Jeshi la Anga la Merika lilijaribu X-51A Waverider, ambayo iliweza kupata kasi mara 5 ya kasi ya sauti, na iliweza kuruka kwa zaidi ya dakika 3, ikiweka rekodi ya ulimwengu iliyokuwa ikishikiliwa na watengenezaji wa Urusi hapo awali. Jaribio lilikwenda vizuri kwa ujumla, silaha za hypersonic ziko tayari mbio.
Mnamo Mei 27, 2010, X-51A Waverider (iliyotafsiriwa kama ndege ya mawimbi, na "bila hiari" kama surfer) ilitupwa kutoka kwa mshambuliaji wa B-52 juu ya Bahari ya Pasifiki. Hatua ya nyongeza ya X-51A, iliyokopwa kutoka kwa roketi inayojulikana ya ATCAMS, ilileta Waverider kwenye urefu wa mita elfu 19.8, ambapo injini ya hypertic ramjet (GPRVD, au scrumjet) iliwashwa. Baada ya hapo, roketi iliongezeka hadi urefu wa mita 21, 3 elfu na ikachukua kasi ya Mach 5 (5 M - kasi tano ya sauti). Kwa jumla, injini ya roketi ilifanya kazi kwa sekunde 200, baada ya hapo X-51A ilituma ishara kwa kujiharibu kwa kibinafsi na kuzuka kwa usumbufu wa telemetry. Kulingana na mpango huo, roketi ilitakiwa kukuza kasi ya 6 M (kulingana na mradi huo, kasi ya X-51 ilikuwa 7 M, ambayo ni, zaidi ya 8000 km / h), na injini ililazimika kufanya kazi kwa Sekunde 300.
Majaribio hayakuwa kamili, lakini hii haikuwazuia kuwa mafanikio bora. Wakati wa operesheni ya injini ulizidi rekodi ya zamani (77 s) mara tatu, iliyoshikiliwa na maabara inayoruka ya Soviet (baadaye Urusi) "Kholod". Kasi ya 5M ilipatikana kwanza na mafuta ya kawaida ya haidrokaboni, na sio na "kipekee" kama hidrojeni. Waverider alitumia JP-7, mafuta ya taa yenye mvuke wa chini inayotumika kwenye ndege maarufu ya utambuzi wa kasi ya SR-71.
Scrumjet ni nini na kiini cha mafanikio ya sasa ni nini? Kimsingi, injini za ramjet (injini za ramjet) ni rahisi sana kuliko injini za turbojet (injini za turbojet) ambazo zinajulikana kwa wote. Injini ya ramjet ni ulaji tu wa hewa (sehemu pekee inayosonga), chumba cha mwako na bomba. Katika hii inalinganishwa vyema na mitambo ya ndege, ambapo shabiki, kontrakta na turbine yenyewe huongezwa kwenye mpango huu wa kimsingi, ulioundwa nyuma mnamo 1913, kwa juhudi za pamoja za kuingiza hewa ndani ya chumba cha mwako. Katika injini za ramjet, kazi hii inafanywa na mtiririko wa hewa unaokuja yenyewe, ambayo huondoa mara moja hitaji la miundo ya kisasa inayofanya kazi katika mkondo wa gesi moto na shangwe zingine za gharama kubwa za maisha ya turbojet. Kama matokeo, injini za ramjet ni nyepesi, za bei rahisi na hazijali sana joto kali.
Walakini, unyenyekevu huja kwa bei. Injini za mtiririko wa moja kwa moja hazifanyi kazi kwa kasi ya subsonic (hadi 500-600 km / h haifanyi kazi hata kidogo) - hazina oksijeni ya kutosha, na kwa hivyo zinahitaji injini za ziada ambazo huharakisha vifaa kwa kasi inayofaa. Kwa sababu ya ukweli kwamba kiasi na shinikizo la hewa inayoingia kwenye injini imepunguzwa tu na kipenyo cha ulaji wa hewa, ni ngumu sana kudhibiti ufanisi wa injini. Injini za Ramjet kawaida "zimenolewa" kwa anuwai nyembamba ya kasi ya kufanya kazi, na nje yake huanza kuishi vibaya. Kwa sababu ya upungufu huu wa asili kwa kasi ya subsonic na wastani wa hali ya juu, injini za turbojet zinawazidi washindani wao wa mtiririko wa moja kwa moja.
Hali hubadilika wakati wepesi wa ndege huenda mbali kwa mabadiliko matatu. Kwa kasi kubwa ya kukimbia, hewa inabanwa sana kwenye ghuba ya injini kwamba hitaji la kontena na vifaa vingine hupotea - haswa, huwa kikwazo. Lakini kwa hizi kasi za injini za ramjet SPRVD ("ramjet") zinajisikia vizuri. Walakini, kadiri kasi inavyozidi kuongezeka, faida za "kujazia" ya bure (upepo wa hewa) hubadilika kuwa ndoto kwa wabunifu wa injini.
Katika mafuta ya taa ya turbojet na SPVRD huwaka kwa kiwango kidogo cha mtiririko - 0.2 M. Hii hukuruhusu kufikia mchanganyiko mzuri wa hewa na mafuta ya taa iliyoingizwa na, ipasavyo, ufanisi mkubwa. Lakini kadiri kasi ya mkondo inayoingia inavyozidi kuwa juu, ndivyo ilivyo ngumu zaidi kuivunja na hasara kubwa zinazohusiana na zoezi hili zinaongezeka. Kuanzia 6 M, mtiririko unapaswa kupunguzwa mara 25-30. Kilichobaki ni kuchoma mafuta katika mtiririko wa hali ya juu. Hapa ndipo shida halisi huanza. Wakati hewa inapoingia kwenye chumba cha mwako kwa kasi ya 2.5-3,000 km / h, mchakato wa kudumisha mwako unakuwa sawa, kwa maneno ya mmoja wa watengenezaji, "kujaribu kuweka mechi iliyowashwa katikati ya kimbunga. " Sio zamani sana iliaminika kuwa katika kesi ya mafuta ya taa hii haiwezekani.
Shida za watengenezaji wa magari ya kupendeza sio tu kwa kuundwa kwa SCRVD inayoweza kutumika. Wanahitaji pia kushinda kile kinachoitwa kizuizi cha joto. Ndege huwaka kutoka msuguano dhidi ya hewa, na nguvu ya kupokanzwa ni sawa sawa na mraba wa kasi ya mtiririko: ikiwa kasi inaongezeka mara mbili, basi inapokanzwa huongezeka mara nne. Kupokanzwa kwa ndege ikiruka kwa kasi ya hali ya juu (haswa kwenye miinuko ya chini) wakati mwingine ni kubwa sana hadi husababisha uharibifu wa muundo na vifaa.
Wakati wa kuruka kwa kasi ya 3 M, hata kwenye stratosphere, joto la kingo za kuingilia za ulaji wa hewa na kingo zinazoongoza za bawa ni zaidi ya digrii 300, na ngozi iliyobaki - zaidi ya 200. Kifaa kilicho na kasi ya mara 2-2.5 zaidi itawasha moto mara 4-6 zaidi. Wakati huo huo, hata kwa joto la digrii 100, glasi ya kikaboni hupunguza, kwa 150 - nguvu ya duralumin imepungua sana, kwa 550 - aloi za titani hupoteza mali muhimu za kiufundi, na kwa joto zaidi ya digrii 650, alumini na kuyeyuka kwa magnesiamu, chuma hupunguza.
Kiwango cha juu cha kupokanzwa kinaweza kutatuliwa ama kwa kinga ya mafuta, au kwa kuondoa joto kwa kutumia akiba ya mafuta kwenye bodi kama baridi. Shida ni kwamba kwa uwezo mzuri "wa kupoza" mafuta ya taa - uwezo wa joto wa mafuta haya ni nusu tu ya maji - haivumilii joto kali vizuri, na kiwango cha joto kinachohitaji "kuchimbwa" ni rahisi ya kutisha.
Njia ya moja kwa moja zaidi ya kutatua shida zote mbili (mwako wa hali ya juu na baridi) ni kuachana na mafuta ya taa na kupendelea haidrojeni. Mwisho kwa urahisi - ikilinganishwa na mafuta ya taa, kwa kweli - huwaka hata kwa mtiririko wa hali ya juu. Wakati huo huo, haidrojeni ya kioevu, kwa sababu zilizo wazi, pia ni baridi zaidi, ambayo inafanya uwezekano wa kutotumia kinga kubwa ya mafuta na wakati huo huo kuhakikisha joto linalokubalika kwenye bodi. Kwa kuongezea, haidrojeni ina mara tatu ya kalori ya mafuta ya taa. Hii inafanya uwezekano wa kuongeza kikomo cha kasi inayoweza kufikia 17 M (kiwango cha juu cha mafuta ya haidrokaboni - 8 M) na wakati huo huo fanya injini iwe sawa zaidi.
Haishangazi kwamba ndege nyingi za awali zilizovunja rekodi ziliruka haswa juu ya haidrojeni. Mafuta ya haidrojeni yalitumiwa na maabara yetu inayoruka "Kholod", ambayo hadi sasa inachukua nafasi ya pili kulingana na muda wa injini ya scramjet (77 s). Kwake, NASA inadaiwa kasi ya rekodi ya magari ya ndege: mnamo 2004, ndege ya NASA X-43A isiyo na kibinadamu ilifikia kasi ya 11,265 km / h (au 9.8 M) kwa urefu wa kukimbia wa km 33.5.
Matumizi ya hidrojeni, hata hivyo, husababisha shida zingine. Lita moja ya haidrojeni ya maji ina uzani wa kilo 0.07 tu. Hata kwa kuzingatia "uwezo wa nishati" mara tatu zaidi ya haidrojeni, hii inamaanisha kuongezeka mara nne kwa kiasi cha mizinga ya mafuta na idadi ya nishati iliyohifadhiwa kila wakati. Hii inasababisha kuongezeka kwa ukubwa na uzito wa vifaa kwa ujumla. Kwa kuongezea, haidrojeni ya kioevu inahitaji hali maalum za utendaji - "vitisho vyote vya teknolojia za cryogenic" pamoja na umaalum wa haidrojeni yenyewe - ni ya kulipuka sana. Kwa maneno mengine, hidrojeni ni mafuta bora kwa magari ya majaribio na mashine za kipande kama bomu za kimkakati na ndege za upelelezi. Lakini kama mafuta ya silaha za umati zinazoweza kutegemea majukwaa ya kawaida kama mshambuliaji wa kawaida au mharibifu, haifai.
La muhimu zaidi ni mafanikio ya waundaji wa X-51, ambao waliweza kufanya bila hidrojeni na wakati huo huo kufikia kasi ya kushangaza na viashiria vya rekodi kwa muda wa kukimbia na injini ya ramjet. Sehemu ya rekodi ni kwa sababu ya muundo wa ubunifu wa anga - ndege hiyo ya mawimbi sana. Uonekano wa ajabu wa angular wa vifaa, muundo wake wa mwitu huunda mfumo wa mawimbi ya mshtuko, ni wao, na sio mwili wa vifaa, ambao huwa uso wa anga. Kama matokeo, nguvu ya kuinua hutoka na mwingiliano mdogo wa mtiririko wa tukio na mwili yenyewe na, kama matokeo, nguvu ya joto lake hupungua sana.
X-51 ina ngao nyeusi ya joto kali ya kaboni-kaboni iliyoko tu kwenye ncha ya pua na nyuma ya upande wa chini. Sehemu kuu ya mwili imefunikwa na ngao nyeupe nyeupe ya joto ya chini, ambayo inaonyesha hali ya kupokanzwa kwa upole: na hii iko kwa 6-7 M katika tabaka zenye mnene wa anga na kupiga mbizi kuepukika kwenye troposphere hadi kulenga.
Badala ya "monster" ya haidrojeni, jeshi la Amerika limepata kifaa kinachotumiwa na mafuta ya vitendo ya anga, ambayo mara moja huondoa kwenye uwanja wa majaribio ya kufurahisha kwenye uwanja wa matumizi halisi. Mbele yetu hakuna tena onyesho la teknolojia, lakini mfano wa silaha mpya. Ikiwa X-51A itafaulu majaribio yote, katika miaka michache maendeleo ya toleo kamili la mapigano ya X-51A +, iliyo na ujazo wa kisasa zaidi wa elektroniki, itaanza.
Kulingana na mipango ya awali ya Boeing, X-51A + itakuwa na vifaa vya utambuzi wa haraka na uharibifu wa malengo katika hali ya upinzani. Uwezo wa kudhibiti gari ukitumia kigeuzi kilichobadilishwa cha JDAM iliyoundwa kwa kulenga risasi zenye usahihi wa hali ya juu ilijaribiwa vyema wakati wa vipimo vya awali mwaka jana. Ndege mpya ya wimbi inalingana vizuri na vipimo vya kawaida vya makombora ya Amerika, ambayo ni kwamba inafaa salama kwenye vifaa vya uzinduzi wa wima wa meli, vyombo vya uzinduzi wa uchukuzi na ghuba za mshambuliaji. Kumbuka kuwa kombora la ATCAMS, ambalo hatua ya nyongeza ya Waverider ilikopwa, ni silaha ya kiutendaji inayotumiwa na mifumo ya maroketi ya Amerika ya MLRS.
Kwa hivyo, mnamo Mei 12, 2010, juu ya Bahari ya Pasifiki, Merika ilijaribu mfano wa kombora la kusafiri la hypersonic, kwa kuangalia ujazaji uliopangwa, iliyoundwa iliyoundwa kuharibu malengo ya ardhi yaliyolindwa sana (kiwango kinachokadiriwa ni kilomita 1600). Labda, baada ya muda, zile za uso zitaongezwa kwao. Mbali na kasi kubwa, makombora kama hayo yatakuwa na uwezo mkubwa wa kupenya (kwa njia, nguvu ya mwili iliyoharakishwa hadi 7 M ni sawa na malipo ya TNT ya molekuli sawa) na - mali muhimu ya mawimbi yenye msimamo - uwezo wa ujanja mkali sana.
Hii ni mbali na taaluma tu ya kuahidi ya silaha za hypersonic.
Mwishoni mwa miaka ya 1990, ripoti kutoka kwa Kikundi cha Ushauri na Utafiti wa Anga za Nafasi ya NATO (AGARD) zilibaini kuwa makombora ya hypersonic yanapaswa kuwa na programu zifuatazo:
- kushindwa malengo ya adui yenye maboma (au kuzikwa) na malengo magumu ya ardhi kwa ujumla;
- ulinzi wa hewa;
- ushindi wa ukuu wa hewa (makombora kama haya yanaweza kuzingatiwa kama njia bora ya kukamata malengo ya kuruka juu kwa umbali mrefu);
- kinga dhidi ya makombora - kukatiza uzinduzi wa makombora ya balistiki katika hatua ya mwanzo ya trajectory.
- tumia kama drones zinazoweza kutumika tena kwa malengo ya kugonga ya ardhi na upelelezi.
Mwishowe, ni wazi kuwa makombora ya hypersonic yatakuwa yenye ufanisi zaidi - ikiwa sio tu - dawa dhidi ya silaha za kushambulia za hypersonic.
Mwelekeo mwingine katika ukuzaji wa silaha za hypersonic ni uundaji wa injini ndogo ndogo zenye nguvu-zenye nguvu zilizowekwa kwenye projectiles iliyoundwa kuteketeza malengo ya hewa (calibers 35-40 mm), pamoja na magari ya kivita na maboma (kinetic ATGMs). Mnamo 2007, Lockheed Martin alikamilisha majaribio ya mfano wa kombora la anti-tank CKEM (Compact Kinetic Energy Missile). Kombora kama hilo kwa umbali wa mita 3400 lilifanikiwa kuharibu tangi ya Soviet T-72, iliyo na vifaa vya silaha tendaji zilizoboreshwa.
Katika siku zijazo, miundo ya kigeni zaidi inaweza kuonekana, kwa mfano, ndege za transatmospheric zinazoweza kusafiri kwa ndege ndogo katika anuwai ya bara. Kusimamia vichwa vya kichwa vya hypersonic kwa makombora ya balistiki pia ni muhimu - na katika siku za usoni. Kwa maneno mengine, katika miaka 20 ijayo, mambo ya kijeshi yatabadilika sana na teknolojia za hypersonic zitakuwa moja ya mambo muhimu katika mapinduzi haya.
