Rakieta „Cyrkon”. Jeszcze większa prędkość
zimny test
W listopadzie 2021 r. na aukcji Brekera pojawiła się niezwykła partia – prototyp naddźwiękowego laboratorium latającego Kholod. Historia Sam Kholod skończył się dwie dekady temu, ale teraz, ze względu na rosnące zainteresowanie pojazdami naddźwiękowymi, warto o tym powiedzieć raz jeszcze.
Z praktycznego punktu widzenia głównym elementem laboratorium hipersonicznego była 11-metrowa rakieta kompleksu S-200. Bez silnika odrzutowego na paliwo ciekłe o ciągu 10 ton nie byłoby mowy o hiperdźwiękach.
Punktem kulminacyjnym była głowa. Były próbki hipersonicznych silników strumieniowych (scramjet) z układami sterowania i zasilaniem paliwem. Celem eksperymentu było zbadanie pracy silnika scramjet pracującego na paliwie kriogenicznym (wodór) w zakresie prędkości 3,5–6,5 M.
Blok ze scramjetem był częścią projektu rakiety i nie wykonywał samodzielnych lotów. Niemniej jednak instrumenty za każdym razem rejestrowały zakłócenia po włączeniu silnika. Oczywiście w tej lawinie ognia wytworzonej przez silnik rakietowy o ciągu 10 ton nie było łatwo określić kilka procent dodatkowego ciągu.
Celem GLL „Cold” nie było latanie za pomocą scramjeta. To byłoby zbyt śmiałe oczekiwanie.
Uczestników projektu interesowały procesy zachodzące w komorze spalania w warunkach rzeczywistych przy prędkościach naddźwiękowych. Celem było przetestowanie podstawowych zasad takiego silnika. I czy w ogóle można pracować.
Sprawność komory spalania została udowodniona. Stało się to głównym znaczeniem eksperymentów z hipersonicznym laboratorium latającym Kholod.
W projekcie zagranicznym X-43A osiąganie prędkości naddźwiękowych odbywało się w dwóch etapach. Pierwszym „krokiem” był bombowiec B-52, który podniósł samolot naddźwiękowy z akceleratorem na wysokość 10 km i poinformował tę „wiązkę” o prędkości 900 km/h. Jako akcelerator działał nic innego jak kosmiczny pojazd nośny lekkiej klasy „Pegasus”.
Do komunikacji pojazdu ważącego 1 kg z prędkością 400 Mach zużyto 7 ton paliwa. Przyspieszenie do prędkości 15 M wymagało od Pegaza zastosowania pełnego wysiłku. W tej wersji masa rakiety wynosiła 9 ton.
W przeciwieństwie do Kholod, X-43A wciąż był oddzielony od rakiety. Pozostał jednak szybowcem naddźwiękowym. Zapas paliwa na pokładzie wynosił cały 1 kg wodoru, aby zapewnić pracę silnika przez 11 sekund. Celem było ponowne zbadanie procesów w komorze spalania przy wysokich liczbach Macha.
Nie jest tajemnicą, że hiperdźwięk uzyskano tylko dzięki pchnięciu rakiety kosmicznej. Ale za granicą pospieszyli, aby przedstawić X-43 jako „najszybszy samolot z scramjetem”. Wszedł więc do „Księgi Rekordów”.
Atak na statki za pomocą hipersonii
W przypadku 9-maszynowego pocisku przeciwokrętowego „Cyrkon” wszystkie zidentyfikowane problemy już dawno zostały pominięte. Tajne technologie umożliwiły „staranowanie” kosmicznego pojazdu nośnego do wymiarów wyrzutni fregaty.
Nie zapominając o zaoszczędzeniu miejsca dla samego samolotu z silnikiem naddźwiękowym.
Jeśli mówić poważnie.
Założenia o Cyrkonie, jako nieznanej modyfikacji Onyksu z mocniejszym akceleratorem, „który wyrzuci rakietę na wymaganą wysokość, dając jej prędkość 9 M”, nie mają nic wspólnego z rzeczywistością.
Wskazują na to znane przykłady.
Przykład GLL „Zimny”.
Zastosowany w projekcie silnik naddźwiękowy 58L miał masę 205 kg, nie licząc sprzętu, który zajmował pierwszy i drugi przedział SAM. Całkowitą wartość ładunku można oszacować na kilkaset kilogramów. Aby rozpędzić się do prędkości „jedynie” Mach 6,5, potrzebny był największy na świecie pocisk przeciwlotniczy, który spalił ponad 2 tony paliwa płynnego i dwie tony paliwa stałego.
Przykład X-43A.
Masa aparatu wynosi 1 kg. Osiągane wartości to 400 M i 7 M. Start powietrzny. Masa wyrzutni rakietowych w każdym przypadku wynosiła odpowiednio 9,6 i 15 ton.
Co to oznacza?
Mówiąc o cyrkonie Mach 9, nie należy pokładać nadziei w osiągnięciu tej prędkości za pomocą przyspieszacza startowego. Pocisk na paliwo stałe lub płynny, zdolny do przyspieszenia pocisku przeciwokrętowego do 9 Machów, w żadnym wypadku nie będzie pasował do ogniwa okrętowego systemu odpalania 3S14 (UKKS).
Może to zapewnić tylko naddźwiękowy strumień strumieniowy, w przypadku którego nie jest wymagane posiadanie na pokładzie utleniacza. Powietrze otoczenia jest używane jako środek utleniający. Dlatego każdy silnik odrzutowy jest wielokrotnie lepszy pod względem ciągu określonego niż silniki rakietowe na paliwo ciekłe i stałe.
Jednak w hiperdźwięku to po prostu nie działa.
Przy wysokich wartościach Macha dochodzi do paradoksalnej sytuacji, gdy energia powietrza wchodzącego do silnika przewyższa energię mieszanki paliwowo-powietrznej opuszczającej komorę spalania.
Pracujący silnik zamiast tworzyć ciąg, przeciwnie, spowalnia lot, będąc źródłem niepotrzebnych oporów na ścieżce nadchodzącego przepływu. Oczywiście taka sytuacja będzie trwała milisekundy, potem nastąpi detonacja wraz ze zniszczeniem komory spalania.
To są najczęstsze problemy przy tworzeniu scramjeta.
Rozwiązaniem jest osiągnięcie maksymalnej możliwej prędkości przepływu powietrza w silniku (spalanie naddźwiękowe), co nie tylko utrzyma komorę spalania w stanie nienaruszonym, ale także wytworzy niezbędną wartość ciągu do zapewnienia lotu. Co od razu natrafia na inny problem - paliwo nie ma czasu na spalenie w takim silniku. Dlatego w dobrze znanych eksperymentach problem został zalany ciekłym wodorem.
Do tej pory nie istnieje ani jednego przykładu działającego scramjet do lotu z prędkościami powyżej 6 machów, co wygeneruje ciąg wystarczający do utrzymania prędkości naddźwiękowej i może wykorzystać jako paliwo coś bardziej praktycznego niż wodór.
Z wyjątkiem tajemniczej rakiety Zircon.
We wszystkich znanych eksperymentach stosowano modele scramjet, które działały w nadchodzącym przepływie powietrza, co praktycznie nie tworzyło ciągu. Urządzenia osiągały swoje parametry naddźwiękowe tylko za pomocą dopalaczy rakietowych o bardzo dużych rozmiarach.
Czy wystarczy przetaktować do 5 M?
Jako sugestia: nadaj urządzeniu prędkość 5 M, po czym scramjet, który się włączy, przyspieszy je do wymaganych 9 prędkości dźwięku!
Silnik odrzutowy, dość wydajny przy prędkościach lotu 5, 6, 7, 8 i dalej 9M.
Tak, dokładnie tak brzmi proponowany pomysł, popularny wśród wielu uczestników dyskusji Zircon.
Niech czytelnicy sami ocenią ten pomysł.
Autor pozwoli sobie dodać, że żadna z nowoczesnych koncepcji (np. rosyjskie laboratoria hipersoniczne GLL-AP czy GLL-AP-02) nie uwzględniają możliwości czegoś takiego.
Istnieją powody, by sądzić, że włączenie scramjeta z prędkością 5 Machów ograniczy prędkość maksymalną do około 7 Machów. Proces spalania paliwa przy jeszcze wyższych prędkościach będzie wymagał innej konstrukcji komory spalania.
Ten wniosek wynika z wyników testów X-43A. Wszystkie szczegóły dotyczące projektu zostały podane do publicznej wiadomości. Od ujęć wykonanych z pokładu samolotu naddźwiękowego, po rozplanowanie i rozmieszczenie otworów technologicznych na korpusie wraz z wyjaśnieniem ich przeznaczenia.
Jeden model silnika był przeznaczony do testowania przy prędkościach do 7 M. Drugi - przy dużych prędkościach. Na poniższej ilustracji możesz zobaczyć niektóre szczegóły związane z komorą spalania i konstrukcją scramjet.
We wszystkich poprzednich testach pojazdy naddźwiękowe z napędem scramjet nie były w stanie utrzymać lotu z prędkością, o której kazał im stopień rakietowy. Biorąc pod uwagę takie „sukcesy”, przyspieszenie pocisku przeciwokrętowego z 5 do 9 m za pomocą samego scramjeta brzmi obecnie nierealistycznie.
Fizyka i teksty
Zwolennicy Cyrkonu nigdy nie byli zakłopotani równoczesną obecnością na uzbrojeniu pocisków przeciwokrętowych Onyx i 9-maszynowych pocisków przeciwokrętowych. Rzeczywiście, w obecności hiperdźwięków te pierwsze zamieniają się w „kamienne topory”. Działanie wszystkich dostępnych pocisków przeciwokrętowych straci sens, gdy: broń, zdolny do uderzania lotniskowców i wroga floty 3-5 razy szybciej.
Historia nigdy wcześniej tego nie widziała. Tak więc karonady ładowane przez lufę i szybkostrzelne miniguny stały obok siebie na pokładzie.
Co więcej, takie przełomowe technologie, które umożliwiają loty w atmosferze na wysokości 9 M, z jakiegoś powodu znalazły zastosowanie tylko w jednym projekcie. Nowe silniki, nowe paliwo, nowe materiały. Podczas lotu z prędkością 9 M przez kilka minut temperatura skóry będzie 15 razy wyższa niż w przypadku naddźwiękowego Onyksu. Nowa era w materiałoznawstwie i technologii rakietowej!
Jednak wszystkie inne nowoczesne projekty o podobnym przeznaczeniu nie zawierają niczego, co wskazywałoby na możliwe zastosowanie technologii cyrkonowych.
„Kaliber”, unikalny pocisk „Onyks” lub przyjęty w 2016 r. lotnictwo Pociski przeciwokrętowe X-32 nie wykazują rewelacyjnego przełomu w osiągach.
I wreszcie, w jaki sposób oświadczenia o rychłym przyjęciu 9-maszynowej rakiety łączą się z? wiadomości z Instytutu Badań Lotniczych. MM. Gromov, gdzie trwają prace nad przezbrojeniem wojskowego samolotu transportowego Ił-76MD (numer boczny 76454) na samolot nośny laboratorium latania naddźwiękowego nowej generacji GLL-AP-02, który testowany jest na stanowiskach od ponad dziesięciu lat w celu zbadania lotu z prędkością 6 M. Oczywiście, w przypadku prawdziwego startu, do osiągnięcia prędkości naddźwiękowej zostanie użyty wielotonowy wzmacniacz rakietowy.
Zdjęcie: Igor Dvurekov / russianplanes.net
Zdjęcie: S.V.Gurov
Pilnie należy poinformować kierownictwo FRI, że tkwią w przeszłości. Mach 9 zyskuje teraz na popularności.
Epilog
Tylko dlatego, że o tym nie wiemy, nie oznacza, że to się nie może wydarzyć. Z drugiej strony nie można twierdzić, że wszystko, czego nie wiemy, koniecznie istnieje.
Od kilku lat autor robi coroczny przegląd na ten temat, zagłębiając się w historię Cyrkonu i hiperdźwięku. I z każdym nowym ogłoszeniem, aby zwiększyć jego prędkość, od pierwotnego 5–6 M do obecnej dziewiątkiprojekt ten nabiera coraz bardziej groteskowych cech i odbiega od obserwowanej rzeczywistości. Rzeczywistość wygląda inaczej. Pojawiają się problemy związane z przyjęciem sprzętu o znacznie bardziej tradycyjnej konstrukcji.
W tym roku prezentowany materiał z premiery uwzględniał niefortunny błąd popełniony podczas kręcenia poprzednich testów. Zaczęli retuszować materiał filmowy pokazujący pracę silników orientacji w głowicy rakiety, po czym nastąpiło odpalenie osłony wlotu powietrza do silnika.
Zbyt oczywiste znaki, charakterystyczne tylko dla jednego, jedynego z istniejących pocisków przeciwokrętowych z taką cechą. RCC „Onyks”. Co za bardzo wyróżniało się na nagraniu z premiery jesienią 2020 roku i od razu wzbudziło szereg uzasadnionych pytań.
Bardzo przekonujący materiał filmowy potwierdzający stworzenie broni, która zmieni wszystkie dotychczasowe wyobrażenia o rakietach i lotnictwie.
informacja