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• Diagnostics

En fait pourquoi exactement 5 M? La valeur de 5 a été choisie car à cette vitesse, on commence à observer une ionisation du flux de gaz et d’autres changements physiques qui, bien entendu, affectent ses propriétés. Ces modifications sont particulièrement perceptibles pour le moteur, les moteurs à turboréacteurs classiques (turboréacteurs) ne peuvent tout simplement pas fonctionner à une telle vitesse, un moteur fondamentalement différent, un moteur à fusée ou à passage direct est nécessaire (bien que ce ne soit pas si différent, il ne dispose tout simplement pas de compresseur et de turbine, et il remplit sa fonction de la même manière: il comprime l’air d’entrée, le mélange au carburant, le brûle dans la chambre de combustion et reçoit un jet à la sortie).

En fait, un réacteur, c'est un tube avec une chambre de combustion, est très simple et efficace à grande vitesse. C’est juste qu’un tel moteur a un gros inconvénient, il a besoin d’une certaine vitesse initiale de travail (il n’ya pas de compresseur, il n’ya rien pour comprimer l’air à basse vitesse).

Historique de la vitesse

En 1965, le YF-12 (prototype du célèbre SR-71) atteignait une vitesse de 3 331,5 km / h, et en 1976, le SR-71 de série lui-même était de 3 529,6 km / h. C’est «seulement» de 3,2 à 3,3 M. Loin d’être hypersons, mais déjà pour voler à cette vitesse dans l’atmosphère, il a fallu mettre au point des moteurs spéciaux, qui fonctionnaient à faible vitesse en mode normal et à grande vitesse en mode statoréacteur. pour les pilotes - des systèmes spéciaux d'aide à la vie (combinaisons spatiales et systèmes de refroidissement), car l'avion était trop chauffé. Plus tard, ces combinaisons spatiales ont été utilisées pour le projet Shuttle. Pendant très longtemps, le SR-71 était l'avion le plus rapide du monde (il a cessé de voler en 1999).

Le MiG-25R soviétique pouvait théoriquement atteindre une vitesse de 3,2 M, mais la vitesse de fonctionnement était limitée à 2,83 M.

Présent

Derrière toutes les recherches prometteuses, telles que les forces armées se trouvent habituellement. Dans le cas des vitesses hypersoniques, c'est également le cas. Actuellement, les recherches portent principalement sur les engins spatiaux, les missiles de croisière hypersoniques et les ogives dites hypersoniques. Nous parlons maintenant de la "vraie" hypersound, qui vole dans l'atmosphère.

Veuillez noter que les travaux sur les vitesses hypersoniques étaient dans la phase active dans les années 60-70, puis tous les projets ont été fermés. Rendu à des vitesses supérieures à 5 M seulement au tournant des années 2000. Lorsque la technologie a permis de créer des moteurs à flux direct efficaces pour les vols hypersoniques.

Vitesse hypersonique

La vitesse hypersonique (HS) en aérodynamique - des vitesses qui dépassent considérablement la vitesse du son dans l’atmosphère.

Depuis les années 1970, on parle généralement de vitesses supersoniques supérieures à 5 nombres de Mach (M).

Le contenu

Informations générales

Voler à une vitesse hypersonique fait partie du mode de vol supersonique et s'effectue dans un flux de gaz supersonique. Le flux d’air supersonique est radicalement différent du subsonique, et la dynamique du vol d’un avion à une vitesse supérieure à la vitesse du son (supérieure à 1,2 M) est radicalement différente de celle d’un vol subsonique (jusqu’à 0,75 M; la plage de vitesse de 0,75 à 1,2 M est appelée vitesse transonique). ).

La définition de la limite inférieure de la vitesse hypersonique est généralement associée au début des processus d’ionisation et de dissociation des molécules dans la couche limite (PS) autour de l’appareil, qui se déplace dans l’atmosphère, ce qui commence à se produire vers 5 M. En outre, cette vitesse est caractérisée par le fait que le moteur à statoréacteur (" "Ramjet") avec combustion subsonique de carburant ("SPVRD") devient inutile en raison du frottement extrêmement élevé qui se produit lors du freinage de l'air passant dans ce type de moteur. Ainsi, dans la gamme de vitesses hypersoniques, il est possible d’utiliser uniquement un moteur-fusée ou un statoréacteur hypersonique (scramjet) à combustion supersonique pour poursuivre le vol.

Caractéristiques d'écoulement

Alors que la définition d'un écoulement hypersonique (GP) est plutôt controversée en raison de l'absence d'une frontière claire entre les flux supersoniques et hypersoniques, un GP peut être caractérisé par certains phénomènes physiques qui ne peuvent plus être ignorés une fois considérés, à savoir:

• une fine couche d'ondes de choc;
• la formation de couches de choc visqueuses;
• l'apparition d'ondes d'instabilité dans les PS qui ne sont pas inhérentes aux écoulements subsoniques et supersoniques [1];
• écoulement à haute température [2].

Couche mince d'ondes de choc

À mesure que la vitesse et les nombres de Mach correspondants augmentent, la densité derrière l'onde de choc augmente également, ce qui correspond à une diminution du volume derrière la SW due à la préservation de la masse. Par conséquent, la couche d'ondes de choc, c'est-à-dire le volume entre l'appareil et l'onde de choc, devient mince à des nombres de Mach élevés, créant une couche limite mince autour de l'appareil.

La formation de couches de choc visqueuses

Une partie de la grande énergie cinétique incluse dans le flux d'air, lorsque M> 3 (flux visqueux) est convertie en énergie interne en raison de l'interaction visqueuse. L'augmentation de l'énergie interne se traduit par une augmentation de la température. Etant donné que le gradient de pression dirigé le long de la normale à l'écoulement dans la couche limite est approximativement égal à zéro, une augmentation significative de la température pour les nombres de Mach élevés entraîne une diminution de la densité. Ainsi, le PS à la surface de l'appareil augmente et, à des nombres de Mach élevés, se confond avec une fine couche d'onde de choc près du nez, formant une couche de choc visqueuse.

L'apparition d'ondes d'instabilité dans les PS qui ne sont pas caractéristiques des écoulements subsoniques et supersoniques

Dans le problème important du transfert d'écoulement laminaire en écoulement turbulent dans le cas d'écoulement autour d'un aéronef, le rôle clé est joué par les ondes d'instabilité formées dans le PS. La croissance et l'interaction non linéaire ultérieure de telles ondes convertissent le flux initialement laminaire en un flux turbulent. Aux vitesses subsoniques et supersoniques, le rôle clé dans la transition laminaire-turbulent est joué par les ondes de Tolmin-Schlichting ayant un caractère de vortex. À partir de M = 4,5, les ondes acoustiques du type II apparaissent et commencent à dominer (mode II ou mode Makav), ce qui explique le passage à la turbulence dans le scénario de transition classique (il existe également un mécanisme de transition by-pass) [1].

Débit à haute température

Un écoulement à grande vitesse au point frontal du véhicule (point ou zone d'inhibition) provoque le chauffage du gaz à des températures très élevées (jusqu'à plusieurs milliers de degrés). Les températures élevées créent à leur tour des propriétés chimiques de l'équilibre du flux qui consistent en la dissociation et la recombinaison de molécules de gaz, l'ionisation des atomes, des réactions chimiques dans le flux et avec la surface de l'appareil. Dans ces conditions, les processus de convection et d'échange de chaleur par rayonnement peuvent être importants [2].

Paramètres de similarité

Les paramètres des flux de gaz sont généralement décrits par un ensemble de critères de similarité, qui permettent de réduire un nombre pratiquement infini d'états physiques en groupes de similarité et qui permettent de comparer des flux de gaz avec différents paramètres physiques (pression, température, vitesse, etc.). C’est sur ce principe que sont basées les expériences en soufflerie et le transfert des résultats de ces expériences sur des aéronefs réels, bien que, dans les expériences sur tuyauterie, la taille des modèles, les débits, les charges thermiques, etc., puissent différer considérablement des modes de vol réels. les paramètres de temps, de similarité (Mach, Reynolds, Stanton, etc.) correspondent au vol.

Pour les écoulements trans et supersoniques ou compressibles, dans la plupart des cas, des paramètres tels que le nombre de Mach (rapport de la vitesse d'écoulement à la vitesse du son local) et Reynolds sont suffisants pour une description complète des écoulements. Pour les paramètres de flux de données hypersoniques, souvent, cela ne suffit pas. Premièrement, les équations décrivant la forme de l’onde de choc deviennent presque indépendantes à des vitesses de 10 M. Deuxièmement, l’augmentation de la température du flux hypersonique signifie que les effets liés aux gaz non idéaux deviennent perceptibles.

La comptabilisation des effets dans le gaz réel signifie davantage de variables nécessaires pour décrire complètement l'état du gaz. Si un gaz stationnaire est complètement décrit par trois quantités: pression, température, capacité thermique (indice adiabatique) et que le gaz en mouvement est décrit par quatre variables, qui incluent également la vitesse, le gaz chaud en équilibre chimique requiert également les équations d'état pour ses composants chimiques et le gaz avec les processus La dissociation et l'ionisation doivent également inclure le temps comme l'une des variables de son état. En général, cela signifie qu’à tout moment choisi pour un écoulement hors d’équilibre, 10 à 100 variables sont nécessaires pour décrire l’état du gaz. De plus, le flux hypersonique (GP) raréfié, généralement décrit en termes de nombres de Knudsen, n'obéit pas aux équations de Navier-Stokes et nécessite leur modification. GP est généralement classé (ou classifié) en utilisant l'énergie totale exprimée en utilisant l'enthalpie totale (mJ / kg), la pression totale (kPa) et la température de décélération du débit (K) ou la vitesse (km / s).

Pour les applications d’ingénierie, W.D. Hayes a développé un paramètre de similarité proche de la règle de l’espace de Vitcomb, qui permet aux ingénieurs d’appliquer les résultats d’une série de tests ou de calculs effectués pour un modèle au développement de toute une famille de configurations de modèles similaires sans tests supplémentaires ni description détaillée. calculs.

Liste de mode

Le flux hypersonique est divisé en plusieurs cas particuliers. L'attribution d'un semi-conducteur à l'un ou l'autre régime d'écoulement est difficile en raison du «flou» des limites d'états où ce phénomène est détecté dans le gaz ou devient perceptible du point de vue de la modélisation mathématique utilisée.

Gaz parfait

Dans ce cas, le flux d'air qui passe peut être considéré comme un flux de gaz idéal. Le GP dans ce mode dépend toujours des nombres de Mach et la simulation est guidée par des invariants de température, plutôt que par un mur adiabatique, qui a lieu à des vitesses inférieures. La limite inférieure de cette zone correspond à des vitesses d'environ 5 M, lorsqu'un SPVRD à combustion subsonique devient inefficace et la limite supérieure correspond à des vitesses voisines de 10 à 12 M.

Gaz parfait avec deux températures

Cela fait partie du cas d’un régime d’écoulement de gaz idéal avec de grandes vitesses dans lequel le flux d’air passant peut être considéré chimiquement idéal, mais la température de vibration et la température de rotation du gaz [3] doivent être considérées séparément, ce qui conduit à deux modèles de température distincts. Ceci est particulièrement important lors de la conception de buses supersoniques, où le refroidissement par vibration dû à l'excitation de molécules devient important.

Gaz dissocié

Dans ce cas, les molécules de gaz commencent à se dissocier lorsqu'elles entrent en contact avec l'onde de choc générée par le corps en mouvement. Le débit commence à différer pour chaque gaz considéré avec ses propres propriétés chimiques. La capacité du matériau corporel de l'appareil à servir de catalyseur dans ces réactions joue un rôle dans le calcul du chauffage en surface, ce qui signifie l'apparition d'une dépendance du flux hypersonique sur les propriétés chimiques du corps en mouvement. La limite inférieure du régime est déterminée par le premier composant du gaz, qui commence à se dissocier à une température de décélération du débit donnée, ce qui correspond à l'azote à 2000 K. La limite supérieure de ce régime est déterminée par le début des processus d'ionisation des atomes de gaz dans le HJ.

Gaz ionisé

Dans ce cas, le nombre d'électrons perdus par les atomes devient important et les électrons doivent être modélisés séparément. Souvent, la température du gaz électronique est considérée comme isolée des autres composants du gaz. Ce mode correspond à la plage de vitesses du GP de 10 à 12 km / s (> 25 M) et l’état du gaz est décrit dans ce cas à l’aide de modèles de plasma non rayonnant ou non émetteur.

Mode de dominance par transfert de rayonnement

À des vitesses supérieures à 12 km / s, le transfert de chaleur vers l'appareil commence à se produire principalement par transfert de rayonnement, qui commence à dominer le transfert thermodynamique avec une augmentation de la vitesse. Dans ce cas, la simulation de gaz est divisée en deux cas:

• optiquement mince - dans ce cas, on suppose que le gaz ne réabsorbe pas le rayonnement qui provient de ses autres parties ou de certaines unités de volume sélectionnées;
• optiquement épais - où l’absorption du rayonnement par le plasma est prise en compte, qui est ensuite réémise, y compris sur le corps de l’appareil.

La modélisation de gaz optiquement épais est une tâche difficile car, en raison du calcul du transfert radiatif à chaque point du flux, la quantité de calcul augmente de manière exponentielle avec l'augmentation du nombre de points considérés.

Air rouge

Aviation, Parachutes, Parapentes

Vitesse hypersonique

Fusée hypersonique soviétique X-90

Fusée hypersonique soviétique X-90 à ailes repliées

La vitesse hypersonique vole à une vitesse de QUATRE vitesses de son et plus. Parmi les spécialistes de l'aviation, le nom de «vitesse du son» plutôt que «vitesse» est le plus souvent utilisé. Ce nom vient du prénom du physicien scientifique autrichien Ernst Mach (Ernst Mach), qui a étudié les processus aérodynamiques qui accompagnent le mouvement supersonique des corps. Ainsi, 1Max correspond à UNE vitesse de son. En conséquence, la vitesse hypersonique est FOUR Mach et plus. En 1987, le 7 décembre à Washington, les chefs d'État de l'URSS et des États-Unis, Mikhaïl Gorbatchev et Ronald Reagan, ont signé l'accord Pioneer et Pershing-2 sur l'élimination des missiles nucléaires à moyenne portée. À la suite de cet événement, le développement du missile de croisière stratégique soviétique "X-90", dont la vitesse de vol était hypersonique, était stoppé. Les créateurs de la fusée X-90 ont reçu l’autorisation de réaliser UN SEUL vol d’essai. Cet essai réussi pourrait conduire à un grand rééquipement de l'avion de l'armée de l'air soviétique avec une vitesse de vol hypersonique, ce qui pourrait assurer la supériorité de l'air de l'URSS.

Avion expérimental supersonique américain Bell X-1

En 1943, la compagnie aérienne américaine "Bell" a commencé à créer l’appareil, qui devait vaincre la vitesse du son. Une balle tirée par un fusil vole plus vite que la vitesse du son. Personne n'a donc pensé à la forme du fuselage du nouvel avion. Sa conception supposait une grande marge de sécurité. À certains endroits, la feuille a dépassé l’épaisseur d’un centimètre. La poulette était lourde. En ce qui concerne le décollage indépendant, il ne fait aucun doute. Dans le ciel, le nouvel avion a été soulevé avec l'aide d'un bombardier B-29. Avion américain conçu pour surmonter la vitesse du son, appelé "X-1" (voir l'article "Avion inconnu"). La forme du fuselage du X-1 pourrait convenir à la vitesse de vol hypersonique.

Le premier avion supersonique soviétique La-176

Chalmers Goodlin, pilote d’essai civil, pose une condition: la prime pour surmonter la vitesse du son est de 150 000 dollars! Ensuite, le salaire du capitaine de l’US Air Force était de 283 dollars par mois. Un jeune capitaine âgé de 24 ans, Chuck Yeager, un officier de l'armée, un pilote de cul qui a abattu 19 avions fascistes, dont 5 au cours d'une bataille, a décidé de surmonter la vitesse du son. Personne ne savait que pendant le vol pour surmonter la vitesse du son, il avait deux côtes cassées et que son bras droit ne bougeait pas très bien. Cela s'est produit à la suite d'une chute d'un cheval lors d'une promenade avec sa femme la veille. Chuck Yeager a compris qu'il s'agissait de son dernier vol devant l'hôpital et a gardé le silence afin que le vol ne soit PAS annulé. Surmonter la vitesse du son sera le premier pas vers la vitesse de vol hypersonique.

Le premier missile balistique soviétique R-1 en position de lancement

En 1947, le 14 octobre, un bombardier stratégique américain B-29 a volé dans le ciel depuis une base aérienne secrète avec un avion fixé au compartiment de la bombe. À une altitude d’environ 7 km, le vaisseau spatial habité à cette époque avait une forme inhabituelle. Quelques minutes plus tard, une détonation assourdissante a eu lieu, comme lors du tir simultané de plusieurs armes à feu, mais ce n'était PAS un désastre. Ce jour-là, le pilote d'essai américain Charles Elwood Yeager, mieux connu sous les noms de Chuck Yeager ou Chuck Eager, a pour la première fois dans l'histoire de l'humanité surmonté le SOUND SPEED sur un avion X-1 EXPERIMENTAL. L’avion supersonique X-1 avait une vitesse de vol maximale de 1 556 km / h. C’est avec une aile droite, le plafond pratique de X-1 est de 13 115 mètres, la poussée maximale du moteur est de 2 500 kgf. Atterri X-1 lui-même, en mode planification. Plus tard, sur la même base aérienne, mieux connue sous le nom de «Zone 51», située au bas du lac salé séché Groom (Groom), dans le sud de l'État du Nevada, les véhicules ont été testés à une vitesse de vol hypersonique.

Le premier missile balistique soviétique R-1 en vol

Depuis que les États-Unis ont adopté la doctrine de la guerre nucléaire, le nombre de bombardiers stratégiques aux États-Unis a quadruplé. Des milliers de chasseurs à réaction F-80 et F-82 étaient supposés défendre les bombardiers. Un an après Chuck Yeager, le pilote d’essai soviétique Ivan Yevgrafovich Fedorov a surmonté la vitesse du son sur le chasseur La 176.

Le premier missile soviétique ailé "Storm" sur la rampe de lancement lors du lancement

Le balayage de l’aile La-176 était de 45 degrés, la poussée maximale du moteur était de 2 700 kgf, le plafond pratique de 15 000 m et la vitesse maximale de 1 105 km / h. À ce moment, 2 ou 3 vitesses de son semblaient être la limite pour les aéronefs pilotés. Mais sur le site d’essais secret de l’URSS, un véhicule à la vitesse de vol hypersonique était en train d’être testé. C'était la fusée R-1 avec une vitesse maximale de 1 465 m / s et une autonomie de vol de 270 km. Les tests de P-1 ont été réalisés sur le site de test de Kapustin Yar dans la région d’Astrakhan. Les futurs aéronefs évoluant à une vitesse hypersonique nécessitaient non seulement de nouveaux moteurs et de nouveaux matériaux, mais également un nouveau carburant. Le carburant secret du missile balistique R-1 était l’alcool éthylique de la catégorie de pureté la plus élevée.

Le premier missile soviétique ailé "Storm" en vol

La fusée BALLISTIC R-1 a été développée sous la direction de Sergei Pavlovich Korolev. En toute honnêteté, nous affirmons qu'une partie des spécialistes des fusées allemandes installés en URSS après la Seconde Guerre mondiale ont également pris une part active au développement du R-1. Le missile R-1 a été le point de départ du développement des missiles balistiques INTERCONTINENTAL, qui avaient une vitesse hypersonique et étaient supposés être un moyen absolument INCLINABLE de fournir des armes nucléaires. Le premier satellite artificiel de la Terre et le premier vol habité dans l'espace étaient déjà dus à l'apparition de missiles balistiques intercontinentaux.

Vaisseau spatial américain réutilisable de la navette spatiale en route pour le complexe de lancement

Le premier lancement réussi du missile balistique soviétique R-1 a eu lieu le 10 octobre 1948. Pour atteindre l’équilibre militaire avec les États-Unis, il fallait des missiles d’une portée de vol de centaines et de milliers de kilomètres. Les essais des missiles Korolev ont été couronnés de succès et chaque modèle ultérieur a acquis une vitesse de vol hypersonique sans cesse croissante et une portée accrue. La question du remplacement du carburant pour fusée est à l’ordre du jour. L'alcool éthylique en tant que combustible ne convient plus en raison de son taux de combustion insuffisant et de sa capacité calorifique insuffisante, c'est-à-dire de sa quantité d'énergie. Le fait est que, pour voler à des vitesses hypersoniques, seul l’HYDROGEN convient comme carburant. Aucun autre élément chimique ne peut voler aussi vite! L’hydrogène a une vitesse de combustion et une capacité calorifique élevées, c’est-à-dire une température de combustion élevée, tout en ayant la quantité d’hydrogène la plus faible possible. En conséquence, lors de l'application d'HYDROGEN, la poussée maximale du moteur est obtenue. En plus de tout cela, le carburant HYDROGENE est un carburant ABSOLUMENT ECOLOGIQUEMENT PROPRE. S.P. Korolyov a estimé que c'était ce carburant qui résoudrait le problème du mouvement dans un espace proche de la Terre à des vitesses de vol hypersoniques.

Navette spatiale Navette spatiale américaine pendant le fonctionnement en orbite

Cependant, il y avait une autre solution pour les vitesses cosmiques. Il a été proposé par les célèbres académiciens Mikhail Kuzmich Yangel et Vladimir Nikolaevich Chelomei. C'était un liquide semblable à l'ammoniac et, contrairement à l'hydrogène, il était simple et très peu coûteux à fabriquer. Mais quand Korolev a appris ce que c'était, il est venu à l'HORREUR! Cet excellent carburant de fusée s'appelait HEPTIL. Il s'est avéré être SIX FOIS UN POISON DE L'ACIDE SINYLIQUE et, en termes de degré de dangerosité, il correspondait aux agents toxiques ZARIN et FOSGEN! Cependant, le gouvernement de l'URSS a décidé que les armes de roquettes étaient plus importantes que les conséquences possibles et qu'elles devaient être créées à tout prix. Par la suite, Yangel et Chelomey ont propulsé du carburant à partir d'heptyle.

Fusée Intercontinental R-7 lors du lancement

En 1954, les services de renseignement soviétiques ont reçu un message secret d'un résident des États-Unis, grâce auquel des travaux ont été entrepris en URSS sur la création d'une aviation à la vitesse de vol hypersonique. Aux États-Unis, ce projet a été nommé Navajo. Deux mois après le message secret, le gouvernement soviétique a décidé de créer un missile stratégique WING. En URSS, le développement d'une telle fusée a été confié au bureau de conception de S. A. Lavochkin (voir l'article «Semyon Alekseevich Lavochkin»). Le projet s'appelait "Storm". En seulement trois ans, "The Tempest" a commencé à subir des tests sur le site de test de Kapustin Yar. La configuration du "Storm" correspond à la navette spatiale américaine moderne "Space Shuttle". Au moment du test "Storm", on a appris que le projet américain "Navajo" était FERMÉ. Cela est dû probablement au fait que les concepteurs américains de l'époque ne pouvaient créer les moteurs nécessaires.

Missile intercontinental R-7 en vol

Le «Storm» n'a pas été conçu pour une vitesse de vol hypersonique, mais pour une vitesse légèrement inférieure, pour THREE avec une vitesse de son DEMI. Cela était dû au fait qu’à ce moment-là n’avait pas encore créé de matériaux capables de résister au chauffage de la vitesse hypersonique correspondante. De plus, les instruments de bord doivent rester utilisables à une température de chauffage élevée. Lors de la création de la «tempête», ils ont juste commencé à développer des matériaux qui résistent à ces conditions de température de chauffage.

Au moment des trois lancements réussis du missile de croisière «Buri», qui possède une vitesse hypersonique, la fusée Korolev, le R-7, a déjà lancé le premier satellite artificiel Earth et la première créature vivante, nommée Laika, sur une orbite proche de la Terre. À cette époque, N. Khrouchtchev, chef de l'URSS, a déclaré publiquement, dans un entretien accordé à la presse occidentale, que la fusée R-7 pourrait être utilisée pour installer une charge NUCLÉAIRE et toucher tout objectif aux États-Unis. À partir de ce moment, les missiles balistiques intercontinentaux sont devenus la base de la défense anti-roquettes de l'URSS. Le missile de croisière "Storm" a été conçu pour exécuter la même tâche, mais le gouvernement soviétique de l'époque a décidé qu'il serait trop coûteux de traîner ces deux programmes en même temps et que le "Storm" était FERMÉ.

Avion expérimental américain X-31Rockwell

À la fin des années 50 et au cours des années 60, des expériences ont été menées aux États-Unis et en URSS pour créer une technologie aéronautique avancée dotée de vitesses de vol hypersoniques. Mais dans des couches denses de l'atmosphère, l'aéronef a surchauffé et, à certains endroits, même fondu. La réalisation de la vitesse hypersonique dans l'atmosphère a été reportée à plusieurs reprises pour une durée indéterminée. Aux États-Unis, il existe un programme de création d’un avion expérimental appelé "X", à l’aide duquel est étudié le vol à une vitesse hypersonique. L'armée américaine avait de grands espoirs pour l'avion expérimental X-31, mais le 15 novembre 1967, après 10 secondes de vol à la vitesse hypersonique, le X-31 explosa. Après cela, le programme de l'avion expérimental "X" a été suspendu, mais seulement pour un temps. Ainsi, au milieu des années 1970, l’avion expérimental américain "X-15" atteint une vitesse de vol hypersonique égale à 11 vitesses de son (3,7 km / s) à une altitude d’environ 100 km.

Avion expérimental américain X-31Rockwell

Au milieu des années 1960, les États-Unis et l'URSS, indépendamment l'un de l'autre et simultanément, ont commencé à créer des avions déjà fabriqués en série, volant à la vitesse de croisière de THREE Mach! Voler avec TROIS vitesses de son dans l’ATMOSPHERE est une tâche très difficile! En conséquence, KB Kelly Johnson de la Lockheed Company et le bureau de design A. I. Mikoyan de MiG (voir l'article «Artem Ivanovich Mikoyan») ont créé deux chefs-d'œuvre de la technologie aéronautique. Les Américains - l'officier du renseignement stratégique "SR-71" Blackbird (voir l'article "SR-71"). Les Russes sont les meilleurs chasseurs intercepteurs MiG-25 au monde (voir l'article sur le MiG-25). À l'extérieur, le SR-71 a une couleur noire, PAS à cause de la peinture noire, mais à cause du revêtement en ferrite, qui élimine très efficacement la chaleur. Plus tard, le SR-71 a été amené à une vitesse de vol hypersonique de 4 800 km / h. Le MiG-25 a été utilisé avec succès pendant la guerre israélo-égyptienne comme avion de reconnaissance à haute altitude. La totalité du vol à bord du MiG-25 au-dessus d’Israël a pris deux minutes. Les défenses anti-aériennes israéliennes affirment que le MiG-25 a une vitesse de son TROIS AVEC DEMI (4 410 km / h ou 1 225 m / s)!

Avion hypersonique expérimental américain X-15 avec réservoirs de carburant supplémentaires déchargés après utilisation de carburant

La supériorité aérienne peut être assurée par l'aviation aérospatiale. À la suite de travaux sur ce sujet, la navette spatiale USAGE Space Shuttle et la Bourane soviétique sont apparues (voir l'article Buran Spacecraft). Lors de l'atterrissage sur terre, des engins spatiaux réutilisables pénètrent dans l'atmosphère à la première vitesse cosmique, soit 7,9 km / s, soit 23,9 fois la vitesse du son. Pour se protéger de la surchauffe en entrant dans l'atmosphère, les navires spatiaux réutilisables à l'extérieur sont recouverts de dalles céramiques spéciales. Il est clair que même avec une violation NON très importante de ce revêtement céramique à une vitesse hypersonique, une catastrophe se produira.

Avion hypersonique expérimental américain X-15 en vol

Après de vaines recherches de moyens universels de protection contre la surchauffe, la lutte pour la supériorité de l'air s'est déplacée vers une autre - l'altitude ultra-basse. Les roquettes à ailes se sont déplacées à une altitude d’environ 50 mètres, à une vitesse de vol hypersonique de TO, à environ 850 km / h avec la technologie de terrain RELIEF PLAYING. Le missile de croisière américain a reçu le nom "Tomahawk" (Tomahawk) et l'analogue soviétique "X-55". La détection d'un missile de croisière par un radar est difficile car la fusée elle-même, du fait du tout nouveau système de reconnaissance de trajectoire, a une petite taille et, par conséquent, une petite zone de réflexion. En outre, la défaite d'un missile de croisière est difficile en raison de manœuvres actives et imprévisibles pendant le vol. La création du missile de croisière soviétique X-55 a été confiée au bureau de conception de Raduga, dirigé par Igor Sergeevich Seleznev.

Avion hypersonique expérimental américain X-15 après l'atterrissage

Cependant, les calculs ont montré que l’invulnérabilité presque complète d’un missile de croisière ne permettait une vitesse de vol hypersonique que de cinq à six fois la vitesse du son (5-6 Mach), ce qui correspond à une vitesse d’environ deux km / s. Lors des tout premiers tests de nouvelle technologie, les concepteurs ont de nouveau été confrontés au même problème de surchauffe de la température. Lorsqu'une vitesse de vol hypersonique donnée est atteinte, la surface de la fusée se réchauffe à près de 1 000 degrés Celsius et est la première à faire échouer l'antenne de contrôle. Ensuite, Igor Seleznyov s'est rendu à Leningrad pour l'entreprise «Leninets», où ils ont fabriqué l'électronique de radio embarquée. Les spécialistes n’ont pas fait de conclusion réconfortante. Il est impossible de faire voler une fusée guidée à une vitesse hypersonique dans des couches denses de l'atmosphère.

Avion hypersonique stratégique américain SCA Lockheed SR-71 Blackbird

Mais l'un des instituts de recherche, à savoir Vladimir Georgievich Freinstadt, a proposé une idée originale. Pourquoi le kérosène à bord d'un missile de croisière ne devrait-il pas être utilisé comme carburant pour la tête pendulaire comme carburant? Des expériences ont été menées pour créer un système de refroidissement utilisant du kérosène, un carburant embarqué. Au cours des travaux, Freinstadt a conclu que le kérosène n’avait PAS assez d’énergie pour voler à une vitesse hypersonique et que le carburant nécessaire à cette vitesse était l’HYDROGÈNE. Mais Freinstadt a suggéré d’obtenir du kérosène de l’hydrogène directement à bord de la fusée. Le concept d'un tel moteur s'appelait Ajax.

Vaisseau spatial soviétique réutilisable "Bourane" Le revêtement isolant thermique du navire, constitué de dalles en céramique spéciale, est clairement visible.

À l'époque, cette idée semblait trop fantastique. En conséquence, un missile de croisière avec une vitesse de vol subsonique du X-55 a été adopté. Mais même une telle fusée est devenue une réalisation scientifique et technique exceptionnelle. Brève spécification du missile de croisière X-55: longueur - 5,88 m; diamètre du boîtier - 0,514 m; envergure - 3,1 m; poids de départ - 1195 kg; distance de vol - 2 500 km; vitesse de vol - 770 km / h (214 m / s); altitude de vol de 40 à 110 m; charge militaire: 410 kg; puissance de l'ogive - 200 kt; précision de frappe jusqu’à 100 m En 1983, après la mise en service du missile de croisière Kh-55 au ministère de la Défense, la question se posait de limiter la création d’un moteur offrant une vitesse de vol hypersonique. Mais c’est précisément cette année que le sujet des avions hypersoniques a commencé à apparaître de plus en plus fréquemment dans les rapports sur le renseignement soviétique.

La navette spatiale soviétique "Bourane" en orbite

Dans le cadre du programme Star Wars, le gouvernement des États-Unis a commencé à financer le développement de véhicules évoluant dans l'atmosphère et dans l'espace. Les nouvelles armes aérospatiales étaient censées être des véhicules à la vitesse de vol hypersonique. Après la création réussie du X-55, Igor Seleznev, sans attendre la création du modèle actuel de la machine Ajax, a commencé à développer un missile de croisière volant à une vitesse hypersonique. Le missile de croisière "X-90" était censé voler sur du kérosène traditionnel à une vitesse supérieure à 5 Machs. KB Selezneva a réussi à résoudre le problème de la surchauffe de la température. Il était supposé que le X-90 partirait du STRATOSPHERE. De ce fait, la température du corps de la fusée a été réduite au minimum. Cependant, il y avait une autre raison pour l'adoption d'un tel lancement de fusée de hauteur. Le fait est qu’à ce moment-là, il a plus ou moins appris à abattre des missiles balistiques, à abattre des avions et à abattre des missiles de croisière volant à très basse altitude avec une vitesse de vol subsonique. Seule une couche de la stratosphère est restée intacte - c'est la couche entre l'atmosphère et le cosmos. L'idée est née de "rincer" inaperçue précisément dans la région de la stratosphère, en utilisant la vitesse hypersonique.

Missile de croisière américain "Tomahawk" à partir d'une installation de navire

Cependant, après le premier lancement réussi du X-90, tous les travaux sur cette fusée ont été arrêtés. Cela s'est passé grâce à l'ordre du nouveau chef de l'URSS, MS Gorbatchev. À cette époque, à Léningrad, Vladimir Frainstadt organisa un groupe de scientifiques enthousiastes pour créer le moteur hypersonique Ajax. Ce groupe de Freinstadt n'a pas simplement créé une unité de traitement du kérosène en hydrogène, mais a également appris à contrôler le PLASMA destructeur autour de l'appareil, qui survient pendant le vol à une vitesse hypersonique. Cela a marqué une percée technologique de tous les avions pilotés! Le groupe Freinstadt a commencé à préparer le premier vol du modèle hypersonique. Cependant, en 1992, le projet Ajax a été fermé en raison de la cessation du financement. Dans les années 1980, en URSS, le développement des avions volant à des vitesses hypersoniques était à l'avant-garde dans le monde. Ce travail de base n’a été perdu que dans les années 1990.

Missile de croisière américain "Tomahawk" juste avant d'atteindre la cible

L’EFFICACITÉ et le DANGER des avions de combat volant à une vitesse hypersonique étaient déjà évidents, dans les années 1980. En 1998, début août, de puissantes explosions ont éclaté dans le voisinage immédiat des ambassades américaines au Kenya et en Tanzanie. Ces explosions ont été organisées par l'organisation terroriste mondiale Alkaida, dirigée par Oussama Ben Laden. La même année, le 20 août, des navires américains dans la mer d'Arabie ont tiré huit missiles de croisière Tomahawk. Deux heures plus tard, les missiles ont touché le territoire du camp terroriste situé en Afghanistan. En outre, dans un rapport secret au président des États-Unis, B. Clinton, les agents ont indiqué que l'objectif principal de l'attaque par missile contre la base d'Alkaida en Afghanistan n'avait pas été atteint. Une demi-heure après le lancement des missiles, Ben Laden a été averti par satellites et a quitté la base environ une heure avant les explosions. À partir de ce résultat, les Américains ont conclu qu'une telle mission de combat ne pouvait être effectuée par des roquettes qu’à une vitesse de vol hypersonique.

Le missile de croisière russe X-55 avant son installation dans un avion

Quelques jours plus tard, le département du développement avancé du département de la Défense des États-Unis a signé un contrat à long terme avec la société Boeing. La compagnie aérienne a reçu une commande de plusieurs milliards de dollars pour créer un missile de croisière universel à vitesse de vol hypersonique, SIX Mach. La commande est devenue un projet de grande envergure qui permettra aux États-Unis de créer des systèmes d’armes et d’aviation prometteurs. À l’avenir, les dispositifs hypersoniques au cours de leur développement peuvent se transformer en dispositifs INTERMÉDIAIRES, qui peuvent se déplacer de manière répétée d’une atmosphère à l’autre, tout en manoeuvrant activement. En raison de leur trajectoire non standard et imprévisible, ces véhicules peuvent être très dangereux.

Missile de croisière russe X-55 avant son installation sur le Tu-160

En juillet 2001, le lancement de l’appareil expérimental X-43A a eu lieu aux États-Unis. Il devait atteindre une vitesse de vol hypersonique, le Seven Mach. Mais l'unité s'est écrasée. En général, la création d'équipements avec une vitesse de vol hypersonique de difficultés est comparable à la création d'armes atomiques. Les derniers missiles de croisière hypersoniques américains devraient voler sur les hauteurs de la stratosphère. Récemment, la course à la création d'un dispositif hypersonique a repris. Le moteur de la nouvelle fusée hypersonique peut devenir un plasma, c’est-à-dire que la température du mélange combustible utilisé dans le moteur deviendra égale à celle du PLASMA chaud. Il n’est pas encore possible de prédire le moment d’apparition d’appareils à la vitesse de vol hypersonique en Russie, en raison d’un financement insuffisant.

Avion hypersonique expérimental américain X-43A

Vraisemblablement, dans les années 2060, le monde entamera une transition massive d'aéronefs de passagers sur des distances supérieures à 7 000 km, à des vitesses de vol hypersoniques avec des altitudes de vol comprises entre 40 et 60 km. En 2003, les Américains ont financé leurs recherches pour le développement futur d’avions de passagers avec des vitesses de vol hypersoniques sur l’avion supersonique soviétique Tu-144 (voir les articles Tu-144 et Alexey Andreevich Tupolev). À une époque, le Tu-144 était fabriqué en 19 pièces. En 2003, l'un des trois Tu-144 restants a été réparé et transformé en laboratoire volant dans le cadre du programme russo-américain visant à tester les systèmes d'aéronefs de nouvelle génération. Les Américains étaient ravis du Soviet soviétique Tu-144.

Avion de passagers supersonique soviétique Tu-144

Les premières idées d'avions à ailes de fusée, des avions hypersoniques volant à une vitesse de 10-15 Machs, sont apparues dès les années 1930. Cependant, même les concepteurs les plus prévoyants n’avaient aucune idée des difficultés qu’il aurait à surmonter pour PARTAGER À UN POINT DE NOTRE PLANÈTE D’UNE MOITIÉ D’UNE HEURE. À des vitesses de vol hypersoniques dans l'atmosphère, les bords des ailes, des entrées d'air et d'autres parties de l'aéronef sont chauffés jusqu'au point de fusion des alliages d'aluminium. Par conséquent, la création du futur avion hypersonique est entièrement associée à la chimie, à la métallurgie et au développement de nouveaux matériaux.

Avion de passagers supersonique soviétique Tu-144 Après l'atterrissage, les parachutes de freins ont été relâchés

Les réacteurs conventionnels à une vitesse de 3 Mach ne sont plus efficaces (voir l'article "Innovations aéronautiques"). Avec une nouvelle augmentation de la vitesse, il est nécessaire de prévoir la possibilité que le flux d’air le plus FORGANT à jouer, le rôle d’un compresseur, comprimant l’air. C’est suffisant pour cela, la partie INPUT du moteur est de faire SUBJECTING. Avec une vitesse de vol hypersonique, le taux de compression du flux d'air entrant est tel que sa température atteint 1 500 degrés. Le moteur tourne dans le soi-disant moteur DIRECT-FLOWING, sans aucune pièce rotative. Mais en même temps ça marche vraiment!

Un avion hypersonique expérimental américain X-43A avec une hélice de fusée Pegasus attachée à un bombardier B-52 situé au sol

À une certaine époque, le scientifique soviétique Vladimir Georgievich Freinstadt était engagé dans les problèmes de refroidissement avec le kérosène, des ogives nucléaires volant de l'espace. Maintenant, les concepteurs du monde entier, grâce à ses recherches, utilisent l'effet d'une augmentation brutale de l'énergie de combustion du kérosène surchauffé en raison de l'utilisation libérée à de telles températures d'HYDROGEN. Cet effet donne une puissance très élevée au moteur, ce qui permet une vitesse de vol hypersonique. En 2004, les Américains ont établi à deux reprises des records de vitesse pour les planeurs de fusée sans pilote. Le X-43A a été détaché du bombardier V-52 à une altitude de 12 000 mètres. La fusée Pegasus l’a accélérée à la vitesse de THREE Mach, puis le X-43A a lancé son moteur. La vitesse de vol maximale du X-43A était de 11 265 km / h (3 130 m / s), ce qui correspond à 9,5 vitesses de son. Voler à toute vitesse prenait 10 secondes à une altitude de 35 000 mètres. À une vitesse de 9,5 Makhov, le vol Moscou-New York prendrait un peu moins de 43 minutes. Les scientifiques américains continuent de faire progresser la science aéronautique.

Un avion hypersonique expérimental américain X-43A avec une hélice de fusée Pegasus attachée à un bombardier B-52 en vol

Avion hypersonique expérimental américain X-43A en vol après sa séparation du B-52