Eksperymentalne drony Hermeus Quarterhorse: w drodze do hiperdźwięku

12
Eksperymentalne drony Hermeus Quarterhorse: w drodze do hiperdźwięku
Doświadczony UAV Quarterhorse Mk 0 w trakcie testów, styczeń 2024 r.


W Stanach Zjednoczonych w hipersonię zaangażowani są nie tylko przywódcy lotnictwo i przemysłu rakietowego, ale także młode firmy stworzone specjalnie na potrzeby takich projektów. Jednym z nich jest Hermeus Corporation, założona pod koniec ostatniej dekady. Obecnie pracuje nad linią eksperymentalnych samolotów Quarterhorse. Przy ich pomocy planowane jest zdobywanie doświadczenia i tworzenie technologii do rozwoju pełnoprawnego samolotu hipersonicznego.



Koncepcje i eksperymenty


Hermeus Copr. (Atlanta, Georgia) została założona w 2018 roku przez byłych pracowników kilku dużych organizacji produkujących samoloty i młodych specjalistów. Za jego główne zadanie uznano stworzenie wielozadaniowych platform powietrznych osiągających hipersoniczną prędkość lotu, nadających się do zastosowania w sferze wojskowej i cywilnej. Już na wczesnym etapie swojej działalności firma przedstawiła kilka koncepcji takiego sprzętu.

Rozumiejąc jednak poziom swoich możliwości i kompetencji, firma zdecydowała się nie rozpoczynać od opracowania pełnoprawnego projektu samolotu hipersonicznego. Najpierw postanowili przeprowadzić niezbędne badania, następnie na podstawie ich wyników stworzyć technikę eksperymentalną i dopiero potem przejść do głównego zadania.


Produkt Mk 0, widok z tyłu

Kierunek rozwoju samolotów rozpoczął się od badań na stanowiskach i w tunelach aerodynamicznych. Następnie planowano sekwencyjnie opracować kilka eksperymentalnych pojazdów bezzałogowych do testów naziemnych i w locie. Projekty te zostały zbiorczo nazwane Quarterhorse, co odzwierciedla potrzebę osiągnięcia maksymalnej prędkości lotu bez wymagania dużego zasięgu.

Drugim obszarem prac było stworzenie silnika do latania Quarter Horses. Na podstawie wyników badań zdecydowano się na zastosowanie układu o cyklu mieszanym, łączącego silniki turboodrzutowe i strumieniowe. Architekturę tę zapisano w nazwie projektu – Chimera („Chimera”).

W nowych projektach planowano wykorzystać wszystkie nowoczesne procesy projektowe i technologiczne, które mogłyby przyspieszyć rozwój i prototypowanie. Projektowanie i obliczanie konstrukcji odbywało się elektronicznie, przy wytwarzaniu produktów eksperymentalnych stosowano technologie przyrostowe, przede wszystkim druk 3D z metali itp.

Seria eksperymentalna


Wstępne badania zakończono w latach 2021-22, co umożliwiło firmie Hermeus dalszy rozwój i budowę produktu Quarterhorse Mk 0. Dron ten przeznaczony był wyłącznie do testów naziemnych w postaci taksówek i przejazdów, co uprościło jego pakowanie, a także przyspieszyło rozwój i montaż. Gotowy UAV Mk 0 został zaprezentowany w październiku 2023 roku.


Doświadczony UAV Quarterhorse Mk 1

Po testach fabrycznych, w styczniu 2024 roku, urządzenie zostało przetransportowane do Zespołu Rozwoju Inżynierii Arnolda (AEDC) Sił Powietrznych. Na jego lotnisku przeprowadzono kompleks testów naziemnych z manewrowaniem po pasie startowym, biegami z różnymi prędkościami itp. Celem takich testów było sprawdzenie układów sterowania, części elementów płatowca, podwozia itp. w łagodnych warunkach i bez stresu pełnego lotu.

W tym samym czasie trwały prace nad pierwszym latającym UAV, zwanym Quarterhorse Mk 1. W swojej konstrukcji jest on podobny do poprzedniego modelu, ale różni się pełniejszym zestawem wyposażenia odpowiadającym zbliżającym się testom. Jego montaż zakończył się pod koniec marca, a Racehorse Mk 1 przygotowuje się obecnie do wstępnych testów na ziemi, po których rozpoczną się loty testowe.

Ciekawe, że ten UAV, pomimo charakterystycznego wyglądu zewnętrznego, jest poddźwiękowy. Jego zadaniem jest demonstracja działania systemów pokładowych, ale nie osiąganie dużych prędkości lotu. Jednocześnie zmniejszenie zakresu prędkości roboczych pozwoliło uprościć konstrukcję i przyspieszyć badania przed kolejnym etapem.


Testowany silnik Chimera pierwszej wersji

Doświadczenia projektów Quarterhorse Mk 0 i Mk 1 zostaną wykorzystane w końcowym etapie rozwoju kolejnego latającego laboratorium o indeksie Mk 2. Będzie to pełnoprawny naddźwiękowy UAV o maksymalnej prędkości około 4M. Oczekuje się, że Quarterhorse Mk 2 zostanie zbudowany przed końcem przyszłego 2025 roku, a wkrótce potem rozpoczną się testy w locie. Nie można jednak jeszcze ogłosić terminu osiągnięcia trybów naddźwiękowych i osiągnięcia maksymalnych prędkości.

Równolegle z pracami nad samolotem prowadzono prace nad silnikiem Chimera. Jego pierwsza wersja została zbudowana w oparciu o seryjny silnik turboodrzutowy General Electric J85. Oryginalny produkt został uzupełniony o obieg bezpośredniego przepływu własnej konstrukcji. Jesienią 2022 roku taki silnik został przetestowany i potwierdził możliwość pracy w dwóch trybach.

Obecnie trwają prace nad większym i mocniejszym silnikiem Chimera II. Opierał się na silniku Pratt & Whitney F100. Silnik ten jest przeznaczony dla przyszłego naddźwiękowego UAV Mk 2 i kolejnych samolotów hipersonicznych. Prace rozwojowe i badania takiego produktu muszą zostać zakończone przed zakończeniem budowy bezzałogowego laboratorium latającego, tj. w roku 2025


Pojawienie się przyszłego naddźwiękowego Quarterhorse Mk 2

Funkcje techniczne


Wszystkie trzy Quarter Horses mają podobną architekturę i konstrukcję, ale różnią się składem jednostek i urządzeń, rozmiarami i możliwościami. Pierwszy eksperymentalny Mk 0 to w rzeczywistości niekompletnie zmontowany latający UAV Mk 1. Następny Mk 2 jest podobny do powiększonej i przeprojektowanej modyfikacji swojego poprzednika, zachowując część poprzednich cech i otrzymując kilka nowych funkcji.

Prototyp lotu Quarterhorse Mk 1 to bezzałogowy statek powietrzny wielkości współczesnego myśliwca. Jest zbudowany zgodnie z normalną konstrukcją aerodynamiczną ze skośnym skrzydłem i pełnoprawną jednostką ogonową. Zastosowano wrzecionowaty kadłub o wysokim wydłużeniu i charakterystycznym przekroju dziobowym. Jej górna część wykonana jest w formie półstożka, a pod nią czerpnia powietrza ze ściętym wejściem. Najwyraźniej w ten sposób naśladowali konstrukcję i aerodynamikę samolotu hipersonicznego.

Na ogonie UAV znajduje się silnik turboodrzutowy General Electric J85, używany również jako podstawa połączonej instalacji Chimera. Ze względu na charakter przyszłych testów zdecydowano się obejść bez pełnoprawnego silnika nowego modelu, który po prostu nie byłby w stanie pokazać swojego pełnego potencjału.


Koncepcja wojskowego samolotu wielozadaniowego Darkhorse

Quarter Horse Mk 1 jest wyposażony w system zdalnego sterowania umożliwiający sterowanie z naziemnej stacji kontroli. Za pośrednictwem kanału dwukierunkowego UAV będzie odbierał polecenia i przesyłał dane telemetryczne, sygnały wideo itp. Zakłada się, że rezygnacja z załogowego statku powietrznego na rzecz UAV umożliwi zebranie wszystkich niezbędnych informacji bez ryzyka dla ludzi.

Prototyp Quarterhorse Mk 0, przeznaczony do testów naziemnych, był niedokończonym UAV Mk 1. Miał główny zespół napędowy płatowca, ale nie otrzymał całego poszycia i ogona. W tym przypadku zastosowano standardowe systemy pokładowe, elektrownie i urządzenia sterujące.

Przyszły prototyp Mk 2 będzie znacznie różnił się od dwóch poprzednich. Planuje się, że zostanie powiększony i zbudowany według projektu „bezogonowego” ze skrzydłem delta. Ponadto otrzyma przedni wlot powietrza ze stożkowym korpusem centralnym. Szacunkowe wymiary, waga i właściwości takiego produktu nie zostały jeszcze ogłoszone i mówią jedynie o planowanej prędkości lotu.

Perspektywy hipersoniczne


Jako część serii latających laboratoriów Quarterhorse, Hermeus Corp. planuje osiągnąć jedynie wysokie prędkości lotu naddźwiękowego. Jednocześnie testowanie takiego sprzętu pomoże zgromadzić doświadczenie i znaleźć technologie, na podstawie których w przyszłości powstaną pełnoprawne samoloty hipersoniczne. Prace na pełną skalę w tym kierunku rozpoczną się w drugiej połowie dekady, po przetestowaniu obecnej serii BSP.


Szacunkowy wygląd samolotu pasażerskiego Halcyon

Do tej pory firma przedstawiła dwie koncepcje technologii hipersonicznej. Pierwsza z nich nosiła nazwę Darkhorse i oczywiście będzie bezpośrednią kontynuacją aktualnie prowadzonych prac. Projekt ten zakłada budowę dużego i ciężkiego samolotu opcjonalnie załogowego z dwoma silnikami Chimera II. Uważany jest za platformę mogącą pomieścić różne ładunki wojskowe.

Koncepcja samolotu pasażerskiego Halcyon została zaproponowana klientom cywilnym. Samolot ten będzie podobny do Darkhorse'a, ale będzie miał inne skrzydło i czterosilnikowy zespół napędowy. Według obliczeń lot z Londynu do Nowego Jorku, niezależnie od liczby pasażerów, zajmie tylko półtorej godziny.

Wielkie plany


Firma Hermeus Corp., pomimo swojego krótkiego doświadczenia i ograniczonych możliwości, robi wszystko, co w jej mocy, aby zdobyć niezbędne doświadczenie, a następnie stworzyć pełnoprawny samolot hipersoniczny. Jednocześnie firma stosuje ciekawe podejście – konsekwentnie tworzy bardziej złożone prototypy, stopniowo przybliżając je do efektu końcowego.

Do tej pory przetestowano uproszczony prototyp „naziemny”, a w najbliższej przyszłości wystartuje pierwsza maszyna latająca. Jeśli nie napotka trudności i problemów, loty naddźwiękowego eksperymentalnego UAV rozpoczną się w przyszłym roku. Nie jest jeszcze jasne, jaki ostatecznie sukces odniesie seria projektów Quarterhorse. Firma deweloperska jest jednak optymistką i ma nadzieję, że rozwiąże wszystkie zadania i przyczyni się do powstania kolejnych projektów Darkhorse i Halcyon.
12 komentarzy
informacja
Drogi Czytelniku, aby móc komentować publikację, musisz login.
  1. +1
    6 maja 2024 r. 05:34
    Niektóre produkty podejrzanie przypominają radzieckie rakiety docelowe))
    1. +6
      6 maja 2024 r. 05:40
      Cytat z Vrotkompot
      Niektóre produkty podejrzanie przypominają radzieckie rakiety docelowe))

      Aerodynamika – ty bezduszny draniu! )))
      1. 0
        7 maja 2024 r. 16:22
        Głównym „bękartem” nie jest aerodynamika, ale spalanie w przepływie naddźwiękowym. Aby „przelot” przynajmniej przy takich prędkościach wytworzył ciąg, a nie opór, powietrza nie można spowolnić do prędkości poddźwiękowej. Czynnikiem roboczym jest powietrze, które zawiera 80% azotu. I musi zostać podgrzany i wyrzucony z wylotu dyszy z prędkością większą niż prędkość lotu. W tym miejscu pochowany jest pies, potrzebny jest także tlen. I trzeba całą masę powietrza spowolnić (i to jest opór), a potem jeszcze raz ją przyspieszyć. Silnik rakietowy nie ma takiego problemu - utleniacz i paliwo już „jadą” z prędkością lotu.
        1. +1
          7 maja 2024 r. 16:25
          Cytat od daurii
          Głównym „bękartem” nie jest aerodynamika, ale spalanie w przepływie naddźwiękowym

          Mówię o podobieństwie sylwetek ze względu na aerodynamikę, a nie o „tym wszystkim”. śmiech
          1. +2
            7 maja 2024 r. 16:28
            Tak, rozumiem . To prawda, zastanawiałem się jak zrobili silnik i ile można wycisnąć z połączenia turboodrzutowego + direct-flow. Mieli to w SR-71
  2. -1
    6 maja 2024 r. 05:50
    Testowanie produktów hipersonicznych na ziemi bardzo przypomina basen w domu wariatów, jakbyś dobrze się zachowywał, to my nalejemy do niego wodę! Tymczasem nurkuj w ten sposób, bez wody!
  3. 0
    6 maja 2024 r. 06:37
    Ciekawe podejście do projektowania, nazwałbym to samokształceniem. Ale przy przejściu z pierwszego modelu naddźwiękowego na drugi hiperdźwiękowy wszystko może nie pójść tak gładko. Te dwa tryby prędkości bardzo różnią się pod względem fizyki i stopnia badań
    1. -1
      6 maja 2024 r. 07:21
      Opowiadasz takie bzdury... Na akceleratorze fotonów można zarobić.
      „Dlaczego nie jest pomalowany???!!!”
  4. -2
    6 maja 2024 r. 08:20
    Dzięki Cyrylowi!
    Jak widać idea obcinania pieniędzy kwitnie i pachnie nie tylko u nas.
    To wszystko jest już etapem minionym, na przełomie lat pięćdziesiątych i sześćdziesiątych ubiegłego wieku. A temat Worobata dotyczący startów kosmicznych z latającej platformy w połowie lat siedemdziesiątych umożliwił rozwiązanie znacznie bardziej złożonych problemów, niż deklarują ci klauni. Jest oczywiste, że w USA rzeczywiście następuje degradacja elity rządzącej, którą zapoczątkował prezydent Billy the Gas Station.
  5. 0
    6 maja 2024 r. 08:50
    Dlaczego „strusie” nie latają jak „ciężkie” ptaki, nawet jeśli dostają skrzydła jak orły i te hipersoniczne samoloty! lol
  6. +1
    6 maja 2024 r. 09:09
    Możesz ironizować w poruszanym temacie: ale jeszcze nie tak dawno śmiali się „na głos” z Elona Muska, ale co teraz powiesz???
    trzeba przyznać, że „oni” przeznaczają znaczne środki na mało obiecujące projekty, tylko nie myślcie, że mówię o „nanotechnologiach Czubajs”, a mianowicie o perspektywach rozwoju lotnictwa
    Mamy z tym ogromny problem – „ospałość” urzędników ZAK jest jeszcze gorsza niż „nanotechnologie Czubajsa”
    1. +1
      29 maja 2024 r. 01:22
      ale jeszcze nie tak dawno śmiali się też na głos z Elona Muska, ale co teraz powiecie???
      Dziadku, czy jesteś Mokoną, która ma taką odpowiedź wszędzie i nie ma wiedzy? Śmiejmy się z tych towarzyszy jak z Bezosa i innych bigelowów z branży lotniczej, którzy nie okazali się Elonem Masksem, jak ci twórcy