Хиперзвуковите оръжия на будещето!

На противовъздушна защита на Москва поставиха първите хипшрзвукови ракети! Според твърденията на хората в отбранителната промишленост въпросът за появата на хиперзвуково оръжие в Русия е въпрос на време – такова трябва да се появи в близките 10 години. Дори американците скромно признават, че руснаците имат по-голям напредък в тази област от тях. Нещата обаче не са толкова прости, колкото изглеждат. Къде свършва реалността и къде започва фантастиката в твърденията за създаване на хиперзвуково оръжие?

Ръководителят на Корпорацията за тактическо ракетно въоръжение Борис Обносов заяви, че още през 20-те години на този век Русия ще притежава свръхзвуково оръжие. Това е крайно оптимистична прогноза. Напълно разбираемо е да има желание тя да бъде огласена. Тъй като американската концепция за мълниеносен глобален удар предвижда използването на високоточно хиперзвуково оръжие, руските инженери няма как да не се занимават с подобни проекти и съсредоточават вниманието си върху разработката на „високоскоростни оръжия с повишена далекобойност, точност и безшумност”.

По-рано Китай също анонсира покоряването на хиперзвуковите скорости, но в малко по-различен ракурс. Един от членовете на Китайския комитет по аеронавтика и технологии заяви, че страната му разработва хиперзвуков летателен апарат (ХЛА), който ще може да лети на всякаква височина до самия открит космос. При това апаратът е прост и лесен за работа, а обслужването му ще бъде сравнимо с подготовката за полет на обикновен самолет. Планира се екипажът да се състои от трима души.

В настоящия момент със създаването и изпитването на хиперзвуково оръжие се занимават само трите гореспоменати страни – Русия, САЩ и Китай. Засега обаче съобщенията за скорошна поява на хиперзвукови бойни самолети и „летателни апарати” повече напомня на някаква хитрост. За хиперзвука се говори като за някаква техническа подробност, тъй като се знае, че бойните глави на междуконтиненталните балистични ракети влизат в атмосферата и летят към целта с хиперзвук. Космонавтите също се приземяват със своите апарати с хиперзвукова скорост, а същото правят и совалките. Не съществува обаче „летателен апарат”, за който хиперзвуковият режим на полета да е нещо обичайно.

Като цяло си струва да говорим за хиперскоростта с думите на учените, а и на чиновниците, които вместо конкретни ракети и самолети използват загадъчния термин „летателни апарати”, под което често се подразбира именно ракети. Ако обаче поставим самолет и ракета пред някой и го помолим да покаже летателния апарат, той най-вероятно ще избере самолета. Летателният апарат е машина и по-нататък ще изхождаме от това разбиране.

Сега да обърнем внимание на свръхвисоките скорости. Полетът със скоростта на звука се определя като полет от един мах. Един мах представлява скоростта на звука в определена среда. На височина до 11 километра над морското равнище един мах е приблизително равен на 340 метра в секунда или 1224 километра в час. Най-съвременният самолет – американският изтребител бомбардировач от пето поколение F-35, развива скорост от 1,2 маха. Руският изтребител Су-35 лети със скорост от 1,1 маха. И в двата случая става дума за свръхзвукова скорост.

Ракетите летят по-бързо от самолетите. Активно използваните в Сирия ракети „Калибър” достига скорост от 3 маха, а средната скорост на съвременните ракети е около 2,5 маха. И при тези хипотези обаче отново става въпрос за свръхзвукова скорост. Истинската хиперзвукова скорост започва от 5 маха или от около 6120 километра в час.

Както уверяват чиновниците от отбранителната индустрия, Русия е успяла да преодолее тази граница – хиперзвуковата крилата ракета „Циркон” може да достигне скорост от 6 маха. При това от Корпорацията за тактическо ракетно въоръжение обещават да създадат ракета, надминаваща скоростта на звука 12-13 пъти.

В казуса с китайския ХЛА по един или друг начин става дума за ракета. В КНР смята да разположат своето чудо на техниката върху специална ракета ускорител с дължина от 85 метра. Първата степен на изстрелване включва 6 водородно-кислородни и метаново-кислородни ракетни двигатели с течно гориво, всеки от които с тегло от 40 тона, а също така и 8 водородни въздушно-реактивни двигатели. Втората степен представлява самият въздушно-космически самолет, който е снабден с 4 водородно-кислородни двигателя с тегло от по 2 тона всеки.

При компютърно моделиране се получават следните резултати: при скорост на полета на ХЛА от шест маха температурата на неговия водещ ръб достига около 1400 градуса по Целзий. Когато скоростта е осем маха, температурата вече е 2527 градуса. При това върху летателния апарат въздейства не само температурата. Въздухът става гъст и еластичен, като се опитва да смачка и преобърне летящия апарат.

Всички тези подробности са нужни, за да стане ясно колко сложно се работи в условията на хиперзвук. В допълнение към специалната обшивка са нужни и различни двигатели – едни работят само на прости и свръхзвукови скорости, а други могат да оперират само при хиперзвукова скорост. Колкото до материалите, китайците твърдят, че използват въглеродно-силициева сплав. Въпреки това група руски учени – на основата на изчисления под скучното заглавие „Числено решение на проблема с хиперзвуковата аеродинамика и термомеханиката на термодеструктуриращите конструкции” – пишат следното: „Вследствие на високите температури на нагряване на аеродинамичната конструкция, съставена от полимерни композиционни материали в тях, може да последва терморазрушение поради термодеструкция на полимерните фази и образуване на интензивно вътрешно газообразуване в материалите на конструкцията.”

С други думи външният слой на обшивката започва да се къса и руши. При скорост от пет маха се появяват значителни физически изменения в обкръжаващата среда и в самите материали. Температурата достига огромни стойности, а обектът се покрива с плазма. Въпросът за това какво става след скорост от 9 маха е практически неизследвана територия, при която известните ни свойства на въздуха и металите се променят кардинално. Това е светът на плазмата, в който количеството на неизвестните в уравнението достига числото десет.

Известно разбиране за това какво представлява един полет с хиперзвукова скорост може да даде следната схема. Въз основа на този принцип летят совалките и руският космически кораб „Буран”. При приземяване отначало корабът прави маневра за намаляване на скоростта. След това навлиза в атмосферата и лети в плазма като комета. След това излиза от плазмата и едва тогава започва да захожда и да се готви за кацане. Тоест хиперзвуковият полет е като падането на камък. При това е нужно да се следи корабът да не премине една граница – скоростта от девет маха. След нея плазмата и металите започват да си взаимодействат. Следва отделяне на крайния слой и разпад на материала.

Когато оръжейниците разказват, че скоро ще се появят крилати ракети със скорост над 12 маха, физиците отбелязват, че такава ракета просто ще изгори. Дори да не изгори тя не може да бъде насочвана, а и нейното местоположение няма да може да се определи – през облака от плазма не преминават никакви сигнали – обектът в нея е глух и сляп.

Между другото ракетата „Циркон” достига своите рекордни скорости едва в последния прав участък, непосредствено преди попадането в целта. При това в предприятието „НПО Машиностроения”, в което се произвеждат ракетите „Циркон”, отдавна витаят легенди за загадъчния „летателен апарат” Ю-71 („продукт 4202”). На височина от 100 километра, където почти няма въздух, Ю-71 достига скорост от 15 маха, след което апаратът просто пада върху целта.

Експертите от отбраната уверяват, че „Ю-71 има защита срещу прегряване и претоварване, поради което може лесно да сменя направлението на полета без да се разруши”. Въпреки това досега никой не е виждал нито един модел от Ю-71. Също така остава неясно как да се класифицира апаратът. Оръжия – това са всякакви механизми, които можете да използвате по ваша преценка. Фактът, че бомбите падат надолу говори, че по-скоро става дума за боеприпаси.

От 50-те години на миналия век се правят опити за създаване на хиперзвукови двигатели. Полетът с хиперзвукова скорост обаче е толкова сложен, че и до днес не са създадени нито сериен двигател, нито хиперзвуков самолет. Можем да споменем проекта за хиперзвуков апарат Ту-130 (6 маха), самолетите „Аякс” (10 маха) и „Спираль” със самолет ускорител, както и самолетите на въглеводородно гориво, но всички те са единични случаи.

Пътническите свръхзвукови самолети „Конкорд” могат да развият скорост до три маха, но на подобна скорост те могат просто да се разтопят. Поради това пилотите стриктно летят с до два маха, но дори при такива граници илюминаторите се загряват до такава степен, че човек може сериозно да си изгори ръката, ако ги докосне. В същото време корпусът на машината „пораства” с няколко сантиметра вследствие на разширяването на метала, а всички електрически мрежи, кабели и тръби трябва да се правят с предвиждания за разширение.

Тъй като при свръхзвукова скорост гравитационната сила силно се измества, самолетът трябва постоянно да изпомпва гориво от една част на машината в друга. В резултат на това „Конкорд” не може да маневрира, а в случай, че се опита, той ще се разпадне на парчета. Дори простото повдигане на задкрилките би довело до катастрофа.

Това са само част от постоянните проблеми при скорост от два маха. Но при скорости от пет или десет маха те са несъпоставимо повече. Така че от гледна точка на физиката, разказите за управляема бойна глава Ю-71 с висока маневреност при хиперзвукова скорост на височина и курс, които не са по балистична траектория, повече подхожда или на приказките, или на елемент от психологичната война и опит за изстискване на допълнителни средства от Конгреса на САЩ. С други думи – на блъф на оръжейниците.

Един учен по-рано сравни създаването на хиперзвуков самолет с „това да се запали кибритена клечка в сърцето на ураган, а след това нейното горене да се поддържа”. Засега никой не е успял да го стори.