Гіперзвукової SR-72: швидкість як заставу невразливості

Після довгого періоду розробок в атмосфері підвищеної секретності в компанії Lockheed Martin офіційно представили програму створення нового гіперзвукового літака. На сторінках проекту були оприлюднені його характеристики і опубліковані перші зображення.

Літальний апарат під кодовою назвою SR-72 стане прямим спадкоємцем легендарного надзвукового розвідника Lockheed SR-71 "Blackbird", але буде мати безліч принципових відмінностей.

Літальний апарат під кодовою назвою SR-72 стане прямим спадкоємцем легендарного надзвукового розвідника Lockheed SR-71 Blackbird, але буде мати безліч принципових відмінностей

Концепт гіперзвукового БПЛА Lockheed SR-72 (зображення: lockheedmartin.com).

На кожному етапі розвитку авіації збільшення швидкості і висоти польоту літальних апаратів змінювало уявлення про сучасні технічні можливості, стратегічні цілі і тактику бою. Літаки з більш високим практичним стелею і перевагою в швидкості ставали невразливими для ППО противника.

У п'ятдесяті роки навіть з'явився вираз "останнє китайське попередження", оскільки літаки ВПС США більше восьми тисяч раз безкарно вторгалися в повітряний простір Китаю, виконуючи як розвідувальні польоти, так і бойові завдання. Піднебесної залишалося реагувати тільки по дипломатичних каналах, направляючи в посольство США чергову ноту протесту.

Крім кількісних поліпшень в характеристиках літаків, відбувалися і якісні, зазвичай пов'язані з освоєнням нових режимів польоту. Чарльз Йегер (Charles Elwood Yeager) на експериментальному літаку Bell X-1 в жовтні 1947 року розділив історію авіації на ери дозвукових і надзвукових польотів.

Bell X-1A - перший літак, що подолав звуковий бар'єр (фото: militaryphotos.net).

З тих пір швидкість літальних апаратів все частіше стали не тільки висловлювати в звичних кілометрах або милях на годину, але і порівнювати зі швидкістю звуку, представляючи в кратності числа Маха. Ця величина залежить від щільності повітря, його температури і вологості, а під час польоту головним чином визначається його висотою. Якщо на гранично малих висотах швидкість звуку в повітрі становить приблизно 1 225 км / год, то на 11 тисячах метрів її абсолютне значення знижується до 1 060 км / ч.

З часу першого польоту братів Райт на швидкості 11 км / год до подолання Чаком Йегером звукового бар'єру пройшло сорок чотири роки. Перехід на надзвукові швидкості затягнувся, оскільки зажадав від конструкторів рішення абсолютно нових завдань. Подолання звукового бар'єру було пов'язане з різким збільшенням аеродинамічного опору, підвищенням нагрівання обшивки і зниженням керованості.

Усунення цих проблем назавжди змінило вигляд сучасних літаків, і всього за шість наступних років швидкість звуку вдалося перевищити удвічі. Вперше розігнатися швидше 2 M вдалося Альберту Скотту Кроссфілду (Albert Scott Crossfield) 20 листопада 1953 року в експериментальному літаку Douglas Skyrocket D-558-2.

Літак D-558-2, уперше подолавши подвійну швидкість звуку (фото: G. Verver / flickr.com).

Подальше її розвиток літальних апаратів вже не приносило значущих сюрпризів. Надзвукові режими польоту залишалися передбачуваними аж до швидкостей в 3 М. Польоти в стратосфері на більш високих швидкостях поки були одиничними.

Ще в лютому 1964 року літак А-12 на висоті 25 298 метрів досяг швидкості 3,2 М і утримував її десять хвилин в режимі горизонтального польоту. Досягнення не було визнано FAI, а в якості офіційного світового рекорду записали інший результат, отриманий через рік на більш досконалої модифікації перспективного літака. 1 травня 1965 року екіпаж Роберта Стівенса (Robert Stephens) і Даніела Андре (Daniel Andre) на літаку YF-12A досяг швидкості 3 331,5 км / год на висоті 24 463 м.

1 травня 1965 року екіпаж Роберта Стівенса (Robert Stephens) і Даніела Андре (Daniel Andre) на літаку YF-12A досяг швидкості 3 331,5 км / год на висоті 24 463 м

Попередник SR-72 - найшвидший у світі надзвуковий літак Lockheed SR-71 (фото: codeonemagazine.com).

Абсолютний рекорд швидкості керованого горизонтального польоту до сих пір належить стратегічного висотного розвідника SR-71. 28 липня 1976 року Елдон Джоерс (Eldon Joersz) і Джорж Морган (George Morgan) досягли на ньому швидкості 3 529 км / год, в 3,3 рази перевищивши швидкість звуку.

У такому режимі польоту льотчики зіткнулися з цілою низкою проблем, однією з яких став перегрів корпусу. Температура зовнішньої частини кабіни пілота SR-71 досягала 372 ° C, а корпусу турбіни - 503 ° С.

Температура зовнішньої частини кабіни пілота SR-71 досягала 372 ° C, а корпусу турбіни - 503 ° С

Температурна карта SR-71 на швидкості вище 3 M (зображення: cia.org).

Прямим конкурентом SR-71 давно вважається МіГ-25. На папері він трохи поступається в швидкості заокеанського творінню, проте варто взяти до уваги деякі деталі. Основні характеристики літаків серії МіГ-25 вказуються для перехоплювачів П / ПД / ПДС, несучих на борту більше двох тонн озброєння і засоби придушення ППО. Максимальна швидкість горизонтального польоту такого літака становить 2,83 М на висоті 13 000 м. Однак існують модифікації МіГ-25 "Р" і "М", які легше перехоплювачів. За неофіційними даними, вони також здатні долати бар'єр в 3,2 М.

На більш високих швидкостях з'являються нові фізичні ефекти, що знижують керованість польоту. Вони призводять до виникнення додаткових вібраційних і термічних навантажень, що призводять до руйнування елементів конструкції літального апарату. Швидкості більше 5 М умовно називають гіперзвуковими. Їх досягнення вважається одним із пріоритетних завдань сучасної авіації.

У США роботами над створенням гіперзвукових літальних апаратів займаються NASA і Boeing, але основний внесок належить департаменту перспективних розробок Lockheed Martin. Секретний бюро цієї компанії офіційно називається Advanced Development Project division, хоча в світі воно більше відоме під жартівливим назвою Skunk works. Саме там створювалися SR-71 Blackbird, ударний літак F-117 Night Hawk і БПЛА RQ-170 Sentinel.

Перші чутки про SR-72 з'явилися в січні 2007 року, коли у виданні AirForce Times була опублікована відповідна стаття. За минулі шість років на різних веб-ресурсах спливали окремі характеристики з посиланням на неофіційні джерела.

За минулі шість років на різних веб-ресурсах спливали окремі характеристики з посиланням на неофіційні джерела

Комп'ютерна модель SR-72 (зображення: lockheedmartin.com).

Зараз стало відомо, що SR-72 стане безпілотним літальним апаратом з самостійним злетом і посадкою, оснащеним двома гіперзвуковими прямоструминними повітряно-реактивними двигунами (ГПВРД).

Схема двигуна SR-72 (зображення: lockheedmartin.com).

Різні режими їх роботи все так же забезпечують рухливі конуси повітрязабірників і поділ потоків повітря. Однак якщо в SR-71 на швидкостях вище 3,3 М відбувалося критичне падіння тиску повітря в двигуні, то більш досконала схема управління SR-72 дозволить ефективно використовувати їх в діапазоні швидкостей до 6 М.

Розрахункова температура кришки турбіни БПЛА на такій швидкості перевищить дві тисячі градусів, тому для перерозподілу тепла в SR-72 буде використовуватися циркуляція охолоджуючої рідини. Ймовірно, щоб не збільшувати масу, в цій якості буде використовуватися паливо з високою температурою займання, як це вже робилося в SR-71.

Lockheed SR-72 задумувався як універсальна платформа. Його можна використовувати самостійно як стратегічний розвідник або тільки як засіб доставки і первинного розгону гіперзвукових ракет. За заявою представників компанії, такий "гіперзвукової тандем" здатний подолати сучасні системи ППО і уразити ціль в будь-якій точці світу менш ніж за годину.

Фактично SR-72 об'єднує в собі результати всіх досліджень гіперзвукових польотів, включаючи проекти X-43A, X-51A, HTV-2 і HTV-3. Безпілотний літальний апарат NASA X-43 з аналогічним ГПВРД під час третього випробувального польоту 16 листопада 2004 року встановив рекорд швидкості - 9,6 М (11 200 км / ч).

Однак це був не перспективний БПЛА, а лише дорогий випробувальний стенд. На відміну від SR-72, він не міг стати самодостатнім. X-43A вимагав складної системи запуску і демонстрував вкрай низьку керованість. Єдина його практична завдання полягало в зборі даних про особливості польоту на гіперзвукових швидкостях ціною власного існування.

Компанія Lockheed Martin планує представити прототип SR-72 в 2018 році. Серійне виробництво почнеться не раніше 2030 го. Чому ж зараз раптом вирішили зірвати завісу таємниці і розповісти про поточні досягнення?

На мій погляд, подібні ранні заяви потрібні виключно для підтримки репутації. Про перспективний озброєнні охоче говорять щоразу, коли сучасне терпить фіаско в реальних бойових операціях. Ще кілька років тому ВВС США зробили ставку на дозвукові безпілотники - MQ-1 Predator і MQ-9 Reaper. При високій вартості і потужному психологічному впливі вони показали себе не кращим чином. Тепер гіперзвукова швидкість БПЛА наступного покоління вказується як основа невразливості. Їх попередника SR-71 дійсно нікому не вдавалося збити, проте більше третини "Чорних дроздів" було знищено в результаті аварій.

Чому ж зараз раптом вирішили зірвати завісу таємниці і розповісти про поточні досягнення?
Новости