Гиперзвуковой SR-72: скорость как залог неуязвимости Андрей Васильков
Гиперзвуковой SR-72: скорость как залог неуязвимости
Андрей Васильков
Опубликовано 05 ноября 2013
После долгого периода разработок в атмосфере повышенной секретности в компании Lockheed Martin официально представили программу создания нового гиперзвукового самолёта. На страницах проекта были обнародованы его характеристики и опубликованы первые изображения.
Летательный аппарат под кодовым названием SR-72 станет прямым наследником легендарного сверхзвукового разведчика Lockheed SR-71 «Blackbird», но будет иметь множество принципиальных отличий.
Концепт гиперзвукового БПЛА Lockheed SR-72 (изображение: lockheedmartin.com).
На каждом этапе развития авиации увеличение скорости и высоты полёта летательных аппаратов меняло представления о современных технических возможностях, стратегических целях и тактике боя. Самолёты с более высоким практическим потолком и преимуществом в скорости становились неуязвимыми для ПВО противника.
В пятидесятые годы даже появилось выражение «последнее китайское предупреждение», поскольку самолёты ВВС США более восьми тысяч раз безнаказанно вторгались в воздушное пространство Китая, выполняя как разведывательные полёты, так и боевые задачи. Поднебесной оставалось реагировать только по дипломатическим каналам, направляя в посольство США очередную ноту протеста.
Помимо количественных улучшений в характеристиках самолётов, происходили и качественные, обычно связанные с освоением новых режимов полёта. Чарльз Йегер (Charles Elwood Yeager) на экспериментальном самолёте Bell X-1 в октябре 1947 года разделил историю авиации на эры дозвуковых и сверхзвуковых полётов.
Bell X-1A — первый самолёт, преодолевший звуковой барьер (фото: militaryphotos.net).
С тех пор скорость летательных аппаратов всё чаще стали не только выражать в привычных километрах или милях в час, но и сравнивать со скоростью звука, представляя в кратности числу Маха. Эта величина зависит от плотности воздуха, его температуры и влажности, а во время полёта главным образом определяется его высотой. Если на предельно малых высотах скорость звука в воздухе составляет примерно 1 225 км/ч, то на 11 тысячах метров её абсолютное значение снижается до 1 060 км/ч.
Со времени первого полёта братьев Райт на скорости 11 км/ч до преодоления Чаком Йегером звукового барьера прошло сорок четыре года. Переход на сверхзвуковые скорости затянулся, поскольку потребовал от конструкторов решения совершенно новых задач. Преодоление звукового барьера было сопряжено с резким увеличением аэродинамического сопротивления, повышением нагрева обшивки и снижением управляемости.
Устранение этих проблем навсегда изменило облик современных самолётов, и всего за шесть последующих лет скорость звука удалось превысить вдвое. Впервые разогнаться быстрее 2 M удалось Альберту Скотту Кроссфилду (Albert Scott Crossfield) 20 ноября 1953 года на экспериментальном самолёте Douglas Skyrocket D-558-2.
Самолёт D-558-2, впервые преодолевший двойную скорость звука (фото: G. Verver / flickr.com).
Дальнейшее наращивание скорости летательных аппаратов уже не приносило значимых сюрпризов. Сверхзвуковые режимы полёта оставались предсказуемыми вплоть до скоростей в 3 М. Полёты в стратосфере на более высоких скоростях пока были единичными.
Ещё в феврале 1964 года самолет А-12 на высоте 25 298 метров достиг скорости 3,2 М и удерживал её десять минут в режиме горизонтального полёта. Достижение не было признано FAI, а в качестве официального мирового рекорда записали другой результат, полученный спустя год на более совершенной модификации перспективного самолёта. 1 мая 1965 года экипаж Роберта Стивенса (Robert Stephens) и Даниэла Андрэ (Daniel Andre) на самолёте YF-12A достиг скорости 3 331,5 км/ч на высоте 24 463 м.
Предшественник SR-72 — самый быстрый в мире сверхзвуковой самолёт Lockheed SR-71 (фото: codeonemagazine.com).
Абсолютный рекорд скорости управляемого горизонтального полёта до сих пор принадлежит стратегическому высотному разведчику SR-71. 28 июля 1976 года Элдон Джоерс (Eldon Joersz) и Джорж Морган (George Morgan) достигли на нём скорости 3 529 км/ч, в 3,3 раза превысив скорость звука.
В таком режиме полёта лётчики столкнулись с целым рядом проблем, одной из которых стал перегрев корпуса. Температура внешней части кабины пилота SR-71 достигала 372°C, а корпуса турбины — 503 °С.
Температурная карта SR-71 на скорости выше 3 M (изображение: cia.org).
Прямым конкурентом SR-71 давно считается МиГ-25. На бумаге он немного уступает в скорости заокеанскому творению, однако стоит принять во внимание некоторые детали. Основные характеристики самолётов серии МиГ-25 указываются для перехватчиков П/ПД/ПДС, несущих на борту более двух тонн вооружения и средства подавления ПВО. Максимальная скорость горизонтального полёта такого самолёта составляет 2,83 М на высоте 13 000 м. Однако существуют модификации МиГ-25 «Р» и «М», которые легче перехватчиков. По неофициальным данным, они также способны преодолевать барьер в 3,2 М.
На более высоких скоростях появляются новые физические эффекты, снижающие управляемость полёта. Они приводят к возникновению дополнительных вибрационных и термических нагрузок, приводящих к разрушению элементов конструкции летательного аппарата. Скорости более 5 М условно называют гиперзвуковыми. Их достижение считается одной из приоритетных задач современной авиации.
В США работами над созданием гиперзвуковых летательных аппаратов занимаются NASA и Boeing, но основной вклад принадлежит департаменту перспективных разработок Lockheed Martin. Секретное бюро этой компании официально называется Advanced Development Project division, хотя в мире оно больше известно под шутливым наименованием Skunk works. Именно там создавались SR-71 Blackbird, ударный самолёт F-117 Night Hawk и БПЛА RQ-170 Sentinel. Первые слухи о SR-72 появились в январе 2007 года, когда в издании AirForce Times была опубликована соответствующая статья. За прошедшие шесть лет на разных веб-ресурсах всплывали отдельные характеристики со ссылкой на неофициальные источники.
Компьютерная модель SR-72 (изображение: lockheedmartin.com).
Сейчас стало известно, что SR-72 станет беспилотным летательным аппаратом с самостоятельным взлётом и посадкой, оснащённым двумя гиперзвуковыми прямоточными воздушно-реактивными двигателями (ГПВРД).
Схема двигателя SR-72 (изображение: lockheedmartin.com).
Разные режимы их работы всё так же обеспечивают подвижные конусы воздухозаборников и разделение потоков воздуха. Однако если в SR-71 на скоростях выше 3,3 М происходило критическое падение давления воздуха в двигателе, то более совершенная схема управления SR-72 позволит эффективно использовать их в диапазоне скоростей до 6 М.
Расчётная температура внешней части корпуса турбины БПЛА на такой скорости превысит две тысячи градусов, поэтому для перераспределения тепла в SR-72 будет использоваться циркуляция охлаждающей жидкости. Вероятно, чтобы не увеличивать массу, в этом качестве будет использоваться топливо с высокой температурой воспламенения, как это уже делалось в SR-71. Lockheed SR-72 задумывался как универсальная платформа. Его можно использовать самостоятельно как стратегический разведчик либо только как средство доставки и первичного разгона гиперзвуковых ракет. По заявлению представителей компании, такой «гиперзвуковой тандем» способен преодолеть современные системы ПВО и поразить цель в любой точке мира менее чем за час.
Фактически SR-72 объединяет в себе результаты всех исследований гиперзвуковых полётов, включая проекты X-43A, X-51A, HTV-2 и HTV-3. Беспилотный летательный аппарат NASA X-43 с аналогичным ГПВРД во время третьего испытательного полёта 16 ноября 2004 года установил рекорд скорости — 9,6 М (11 200 км/ч).
http://www.youtube.com/watch?v=6K_rzuSuqIg
Однако это был не перспективный БПЛА, а лишь дорогой испытательный стенд. В отличие от SR-72, он не мог стать самодостаточным. X-43A требовал сложной системы запуска и демонстрировал крайне низкую управляемость. Единственная его практическая задача заключалась в сборе данных об особенностях полёта на гиперзвуковых скоростях ценой собственного существования.
Компания Lockheed Martin планирует представить действующий прототип SR-72 в 2018 году. Серийное производство начнётся не ранее 2030-го. Почему же сейчас вдруг решили сорвать завесу тайны и рассказать о текущих достижениях?
На мой взгляд, подобные ранние заявления нужны исключительно для поддержания репутации. О перспективном вооружении охотно говорят всякий раз, когда современное терпит фиаско в реальных боевых операциях. Ещё несколько лет назад ВВС США сделали ставку на дозвуковые беспилотники — MQ-1 Predator и MQ-9 Reaper. При высокой стоимости и мощном психологическом воздействии они показали себя не лучшим образом. Теперь гиперзвуковая скорость БПЛА следующего поколения указывается как основа неуязвимости. Их предшественника SR-71 действительно никому не удавалось сбить, однако более трети «Чёрных дроздов» было уничтожено в результате аварий.
К оглавлению