Сегодня 19 апреля 2024
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → гиперзвук
Быстрый переход

Китайские учёные разработают рельсотронную катапульту для запуска гиперзвуковых космопланов

Китайские учёные добились определённых успехов в разработке теорий, материалов, технологий и процессов, которые обещают кардинально изменить аэрокосмическую область и не только. Речь идёт о гиперзвуковом транспорте, который на начальном этапе может использовать электромагнитное ускорение. Технология также может найти воплощение в «гиперлупе» — гиперзвуковых поездах в вакуумных тоннелях.

 Источник изображения: Weibo

Источник изображения: Weibo

В настоящее время в Китае есть ряд экспериментальных решений, создающих основу для моделирования и опытов. Как сообщается в недавно опубликованной статье в рецензируемом журнале Acta Aeronautica, процессы разгона и отделения воздушного судна от рельсотронной катапульты были исследованы в аэродинамической трубе и подвергнуты анализу на компьютере. Разработчики проекта подчёркивают, что им неизвестно о проведении подобных работ в США или в других странах. Между тем, анализ процессов в момент отделения самолёта от гиперзвуковой катапульты является одним из самых важных в процессе запуска.

На авианосцах ВМФ США для запуска самолётов используются паровые катапульты. При попытке перейти на электромагнитные катапульты инженеры столкнулись с трудностями. В частности, электромагнитные катапульты получили авианосцы типа «Джеральд Р. Форд». Сообщается, что у них достаточно большая частота отказов. Ещё раньше NASA отказалось от проекта разработки электромагнитной катапульты для замены первой ступени ракет. Тогда считалось, что для этого необходимо разогнать вторую ступень до скорости 700 км/ч. После работы над аналогичным проектом в Китае учёные пришли к выводу, что для отказа от первой ступени космолёт придётся разгонять до более высокой скорости.

В 2016 году в Китае начали разрабатывать проект «Тэнъюнь» — это многоразовая аэрокосмическая платформа с гиперзвуковым разгонщиком и космолётом. Как вариант рассматривается возможность разгона 50-тонного космолёта на гигантской электромагнитной стартовой трассе, которая придаст судну скорость до 1,6 Маха (1960 км/ч). После отделения от катапульты космоплан запускает свои двигатели и разгоняется до скорости, семикратно превышающей скорость звука. Тем самым будет достигаться колоссальная экономия на топливе.

Момент отделения 50-т машины размерами больше лайнера Boeing 737 будет критическим для системы и именно ему посвящены многочисленные эксперименты в аэродинамической трубе. Как выяснили учёные, при преодолении космопланом звукового барьера на катапульте между самолётом и землёй запускается каскад ударных волн. Нижняя часть аппарата начинает испытывать многочисленные ударные нагрузки из-за отражений ударных волн от близкой поверхности земли. Эти же ударные волны нарушают воздушный поток, создавая очаги воздушного потока дозвуковой скорости между аппаратом, электромагнитными салазками и треком.

Когда салазки достигают заданной скорости, они резко останавливаются, и происходит отделение космоплана. Хаотичный поток воздуха сначала поддерживает аппарат, но через четыре секунды, как показало испытание в аэродинамической трубе, поток срывается в нисходящую тягу. Для гипотетических пассажиров судна и экипажа в этот момент возникла бы кратковременная невесомость. Но по мере увеличения расстояния между самолетом и взлётной полосой интенсивность воздушного потока уменьшается, пока полностью не исчезнет. К этому моменту двигатели самолёта должны достичь необходимой тяги и создать ему условия для набора высоты.

Моделирование показало, что конструкция космоплана требует усиления в местах наиболее сильно подверженных аэродинамическим ударам. Но в целом, этот подход признан безопасным и осуществимым, как написали учёные в своей статье. Очевидно, что предложенный подход будут проверять на практике. Для этого уже построены две экспериментальные трассы. Трассы, что показательно, построены не только и не столько для аэрокосмического проекта, а для разработки поездов на магнитной подушке. Одна из них — 2-км вакуумная труба в промышленном центре Датун, провинция Шаньси, построенная Китайской корпорацией аэрокосмической науки и промышленности (CASIC), позволит разгонять маглевы в трубе с низким вакуумом до 100 км/ч. В перспективе длина трубы достигнет 60 км, по которой можно будет разгонять поезд до 5000 км/ч. На трассе будут проверяться возможности электромагнитного разгона, управления и всего прочего, что также найдёт применение в катапультах для космических запусков.

Аналогичную площадку также создали в Цзинане, столице восточной провинции Шаньдун, там проводятся похожие эксперименты со сверхскоростными электромагнитными санями под наблюдением Академии наук Китая (CAS). Наконец, в Китае также создаются обычные боевые рельсотроны, если слово «обычные» применимо к подобным проектам.

Всё вместе означает, что Китай понемногу развивает материально-техническую базу, которая в перспективе может произвести революцию в сфере запусков в космос. Если рельсовый ускоритель и гиперзвуковой космоплан станут реальностью, то цена доставки каждого килограмма полезной нагрузки на орбиту будет существенно дешевле $100 (до $60 и даже меньше).

Stratolaunch впервые запустила прототип гиперзвукового планера Talon-A с двигателем

Компания Stratolaunch сообщила об успешном запуске TA-1, прототипа гиперзвукового планера Talon-A, оснащённого ракетным двигателем. Прежде запускался только прототип без двигателя, который просто планировал. Запуск TA-1 был выполнен с гигантского самолёта Roc (Stratolaunch Model 351).

 Источник изображений: Stratolaunch

Источник изображений: Stratolaunch

Сообщается, что самолёт Roc взлетел из аэрокосмического порта Мохаве 9 марта в 10:17 по восточному времени (17:17 мск), направившись на запад над Тихим океаном у побережья центральной Калифорнии, где в неустановленное время запустил ТА-1. Спустя более чем через четыре часа после взлёта Roc совершил посадку в Мохаве.

Сегодняшний запуск был 14-м испытательным полётом Roc. Запуску ТА-1 с двигателем предшествовали испытания на отделение прототипа TA-0 без двигателя и два испытательных полёта Roc в режиме «captive-carry» с подвешенным TA-1.

Также в ходе вчерашних испытаний впервые был задействован ракетный двигатель Hadley компании Ursa Major Technologies. Основные задачи нынешних испытаний включали безопасное отделение ТА-1 от самолёта-носителя, запуск двигателя Hadley, ускорение, устойчивый набор гиперзвуковым планером высоты и управляемое приводнение в Тихом океане.

Руководители Stratolaunch заявили в беседе с журналистами, что не могут раскрыть максимальную скорость или высоту полёта ТА-1, сославшись на «собственные соглашения» с неуказанными заказчиками. «В рамках нашего успешного выполнения целей испытаний мы достигли режима высокого сверхзвука, приближающегося к гиперзвуковому полёту (скорость выше 5 Махов)», — сказал Захари Кревор (Zachary Krevor), президент и исполнительный директор Stratolaunch.

Аарон Кассбир (Aaron Cassebeer), старший вице-президент по проектированию и эксплуатации в Stratolaunch, сообщил, что все основные цели испытаний были выполнены. «В настоящее время у нас есть хорошие возможности для продолжения запланированной серии испытаний», — отметил он.

Следующий прототип ТА-2, в отличие от ТА-1, предназначен для многоразового использования. Его лётные испытания планируется начать во второй половине года. Ещё один прототип многоразового использования ТА-3 находится в стадии строительства.

Китай заявил о разработке самого мощного детонационного двигателя для гиперзвуковых полётов

В китайском рецензируемом журнале Propulsion Technology опубликована статья о проекте комбинированного детонационного ротационного двигателя для гиперзвуковых полётов. Согласно моделированию, двигатель сможет разгонять воздушное средство до скорости 16 Маха. Это самая смелая на сегодня заявка в сфере гиперзвуковых полётов, реализация которой может не задержаться.

 Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

Источник изображения: ИИ-генерация Кандинский 3.0/3DNews

За последние годы Китай много говорит о разработке двигателей для гиперзвуковых полётов. Но это не только разговоры. Достаточно много становится известно о практических шагах. В сентябре этого года, например, в небо поднимался беспилотник с детонационным ротационным двигателем. Также сообщается о многочисленных испытаниях прототипов в аэродинамических трубах. Есть даже экзотические случаи, как гиперзвуковые двигатели на угле (на угольной пыли, точнее). Наверняка о многом не сообщается по соображениям секретности, но отрицать движение вперёд тоже нельзя. Новые разработки быстро доводят до прототипов и либо отбрасывают, либо продолжают доводить до ума.

Идея нового комбинированного детонационного ротационного двигателя заключается в том, что до достижения скорости 7 Маха двигатель работает на принципе создания вращающегося фронта волны детонирующего топлива. Такой двигатель способен работать в большом диапазоне мощностей и сможет поднять самолёт с взлётной полосы и также позволить приземлиться на полосу с малой дозвуковой скоростью.

На скорости выше 7 Маха скорость набегающего воздуха начинает мешать работе двигателя. Топливо перестаёт нагреваться, и детонация может сорваться. Китайские инженеры предложили добавить к задней части двигателя небольшой кольцевой блок с наклонной детонационной камерой. Тогда на скорости свыше 7 Маха вращательная детонация прекратится, и начнёт работать линейная и, фактически, прямоточная.

 Источник изображения: Beijing Power Machinery Institute

Источник изображения: Beijing Power Machinery Institute

Разработчики из Пекинского института энергетического машиностроения признают, что моменты перехода от одного вида детонации к другому остаются сложным процессом, когда двигатель может работать неустойчиво. По крайней мере, об этом говорит моделирование. Дальнейшая работа и испытания в аэродинамической трубе помогут добиться оптимальной конструкции рабочих камер и перейти к созданию масштабного прототипа.

Следует сказать, что примерно по такому же пути пошла американская компания GE Aerospace. Но она после стадии разгона на принципе вращательной детонации переходит на прямоточный ракетный реактивный двигатель. В этом есть плюсы и минусы. КПД топлива падает, и растёт его расход, хотя устойчивость перехода между режимами будет выше. Если китайцам получится совместить ротационный детонационный двигатель и линейный детонационный двигатель, то КПД такого двигателя во всех режимах полёта будет приближаться к 80 %.

GE Aerospace успешно испытала прототип гибридного гиперзвукового двигателя — не такого, как у всех

Компания GE Aerospace на заводском стенде в Нискайюне, штат Нью-Йорк, продемонстрировала работу комбинированного гиперзвукового двигателя для ракет, беспилотников и самолётов. Установка выполнена в виде турбины, сочетающей прямоточный реактивный двигатель и ротационный детонационный двигатель. Такая конструкция обеспечит движение на скорости как до 3 Маха, так и свыше 5 Маха, делая воздушные средства самодостаточными и высокоманёвренными.

 Источник изображения: GE Aerospace

Источник изображения: GE Aerospace

Современные гиперзвуковые летательные аппараты подразумевают разгон на носителе с переходом границы 5 и более Махов после перехода в режим пикирования с ограниченной манёвренностью. С универсальными двигателями, которые поддерживали бы широкий диапазон скоростей для взлёта и посадки, а также для движения и манёвров на гиперзвуковой скорости, пока не складывается. Компания GE Aerospace пытается решить эту задачу, фактически скрестив прямоточный реактивный двигатель и ротационный детонационный двигатель.

Более того, заявлено, что новый дизайн в сочетании с достижениями компании в области высокотемпературных материалов, высокотемпературной электроники, 3D-печати и технологий терморегулирования приведёт к созданию практичного двигателя, который не только сможет обеспечить широчайший спектр скоростей, но также будет меньше и легче аналогичных двигателей.

Сами по себе прямоточные реактивные двигатели, способные работать в гиперзвуковых условиях, плохо работают при низких числах Маха, поэтому транспортному средству всё равно необходимо разгоняться ракетой или другим носителем, пока оно не наберет достаточную скорость для включения двигателя. Двигатель на принципе ротационной детонации или вращения, когда топливо и воздух сгорают в зазоре между двумя цилиндрическими камерами, что создаёт вихреподобный фронт взрывной волны, работает как на малых, так и на гиперзвуковых скоростях. Комбинированный двигатель использует преимущества первых и вторых, представляя универсальное решение для гиперзвука.

 Пример ротационного детанационного двигателя. Источник изображения: USAF/AFRL

Пример ротационного детонационного двигателя. Источник изображения: USAF/AFRL

Такой двигатель будет без движущихся частей, что сделает более простым и надёжным как в эксплуатации, так и в обслуживании. Прямоточную схему компания отчасти позаимствовала у небольшой компании Innoveering LLC из Нью-Йорка, у которой были собственные разработки по гиперзвуку. Эта компания была куплена летом нынешнего года. Ротационные детонационные двигатели компания GE Aerospace разрабатывает самостоятельно около 10 лет.

«Мы убедились, что наш опыт в области турбин с высоким числом Маха — наш опыт в ротационных детонационных двигателях, который был создан в нашем Глобальном исследовательском центре (GRC) в Скенектади, Нью-Йорк, в сочетании с высокотемпературными материалами с высокими эксплуатационными характеристиками, хорошо сочетается с [разработками] Innoveering,пояснила Эми Гаудер, президент и исполнительный директор GE Aerospace, Defense & Systems. — У них есть опыт в области впускной и выпускной систем».

Остаётся добавить, что полномасштабную версию двигателя ПРД/РДД компания обещает представить в 2024 году. А пока свои версии беспилотников с подобными двигателями потихоньку запускают в небо китайцы.

Самый большой в мире самолёт выполнил первый полёт с заправленным гиперзвуковым планером

Огромный самолёт Roc компании Stratolaunch впервые поднял в воздух полностью заправленный гиперзвуковой аппарат Talon-A. Последний работает на жидком топливе и со временем отправится в самостоятельный полёт. Самолёт стал для него испытательным стендом, благодаря которому компания начнёт продавать услуги по тестированию гиперзвукового оборудования и технологий всем желающим.

 Источник изображений: Stratolaunch/Matt Hartman

Источник изображений: Stratolaunch/Matt Hartman

Для двухфюзеляжного самолёта «Птица Рух» (Roc) с размахом крыльев 117 м полёт с заправленным гиперзвуковым аппаратом стал 12-м в лётной карьере. Полёт длился 3 ч 22 мин. Для крепления полезной нагрузки — прототипа гиперзвукового планера Talon-A — между двух фюзеляжей под крылом закреплён специальный пилон с лебёдками. На аэродроме планер подтягивается к пилону и закрепляется. В воздухе на высоте 10 тыс. метров планер будет отделяться и на своих жидкостных двигателях разовьёт скорость свыше 5 Маха, после чего сам приземлится на ВПП.

В планере предусмотрены множественные отсеки, в том числе с ограниченным доступом, в которых можно будет испытывать электронику и механизмы для будущих гиперзвуковых самолётов и ракет. Так, компания Stratolaunch уже подписала договор на проведение пяти гиперзвуковых испытаний с таким крупным представителем ВПК США, как компания Leidos.

Компанию Stratolaunch в 2011 году основал Пол Аллен (Paul Allen) — один из основателей Microsoft. Пол умер в 2018 году и тем самым отправил компанию в свободный полёт. В 2019 году руководство Stratolaunch приняло решение отказаться от идей Пола по организации «воздушного старта» — отправке ракет в космос из-под крыла самолёта Roc. Вместо этого было решено преобразовать самолёт в летающую лабораторию для испытания сверхзвуковых технологий.

Полёт самолёта 3 декабря с полностью заправленным гиперзвуковым аппаратом приблизил этот момент. После анализа всех данных руководство Stratolaunch примет решение об осуществлении первого запуска гиперзвукового аппарата с включением двигателей. Сброс без включённых двигателей был успешно осуществлён в мае этого года. Пора в полёт на своих крыльях!

Австралийская Hypersonix испытает гиперзвуковой беспилотник, сделанный по заказу Пентагона

В рамках программы подведомственного Пентагону подразделения Defense Innovation Unit (DIU) уже летом следующего года австралийская компания Hypersonix Launch Systems проведёт испытания гиперзвукового летательного аппарата — контракт на его создание австралийцы заключили с американскими военными.

 Иллюстрация. Источник изображения: Hypersonix

Иллюстрация. Источник изображения: Hypersonix

DART AE, над которым ведётся работа, будет представлять собой трёхметровый, 300-килограммовый демонстрационный аппарат с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. Ожидается, что он сможет достигать гиперзвуковой скорости в 7 Махов. Детали первых испытаний пока уточняются и станут известны в следующем году. Но уже ясно, что речь идёт о создании беспилотного аппарата.

Летательный аппарат должен быть готов уже следующим летом — Пентагон наращивает усилия по развитию гиперзвуковых технологий. Подразделение DIU, подведомственное Пентагону, характеризует себя как структуру, фокусирующую усилия на ускорении внедрения коммерческих технологий и решений двойного назначения для быстрого решения оперативных задач.

В рамках оборонных инициатив Пентагона DIU представила проект HyCAT (high-cadence testing capabilities), обеспечивающий коммерческим компаниям возможность разрабатывать многоразовые и недорогие тестовые летательные средства и снизить нагрузку на ресурсы самого американского Министерства обороны. Также известно, что DIU заключили контракты с компанией Fenix Space на создание специальной буксировочной платформы для запусков, а также с компанией Rocket Lab, которая занимается подготовкой полёта суборбитальной гиперзвуковой ракеты Hypersonic Accelerator Suborbital Test Electron (HASTE).

На пороге гиперзвука: самый большой в мире самолёт произвёл тестовый сброс гиперзвукового планера

Компания Stratolaunch сообщила об успешном отделении в воздухе прототипа гиперзвукового планера. Планер крепится на пилоне под крылом двухфюзеляжного самолёта Roc с размахом крыльев 117 метров. Первые испытания планера с преодолением планки скорости в 5 Махов начнутся в конце этого лета. Гиперзвуковой планер отделится от самолёта в воздухе и разовьёт рекордную скорость, после чего приземлится на аэродром.

 Гиперзвуковой аппарат компании в представлении художника. Источник изображений: Stratolaunch

Гиперзвуковой аппарат компании в представлении художника. Источник изображений: Stratolaunch

Мечтой основателя компании Stratolaunch Пола Аллена (также одного из основателей компании Microsoft), был космос — запуск ракет с гигантского самолёта-носителя. Для этого аэрокосмическая компания построила самый большой в мире по размаху крыльев самолёт Roc, взяв имя у легендарной птицы из арабских сказок. Самолёт Roc сам стал легендой. В движение его приводят шесть двигателей от Boeing 747, а садится он на 28 колёс шасси. Но со смертью Пола в 2018 году проект Stratolaunch стал испытывать финансовые трудности и о космосе мечтать уже не пришлось.

 Момент сброса протипа

Момент сброса первого прототипа

Управляющая компания решила переделать самолёт Roc в летающую лабораторию для испытания гиперзвуковых платформ от материалов до конструкций и электроники. Непосредственно для испытания решено было создать гиперзвуковой планер, который бы сбрасывался с самолёта в воздухе и развивал бы необходимую скорость самостоятельно. Так был предложен проект планера Talon-A и система его подвеса под крыло самолёта-носителя.

 Пилон для крепления и сброса гиперзвукового планера

Пилон для крепления и сброса гиперзвукового планера

Самолёт-носитель был испытан продолжительными полётами пять раз или около того. Первый прототип гиперзвукового планера TA-0 испытывался только как макет для проверки системы монтажа и крепления к пилону. В прошлую субботу (13 мая) прототип впервые испытали на отделение от пилона в воздухе. Разделение прошло успешно и команда Stratolaunch уверена, что это привело компанию на порог гиперзвука — испытания следующего уже летающего на скорости сверх 5 Махов прототипа начнутся в конце этого лета.

 Самолёт-носитель Roc

Самолёт-носитель Roc

Это будет прототип TA-1. ОН будет беспилотным, как и все последующие аппараты. Самолёт-носитель поднимет его на высоту 10 тыс. м, после чего произойдёт отделение и самостоятельный полёт с последующим приземлением на взлётно-посадочную полосу.

Разработчики гиперзвуковых самолётов Stargazer и Destinus заявили о прогрессе: идут испытания двигателей и прототипов

Гражданская сверхзвуковая авиация завершила свою историю 20 лет назад с последним полётом «Конкорда». Сегодня она начинает делать попытки к возрождению, и даже на более высоком уровне — гиперзвуковом. Проектов много, но особенного прогресса пока не видно. Но на два из них стоит обратить внимание — это американский проект самолёта Stargazer компании Venus Aerospace и европейский Destinus одноимённой швейцарской компании с русскими корнями.

 Источник изображений: Venus Aerospace

Stargazer. Источник изображений: Venus Aerospace

Оба проекта находятся в динамическом развитии, финансово поддерживаются сторонними капиталами и демонстрируют прогресс.

Компания Venus Aerospace из Хьюстона сообщила об успешных стендовых испытаниях двигательной установки для гиперзвукового самолёта Stargazer. Двигатели аппарата будут ротационно-детонационными. Такие двигатели обычно имеют кольцевую камеру сгорания с простенком. Топливо впрыскивается в простенок либо порциями, тогда это будет импульсный двигатель, либо непрерывно. Импульсные детонационные двигатели (ДД) в отличие от двигателей с непрерывной детонацией сжигают меньше топлива, они эффективнее, но тяга будет меньше. В России, кстати, разрабатывают импульсные ДД.

 Общий принцип работы РДД (https://aerospaceamerica.aiaa.org)

Общий принцип работы РДД. Источник изображения: aerospaceamerica.aiaa.org

Кольцевой фронт ударной волны в двигателе движется намного быстрее скорости звука и открывает путь к гиперзвуковым полётам на скоростях более 5 Маха. Самолёт Stargazer будет развивать скорость до 9 Махов. Это будет позволять ему, например, доставлять пассажиров из Токио в Лос-Анджелес менее чем за час, тогда как сегодня на такое путешествие уйдёт около 11 часов. Правда, этот час придётся любоваться чернотой космоса и крутым изгибом горизонта, а не белоснежными облаками.

Разработчики Stargazer утверждают, что детонационные двигатели в штаб-квартире компании в Хьюстоне работали как требуется, вращая в камере сгорания огненный торнадо со скоростью 20 тыс. оборотов в секунду. Что более важно, в новых испытаниях впервые было использовано топливо комнатной температуры, что делает его пригодным для обычной и простой эксплуатации в самолётах.

 Стендовые испытания РДД

Стендовые испытания РДД Venus Aerospace

«Теперь у нас есть и технические знания, и инженерные наработки, чтобы полностью перейти к следующим этапам разработки и лётным испытаниям», — сказал глава компании.

После испытаний бывший администратор NASA и конгрессмен США Джим Брайденстайн сказал: «Это представляет собой ключевое продвижение к реальным летающим системам, как для оборонного применения, так и в конечном итоге для коммерческих высокоскоростных путешествий». В NASA также занимаются разработкой подобных двигателей и успешно испытывают их прототипы.

Компания Venus Aerospace работает над концепцией гиперзвукового самолета с 2020 года. За короткий срок она собрала $33 млн на проект. Теперь она начнёт гиперзвуковые лётные испытания с запуска 9-кг беспилотника, который, как надеется компания, сможет достичь скорости 5 Махов. После этого будет построен прототип Stargazer, хотя дата его создания официально пока не озвучена.

Добавим, это будет аппарат на 12 пассажиров. Его длина составит около 46 м, а ширина — до 31 м. Полёт будет проходить на высоте около 52 км со скоростью 3086 км/ч. Вес самолёта будет достигать 68 т.

 Источник изображений: Destinus

Источник изображений: Destinus

Европейский проект с русскими корнями — швейцарская компания Destinus, основанная бывшим владельцем «Техносилы» Михаилом Кокоричем — создаёт гиперзвуковой самолёт, который будет летать со скоростью 5 Махов. Это как раз та граница, с которой скорость движения официально считается гиперзвуковой. Отличительной чертой проекта Destinus является использование водородного двигателя. Это чисто, легко и энергоэффективно.

Компания Destinus со штаб-квартирой в Швейцарии и инженерными офисами в Испании, Франции и Германии с общим штатом сотрудников 120 человек создана в 2021 году. На её счету уже два лётных прототипа и готовится третий, который начнёт испытания до конца текущего года. Это будет уже сверхзвуковой аппарат (предыдущие летали на дозвуковой скорости). Впрочем, разгон до сверхзвука с использованием водородного топлива ожидается только в 2024 году или позже. Прототип Destinus 3 имеет в длину те же 10 м, что и предшественник, но будет в 10 раз тяжелее и 20 раз сложнее в плане конструкции и двигательной установки.

 Прототип Destinus 2

Прототип Destinus 2

Прототипы Destinus представляют собой самолеты со смешанным корпусом в форме волнолета — гиперзвуковой конструкции, впервые задуманной в 1950-х годах, но так и не доведённой до производства. "Её цель [формы] состоит в том, чтобы вы могли ездить поверх ударных волн, которые генерируются самим самолётом. Это довольно эффективная форма, в которой вы можете использовать меньше топлива для полёта, потому что у вас будет меньше сопротивление воздуха».

Естественно, с каждым новым прототипом Destinus совершенствует и корректирует дизайн. Через два десятилетия команда ожидает, что самолёты, с которыми она работает, будут выглядеть несколько иначе, чем те, которые она тестирует сейчас. Ожидается, что к 2030-м годам будет создан 25-местный самолёт ограниченной дальности полёта. Это будет транспорт бизнес класса. Гиперзвуковой самолёт большей вместимости появится к 2040-м годам, и он будет иметь уже места даже эконом класса.

Интересно добавить, что Destinus не ждёт милости от инвесторов и стремится зарабатывать на свои проекты сама. Так, в прошлом месяце она купила голландскую компанию OPRA — производителя промышленных газотурбинных двигателей и теперь Destinus Energy будет получать средства от продажи турбин.

Китай испытал трамплинную систему отделения гиперзвукового самолёта от стартового носителя

Китайские учёные придумали, как адаптировать традиционный метод запуска самолётов с морских судов с помощью трамплина для гиперзвуковых летательных аппаратов, и недавно успешно испытали данную концепцию на прототипе. Это открывает путь к гражданскому гиперзвуковому транспорту, а также предоставит ещё один способ космических запусков.

Сам по себе самолёт не может разогнаться до гиперзвуковой скорости — для этого нужен ракетный ускоритель. Однако момент отделения самолёта от носителя на гиперзвуковых скоростях проходит в крайне сложных условиях среды. Сегодня не существует способов безопасно в воздухе разделить носитель и самолёт. Трамплинная система разделения может стать таким решением.

Опыт был поставлен в гиперзвуковой аэродинамической трубе JF-12. Модель челнока (самолёта) в масштабе 1:80 стартовала с макета носителя длиной 1 метр. Сход с носителя был осуществлён на скорости 7 Махов. На отделение модели самолёта от носителя ушло менее 1 с. Как показала замедленная съёмка, турбулентность встречной ударной волны сначала приподняла нос самолёта, а затем его хвост, когда тот достиг края платформы. Наблюдаемая динамика показала возможность безопасного разделения самолёта и носителя на гиперзвуковой скорости.

 Источник изображения: Acta Aeronautica et Astronautica Sinica

Источник изображения: Acta Aeronautica et Astronautica Sinica

В отличие от трамплина на авианосце, на гиперзвуковой платформе-носителе физически подъём отсутствовал. Её поверхность была идеально ровной, что не помешало безопасному расхождению с самолётом. Модифицированный трамплин, как оказалось, вполне подходит для системы разделения носителя и капсулы. Как показали расчёты, 87-тонный челнок затратит на отход от платформы не более 1/10 силы от мощности своего двигателя, а сам отход произойдёт за 8 с. Иными словами, никаких дополнительных ускорителей для отделения самолёта от носителя не потребуется, что сделает конструкцию проще и надёжнее.

В будущем подобные системы могут обеспечить как суборбитальные перелёты из одной точки Земли в другую, так и полёты челноков в космос. Пассажирская капсула-самолёт не способна самостоятельно разогнаться до гиперзвуковых скоростей, но стартовый носитель с этим легко справится.

Китай планирует построить гражданский гиперзвуковой флот для перевозки пассажиров в любую точку планеты в течение 1–2 часов. В разработке находится реактивный гиперзвуковой летательный аппарат, который сможет летать на околокосмических высотах со скоростью, в пять и более раз превышающей скорость звука. Некоторые ученые считают, что эта технология вызовет транспортную революцию, когда самолет сможет взлетать и приземляться в существующих аэропортах за небольшую часть стоимости эксплуатации ракеты.

Китай испытал детонационный гиперзвуковой двигатель, который работает на угле

В серии экспериментов китайские учёные показали работу двигателя для гиперзвуковых воздушных судов, топливом для которых названы пары этилена в смеси с угольным порошком. На старте выхлоп из дюз такого двигателя похож на дым из трубы паровоза, но в целом такое топливо будет на 20 % эффективнее и чище альтернативных смесей.

 Источник изображения: SCMP

Источник изображения: SCMP

Впервые использовать угольный порошок для ракетных детонационных «взрывных» двигателей предложили около десяти лет назад российские учёные. Правда, специалисты РАН в качестве основы для топлива рекомендовали использовать жидкий водород. Но жидкий водород — это сложная система бортового хранения и транспорта топлива, охлаждённого до сверхнизких температур. Поэтому китайцы пошли дальше, и перешли на этилен, точнее его пары, которые тоже подходят для зажигания топлива и запуска непрерывной серии его детонаций. Это позволило сильно упростить топливную систему.

В экспериментах физики Нанкинского университета науки и технологий показали, что скорость ударной волны в двигателе на угольном порошке и парах этилена достигает скорости 2 тыс. м/с, что в шесть раз больше скорости звука. Что важно, исследователи проводили запуск прототипа двигателя в широком диапазоне температур в условиях недостатка и избытка кислорода. Во всех случаях прототип показал устойчивые запуск и детонационные серии. Это означает, что данный тип двигателя и топливной смеси будут пригодными для полётов на разных скоростях и высотах. Например, гиперзвуковой самолёт с таким двигателем сможет совершать взлёт и посадку на обычных аэродромах на низких скоростях, что невозможно или сложнореализуемо для других типов гиперзвуковых двигателей.

 Запуск гиперзвукового двигателя на угольном порошке. Источник изображения: Nanjing University of Science and Technology

Запуск гиперзвукового двигателя на угольном порошке. Источник изображения: Nanjing University of Science and Technology

Эта же команда учёных в мае этого года сообщила о разработке детонационного гиперзвукового двигателя на керосине и этилене — тоже эффективном и дружественном к окружающей среде топливе. Другая группа китайских специалистов разрабатывает гиперзвуковые двигатели на аммиаке с возможностью полётов на скорости до 10 Махов. Также у китайцев в разработке бор, который позволит гиперзвуковым летательным аппаратам двигаться не только в воздухе, но и даже под водой. Это позволяет констатировать, что Китай, как и Россия, в первом приближении освоил разработку гиперзвуковых двигателей, но останавливаться на достигнутом не собирается.

Разработка суборбитального космического самолёта в Китае впервые профинансирована научным фондом

Не секрет, что всё связанное с гиперзвуковыми полётами в первую очередь интересует военных. В то же время гражданское применение гиперзвука приведёт к быстрым межконтинентальным перелётам, а также к суборбитальному и космическому туризму. Для таких целей в Китае разрабатывается гиперзвуковой суборбитальный космический самолёт, проект которого впервые поддержан не военными, а гражданским Научным фондом Китая.

 Источник изображения: Space Transportation

Источник изображения: Space Transportation

Китайские источники сообщают, что 7 сентября Национальный фонд естественных наук Китая утвердил необнародованную сумму финансирования проекта суборбитального транспорта для развёртывания гиперзвуковой транспортной системы. Участники проекта обязуются к 2035 году создать многоразовое пассажирское суборбитальное воздушное судно для 10 пассажиров. К 2045 году будет представлено воздушное судно для 100 пассажиров. В каждом случае речь идёт о полётах на скорости свыше 5 Махов. Пассажиры или груз могут быть доставлены в любую точку планеты примерно за один час.

Похожий проект компании SpaceX предполагает доставку пассажиров из одной точки Земли в другую с помощью многоразовых ракет Starship. Проект должен воплотиться в жизнь к 2028 году, хотя учитывая регулярные «завтраки» владельца компании — Илона Маска, это может произойти намного позже, если вообще произойдёт.

В случае китайского проекта доставлять пассажиров будут из аэропортов, а не с космодромов. Китайский гиперзвуковой транспорт будет подниматься многоразовым самолётом-носителем (или ракетными ускорителями) на высоту около 100 км, после чего транспорт будет отделяться и на высоте 120 км переходить на гиперзвуковою скорость. Посадка космического самолёта также будет осуществляться на аэродром.

Для осуществления подобного революционного проекта требуется множество параллельных разработок и работ. Такие работы уже ведутся. Например, в конце августа Китай впервые провёл тестовый пуск возвращаемой суборбитальной космической ракеты собственной разработки, а ещё ранее в августе запустил многоразовый тестовый космический корабль. С гиперзвуком тоже есть продвижения. В июле китайские учёные сообщили об успешном тестовом гиперзвуковом полёте транспортной ракеты, которая комбинировала работу ракетных и «дышащих» гиперзвуковых двигателей.

В заключение отметим, что при продвижении гиперзвука Китай делает ставку на «дышащие» двигатели, которым для работы не нужен запас кислорода на борту. Необходимый для реакции горения кислород ракета захватывает из окружающей атмосферы в ходе полёта, что оставляет больше места для грузов и пассажиров. Ракета SpaceX подобным похвастаться не сможет. Весь кислород она будет нести в своих баках.

Китай испытал очередной гиперзвуковой транспорт — скорость ракеты превысила 5 Махов

Как сообщает китайское издание SCMP, учёные из Северо-Западного политехнического университета в городе Сиань доложили об успешном тестовом гиперзвуковом полёте транспортной ракеты, которая комбинировала работу ракетных и «дышащих» гиперзвуковых двигателей, обеспечивая полёт в разном диапазоне скоростей, включая превышающую 5 Махов. Работе над проектом не помешало то, что университет давно находится под санкциями США.

 Источник изображения: Weibo

Источник изображения: Weibo

Университет заявил, что испытательный полет прошел «с полным успехом» и стал первым в мире доказательством работоспособности критически важных новых технологий. Прежде всего, речь идёт об использовании недорогого и относительно чистого ракетного топлива — керосина. Запуск был произведен на неуказанном испытательном полигоне в северо-западном регионе Китая. Ракета стартовала из вертикального положения и продемонстрировала плавный и последовательный запуск обоих двигателей — вспомогательного ракетного и основного гиперзвукового.

В момент старта оба двигателя аппарата Feitian 1 работали одновременно. Отключение ракетного двигателя произошло после перехода аппарата в сверхзвуковой режим. «Дышащий» гиперзвуковой двигатель использовал для своей работы забортный кислород, чем экономил на запасе бортового топлива. Проблемы начались при разгоне до скорости 4 Маха — воздушная смесь перестала поступать в двигатели в достаточном объёме, но на этот случай была предусмотрена другая система смешивания компонентов. Переключение на второй контур позволило разогнать аппарат до большей скорости.

 Источник изображения: Weibo

Источник изображения: Weibo

Учёные отмечают, что ещё одной проблемой было организовать переходы между различными режимами двигателя на керосине. Керосин не такое активное топливо, как водород и процессы по его контролируемому зажиганию прибавил учёным работы. Впрочем, полёт показал, что учёные со своей работой справились. Испытания позволили подтвердить «прорыв в некоторых критических технологиях, таких как регулировка теплового потока и высокоэффективное сгорание [топлива] в сверхшироком диапазоне скоростей».

Это не первый успешный испытательный полёт китайского гиперзвукового аппарата. Об успешных запусках сообщалось ещё в 2019 году, а в 2021 году мир потрясённо узнал о запуске Китаем гиперзвукового «глайдера», к чему на Западе оказались не готовы. Испытания американских гиперзвуковых ракет пока находятся на стадии неудачных прототипов. Но это уже другая история.

Самый большой в мире самолёт поднялся на максимальную высоту

Неделю назад компании Stratolaunch пришлось прервать шестой испытательный полёт самого большого в мире самолёта Roc (птица Рух). После проверки бортовых систем вчера самолёт совершил седьмой испытательный полёт, в ходе которого поднялся на максимально доступную ему высоту 8200 м. Тем самым компания ускорила подготовку к первому запуску прототипа гиперзвукового планера с борта самолёта, что ожидается в конце этого года.

 Источник изображения: Stratolaunch

Источник изображения: Stratolaunch

Самолёт Roc с размахом крыльев 117 м пробыл в воздухе три часа. В ходе шестого испытательного полёта самолёт пришлось вернуть на землю после часа полёта, что не позволило провести весь комплекс испытаний. Целью испытательных полётов на данном этапе является проверка аэродинамической, конструкционной и аппаратной интеграции в систему самолёта пилона для подвеса и сброса прототипов гиперзвуковых аппаратов, а также способность самолёта маневрировать с подвесом, включая прототип гиперзвукового аппарата.

 Источник изображения: Stratolaunch

Источник изображения: Stratolaunch

На крыле между двумя фюзеляжами Roc пилон занимает 4 м. В будущем там планируется разместить три пилона, благо расстояние между фюзеляжами (30 м) это позволяет. Сбрасываемые с самолёта гиперзвуковые планеры Talon-A будут разгоняться до скоростей выше 5 чисел Маха и самостоятельно приземляться на полосу. Аппарат Talon-A будет иметь ряд отсеков для испытания оборудования клиентов на гиперзвуковых скоростях. Платформа готовится как для военных, так и для гражданских разработчиков.

 Гиперзвуковой планер Stratolaunch Talon-A. Источник изображения: Stratolaunch

Гиперзвуковой планер Stratolaunch Talon-A. Источник изображения: Stratolaunch

Способность самолёта Roc подняться на максимальную высоту свыше 8 км показывает, что компания уверенно движется к запланированной цели сбросить в конце этого года первый прототип Talon-A (TA-1) для проверки самостоятельного полёта. Сейчас к пилону подвешен ранний прототип TA-O, который сбрасываться не будет. Многоразовый прототип TA-2 будет готов в следующем году. С него начнётся финальная подготовка испытательной гиперзвуковой платформы Stratolaunch для коммерческой эксплуатации летающей лаборатории.

Гиперзвуковой самолёт Stargazer будет летать на высоте 50 км со скоростью до 9 Махов

Базирующийся в Хьюстоне (США) стартап Venus Aerospace опубликовал рендеры гиперзвукового пассажирского самолёта Stargazer. Компания уже привлекла $33 млн на разработку невероятно быстрого летательного средства, способного двигаться со скоростью в 9 раз превышающей скорость звука.

 Источник изображения: Venus Aerospace

Источник изображения: Venus Aerospace

Судя по пресс-релизу компании, Venus Aerospace работает над созданием самолёта с 2020 года. Из привлечённых $33 млн только миллион приходится на финансирование из государственного бюджета США. Гиперзвуковыми считаются воздушные объекты, летящие со скоростью 5 Махов и выше, а Stargazer будет потенциально способен достигать скорости 9 Махов.

По данным компании, летательное средство сможет нести 12 пассажиров на высоте 51,8 км. Хотя Venus называет Stargazer «космическим самолётом», технически граница космоса находится на 30-50 км выше максимально доступной для него высоты полёта — даже в теории тот будет осуществляться намного ниже воображаемой линии Кармана, отделяющей земную атмосферу от космического пространства. Тем не менее на такой высоте пассажирам будет уже хорошо видна кривизна Земли.

Ожидается, что Stargazer сможет доставлять пассажиров из Токио в Лос-Анджелес менее, чем за час — сегодня на такой полёт у коммерческого авиалайнера уходит порядка 11 часов. Stargazer будет взлетать, как обычный самолёт, а вдали от городов будут включаться ракетные двигатели. Наземные испытания пройдут не раньше 2025 года, на полётные испытания уйдёт не менее 5 лет.

В идеале стоимость полётов не будет превышать цену билетов на места первого класса в авиалайнере, но, по словам разработчиков, она будет зависеть от ряда переменных. Не стоит сбрасывать со счетов и психологический фактор, способный повлиять на успех проекта — не все готовы путешествовать, глядя по дороге в иллюминатор на черноту космоса. Впрочем, судя по количеству желающих стать космическими туристами, это проблема вряд ли столь важна и у гиперзвуковых самолётов найдётся своя аудитория.

Stratolaunch показала прототип гиперзвукового аппарата TA-0 и пилон для его запуска с самого большого в мире самолёта

Компания Stratolaunch показала, как выглядят пилон на крыле самолёта Roc и прототип TA-0 гиперзвукового аппарата Talon-A. Когда-то самолёт Roc с самым большим в мире размахом крыльев — 117 метров — создавался для покорения космоса как самолёт-носитель для воздушных запусков ракет-носителей. Затем цели поменялись, и теперь самолёт превращают в летающую лабораторию для испытания оборудования для гиперзвуковых воздушных аппаратов.

 Источник изображения: Stratolaunch

Прототип гиперзвукового аппарата TA-0. Источник изображения: Stratolaunch

В перспективе самолёт Roc будет нести под крылом между фюзеляжами три пилона для запуска одновременно трёх аппаратов Talon-A. Каждый пилон — это конструкция с аэродинамическими обводами из алюминия и углепластика весом 3,6 т. Под крылом ширина пилона чуть больше 4 м при общей ширине крыла между фюзеляжами 29 м. Пространства достаточно для безопасного сброса аппарата и его запуска в свободный полёт.

 Источник изображения: Stratolaunch

Источник изображения: Stratolaunch

Сам аппарат Talon-A будет длиной 8,5 м и шириной 3,4 м со стартовым весом 2,7 т. В каждом аппарате будет несколько отсеков для испытуемого оборудования. Доступ к отсекам будет индивидуальный с соблюдением норм секретности — это позволит испытывать на аппарате военное оборудование. Планируется, что доступ к полноценным экспериментам со скоростями свыше 5 Махов будет предоставлен в 2023 году.

 Источник изображения: Stratolaunch

Источник изображения: Stratolaunch

Компания Stratolaunch в начале мая совершила пятый испытательный полёт самолёта с впервые закреплённым на нём пилоном. Для дальнейших испытаний к пилону будет подвешен первый прототип аппарата Talon-A — TA-0, производство которого завершено. Прототип TA-0 позволит проверить надёжность подвески и механизмов сброса. Свободно летать этот прототип не будет. Для первых полётов компания создаёт второй прототип — TA-1, который может подняться в воздух в конце текущего года. Также в компании приступили к сборке третьего прототипа — TA-2. Третий прототип станет первым многоразовым гиперзвуковым аппаратом. На его основе будет создаваться коммерческая версия аппарата.

 Гиперзвуковой планер Stratolaunch Talon-A. Источник изображения: Stratolaunch

Гиперзвуковой планер Stratolaunch Talon-A. Источник изображения: Stratolaunch

В компании Stratolaunch рассчитывают, что летающая лаборатория Roc станет основой национальной американской системы разработки гиперзвукового воздушного транспорта. Будущее за ним и работы предстоит много.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥