторону меньших М используется либо расширяющаяся камера, либо комбинированная, состоящая из участка с постоянной площадью поперечного сечения, в котором реализуется теплоподвод с торможением потока до звуковой скорости, и расширяющегося участка, реализующего теплоподвод при М≥1. Значительное расширение диапазона работы ГПВРД может быть достигнуто применением так называемых двухрежимных прямоточных воздушно-реактивных двигателей (ДПВРД). работающих в начальном диапазоне М на режиме дозвукового горения, а при больших М — на режиме сверхзвукового горения, то есть при подводе теплоты к сверхзвуковому потоку (рис. 3). Переход с одного режима на другой в зависимости от конструкции ДПВРД может происходить автоматически или в результате переключения поясов подачи топлива.

    Читать еще:  101905622 на какой двигатель

    Идеальным термодинамическим циклом ГПВРД является так называемый цикл Брайтона с изменением процесса теплоподвода в зависимости от условий протекания процесса сгорания в камере — изобарический процесс в расширяющейся камере и процесс с ростом давления в камерах постоянного сечения и в сужающейся (рис. 4). Действительная работа цикла ГПВРД зависит от скорости полёта, степени и условий теплоподвода, степени торможения воздушного потока и уровня потерь в элементах двигателя.

    В ГПВРД могут использоваться жидкие, твёрдые и гибридные топлива. Наибольшая эффективность (коэффициент полезного действия, тяга и т. п.) ГПВРД достигается при гиперзвуковых скоростях полёта (отсюда название). Соответственно и предполагаемая область применения ГПВРД; силовые установки гипёрзвукового летательного аппарата и ракет различного назначения при полётах в атмосфере с М > 6.

    Зуев В. С., Макаров В. С., Теория прямоточных и ракетно-прямоточных [авиационных] двигателей, М., 1971;

    Горение в сверхзвуковом потоке, Новосиб., 1984;

    Курзинер Р. И., Реактивные двигатели для больших сверхзвуковых скоростей полета, 2 изд., М., 1989.

    Рис. 2. Схема ГПВРД внешнего сгорания на летательном аппарате несимметричной формы.

    Рис. 3. Схема двухрежимного ПВРД несимметричной формы.

    Рис. 4. Идеальные циклы ГПВРД в p—V-диаграмме (давление — удельный объём).

    Что такое гиперзвуковой двигатель

    Вообще-то я закончил ветеринарный институт. Хотя, всегда любил технику. Когда-то в далёком 90-ом я пытался изобретать. Полем деятельности я выбрал двигатели. Сообразив, что из поршневых выжато практически всё, я заинтересовался ГТД — газотурбинными двигателями. То, что получилось — мне не понравилось. Так, как получился двигатель для гиперзвуковых скоростей. Единственная сфера его применения — военная авиация. Она несёт смерть, а я люблю жизнь. Поэтому я не стал патентовать изобретение. Недавно просматривая патентный вестник, я увидел, что кто-то спустя 14 лет, изобрёл что-то подобное. Так, как шило из мешка вылезло, то я хотел бы выставить свою идею на всеобщую критику. Просто любопытно — у меня была идея фикс, или же действительно работоспособное изобретение. Пожалуйста, если есть на форуме двигателисты — скажите диагноз .

    Итак, основная проблема ГТД — это температура перед лопатками турбины, которая ограничена жаропрочностью лопаток примерно на уровне 1600 градусов по Цельсию, хотя практически возможно повысить температуру в камере сгорания до 3000 и более. Отсюда — ограниченная тяга двигателя, необходимость в форсажной камере, практически в 2 раза снижающей КПД двигателя, ограничение скорости летательного аппарата.

    Как используется энергия продуктов сгорания в камере сгорания ГТД? Поимерно 70-80 % этой энергии крутит турбину компрессора, а оставшиеся 20-30 % расширяясь дают реактивную тягу или (и) крутят турбину компрессора.
    Суть моего изобретения была следующая — при выходе из компрессора, разделить сжатый воздух перепускным регулируемым клапаном, примерно в той же пропорции и 70 % направить в камеру сгорания газотурбинного тракта комбинированного двигателя, при этом продукты сгорания будут полностью расширяться перед лопатками турбины компрессора, раскручивая его, для того, чтобы он сжимал все наши 100 % воздуха. Это УЖЕ позволит поднять температуру перед лопатками турбины компрессора на 200-300 градусов благодаря полному расширению продуктов сгорания перед лопатками турбины, а так же уменьшению на 40-50 % соотношения проходящих через лопатки турбины продуктов сгорания / к воздуху, идущему на охлаждение этих самых лопаток турбины.
    Но главное — это те примерно 30 % сжатого воздуха, которые пойдут в другую камеру сгорания, в ракетную часть комбинированного двигателя. Эту камеру сгорания со всеми наворотами (форсунками, жаровой камерой, желательно с регулируемым соплом и т.д.) можно установить отдельно от ГТД в любом месте, продиктованном аэродинамикой планера. В этой, ракетной части двигателя, при отсутствии лопаток турбины, температуру отработанных газов можно довести до 3000 градусов. Отработанные газы ракетной части ничего не крутят и создают только реактивную тягу.

    Комбинированный двигатель запускается как ГТД, при перекрытом клапане ракетной части. При увеличении тяги клапан открывается и запускается ракетная часть. При разгоне и взлёте комбинированный двигатель работает по описанной схеме. Никакие перепускные противопомпажные клапаны в компрессоре не нужны! Увеличение давления в компрессоре при увеличении скорости ЛА за счёт набегающего воздушного потока компенсируется увеличением расхода воздуха через компрессор за счёт работы перепускного клапана, который примерно со скорости 1 — 1, 5 Маха, начинает изменять соотношение 70/30 % в сторону увеличения подачи воздуха в ракетную часть двигателя. Изменяя таким образом соотношение подаваемого компрессором сжатого воздуха, комбинированный двигатель плавно переходит на режим прямоточного двигателя и подача сжатого воздуха и топлива в камеру сгорания ГТД части пекращается возможно к 2. 2, 5 Махам. А сам осевой компрессор переходит в режим авторотации. Повышение давления происходит ТОЛЬКО за счёт торможения набегающего потока воздуха в рабочем тракте компрессора. При достижении определённой скорости, когда уже возникают проблемы с повышение давления набегающим потоком воздуха ( это может случиться на 5. 8 Махах), двигатель можно переводить в ракетный режим, подавая в камеру сгорания не только топливо, но и окислитель.

    Таким образом, взлетев с аэродрома на газотурбинном режиме, ЛА может достигнуть гиперзвуковой скорости на прямоточном режиме и затем уйти на орбиту Земли в ракетном режиме. Обратно — в обратном порядке.
    Уважаемые спецы! Пожалуйста, разбейте в пух и прах эту идею! Именно СПЕЦЫ ! Дилетанты ниже моего ветеринарного образования — пожалуйста, не лезьте. Спец увидит в этом движке всё и сразу. У этого движка огромное количество плюсов. Это движок истребителей даже не 5-го, а скорее 6-го поколения. Но я жду МИНУСЫ. Заранее спасибо

    голоса
    Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector